kuldesjokkproteiner

Kuldesjokkproteiner beskytter bakteriene ved plutselig temperaturfall og gjør at de kan vokse under lavere temperatur enn de normalt lever under. Kuldesjokkproteiner har også viktige funksjoner ved vekst under normal temperatur.

Når en bakterie oppfatter temperaturfall, starter den produksjon av kuldesjokkproteiner. Disse motvirker de negative effektene av temperaturfall, og hjelper cellen å tilpasse seg den nye temperaturen.

Ulike bakterier er spesialisert til å leve innenfor ulike temperaturer. Ved temperaturfall vil prosessene i bakteriecellen gå saktere og veksthastigheten til bakterien reduseres. Dette skjer fordi cellemembranen blir mer viskøs, hvilket fører til at aktiv transport og sekresjon av proteiner inn og ut av cellen blir lavere. I tillegg synker aktiviteten til enzymene og effektiviteten av transkripsjon og proteinsyntese blir redusert.

For å gjøre planter mer hardføre har man gjort forsøk med å overføre gener som koder for kuldesjokkproteiner fra bakterier til planter. Overføring av bakterielle kuldesjokkproteiner fra bakteriene Escherichia coli og Bacillus subtilis til maisplanter og hvete førte økt toleranse for tørke.

Ved hibernering (vinterdvale) senkes kroppsfunksjoner og stoffskiftet til et minimum, hjernen krever mye energi og tar en metabolsk pause. Den lave temperaturen senker all syntese av proteiner, bortsett fra produksjonen av kuldesjokkproteiner i hjernen. Blant disse kuldesjokkproteinene er et RNA-bindende protein motiv 3 (RBM3) og et annet kuldeindusert RNA-bindende protein.

Forskere ved universitetene i Leicester og Cambridge viser, i en artikkel publisert februar 2015 i tidsskriftet Nature, at ved hibernering i pattedyr blir synapsene i hjernen koblet fra hverandre. Ved oppvarming og oppvåkning sørger kuldesjokk responsproteiner for å erstatte og koble sammen synapsene som hibernerende dyr har mistet under dvalen, og de kognitive egenskapene blir bevart.

Mange hjernesykdommer skyldes tap av synapsekoblinger mellom nerveceller og død av nerveceller. I eksperimenter med mus med musespesifikk utgave av Alzheimers sykdom og med en prionsykdom, finner man at nedkjøling bidrar til å bevare synapser. Nedkjøling i terapeutisk sammenheng for å unngå hjerneskade virker via flere mekanismer, og en av dem er økt syntese av proteiner som øker antall synapsekoblinger. I eksperimentelle systemer har man vist at økt syntese av kuldesjokkproteinet RBM3 og spesielle mikro-RNA beskytter nervecellene, også mot celledød.

• proteiner
• nedkjøling
• dvale
• hjernen

• RBM3 mediates structural plasticity and protective effects of cooling in neurodegeneration. Nature 518, 236–239. Publisert 12. februar 2015.
• Castiglioni et al. (2008). Bacterial RNA Chaperones Confer Abiotic Stress Tolerance in Plants and Improved Grain Yield in Maize under Water-Limited Conditions. Plant Physiology . 147 (2), 446–455
• Yu et al. (2017). Improved drought tolerance in wheat plants overexpressing a synthetic bacterial cold shock protein gene SeCspA. Scientific Reports . 7, 44050