Väitös, biotekniikka, DI Laura Niemelä

Väitöskirjan nimi: Shaping the endoplasmic reticulum membrane of Saccharomyces cerevisiae to enhance its capability as a cell factory

Väittelijä: Laura Niemelä
Vastaväittäjä: Prof. Diethard Mattanovich, BOKU, Itävalta
Kustos: Prof. Alexander Frey, Aalto-yliopiston kemian tekniikan korkeakoulu

Saccharomyces cerevisiae hiiva on yksi bioteknologian tärkeimmistä malliorganismeista ja tuotanto-organismeista. Sitä käytetään muun muassa lääkkeiden, entsyymien ja muiden arvokkaiden biomolekyylien valmistuksessa. Tämä tutkimus osoittaa, että solulimakalvoston rakennetta muokkaamalla voidaan parantaa hiivan kykyä tuottaa erilaisia vasta-aineita ja muokata lipidi pisaroiden muodostumista hiivassa.

Tutkimus keskittyi solulimakalvostoon, joka on fosfolipidikaksoiskalvon ympäröimä soluelin. Se osallistuu sekä proteiinien että lipidien valmistukseen, ja sen rakenne vaikuttaa siihen, kuinka tehokkaasti nämä prosessit toimivat. Työssä selvitettiin, miten solulimakalvoston kalvon muodon muokkaaminen vaikuttaa hiivasolun toimintaan ja sen soveltuvuuteen niin sanottuna solutehtaana.

Tutkimuksessa muokattiin geenejä, jotka säätelevät solulimakalvoston kalvon rakennetta. Muutokset vaikuttivat merkittävästi solun ominaisuuksiin, kuten solun ja solulimakalvoston kokoon, rasvahappokoostumukseen ja lipidipisaroiden muodostumiseen. Tulokset osoittavat, että solulimakalvoston rakenne on keskeinen tekijä solun fysiologian säätelyssä.

Erityisen merkittävä havainto oli, että solulimakalvoston laajentaminen ja sen rakenteen muuttaminen lisäsivät huomattavasti monimutkaisten, täyspitkien IgG-vasta-aineiden erittymistä solusta. Sen sijaan rakenteeltaan yksinkertaisempien nanovasta-aineiden tuotantoa voitiin tehostaa paremmin optimoimalla kasvatusolosuhteita ja vähentämällä proteiinien hajoamista. Yhdessä nämä keinot kasvattivat useiden vasta-ainevarianttien saantoa selvästi verrattuna kontrolli hiivakantaan.

Työssä havaittiin myös, että solulimakalvoston rakenne vaikuttaa siihen, miten solu reagoi proteiinien laskostumiseen liittyvään kuormitukseen. Kalvoston rakenteelliset muutokset joko voimistivat tai vaimensivat tätä solun stressivastetta, mikä tarjoaa uutta tietoa siitä, miten solun toimintaa voidaan ohjata geenimuokkauksen avulla.

Tutkimus syventää ymmärrystä solulimakalvoston rakenteen ja toiminnan välisestä yhteydestä sekä tarjoaa uusia keinoja kehittää hiivasta entistä tehokkaampi tuotantoalusta bioteknologian ja lääketeollisuuden tarpeisiin.

Avainsanat: Hiiva, solulimakalvosto, morfologia, kalvon kaarevuutta indusoiva proteiini, retikuloni, lipidi pisara, vasta-aine, laskostumaton proteiini vaste, geenitekniikka 

Yhteystiedot: 
laura.niemela@aalto.fi 

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 7 päivää ennen väitöstä): Aalto-yliopiston riiputussivu.