Základný výskum
Unikátny komplexný mechanizmus regulácie antibiotika auricínu globálnym gamma-butyrolaktónovým receptorovým systémom u Streptomyces aureofaciens CCM3239

Autori: J. Kormanec, E. Mingyár, R. Nováková, C. Bekeová, Ľ. Fecková

Identifikovali sme gény sagA a sagR, kódujúce gamma-butyrolaktónový (GBL) systém u S. aureofaciens CCM3239. Charakterizáciou mutantov týchto génov sme dokázali úlohu tohto GBL systému v globálnej regulácii sekundárneho metabolizmu, pri regulácii produkcie auricínu a indigoidine. Charakterizovali sme molekulárny mechanizmus tejto regulácie. Receptorový proteín SagR sa viaže na promótory génov pre auricínové špecifické regulátory Aur1P a Aur1R v exponenciálnej fáze rastu, pričom tento inhibičný účinok je odblokovaný akumulovaným GBL pri vstupe to stacionárnej fázy rastu. Objavili sme unikátny feedback mechanizmus regulácie globálnych regulačných SagA/SagR GBL génov dráhovo-špecifickým auricínovým regulátorom Aur1R, ktorý blokoval transkripciu týchto génov po vstupe do stacionárnej fázy rastu. Tieto výsledky odhalili unikátny komplexný mechanizmus regulácie auricínu na dvoch úrovniach. Úlohou tohto komplexného systému je presne zabezpečiť expresiu auricínových biosyntetických génov iba v štádiu stacionárnej fázy rastu a zároveň zablokovať expresiu globálnych GBL regulátorov v tomto štádiu, keď ich funkcia nie je ďalej potrebná.

Projekty:

APVV-0203-11 - Molekulárne mechanizmy biosyntézy, regulácie a horizontálneho prenosu génov zodpovedných za produkciu biologicky aktívnych látok u streptomycét

Publikácie:

1.Mingyar, E., Feckova, L., Novakova, R., Bekeova, C., Kormanec, J.: A ?-butyrolactone autoregulator-receptor system involved in the regulation of auricin production in Streptomyces aureofaciens CCM 3239. Applied Microbiology and Biotechnology 99 (2015) 309-325. [IF: 3,337]

2. Knirschova, R., Novakova, R., Mingyar, E., Bekeova, C., Homerova, D., Kormanec, J.: Utilization of a reporter system based on the blue pigment indigoidine biosynthetic gene bpsA for detection of promoter activity and deletion of genes in Streptomyces. Journal of Microbiological Methods 113 (2015) 1-3. [IF: 2,026]

3. Medema MH at al. : Minimum information about a biosynthetic gene cluster. Nature Chemical Biology 11 (2015) 625-631. [IF: 12,996]

Základný výskum
Štúdium a charakterizácia replikačných proteínov gp41 a gp43 bakteriofága BFK20

Autori: G. Bukovská, N. Halgašová, B. Šoltészová, V. Pevala, E. Kutejová

V rámci štúdia zloženia replizómu fága BFK20 sme pomocou dvojhybridného bakteriálneho systému BACTH dokázali silnú interakciu proteínu gp41 z fága BFK20 (helikáza z rodiny SFII) s hostiteľským proteínom DnaG (primáza), stredne silnú s DnaZX a DnaN a slabú s SSB a Dnaδ. Interakciu gp41 a DnaG sme potvrdili aj in vitro metódami pomocou rekombinantných proteínov gp41HC a DnaGN. Charakterizovali sme replikačný proteín gp43 fága BFK20, multifunkčný proteín s primázovou-polymerázovou a helikázovou doménou. Izolovaný rekombinantný proteín gp43-1 obsahoval obe domény a gp43C len helikázovú doménu. Testovali sme ich oligomérny stav pomocou SEC-MALS analýzy a enzýmovú aktivitu. Proteín gp43-1 vytvára funkčné hexaméry Správa o činnosti organizácie SAV 7 a vykazuje silnú ssDNA závislú NTPázovú aktivitu a helikázovú aktivitu. Proteín gp43C vykazoval slabú NTPázovú a žiadnu helikázovú aktivitu. Predpokladáme, že proteín gp43 patrí k replikatívnym helikázam z rodiny SF4 a pre aktivitu vyžaduje prítomnosť oboch domén.

