Souvislost mezi schopností bakterií odolávat teplotnímu stresu a akumulovat PHA

Abstract

Bakalářská práce se zabývá zapojením polyhydroxyalkanoátů (PHA) do stresové odpovědi bakterií, a to konkrétně při působení teplotního stresu. Teoretická část práce se zaměřuje na stresovou odpověď bakterií obecně, na mechanismus odpovědi vůči teplotnímu stresu a na zapojení PHA do stresové odpovědi. V rámci experimentální práce byla zkoumána souvislost mezi množstvím PHA v biomase bakterií a jejich viabilitě po působení teplotního stresu. Pro práci byly využity PHA produkující kmeny Cupriavidus necator H16, Burkholderia cepacia a Burkholderia sacchari a PHA neprodukující mutantní kmen Cupriavidus necator PHB4. Bakterie akumulovaly poly(3-hydroxybutyrát) (PHB), přičemž jeho množství v biomase bylo stanovováno pomocí plynové chromatografie s FID. Viabilita živých bakteriálních buněk i buněk po expozici teplotním stresům byla stanovována pomocí průtokové cytometrie. Ukázalo se, že obsah PHB v biomase napomáhal bakteriím odolávat mrazovému šoku. Na základě porovnání viability bakterií C. necator H16 a C. necator PHB4 po expozici kombinovaným stresům bylo rovněž pozorováno, že PHB zvyšoval odolnost buněk vůči teplotnímu stresu a stresu způsobenému nízkým pH.This bachelor thesis deals with the involvement of polyhydroxyalkanoates (PHA) into the stress response of bacteria, specifically when they are exposed to temperature-mediated stress. The theoretical part focuses on the stress response of bacteria in general, the mechanism of response to temperature-mediated stress and PHA involvement into the stress response. The aim of experimental work was to study the correlation between the amount of PHA in the biomass of the bacteria and their viability after exposure to temperature-mediated stress. PHA producing bacterial strains Cupriavidus necator H16, Burkholderia cepacia and Burkholderia sacchari and non-producing mutant strain Cupriavidus necator PHB4 were used for experimental work. Bacteria accumulated poly(3-hydroxybutyrate) (PHB), the amount of PHB in the biomass was determined by gas chromatography with FID. Viability of live bacterial cells and cells after exposure to temperature-mediated stress was determined by using flow cytometry. It turned out that the content of PHB in biomass assists bacteria to resist the freezing shock. By comparing the viability of bacteria C. necator H16 and C. necator PHB4 after exposure to multiple stresses it also has been observed that PHB increased the resistance of cells against temperature-mediated stress and stress caused by low pH.