Månedens stipendiat - Februar 2007

Ellen Kathrine Eriksen

Linda Bergaust er månedens stipendiat i februar 2007. Hun har hovedfag fra NLH i 2003 da hun studerte resistensrelaterte mutasjoner i HIV-viruset som følge av antiretroviral terapi. Nå arbeider Linda med denitrifiserende bakterier i et samarbeidsprosjekt mellom IKBM og IPM.

Linda Bergaust Foto: Dag Ekeberg

Resistensrelaterte mutasjoner i HIV-viruset
Mitt navn er Linda Bergaust og jeg er såvidt i gang med mitt tredje år som stipendiat ved IKBM. Våren 2003 leverte jeg mitt hovedfag ved daværende NLH/IKB. Arbeidet med oppgaven ble i hovedsak utført ved Rikshospitalet under veiledning av Stig Frøland. Oppgaven omhandlet forekomst av resistensrelaterte mutasjoner i HIV-viruset som resultat av antiretroviral terapi. HIV-pasienter blir som kjent fulgt tett med regelmessige blodprøver blant annet for å undersøke CD4-status. Disse prøvene lagres og utgjør et unikt materiale som er spesielt godt egnet for forskning. Viralt RNA ble isolert fra slike blodprøver fra ti pasienter og genene for revers transkriptase og protease ble undersøkt for mutasjoner.

Fra Ahus til UMB
Umiddelbart etter avlagt eksamen fortsatte jeg å snuse på medisinsk forskning ved Akershus Universitetsykehus (Ahus). Her jobbet jeg med to ulike prosjekter som omhandlet henholdsvis mutasjoner knyttet til Altzheimer og biologiske partikler i spinalvæske hos schizofrene pasienter. Arbeidet var spennende og jeg trivdes, men jeg ønsket å gå videre med en doktorgrad.

Selv om det var åpning for en stipendiatstilling ved Ahus, anså jeg kompetansen innenfor molekylær- og mikrobiologi å være større ved UMB. Så da Åsa Frostegård høsten 2004 utlyste en stipendiatstilling ved IKBM, bestemte jeg meg for å søke. 1. desember samme år startet jeg arbeidet med denitrifiserende bakterier. Dette er et samarbeidsprosjekt mellom IKBM og IPM med Åsa Frostegård, Lars Bakken og Peter Dørsch som veiledere. I tillegg arbeider vi tett opp mot forskere i Kina og USA og er medlemmer av COST Action 856 hvor vi også har gleden av samarbeid og utveksling med flere sterke grupper i Europa. Det er nettopp gjennom COST-nettverket jeg i februar-mars får midler og mulighet til å tilbringe seks uker ved The University of East Anglia i Norwich, England. Her vil jeg ta med meg eget materiale og få opplæring i for meg nye metoder av de beste på sitt felt.

Denitrifikasjon
Denitrifikasjon er et sentralt trinn i nitrogensyklusen hvor bundet nitrogen tilbakeføres i gassform til atmosfæren. Denne prosessen utføres av et vidt spekter av bakterier når tilgangen på oksygen begrenses. Under anaerobe forhold vil N-oksider bli brukt som elektron akseptorer i stedet for oksygen i elektrontransportkjeden. Denne prosessen er sekvensiell og reguleres av et stort antall genetiske faktorer og fire funksjonelle gener: nar/nap, nirK/S, norB og nosZ (Fig 1).

Figur 1: Forenklet fremstilling av denitrifikasjon; enzymene og mellomproduktene som er involvert i prosessen. Foto: Linda Bergaust

Som vist i Fig. 1 er både NO og N2O mellomprodukter i denitrifikasjonen. Begge disse gassene er biologisk viktige på hver sin måte. NO er cytotoksisk allerede ved svært lave konsentrasjoner og er et viktig forsvars- og signalmolekyl i biologiske systemer. N2O, også kjent som lystgass, er fra cellers perspektiv ufarlig, men svært viktig økologisk sett. Som drivhusgass er N2O ~300 ganger så potent som CO2 og er også kjent for å ha en ozonnedbrytende effekt. Denitrifikasjon i jord er den desidert viktigste biologiske kilden til N2O til atmosfæren. Menneskelig aktivitet så som landbruk og dyrehold har stor innvirkning på mikrobiologiske populasjoner i jord og dermed også på de ulike biologiske prosesser som foregår her.

Bakterier regulerer sammensetningen av gasser i atmosfæren
Som nevnt er N2O i motsetning til NO ufarlig for mikroorganismene og denitrifiserende bakterier tjener lite på å bryte forbindelsen ned til N2. Dermed er egentlig det siste trinnet i denitrifikasjonen unødvendig sett fra et mikrobiologisk perspektiv og mange denitrifiserende bakterier har ikke nosZ. Sett fra vårt ståsted derimot er genet uendelig viktig og helt sentralt for opprettholdelsen av sammensetningen av gasser i vår atmosfære. Mange faktorer, deriblant oksygennivå, pH og tilgang på N-oksider er med på å påvirke utskillelsen av NO og N2O ved denitrifikasjon, både på arts- og (mikrobiologisk) samfunnsnivå.

Jeg arbeider med denitrifiserende bakterier i renkulturer og undersøker hvordan dynamikk og regulering av denitrifikasjon påvirkes av tilgang på ulike elektronakseptorer (oksygen, nitrat og nitritt) og pH i mediet. Batch-kulturer dyrkes under strengt kontrollerte forhold i forseglede flasker og konsentrasjon av gasser (O2, CO2, NO, NO og N2O) i headspace måles hver 2.-3. time i en periode på opptil fem dager. I tillegg blir det jevnlig tatt ut prøver til kvantitering av genekspresjon ved hjelp av real-time PCR. I aller nærmeste fremtid vil også proteinkvantitering ved hjelp av immunoassays bli inkludert. Kombinasjonen av disse metodene gir et unikt og detaljert bilde av reguleringen av denitrifikasjon. Resultatene demonstrerer betydningen av ulike miljøfaktorer for dannelse av mellomprodukter som NO og N2O ved denitrifikasjon såvel som forskjell i generelle responsmønstre hos ulike arter. Ny kunnskap på artsnivå er helt sentralt for å forstå det store bildet, og i ytterste konsekvens menneskets innvirkning på denitrifikasjon og nitrogensyklus som igjen påvirker atmosfærens sammensetning.

Ønsker for fremtiden
Arbeidet med denitrifiserende bakterier er lærerikt og spennende og jeg jobber i et inspirerende miljø blant engasjerte og kunnskapsrike mennesker. Jeg får muligheten til å utveksle erfaringer og knytte bånd med forskere og studenter fra alle verdenshjørner og bare det gjør denne jobben til noe helt spesielt. Selvfølgelig er mitt ønske for fremtiden først og fremst å kunne fortsette å utvikle meg i disse omgivelsene, gjerne med fortsatt forskning på nitrogensyklus med vekt på molekylærbiologiske metoder. Likevel innser jeg at det er vanskelig å forutse hvilke muligheter som byr seg om et par år og jeg anser meg for å være åpen for det som måtte melde seg. Jeg tror uansett at min tid som stipendiat under Åsa Frostegård her ved IKBM gir meg en god forskerutdannelse og muligheten til å bidra positivt i flere ulike forskningsgrupper.


Oppdatert: 01.02.07
Utskriftsvennlig versjon : Arkiv : Tips en venn