Promotie dhr. P. Puri: On the regulation of the metabolic shift and protein synthesis in Lactococcus lactis

Promotie: dhr. P. Puri

Proefschrift: On the regulation of the metabolic shift and protein synthesis in Lactococcus lactis

Promotor(s): prof.dr. B. Poolman

Faculteit: Wiskunde en Natuurwetenschappen

Melkzuurbacterie staat altijd klaar om flink te groeien

In zijn proefschrift beschrijft Pranav Puri onderzoek dat als doelstelling heeft de regulatie van het energiemetabolisme en eiwitsynthese in de melkzuurbacterie Lactococcus lactis beter te begrijpen. Deze bacterie werd gekozen vanwege zijn belangrijke rol in de zuivelindustrie. De leden van deze bacteriële soort groeien op melk en produceren o.a. melkzuur en peptiden (brokstukken van eiwitten), waardoor de bacteriën melk kunnen omzetten in bijvoorbeeld yoghurt of kaas.

Met een metabole verschuiving wordt de verandering van het ene type cellulaire metabolisme naar een andere bedoeld. Dit gebeurt als reactie op veranderende groeiomstandigheden. Afhankelijk van de hoeveelheid beschikbare suikers kan L. lactis groeien met verschillende snelheden. Bij lage groeisnelheid produceert L. lactis voornamelijk mierenzuur, azijnzuur en ethanol (de gemengde zuurfermentatie), bij hoge groeisnelheid is melkzuur het voornaamste metabole eindproduct (homolactaatfermentatie).

Om deze fermentatie producten te produceren heeft L. lactis verschillende sets van enzymen nodig. Ook moet een pool van ribosomen (eiwitsynthesefabrieken) beschikbaar zijn voor het synthetiseren van deze enzymen. Het onderzoek ging uit van de hypothese dat, afhankelijk van de eiwitten die actief zijn in de verschillende metabole reactiepaden, de investering in deze eiwitten (enzymen) varieert al naar gelang de beschikbaarheid van substraat. Daarmee varieert ook de groeisnelheid, wat van invloed is op de metabole staat van de bacterie.

Puri voerde tal van experimenten uit om de hypothese te testen. De analyses laten zien dat L. lactis een overcapaciteit aan enzymen heeft. Ook houdt de bacterie de ribosomen om deze enzymen te synthetiseren in stand wanneer deze niet strikt nodig zijn. Deze enzymatische overcapaciteit geeft de cel de mogelijkheid om snel te reageren op veranderende voedselomstandigheden. In plaats van het variëren van de hoeveelheden van de enzymen en ribosomen, reguleert L. lactis de activiteiten ervan via verschillende kleine moleculen. De resultaten laten zien dat de L. lactis bacterie altijd voorbereid is op situaties waarin hij maximaal kan groeien en stoffen kan omzetten.

Het onderzoek van Pranav Puri werd uitgevoerd aan het Groningen Biomolecular Sciences and Biotechnology Institute en gefinancierd door STW en NPC. Puri gaat door met onderzoek als postdoc aan de Universiteit van Amsterdam.