Projekty:

VEGA 2/0122/14 - Replizóm korynefága BFK20 - štúdium fágových replikačných proteínov.

Publikácie:

1. Solteszova, B., Halgasova, N., Bukovska, G. Interaction between phage BFK20 helicase gp41 and its host Brevibacterium flavum primase DnaG. (2015) Virus Res. 196: 150-156. [IF2014 2.324]

2. Halgasova, N., Solteszova, B., Pevala, V., Kostan, J., Kutejova, E., Bukovska, G. A RepA-like protein from bacteriophage BFK20 is a multifunctional protein with primase, polymerase, NTPase and helicase activities. (2015) Virus Res. 210: 178-187. [IF2014 2.324]

Základný výskum
Chrakterizácia potencionálneho väzbového vrecka pre benzofenantridínove alkaloidy na glycínovom transportéri GlyT1

Autori: F. Jurský, M. Baliová, A. Juhasová

Benzofenantridínove alkaloidy cheleritrín a sanginarín sú v prírode sa vyskytujúce rastlinné látky, vykazujúce širokospektrálny účinok na baktérie, ale aj cicavčie bunky. Skúmajú sa hlavne z hľadiska ich protinádorových účinkov. V súčasnosti sa však stále objavujú ich nové receptory, umožňujúce lepšie porozumieť komplexnému mechanizmu ich účinku. V poslednej dobe sa nám podarilo identifikovať glycínový transportér GlyT1 ako nový receptor týchto alkaloidov. V najnovšej práci sme identifikovali dva štruktúrne susediace aminokyselinové zvyšky v molekule GlyT1, lokalizované v cytoplazmatickej časti transportéra. Molekulárne dokovanie alkaloidov do tohto priestoru nám umožnilo navrhnúť ich potencionálne väzbové vrecko alkaloidov. Mutačná analýza, ako aj redukcia sanginarínu poukázala na významnú úlohu aromatický stakingových interakcií. Poznatky môžu byť využité pre navrhovanie nových inhibítorov na bze benzofenantridínov. Inhibítory GlyT1 majú význam hlavne ako anti-psychotiká a prostriedky proti neuropatickej bolesti.

Projekty:

VEGA 2/0084/13 - Inhibícia transportérov neurotransmiterov benzofenantridínovými alkaloidmi.

Publikácie:

Jursky, F., Baliova, M., Juhasova, A.: Structural insights into the benzophenanthridines binding to human glycine transporter GlyT1. Eur. J. Pharmacol. 765 (2015) 1-6. [IF2014 2.532]

Aplikovaný výskum
Rôzne stratégie prieskumu aplikované za účelom stanovenia mikrobiálnej komunity degradujúcej povrch fresky a epoxidovej sochy

Autori: D. Pangallo, L. Kraková, M. Bučková, A. Puškárová, T. Grivalský

Kultivačne závislé a kultivačne nezávislé prístupy boli použité za účelom analýzy bakteriálnej komunity povrchu fresky rímskych katakomb a eukaryotickej a prokaryotickej mikroflóry povrchu epoxidovej sochy Sv. Cyrila a Metoda (Devín). DNA a RNA boli extrahované priamo z dvoch oblastí fresky. Okrem toho bola DNA extrahovaná zo zmesi baktérií inkubovaných na Petriho miskách obsahujúcich R2A a B4 médiá. Výsledky preukázali, že komplexná bakteriálna komunita (predovšetkým zložená z filamentóznych Actinobacteria, Firmicutes a Proteobacteria) kolonizuje dva rôzne biele biofilmy a ich detekcia, kvantitatívna a kvalitatívna, mohla byť odhalená vďaka kombinácii rozličných prístupov, pretože každá metóda poskytla rôzne informácie, ktoré sa len čiastočne prekrývali. Z epoxidovej sochy bola izolovaná mikroflóra húb a baktérií, ktorá bola následne klastrovaná pomocou fluorescentnej ITS, identifikovaná sekvenovaním oblasti ITS a úseku génu 16S rRNA a testovaná za účelom sledovania lipolytických schopností troma typmi agarových testov. Boli skonštruované rôzne knižnice klonov baktérií, cyanobaktérií, húb a rias. Výsledky indikovali na povrchu sochy prítomnosť zaujímavých a rôznych mikrobiálnych komunít zložených zo zástupcov obývajúcich kamene, algálnych fotobiontov, cyanobaktérií, „black yeast” a rastlinných patogénnych húb. Prieskum poskytol nové informácie o potenciálnej mikroflóre obývajúcej epoxidový substrát.

