Základný výskum
Asymetrické bunkové delenie počas sporulácie Bacillus subtilis

Autori: Barák, I., Muchová, K., Chromíková, Z., Valenčíková, R., Krascsenitsová, E., Labajová, N., Makroczyová, J.

Pravdepodobne najkontroverznejšia otázka bunkového delenia Bacillus subtilis sa týka mechanizmu, ktorý zabezpečuje presné umiestnenie deliaceho septa v strede bunky počas vegetatívneho rastu, ale bližšie k jednému pólu bunky počas sporulácie. Doteraz stále nie je známe presné miesto, kde sa vytvorí asymetrické septum, a nie je ani určená presnosť, s akou k tomu dochádza. V našej práci sme ukázali, že asymetrické septum sa tvorí v 1/6 dĺžky bunky meranej od pólu bunky a že presnosť jeho lokalizácie je porovnateľná s presnosťou lokalizácie vegetatívneho septa v strede bunky. V tejto práci sme taktiež popísali dôležitú úlohu SpoIIE, RefZ a MinCD proteínov v určovaní miesta, kde sa vytvorí asymetrické septum. Napriek tomu, môžeme len vysloviť rôzne hypotézy o tom, ako bunka s veľkou presnosťou nájde miesto asymetrického delenia.


Projekty:

1. VEGA 2/0007/17 - Mechanizmy asymetrického bunkového delenia počas sporulácie Bacillus subtilis (Mechanisms of asymmetric cell division during sporulation of Bacillus subtilis)
2. APVV-14-0181 - Vytváranie proteínových komplexov počas asymetrického bunkového delenia v sporulujúcich bunkách Bacillus subtilis (Formation of protein complexes during asymmetric cell division in sporulating Bacillus subtilis cells)

Publikácie:

1. VALENČÍKOVÁ, R.- KRASCSENITSOVÁ, E. - LABAJOVÁ, N. - MAKROCZYOVÁ, J. - BARÁK, I. Clostridial DivIVA and MinD interact in the absence of MinJ. In Anaerobe, 2018, vol. 50, p. 22-31. (2017: 2.742 - IF, Q2 - JCR, 1.144 - SJR, Q2 - SJR)
2. MUCHOVÁ, K. - CHROMÍKOVÁ, Z. - VALENČÍKOVÁ, R. - BARÁK, I. Interaction of the Morphogenic Protein RodZ with the Bacillus subtilis Min System. In Frontiers in Microbiology, 2018, vol. 8, p. 1-10. (2017: 4.019 - IF, Q2 - JCR, 1.699 - SJR, Q1 - SJR)
3. BARÁK, I. - MUCHOVÁ, K. The positioning of the asymmetric septum during sporulation in Bacillus subtilis. In PLoS ONE, 2018, vol. 13, no. e0201979. (2017: 2.766 - IF, Q1 - JCR, 1.164 - SJR, Q1 - SJR)
4. WIEDORN, M.O. - OBERTHÜR, D. - BEAN, R. - SCHUBERT, R. - WERNER, N. - BARÁK, I. Megahertz serial crystallography. In Nature Communications, 2018, vol. 9, no. 4025. (2017: 12.353 - IF, Q1 - JCR, 6.582 - SJR, Q1 - SJR)
   

 

Základný výskum
Charakterizácia genómu bakteriálneho kmeňa Streptomyces lavendulae subsp. lavendulae vo vzťahu k produkcii nových biologicky aktívnych látok.

Autori: Kormanec, J., Nováková, R.,Homerová, D., Fecková, Ľ., Řežuchová, B., Csolleiová, D., Bekeová, C., Mingyár, E., Ševčíková, B.

Sekvencie niektorých genómov streptomycét, ako najdôležitejších producentov biologicky aktívnych látok, odhalili, že 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 zahraničným pracoviskom stanovili celkovú genomickú sekvenciu nášho modelového kmeňa S. aureofaciens CCM3239. Jeho genóm má lineárny chromozóm o veľkosti 8 691 831 bp a lineárny plazmid pSA3239 o veľkosti 241 081 bp. V sekvencii sme identifikovali 8 101 génov. Analýzou sekvencie sme zistili, že sa nejedná o typový kmeň S. aureofaciens, ale kmeň S. lavendulae subsp. lavendulae CCM 3239. V jeho genóme sme identifikovali 26 génových klastrov pre rôzne sekundárne metabolity, vrátane nami charakterizovaného klastra pre polyketidové antibiotikum auricín, modrý pigment indigoidine a aminoglykozidové antibiotikum streptotricín.


