Základný výskum
Priama interakcia SpoIIQ a SpoIIIAH nie je nevyhnutná pre sporuláciu Bacillus subtilis

Autori: I. Barák, K. Muchová, A. Vetráková, J. Júdová, Z. Chromiková

Počas sporulácie Bacillus subtilis dochádza k pozoruhodnému javu pripomínajúcemu fagocytózu, keď jedna bunka, materská bunka, pohlcuje druhú bunku, prespóru. Kľúčovým prvkom tohto procesu je komplex SpoIIIAA-AH:SpoIIQ, nevyhnutný pre sporuláciu.  Prespórový proteín SpoIIQ a SpoIIIAH proteín materskej bunky sú lokalizované na opačných stranách sporulačnej prepážky a interagujú prostredníctvom svojich extracelulárnych domén v medzimembránovom priestore. Na základe 3D štruktúry SpoIIIAH:SpoIIQ sme pripravili mutácie v SpoIIQ, ktoré by mohli byť v kontakte so SpoIIIAH. Pomocou celého radu experimentov sme ukázali, že bunky Bacillus subtilis, v ktorých nedochádza k priamej interakcii medzi SpoIIQ a SpoIIIAH proteínmi, tvoria spóry rovnako efektívne ako bunky divého typu. Získané výsledky naznačujú, že priama interakcia medzi SpoIIQ a SpoIIIAH nie je nevyhnutná pre sporuláciu a že hlavnou úlohou SpoIIQ je pritiahnuť ďalšie proteíny ku komplexu zodpovednému za pohltenie prespóry.

Projekty:

VEGA 2/0016/25- Mechanizmus pohltenia prespóry materskou bunkou počas sporulácie Bacillus subtilis. 
APVV-22-0303- Molekulárny mechanizmus meracieho zariadenia na nájdenie správneho miesta bakteriálneho asymetrického bunkového delenia.
Plán obnovy a odolnosti SR - 09103-03-V06-00080- Molekulárny mechanizmus meracieho zariadenia na nájdenie správneho miesta bakteriálneho asymetrického bunkového delenia.

Publikácie:

UCHOVÁ, Katarína* - VETRÁKOVÁ, Andrea* - BRANNIGAN, J.A. - SIDHU, Sonam - JÚDOVÁ, Jana - CHROMÍKOVÁ, Zuzana - WILKINSON, A.J. - BARÁK, Imrich**. Direct SpoIIQ-SpoIIIAH interaction is dispensable for sporulation in Bacillus subtilis. In Journal of Biological Chemistry, 2025, vol. 301, iss. 12, art. no. 110934. (2024: 3.9 - IF, Q2 - JCR, 1.705 - SJR, Q1 - SJR). ISSN 0021-9258. Dostupné na: https://doi.org/10.1016/j.jbc.2025.110934

Základný výskum
Dve fosfomimetické miesta na C-konci GABA transportéra GAT1 selektívne regulujú interakcie transportéra s dvoma rôznymi typmi PDZ domén in vitro

Autori: I. Koščová, M. Baliová, F. Jurský

GABA transportér GAT1 je membránový proteín, regulujúci signalizáciu gama-aminobutyrovej kyseliny (GABA) v mozgu. GAT1 obsahuje koncový C-terminálny PDZ interakčný motív (-A597/Y598/I599), všeobecne klasifikovaný ako motív typu II (ΦXΦ), u ktorého PDZ interakcia závisí od nefosforylovateľných hydrofóbnych (Φ) zvyškov v pozíciách PDZ 0 (I599) a -2 (A597). V našej práci sme zistili, že C-terminálny GAT1 motív sa na doménu PDZ1 syntenínu-1 a na doménu PDZ2 PSD95 neviaže pomocou predpokladanej konvenčnej interakčnej schémy (0,-2), ale nekonvenčne použitím dvoch nových interakčných schém 0,-1 a 0,-3. Cielené fosfomimetické mutácie ukázali, že každá s týchto interakčných schém je regulovaná dvoma odlišnými fosfomimetickými miestami obsahujúcimi fosforylovateľný tyrozín a viaceré serínové zvyšky. Naše výsledky potvrdzujú existenciu minimálne dvoch fosfomimetických miest na C-konci GABA transportéra GAT1, ktoré selektívne regulujú interakcie transportéra s dvoma rôznymi typmi PDZ domén in vitro.