Projekty:

Publikácie:

1. Pangallo, D., Buckova, M., Krakova, L., Puskarova, A., Sakova, N., Grivalský, T., Chovanova, K., Zemankova, M. Biodeterioration of epoxy resin: a microbial survey through culture-independent and culture-dependent approaches. (2015) Environ. Microbiol 17: 462-479. [IF 6.201]

2. Krakova, L., De Leo, F., Bruno, L., Pangallo, D., Urzí, C. Complex bacterial diversity in the white biofilms of the Catacombs of St. Callixtus in Rome evidenced by different investigation strategies. (2015) Environ. Microbiol 17: 1738-1752. [IF 6.201]

Medzinárodné vedecké projekty
Štúdium samoagreagujúcich vlastností morfogenetických proteínov spórového obalu Bacillus subtilis

Autori: D. Krajčíková, I. Barák

Spóry, dormantné bunkové formy baktérie Bacillus subtilis, sa vyznačujú mimoriadnou odolnosťou voči pôsobeniu nepriaznivých fyzikálnych a chemickým vplyvov. Táto ich vlastnosť je z veľkej časti daná existenciou ochrannej proteínovej vrstvy na ich povrchu, nazývanej spórový obal. Pri jeho formovaní hrá kľúčovú úlohu skupina morfogenetických proteínov, ktoré kontrolujú ukladanie takmer 70 proteínov na povrchu spóry v presnom časovom a priestorovom usporiadaní. Pomocou rôznych biochemických, biofyzikálnych a genetických metód sme zistili, že morfogenetické proteíny sú vo vzájomnom kontakte. Všetky naše výsledky naznačujú, že morfogenetické proteíny vytvárajú základnú konštrukciu spórového obalu, na ktorú sa postupne prikladajú ostatné obalové proteíny. Využitím AFM techniky (atomic force microscopy) sme detailne charakterizovali dynamiku ich vzájomného kontaktu. Súčasne sme študovali interakciu aj ďalších proteínov, ktoré kontrolujú formovanie vonkajšej vrstvy spórového obalu. Pomocou cryo transmisnej elektónovej mikroskopie sme určili štruktúru niektorých morfogenetických proteínov ako napr. CotY a CotE. Zistili sme, že obalové proteíny majú výraznú schopnosť sa samo-usporiadať do veľmi komplexných, ale pravidelných štruktúr, ktoré môžu mať značný potenciál pre vývoj nových nano-biomateriálov.

Projekty:

1. VEGA 2/0131/14 - Spórový obal Bacillus subtilis – štúdium tvorby a samo-organizujúcich sa vlastností bielkovín spórového obalu.

2. APVV 14-0181 - Vytváranie proteínových komplexov počas asymetrického bunkového delenia v sporulujúcich bunkách Bacillus subtilis.

Publikácie:

1. Jiang S., Qiang W., Krajcikova D., Tang J., Tzokov S.B., Barak I., Bullough P.A. (2015) Diverse supramolecular structures formed by self-assembling proteins of the Bacillus subtilis spore coat. Mol. Microbiol. 97: 347-359. (CC-časopis, IF =5.1)

2. Liu H., D. Krajcikova, Z. Zhang, H. Wang, I. Barak and J. Tang (2015) Investigating interactions of the Bacillus subtilis spore coat proteins CotY and CotZ using single moleculeforce spectroscopy. J. Struct. Biol. (CC-časopis, IF =3.2)