Elintarvikevälitteinen taudinaiheuttaja, Clostridium botulinum -bakteeri voi elintarvikkeessa kasvaessaan tuottaa voimakkainta tunnettua biologista myrkkyä, botulinumneurotoksiinia.
Elimistöön päästyään toksiini sitoutuu motorisiin hermopäätteisiin estäen hermoimpulssin välittymisen lihakseen, jonka seurauksena on etenevä velttohalvaus. Tämä botulismina tunnettu vakava sairaus voi hoitamattomana johtaa kuolemaan, kun hengityslihakset halvaantuvat.
Elias Dahlsten selvitti väitöstutkimuksessaan C. botulinumin hyödyntämiä geneettisiä mekanismeja elintarvikkeiden prosessoinnissa ja säilytyksessä selviytymiseen. Dahlsten keskittyi erityisesti alhaisen lämpötilan, havaitsemiseen ja niihin sopeutumiseen. Lisäksi Dahlsten tutkii kannan itiöinnin geneettistä säätelyä.
Dahlstenin mukaan C. botulinum muodostaa erittäin kestäviä lepomuotoja eli itiöitä, joita esiintyy yleisesti ympäristössä ja siten myös elintarvikkeiden raaka-aineissa.
– Itiöiden riittävä tuhoaminen elintarvikkeista vaatii erittäin voimakasta lämpökäsittelyä; kuluttajien mieltymysten vuoksi tällaiset käsittelyt ovat kuitenkin epätoivottuja, Dahlsten toteaa väitöstiedotteessaan.
Taudinaiheuttajien eli patogeenien lisääntyminen elintarvikkeissa pyritään siksi usein estämään yhdistämällä useita lievempiä käsittelyjä ja olosuhteita, joista tärkein on alhainen säilytyslämpötila.
Koko genomin tasolla tehdyssä geenien ilmentymisanalyysissa Dahlsten havaitsi kohdennetun nopean vasteen lämpötilan laskuun sekä kattavan aineenvaihdunnan uudelleenjärjestelyn pidempiaikaisen kylmäaltistuksen seurauksena. Useita muilla bakteereilla kylmässä aktivoituvia ja niiden kylmänsiedossa tärkeiksi osoitettuja mekanismeja aktivoitui myös C. botulinumilla, näin ollen näillä mekanismeilla saattaa olla merkitystä myös C. botulinumin kylmänsiedossa.
Dahlsten havaitsi, että kylmäaltistuksen seurauksena rasvahapposynteesiin, hapetus-pelkistystasapainoon, hapettavaan stressiin sekä raudan kuljetukseen ja varastointiin todennäköisesti liittyvien geenien ilmentyminen bakteerissa kasvoi.
Väitteljän mukaan tulokset antavat viitteitä bakteerin toissijaisen hapettavan stressin ja siltä suojautumiseen tarkoitettujen mekanismien roolista kylmänsiedossa.
Dahlsten osoittaa, että geeni-ilmentymistä säätelevän niin kutsutun kaksoiskomponenttijärjestelmä CBO0366/CBO0365:n ilmentyminen lisääntyi kylmässä, ja hän toteaa sen olevan välttämätön kannan kasvulle alhaisessa lämpötilassa.
Dahlstenin tutkimuksessa osoitetaan sen suoraan säätelevän useita aineenvaihduntareittejä, kuten asetoni-butanoli-etanoli (ABE)-käymiseen, arseeninsietoon ja fosfaatin kuljetukseen liittyviä mekanismeja, joiden hän havaitsi ensimmäistä kertaa liittyvän bakteerien kylmänsietoon.
ELL Elias Dahlstenin väitöskirja Genetic mechanisms of stress response and sporulation in Clostridium botulinum tarkastetaan perjantaina 20. joulukuuta Helsingin yliopistossa.