Základný výskum
Úloha Lon proteázy v dynamike mitochondriálneho nukleoidu

Autori: Kunová, N., Ondrovičová, G., Bauer, J., Bellová, J., Ambro, Ľ., Martináková, L., Kutejová, E., Pevala, V.

Mitochondrie patria k dôležitým organelám eukaryotických buniek, ktorých porucha homeostázy v ľudských bunkách spôsobujú viaceré závažné ochorenia. Potvrdili sme, že v kvasinkách je proteáza Lon súčasťou mitochondriálneho nukleoidu, ktorý je pre zachovanie funkcie mitochondrií esenciálny. In vitro štúdie regulácie hladiny niektorých mitochondriálnych proteínov Lon proteázou ukázali, že kvasinkové proteíny Mgm101a Abf2 ako aj Twinkle helikáza v ľudskom nukleoide a ribozomálny proteín MrpL32, sú rozpoznávané a štiepené príslušnou Lon proteázou. Zatiaľ, čo štiepenie Mgm101, Abf2 a MrpL32 je výrazne ovplyvnené prítomnosťou DNA resp. RNA, na štiepenie Twinkle helikázy prítomnosť nukleovej kyseliny nemá vplyv. V prípade proteínu Mgm101 boli tieto štúdie doplnené aj in vivo experimentmi sledovania hladiny Mgm101 na rôznych genetických pozadiach S. cerevisiae. Zo štúdií vyplýva, že regulácia hladiny sledovaných proteínov hrá významnú úlohu pri stabilizácii a dynamike mitochondriálneho nukleoidu.


Projekty:

1. VEGA 2/0113/14 - ATP-závislé proteázy a homeostáza mitochondrií (ATP-dependent proteases and mitochondrial homeostasis)
2. APVV-15-0375 - Posttranslačné modifikácie v mitochodriách a ich úloha v patologických procesoch (Posttranslational modifications in mitochondria and their role in pathological processes)

Publikácie:
KUNOVÁ, N. - ONDROVIČOVÁ, G. - BAUER, J. - BELLOVÁ, J. - AMBRO, Ľ. - MARTINÁKOVÁ, L. - KOTRASOVÁ, V. - KUTEJOVÁ, E. - PEVALA, V. The role of Lon-mediated proteolysis in the dynamics of mitochondrial nucleic acid-protein complexes. In Scientific Reports, 2017, vol. 7, art. no. 631. (2016: 4.259 - IF, Q1 - JCR, 1.692 - SJR, Q1 - SJR)

Základný výskum
Objav unikátnej fúzie medzi hémovou hybridnou peroxidázou typu B a sacharidy-viažúcou doménou vo vláknitých hubách

Autori: Zámocký, M., Janeček, Š., Kamlárová, A., Harichová, J.

Podarilo sa nám charakterizovať doposiaľ neznámu génovú podrodinu hybridných hémových peroxidáz z genómov viacerých vláknitých húb. Tieto zvláštne oxidoreduktázy v sebe obsahujú unikátnu fúziu N-koncovej vysoko konzervovanej hémovej peroxidázovej domény s variabilnými C-koncovými  sacharid viažucimi doménami (typu CBM 21 alebo CBM 34). Ich koordinovaná akcia štiepenia peroxidovej väzby a naviazania sacharidov odvodených z rastlinnej bunkovej steny bola preukázaná pre rekombinantne exprimovaný proteín z askomycétnej  huby Magnaporthe oryzae, ktorá je považovaná za jeden z najnebezpečnejších fytopatogénov. Hybridné peroxidázy typu B sú jedinečné fúzované proteíny, ktoré môžu účinne chrániť rôzne nebezpečné hubové fytopatogény pred oxidačným vzplanutím rastlinného hostiteľa, predstavujúcim základný obranný mechanizmus vyšších rastlín, ktorého cieľom je zničiť prenikajúce patogény.


