Strossmayerov trg 4, HR - 10000 ZAGREB
tel.: (01) 459 44 44, faks: (01) 459 44 69
E-mail: ured@znanost.hr
SVIBOR - Prikupljanje podataka o projektima u RH
Šifra projekta: 1-08-197
STRUKTURA, ORGANIZACIJA I NAČIN EKSPRESIJE GENA KOD STREPTOMICETA I NEKIH VIŠIH ORGANIZAMA
Glavni istraživač
: GAMULIN, VERA (13030) Suradnici
PIGAC, JASENKA (37185)
MEŠTRIĆ, SILVIJA (145501)
VUJAKLIJA, DUŠICA (116760)
MIKOČ, ANDREJA (900614)
Tip istraživanja: temeljno Trajanje od: 01.01.91. do 31.12.93. Ukupno radova na projektu: 43
Radovi na projektu citirani u Current Contents: 16
Naziv ustanove: Institut "Ruđer Bošković", Zagreb (98) Odjel/Zavod: Odjel za molekularnu genetiku Adresa: Bijenička cesta 54, P.O.Box 1016 Grad: 10000 - Zagreb, Hrvatska
Komunikacija
teleFaks: 385 (0)41-425-647
E-mail: gamulin@olimp.irb.hr
Telefon: 385 (0)4561-115
Sažetak: Predmet istraživanja na ovom projektu je određivanje primarne strukture, genomske organizacije i načina ekspresije gena kod bakterija iz roda Streptomyces (posebno Streptomyces rimosus), ali i kod jadranske spužve Geodia cydonium. Streptomiceti predstavljaju najznačajniju skupinu industrijskih mikroorganizama, dok su spužve najstarije mnogostanične životinje, pa su stoga nezaobilazne kod filogenetskih studija. Kroz dosadašnja istraživanja bakterije S. rimosus određena je struktura sedam gena za transfer RNA (dva pojedinačna gena i jedna nakupina od pet gena), te primarna struktura jednog operona za ribosomske RNA (rrnF). Određene su i strukture regulatornih regija ovih gena (promotori i terminatori), a proučena je i organizacija gena za rRNA i tRNA. Geni za rRNA su kod bakterije S. rimosus organizirani u šest operona, s redoslijedom gena u operonu 16S-23S-5S. Organizacija gena za rRNA studirana je i kod desetak drugih vrsta iz roda Streptomyces, te je utvrđeno da broj operona za rRNA kod ispitanih vrsta varira od pet do sedam. Geni za tRNA se kod streptomiceta nalaze pojedinačno ili u manjim nakupinama, a posjeduju specifičnost karakterističnu za eukariotske gene za tRNA: ne kodiraju CCA kraj zrelih molekula tRNA. Ekspresija gena za tRNA praćena je u homolognom sistemu i u heterolognom sistemu bakterije Escherichia coli. U tu su svrhu konstruirani dvojni plazmidni vektori pZG5 i pZG6, koji omogućuju prijenos gena iz streptomiceta u E. coli i obrnuto. Utvrđeno je da se geni za tRNA u nakupini gena transkribiraju s istog promotora koji pripada SEP grupi promotora i aktivan je i u E. coli. Promotori dva pojedinačna gena za tRNA nisu aktivni u heterolognom sistemu. Geni za rRNA bakterije S. rimosus kodiraju za 1529 nukleotida (nt) dugu 16S rRNA, 3121 nt dugu 23S rRNA i 120 nt dugu 5S rRNA. 16S rRNA posjeduje visoko varijabilnu regiju (nt 175-200), koja je specifična za S. rimosus i može se koristiti kao brzo sredstvo identifikacije vrste. Zbog svoje dužine (3121 nt) 23S rRNA spada u najduže do sada sekvencionirane prokariotske 23S rRNA. rrnF operon posjeduje samo jedan konsenzus promotor (P4), dok ostali operoni (rrnA-rrnF) posjeduju najmanje dva (P3 i P4), odnosno tri promotora (duplicirani P3 i P4). Trenutna molekularno genetička istraživanja streptomiceta usmjerena su na pokušaj kloniranja gena odgovornih za sintezu enzima uključenih u razgradnju nukleinskih kiselina (DNaze, RNaze), odnosno biosintezu proteina (aminoacil-tRNA sintetaze). Istraživanja strukture gena spužve Geodia cydonium provode se u suradnji sa Sveučilištem u Mainzu, Njemačka. Analizom cDNA klonova odredili smo strukture nekoliko filogenetski konzerviranih gena (za lektine, poliubikvitin, jednu tirozin kinazu), a nekoliko cDNA klonova se još analizira. U 1994-1995. u cjelosti je određena struktura gena za RecA protein iz bakterije S. rimosus, rad je pripremljen za tisak. Proučavana je i fosforilacija proteina kod streptomiceta, a intenzivirana su i molekularno genetička i evolucijska istraživanja filogenetski sačuvanih gena.
Ključne riječi: molekularna genetika, kloniranje gena, rekombinantna DNA, struktura gena, ekspresija gena, streptomiceti, spužve, geni za RNA, RecA protein, filogenija
Ciljevi istraživanja: Molekularno genetička istraživanja
streptomiceta (i nekih višiheukariotskih organizama) predviđena u ovom
projektu, usmjerenasu prvenstveno ka boljem razumijevanju osnovnih
biološkihzakonitosti u organizaciji živog svijeta, te
upoznavanjuspecifičnosti u organizaciji naslijedne materije pojedine
vrste.Shodno tome, glavni cilj predloženih istraživanja su novespoznaje o
molekularno genetičkoj organizaciji živih organizama,a posebno bakterije
Streptomyces rimosus, odnosno jadranskespužve Geodia cydonium. Mnogi
rezultati rada mogu međutim imati i komercijalnu primjenu,ukoliko se
pokaže interes i financijer u industriji. Zbog potreba rada na predloženoj
problematici konstruirani su vrlo stabilni iširoko upotrebljivi
bifunkcionalni plazmidni vektori pZG5 i pZG6za sistem E. coli -
streptomiceti. Nadalje posjedujemo kloniranei dobro analizirane promotore
kako ribosomskih operona tako inekoliko gena za transfer RNA iz bakterije
S. rimosus. Kloniranipromotori ribosomskih operona su najvjerojatnije
jedni odnajjačih promotora transkripcije gena u ovom industrijskiizuzetno
značajnom organizmu, no njihovu bi aktivnost još trebalo ispitati, dok
ispitana aktivnost promotora gena za tRNA već ukazuje na njihovu moguću
upotrebu u komercijalne svrhe. U međuvremenu smo došli do vrlo zanimljivih
i potencijalno komercijalno korisnih rezultata o regulatornim sekvencama
gena za RecA protein kod bakterije S. rimosus. U
SURADNJA - PROJEKTI
Naziv projekta
: 1-08-058 Ekspresija gena u micelijskim
mikroorganizmima Naziv ustanove: Istraživački institut "Plive" Grad: 10000 - Zagreb, Hrvatska
Naziv projekta
: KRO-BIO 1 Cloning of sponge genes; recombinant
lectins Naziv ustanove: Johannes Gutenberg University, Mainz, Germany,
Laboratory of Prof. W.E.G. Muller and H.C. Schroder, Institut for Applied
Molecular biology Grad: Mainz, Njemačka