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. MINGYAR, E.- NOVÁKOVÁ, R.- KNIRSCHOVÁ, R.- FECKOVÁ, Ľ. - BEKEOVÁ, C. - KORMANEC, J. Unusual features of the large linear plasmid pSA3239 from Streptomyces aureofaciens CCM 3239. In Gene, 2018, vol. 642, no. 5, p. 313-323. (2017: 2.498 - IF, Q3 - JCR, 1.019 - SJR, Q1 - SJR)
2. BUSCHE, T. - NOVÁKOVÁ, R. - AL'DILAIMI, A. - HOMEROVÁ, D. - FECKOVÁ, Ľ. - REŽUCHOVÁ, B. - MINGYAR, E. - CSÖLLEIOVÁ, D. - BEKEOVÁ, C. - WINKLER, A. - ŠEVČÍKOVÁ, B. - KALINOWSKI, J. - KORMANEC, J. - RUCKERT, C. Complete genome sequence of Streptomyces lavendulae subsp. lavendulae CCM 3239 (formerly “Streptomyces aureofaciens CCM 3239”), a producer of the Angucycline-Type antibiotic Auricin. In Genome Announcements, 2018, vol. 6, no. 9, no. e00103-18. (2017: 0.553 - SJR, Q3 - SJR)

Aplikovaný výskum
Ochrana nášho kultúrneho dedičstva: implementácia vysokokapacitného sekvenovania na analýzu degradujúceho mikrobiómu a využitie bakteriálnych enzýmov pri zavádzaní postupov na bioreštaurovanie.

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

Niekoľko protokolov, založených na vysokokapacitnom sekvenovaní platforme Illumina (HGT), bolo optimalizovaných s cieľom zistiť a identifikovať mikrobióm, ktorý je zodpovedný za zhoršenie nášho kultúrneho dedičstva. Vyvinuté prístupy HTG dokázali analyzovať environmentálne (vzorky vzduchu, povrch skleneného povrchu sarkofágu), ako aj historické objekty (povrch kníh, mumifikované telo, vnútorné orgány múmie). Pracovný postup HGT zahŕňal: priamu extrakciu DNA alebo RNA zo vzoriek; PCR amplifikáciu DNA alebo cDNA pomocou špecifických bakteriálnych a hubových génov; tvorbu a analýzu knižníc Illumina; bioinformatické hodnotenie sekvenačných dát. Charakterizovaná bola extracelulárna enzymatická zmes (EEM) z baktérie Exiguobacterium undae, ktorá bola produkovaná kultiváciou v živočíšnom gleji. Proteomická analýza EEM ukázala, že bacilolyzín a neutrálna metaloendopeptidáza, sú hlavne zodpovedné za jeho proteolytickú aktivitu. Táto EEM dokázala odstrániť dva druhy živočíšneho lepidla z rôznych druhov povrchov materiálu. Tieto výsledky naznačujú, že EEM by mohol slúžiť ako potenciálny nový nástroj na obnovu historických objektov.


