Siv Andersson labb

Forskningen i Siv Andersson´s grupp syftar till att förstå hur intracellulära bakterier och organeller evolverar. Kunskap om värd-anpassade bakteriers arvsmassor är viktig för vår förståelse av samspelet mellan bakterier och högre organismer. Vilka genfunktioner krävs för liv inom och utanför redan existerande celler? Hur skall dessa gener organiseras och bäddas in i en värdcell för att bidra med funktioner som är nyttiga för värden? Ett långsiktigt mål är att ha en så djup kunskap om dessa processer att vi kan designa bakteriella arvsmassor med nya, nyttiga funktioner.

Populärvetenskaplig presentation

Den eukaryota cellen har en komplex struktur bestående av intracellulära membraner och ett cellmembran som omger arvsmassan medan prokaryota celler (bakterier och arkeer) varken har intracellulära membraner eller en cellkärna. De flesta eukaryota celler har dessutom energi-producerande organeller, mitokondrier, som tros vara en kvarleva av bakterier som levde i symbios med en förfader till den eukaryota cellen.

Vi har studerat bakterier som lever i symbios med insekter eller som överförs mellan ryggradsdjur (inklusive människa) med hjälp av insekter. Vi har även studerat mitokondriens ursprung och evolution. För närvarande studerar vi mjölksyrabakterier som lever i symbios med honungsbin och som vi tror skyddar binas mat från att bli infekterat av bakterier som tar död på binas larver.

Det övergripande målet med vår forskning är att förstå hur cellulär komplexitet uppstår och vilka krafter som driver uppkomsten av olika celltyper. Man har tidigare ansett det vara omöjligt för en enkel bakteriecell att utveckla en komplex inre cellulär struktur. Men förvånansvärt nog har man hittat bakterieceller som har intracellulära membranstrukturer. Några av dessa har en extraordinär inre struktur med en stor energiproducerande organell medan andra kan äta upp bakterier, något som tidigare ansågs vara omöjligt för en bakterie att göra. Upptäckten av dessa bakterieceller utmanar vår tidigare kunskap om skillnaderna mellan prokaryota och eukaryota celler.

Forskning

Evolution av värdanpassade bakterier

Forskningen i Siv Andersson´s grupp syftar till att förstå hur intracellulära bakterier och organeller evolverar. Ett långsiktigt mål är att designa nya bakteriella arvsmassor med nyttiga funktioner med hjälp av syntetisk biologi. För att lyckas med detta behöver vi en grundläggande förståelse för samspelet mellan bakterier och deras värdorganismer, och vi behöver även förstå varför organeller och bakterier som bidrar med viktiga funktioner för sin värd har en egen arvsmassa. Nedan är några exempel på pågående projekt.

Varför behöver vissa organismer bakterier?

Det finns många bakterier som producerar viktiga näringsämnen för högre organismer som dessa inte kan få från sin mat. Andra bakterier producerar antibiotika för att försvara sin värd från patogener och andra invaderande mikroorganismer. De ämnen som produceras och skickas ut är till nytta för hela den bakteriella populationen och/eller för värden, men det kostar mycket för den enskilda cellen att producera dem. Det är därför en risk att smitare uppstår som inte själva bidrar till produktionen. I detta projekt använder vi bakterier som är anpassade till däggdjur och insekter som modell-system för att studera hur produktionen av ämnen som är till nytta för hela samhället organiseras och hur risken för smitare minimeras.

Varför behöver vissa celler inre ”fack”?

Eukaryota celler innehåller flera membranbundna ”fack” som till exempel mitokondrierna. Bakterieceller har normalt inte inre membranstrukturer. Men det finns undantag. För att förstå varför och hur komplexa cellulära strukturer uppstår studerar vi en ovanlig grupp av bakterieceller som innehåller ett nätverk av inre membran. I detta projekt använder vi jämförande, funktionell och ekologisk genomik för att lära oss mer om hur och varför cellulära strukturer uppstår.

Varför innehåller vissa inre ”fack” egna arvsmassor?

Vi har nyligen publicerat resultat som stöder hypotesen att mitokondrier behöver en egen arvsmassa för att undvika att de mitokondriella proteinerna felaktigt transporteras till endoplasmatiskt reticulum. För att transportera proteiner mellan olika fack i cellen och vara säker på att de hamnar rätt krävs en mängd olika signaler. I detta projekt använder vi bioinformatiska och experimentella metoder för att få en djupare förståelse om varför mitokondrier innehåller sin egen arvsmassa.

Vårt arbete stöds Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse (KAW).