Projekty:

1. VEGA 2/0021/14 – Fylogenomický a fyziologický výskum reakcií na oxidačný stres v termofilných a mezofilných mikroorganizmoch (Phylogenomic and physiological research of reactions to oxidative stress in thermophilic and mesophilic microorganisms)
2. VEGA 2/0146/17 – Evolúcia amylolytických enzýmov (Evolution of amylolytic enzymes)

Publikácie:
ZÁMOCKÝ, M. - JANEČEK, Š. - OBINGER, C. Fungal Hybrid B heme peroxidases - unique fusions of a heme peroxidase domain with a carbohydrate-binding domain. In Scientific Reports, 2017, vol. 7, art. no. 9393. (2016: 4.259 - IF, Q1 - JCR, 1.692 - SJR, Q1 - SJR)
 

Aplikovaný výskum
Esenciálne oleje: ich antimikrobiálny efekt a dezinfekcia nášho kultúrneho dedičstva

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

Šesť esenciálnych olejov (oregáno, tymián, klinček, levanduľa, šalvia a tujový olej) vykazovali rôzne antibakteriálne a antifungálne vlastnosti. Antimikrobiálna aktivita esenciálnych olejov bola testovaná na  patogénnym baktériách  (Escherichia coli, Salmonella typhimurium, Yersinia enterocolitica, Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes a Enterococcus faecalis) a environmentálnych baktériách (Bacillus cereus, Arthrobacter protophormiae, Pseudomonas fragi) ako i na mikroskopických hubách (Chaetomium globosum, Penicillium chrysogenum, Cladosporium cladosporoides, Alternaria alternata a Aspergillus fumigatus). Oregáno, tymián, klinček a tujový olej v nízkych koncentráciách vykazovali silnú antibakteriálnu aktivitu proti všetkým testovaným kmeňom. Tieto esenciálne oleje vykazovali rôzne fungistatické a fungicídne účinky pri testovaní priameho kontaktu mikroorganizmov ako i výparov. Výpary esenciálnych olejov boli tiež použité v špecifickom dezinfekčnom systéme, aby sa odstránila mikrobiálna kontaminácia na dvoch testovaných knihách. Dňa 30.09.2017 v Centre vedecko-technických informácií SR sme organizovali workshop s názvom ”Veda, ktorá sa skrýva za esenciálnymi olejmi”.


Projekty:
VEGA 2/0061/17 – Inovatívne stratégie dezinfekcie: vplyv esenciálnych olejov na mikroflóru a materiály objektov kultúrneho dedičstva (Innovative disinfection strategies: the impact of essential oils on microflora and heritage materials)
Publikácie:

1. PUŠKÁROVÁ, A. - BUČKOVÁ, M. - KRAKOVÁ, L. - PANGALLO, D. - KOZICS, K. The antibacterial and antifungal activity of six essential oils and their cyto/genotoxicity to human HEL 12469 cells. In Scientific Reports, 2017, vol. 7, no. 1, art. no. 8211. (2016: 4.259 - IF, Q1 - JCR, 1.692 - SJR, Q1 - SJR)
2. PIETRZAK, K. - OTLEWSKA, A. - DANIELEWICZ, D. - DYBKA, K. - PANGALLO, D. - KRAKOVÁ, L. - PUŠKÁROVÁ, A. - BUČKOVÁ, M. - SCHOLTZ, V. - ĎUROVIČ, M. - SURMA-ŚLUSARSKA, B. - DEMNEROVA, K. - GUTAROWSKA, B. Disinfection of archival documents using thyme essential oil, silver nanoparticles misting and low temperature plasma. In Journal of cultural heritage, 2017, vol. 24, p. 69-77. (2016: 1.838 - IF, Q2 - JCR, 0.582 - SJR, Q1 - SJR)

Aplikovaný výskum
Včelí antibakteriálny peptid defenzín-1 ako imunomodulátor v proces hojenia rán

Autori: Majtán, J., Bučeková, M.