Projekty:

EGA 2/0076/25- PDZ interakcia CADM1 s npro-interleukínom-16

Publikácie:

KOŠČOVÁ, Iveta - BALIOVÁ, Martina - JURSKÝ, František. Two phosphomimetic sites in the GABA transporter GAT1 C-terminus selectively regulate transporter interactions with distinct types of PDZ domains in vitro. In Neurochemistry International, 2025, vol. 190, art. no. 106058. (2024: 4 - IF, Q2 - JCR, 1.193 - SJR, Q2 - SJR). ISSN 0197-0186. Dostupné na: https://doi.org/10.1016/j.neuint.2025.106058

Základný výskum
Štúdium krajnej C-koncovej oblasti fágovej helikázy gp41 z BFK20 a jej význam pre funkciu helikázy

Autori: G. Bukovská, N. Halgašová, L. Bocánova, J. A. Bauer, B. Niku

Replikačný proteín gp41 z fága BFK20 (537 aa) je helikáza z rodiny SF2. V N-terminálnej oblasti je podobná helikázam XPB/Ssl2; pre C-terminálnu oblasť sa významná homológia nenašla. Pre objasnenie funkcie krajnej C-koncovej oblasti gp41 sme pripravili šesť mutantných proteínov: delečný mutant gp41L481 a bodové mutanty K516A, R518A, D520A, D521A a E522A. Testovali sme ich ATPázovú aktivitu, väzbovú schopnosť k DNA, tepelnú stabilitu a interakcie s ATP a v porovnaní s pôvodným proteínom gp41HN. Zistili sme, že mutantné proteíny vykazovali zníženú stabilitu, zároveň sme potvrdili stabilizačný účinok ATP. ATPázová aktivita a väzbová schopnosť k DNA sa líšila v závislosti od typu mutácie, celkovo však bola významne nižšia ako u gp41HN. Naše výsledky ukázali, že aminokyseliny na krajnom C-konci gp41 majú vplyv na funkciu proteínu. BFK20 gp41 je typom fágovej helikázy, ktorej koncová doména ovplyvňuje jej vlastnosti a poskytuje ďalší dôkaz o dôležitosti vedľajších domén pre funkciu helikáz.

Projekty:

VEGA 2/0079/22 - Príprava mutantných lytických a replikačných proteínov bakteriofágov a ich antibakteriálny potenciál

Publikácie:

HALGAŠOVÁ, Nora - BOCÁNOVÁ, Lucia - BAUER, Jacob - NIKU, Barbora - PÁPAYOVÁ, Kristína - BUKOVSKÁ, Gabriela**. The extreme C-terminal region of the phage BFK20 gp41 helicase has a role in DNA binding, protein-ATP interactions and ATPase activity. In Biochimie, 2025, vol. 238, pp. 43-57. (2024: 3 - IF, Q3 - JCR, 0.884 - SJR, Q2 - SJR). ISSN 0300-9084. Dostupné na: https://doi.org/10.1016/j.biochi.2025.07.022

Aplikovaný výskum
Vysokokapacitné sekvenovanie MinION na štúdium vplyvu biocídov na rezistóm

Autori: F. Maisto, J. Pavlović, L. Kraková, D. Pangallo

Výskum vplyvu čistiacich prostriedkov a biocídov na mikrobiálne spoločenstvá spojené s kultúrnym dedičstvom v zastavanom prostredí nadobúda čoraz väčší význam. Zmeny mikrobiálnych spoločenstiev vyvolané chemickými zásahmi, ako aj základné aspekty súvisiace s náchylnosťou a rezistenciou mikroorganizmov v biofilmoch voči antimikrobiálnym ošetreniam, zostávajú stále nedostatočne preskúmané. Na štúdium zloženia mikrobiálnych spoločenstiev a ich funkčných profilov, vrátane génov antibiotickej rezistencie, bola vyvinutá stratégia celogenómového metagenómového sekvenovania využívajúca platformu MinION aplikovaná na dvoch žulových pamiatkach z 18. storočia v Santiagu de Compostela (Španielsko). Povrchy žuly boli ošetrené dvoma rôznymi biocídnymi prístupmi. Výsledky ukázali, že biocídne ošetrenia môžu meniť diverzitu baktérií aj plesní a zároveň zvyšovať výskyt génov rezistencie voči antibiotikám a biocídom.

Projekty:

VEGA 2/0086/25 - Vývoj postupov biočistenia na odstraňovanie syntetických polymérov z povrchov objektov kultúrneho dedičstva.

APVV-23-0235 - Biologické čistenie (biocleaning): mikroorganizmy a ich enzýmy pre efektívne odstraňovanie syntetických polymérov z povrchov objektov kultúrneho dedičstva.

Publikácie:

MAISTO, Francesca - MÉNDEZ, Anxo - PAVLOVIĆ, Jelena - KRAKOVÁ, Lucia - SANMARTÍN, Patricia - PANGALLO, Domenico. Microbiome and response to cleaning and biocidal treatments on granite historical buildings using MinION sequencing. In Construction and Building Materials, 2025, vol. 490, art. no. 142589. (2024: 8 - IF, Q1 - JCR, 2.094 - SJR, Q1 - SJR). ISSN 0950-0618. Dostupné na: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2025.142589

Medzinárodné vedecké projekty
Oficiálne rozdelenie druhej alfa-amylázovej rodiny GH57 do podrodín

