התמודדות חיידקים עם שינויי טמפרטורה: תפקוד חלבון עקת הקור CspC בחיידקי Escherichia coli

שינויי האקלים והשפעותיהם הם "הנושא החם" בתחום מדעי הסביבה כיום. שינויי האקלים מובילים גם לתנאי מזג אוויר חריגים, וביניהם עליית טמפרטורה באזורים מסוימים. עליית הטמפרטורה מצריכה הסתגלות מצד כלל האורגניזמים, בכל הרמות האקולוגיות – החל מהיונק הגדול ביותר ועד לרמת החיידק. חיידקי  Escherichia coli מתמודדים עם שינויי הטמפרטורה בעזרת חלבונים ספציפיים, שתפקידם לאזן את מנגנוני הבקרה השונים ולאפשר את הישרדות החיידק. בעבודה זו חקרתי שני חלבונים ממשפחת חלבוני עקת הקור בחיידק – CspC ו-CspE, ואת האינטראקציה ביניהם. רמת החלבון CspC עולה בחיידק לאחר עקת חום, ואילו  cspE מתפקד בתור Housekeeping gene, ואחראי לתפקידים רבים בתא. במחקר נבחנה ההיפותזה שקיים קשר ישיר בין שני חלבונים אלו. כתמיכה להיפותזה זו, מבחני qPCR הראו שבזן מוטנט בו קיים חסר של הגן cspC -  ∆cspC - חלה ירידה בכמות תעתיקי  cspE, ובזן שביטא ביתר את  cspC חלה עלייה בכמות תעתיקי  cspE. בנוסף, מבחן יציבות mRNA שבוצע בזן  ∆cspC הראה קצב פירוק מהיר יותר של תעתיקי  cspE אל מול זן הבר. תוצאות אלו מראות שהחלבון CspC מבקר את כמות החלבון CspE ברמת ה-mRNA.

תמיכה נוספת להיפותזה זו היא בכך שבפעם הראשונה נראה קישור בין החלבון CspC ל-cspE mRNA. הוכחת הקישור התאפשרה אודות לפיתוח שיטה פשוטה לבחינת אינטראקציות חלבון-חומצות גרעין: ראשית, במקום הפקת החלבון מתוך חיידקים, פעולה שיכולה לארוך זמן רב ולגזול משאבים רבים, החלבון הופק באופן סינתטי. הודות לכך שהחלבון CspC הוא חלבון קטן יחסית, עלות ההפקה שלו הייתה נמוכה וזמן ההפקה קצר יחסית. החלבון הסינתטי שהופק זהה לחלבון מהחי מבחינת הרכב חומצות האמינו שבו. שנית, בעבודה זו פותח ויושם פרוטוקול המאפשר בחינת אינטראקציית חלבון-חומצת גרעין, באמצעים פשוטים יחסית, ללא השקעת זמן רב, תוך קבלת תוצאות ברזולוציה טובה. הפרוטוקול שפותח כולל mRNA In-vitro transcription, הדגרה של ה-mRNA יחד עם חלבון נקי במבחנה, והרצה על גבי ג'ל. השימוש בחלבון נקי אפשר לבחון את הקישור בין החלבון לחומצת הגרעין, אשר נראה בפעם הראשונה על גבי ג'ל Polyacrylamide.  הקישור נצפה עקב היכולת לראות האטה בקצב ההתקדמות של חומצת הגרעין. התוצאות פותחות את דלת לעריכת ניסויים נוספים על מנגנון ההשפעה ההדדית של שני החלבונים CspC  ו-CspE.