Peptid defenzín-1 je sekretovaný včelou do materskej kašičky a medu. Defenzín-1 vykazuje antibakteriálne účinky voči Gram-pozitívnym baktériám a z toho dôvodu jeho primárna úloha spočíva v ochrane včelieho plodu a včely pred bakteriálnymi patogénmi typu Paenibacillus larvae. Keďže med a materská kašička sa používajú v modernej medicíne na hojenie rán, v našej štúdii sme sa zamerali na charakterizáciu jeho biologických účinkov v procese hojenia excíznych rán, kde sme objasnili jeho imunomodulačné účinky. Zistili sme, že defenzín-1 v jeho rekombinantnej forme stimuloval produkciu matrixovej metaloproteinázy 9 (MMP-9) z ľudských keratinocytov a pozitívne vplýval na ich migráciu a proliferáciu in vitro. Získané laboratórne výsledky boli podporené predklinickým testovaním rekombinantného defenzínu-1 v animálnom modely na sterilných excíznych ranách. Defenzín-1 signifikantne stimuloval proces re-epitelizácie rán a tvorbu jazvy a preto môže nájsť uplatnenie v regenerácii kožných defektov. Táto štúdia potvrdila, že včelie produkty nie sú len antibakteriálne produkty ale aj produkty s imunomodulačným účinkom v manažmente hojenia rán.


Projekty:
VEGA 2/0007/14: Antibakteriálne a imunomodulačné vlastnosti včelieho peptidu defenzínu-1 v procese hojenia chronických rán (Antibacterial and immunomodulatory properties of bee peptide defensin-1 in the process of chronic wound healing)
Publikácie:
BUČEKOVÁ, M. - SOJKA, M. - VALACHOVÁ, I. - MARTINOTTI, S. - RANZATO, E. - SZEP, Z. - MAJTAN, V. - KLAUDINY, J. - MAJTÁN, J. Bee-derived antibacterial peptide, defensin-1, promotes wound re-epithelialisation in vitro and in vivo. In Scientific Reports, 2017, vol. 7, no. 1, art. no. 7340. (2016: 4.259 - IF, Q1 - JCR, 1.692 - SJR, Q1 - SJR)
 

Medzinárodné vedecké projekty
Vývoj biosenzora na detekciu produkcie klaster-špecifických sekundárnych metabolitov

Autori: Kormanec, J., Nováková, R.

Súčasné pokroky v sekvenovaní bakteriálnych genómov odhalili, že kapacita streptomycét, ako najdôležitejších producentov biologicky aktívnych látok, je oveľa vyššia ako bola predpokladaná. Ich genómy obsahujú desiatky génových klastrov pre rôzne sekundárne metabolity, z ktorých väčšina je silentných pri laboratórnych podmienkach. Ich aktivácia môže priniesť nové účinné biologicky aktívne látky. Za týmto účelom sme v spolupráci so zahraničnými pracoviskami vyvinuli citlivý biosenzor na aktiváciu týchto silentných génových klastrov. V kmeni Streptomyces lividans sa nachádza silentný klaster cpk pre antibiotikum coelimycin, v blízkosti ktorého sa nachádza gén SLIV_06715 pre potenciálny represor rodiny TetR. Pomocou nami charakterizovaného reportérového génu bpsA umiestneného za promótor negatívne regulovaný týmto represorom sme dokázali aktiváciu tohto génového klastra prostredníctvom interakcie coelimycinu s týmto represorom a následným odblokovaním expresie tohto génového klastra. Tento biosenzor umožní detegovať aktivované biosyntetické klastre pre sekundárne metabolity, čo umožní objav nových biologicky aktívnych látok.


Projekty:
APVV-15-0410: Syntetická biológia pre produkciu nových biologicky aktívnych látok u streptomycét (Synthetic biology for the production of new biologically active substances in Streptomycetes)
Publikácie:

1. SUN, Y.-Q. - BUSCHE, T. - RUCKERT, C. - PAULUS, C. - REBETS, Y. - NOVÁKOVÁ, R. - KALINOWSKI, J. - LUZHETSKYY, A. - KORMANEC, J. - SEKUROVA, O.N. - ZOTCHEV, S.B. Development of a biosensor concept to detect the production of cluster-specific secondary metabolites. In ACS Synthetic Biology, 2017, vol. 6, p. 1026–1033. (2016: 5.382 - IF, Q1 - JCR, 2.793 - SJR, Q1 - SJR)
2. REBETS, Y. - KORMANEC, J. - LUZHETSKYY, A. - BERNAERTS, K. - ANNÉ, J. Cloning and expression of metagenomic DNA in Streptomyces lividans and subsequent fermentation for optimized production. In Metagenomics : methods and Protocols. - New York : Springer, 2017, p. 99-144. (2016: 0.585 - SJR, Q3 - SJR)