Autori: Š. Janeček, A. Poláček

V databáze CAZy (https://www.cazy.org/) sú štyri rodiny glykozidových hydroláz (GH) – GH13, GH57, GH119 a GH126 – považované za alfa-amylázové rodiny. Spomedzi nich rodina GH57 priťahuje od svojho vzniku v roku 1996 osobitnú pozornosť priemyslu, pretože jej charakterizovaní členovia sú vysoko termostabilní a pochádzajú z termofilných alebo hypertermofilných mikroorganizmov. Nedávno bola rodina GH57 klasifikovaná do nového klanu GH-T spolu s rodinou GH119, čím sa potvrdila pôvodná in silico predikcia. Súčasné výsledky boli dosiahnuté v rámci medzinárodnej spolupráce s kurátormi databázy CAZy so sídlom v Marseille vo Francúzsku. Na základe podrobnej bioinformatickej analýzy aktualizovaného súboru údajov ∼5000 sekvencií rodiny GH57 bola táto rodina prvýkrát oficiálne rozdelená do desiatich podrodín. Do podrodiny GH57_1 boli zaradené 4-alfa-glukanotransferázy, do podrodiny GH57_2 amylopululanázy, do podrodiny GH57_3 alfa-amylázy, atď. Výsledky sú dostupné na oficiálnej stránke rodiny GH57 v databáze CAZy (https://www.cazy.org/GH57.html). Každá GH57 podrodina je charakterizovaná tzv. sekvenčnými odtlačkami prstov, t.j. logom piatich konzervovaných sekvenčných regiónov enzýmov z tejto rodiny. Boli porovnané aj štrukturálne črty zástupcov jednotlivých podrodín s ohľadom na ďalšie prídavné domény, ako aj v rámci katalytickej domény tvorenej neúplným TIM-barelom, za ktorým nasleduje zväzok alfa-helixov.

Projekty:

VEGA (2025-2028) – 2/0096/25: „Amylolytické enzýmy – in silico prístupy k štúdiu ich sekvencií, štruktúr, špecificít a evolúcie“

Publikácie:

POLÁČEK, Adam - LOMBARD, Vincent - COUTINHO, Pedro M. - TERRAPON, Nicolas - JANEČEK, Štefan**. Dividing the α-amylase family GH57 of starch hydrolases and related enzymes into subfamilies using evolutionary, clustering and functional criteria. In International Journal of Biological Macromolecules, 2025, vol. 309, part. 2, art. no. 142823. (2024: 8.5 - IF, Q1 - JCR, 1.285 - SJR, Q1 - SJR). ISSN 0141-8130. Dostupné na: https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2025.142823

Medzinárodné vedecké projekty
Molekulárny rozpad riadený G-kvadruplexom a fotofyzikálna premena typu I na typ II u fotosenzibilizátora bez ťažkých atómov pre miesto-špecifické oxidačné poškodenie

Autori: J. Jamroskoškovič, MV. Cottini

Táto multidisciplinárna štúdia predstavuje prvú analýzu mechanizmu a dynamiky fotopoškodenia v G-kvadruplexových (G4) DNA štruktúrach, ktoré sa v súčasnosti profilujú ako perspektívne ciele fotodynamickej terapie nádorových ochorení. Vyvinuli sme novú zlúčeninu DBI-POE, hydrofilný derivát dibenzotioxantén imidu so sírou, modifikovaný neutrálnym polyoxyetylénovým reťazcom.
DBI-POE vytvára vo vodnom prostredí nanoštruktúry s potlačenou fluorescenciou, ktorá sa reaktivuje po selektívnej väzbe na G4, čím dochádza k disagregačne indukovanej fluorescencii. Tento jav vedie k zosilneniu fluorescenčnej odozvy, predĺženiu životnosti excitovaného stavu a umožňuje dvojfotonovú excitáciu v oblasti blízko červeného spektra. Popísali sme molekulárny mechanizmus, ako aktivácia DBI-POE generuje singletový kyslík, ten následne spôsobuje cieľové poškodenie guanínu a úplný rozpad G4 štruktúr. Táto štúdia je výsledkom medzinárodnej spolupráce medzi pracoviskami na Polytechnika Wroclawska (Poľsko), Centre National De La recherce Scientifique CNRS  (Francúzsko), Institute of Molecular Biology of SAS (Slovensko), Instituto de Química-Física Blas Cabrera (Španielsko).

Projekty:

Impulz-IM-2022-62. G-quadruplex DNA for Genetic Engineering in Bacteria

Publikácie:

SACZUK, Katarzyna - COTTINI, Maria V. - DUDEK, Marta - MAZUR, Leszek M. - SÁNCHEZ, Dario Puchán - LÓPEZ-PACIOS, Lucía - KASSEM, Ahmad - MATCYSZYN, Katarzyna - NOGUEIRA, Juan J. - MONNEREAU, Cyrille - MARTÍNEZ-FERNÁNDEZ, Lara - JAMROŠKOVIČ, Ján - CABANETOS, Clément - DEIANA, Marco. G-quadruplex-driven molecular disassembly and type I-to-type II photophysical conversion of a heavy-atom-free photosensitizer for site-specific oxidative damage. In Nanoscale Horizons, 2025, vol. 10, iss. 8, pp. 1660-1673. (2024: 6.6 - IF, Q1 - JCR, 1.735 - SJR, Q1 - SJR). ISSN 2055-6756. Dostupné na: https://doi.org/10.1039/d5nh00237k