Projekty:
APVV-15-0528 – Modifikované polyméry z obnoviteľných zdrojov a ich degradácia (Modified polymers from renewable sources and their degradation)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. KRAKOVÁ, L. - ŠOLTYS, K. - PUŠKÁROVÁ, A. - BUČKOVÁ, M. - JESZEOVÁ, L. - KUCHARÍK, M. - BUDIŠ, J. - OROVČÍK, Ľ. - SZEMES, T. - PANGALLO, D. The microbiomes of a XVIII century mummy from the castle of Krasna Horka (Slovakia) and its surrounding environment. In Environmental microbiology, 2018, vol. 20, iss. 9, p. 3294-3308. (2017: 4.974 - IF, Q1 - JCR, 2.209 - SJR, Q1 - SJR)
2. JESZEOVÁ, L. - BAUEROVÁ-HLINKOVÁ, V. - BARÁTH, P. - PUŠKÁROVÁ, A. - BUČKOVÁ, M. - KRAKOVÁ, L. - PANGALLO, D. Biochemical and proteomic characterization of the extracellular enzymatic preparate of Exiguobacterium undae, suitable for efficient animal glue removal. In Applied Microbiology and Biotechnology, 2018, vol. 102, p. 6525-6536. (2017: 3.340 - IF, Q2 - JCR, 1.182 - SJR, Q1 - SJR)
3. KRAKOVÁ, L. - ŠOLTÝS, K. - OTLEWSKA, A. - PIETRZAK, K. - PURKRTOVÁ, S. - SAVICKÁ, D. - PUŠKÁROVÁ, A. - BUČKOVÁ, M. - SZEMES, T. - BUDIŠ, J. - DEMNEROVA, K. - GUTAROWSKA, B. - PANGALLO, D. Comparison of methods for identification of microbial communities in book collections: Culture-dependent (sequencing and MALDI-TOF MS) and culture-independent (Illumina MiSeq). In International Biodeterioration & Biodegradation, 2018, vol. 131, p. 51-59. (2017: 3.562 - IF, Q1 - JCR, 1.086 - SJR, Q1 - SJR)

Aplikovaný výskum
Efekt sekundárnej štruktúry proteínov na ich kvantifikáciu Bradfordovou metódou

Autori: Baliová, M., Jurský, F.

Transportéry neurotransmiterov obsahujú sekvenčne divergované N-terminálne úseky vykazujúce značnú flexibilitu a charakter takzvaných prirodzene neusporiadaných proteínov  (intrinsically disordered proteins). Podarilo sa nám dokázať, že tieto úseky proteínov vykazujú nestabilné absorbčné spektrum s farbičkou Coomassie Brilliant Blue G250, čo znemožňuje určenie ich koncentrácie Bradfordovou metódou. Mutáciami niektorých glycínov na alaníny s nasledným stanovením sekundárnej štruktúry pomocou cirkulárneho dichroizmu sa nám podarilo zvýšiť podiel helixovej štruktúry v proteíne GlyT1aN16 nad 50 % , čo následne viedlo k stabilizácii absorbčného spektra proteínového komplexu s farbičkou Coomassie. Podobný efekt bol predtým pozorovaný prídavkom viac ako 50% podielu usporiadaného proteínu BSA. Výsledky naznačujú že nami modifikovaná Bradfordova metóda by mohla slúžiť na detekciu proteínov obsahujúcich viac ako 50%-nú frakciu proteínového disorderu.


Projekty:
VEGA 2/0064/17 - Úloha kalpainom vytváraných degrónov v regulácii transportérov neurotransmiterov (The role of calpain-produced degrons in the regulation of neurotransmitter transporters)
Publikácie:
BALIOVÁ, M. - JURSKÝ, F. Specific glycine to alanine mutation eliminates dynamic interaction of polymeric GlyT1a N-terminus with Coomassie Brilliant Blue G-250. In Electrophoresis, 2018, vol. 39, p. 1357-1360. (2017: 2.569 - IF, Q2 - JCR, 0.745 - SJR, Q2 - SJR)
 

Medzinárodné vedecké projekty
Laktoferín ako prirodzený inhibítor plazminogénu

Autori: Gutekova, M., Petrovčíková, E., Kutejova, E., Leksa, V.

Laktoferín nachádzame v ľudskom materskom mlieku, ale prítomný je aj v slzách, slinách či moči. Výskum Slovenskej akadémie vied a Viedenskej lekárskej univerzity naznačuje, že prostredníctvom blokovania plazminogénu laktoferín blokuje inváziu nádorových buniek a aktiváciu plazminogénu baktériou Borrelia, ktorá je pôvodcom infekčnej lymskej boreliózy. Naše výsledky významne prispievajú k pochopeniu mnohých antimikrobiálnych, protinádorových a imunomodulačných aktivít laktoferínu a podčiarkujú jeho užitočnosť ako potenciálneho terapeutického nástroja.


Projekty:

1. VEGA 2/0020/17 – Ľudský mliečny bioaktívny glykoproteín laktoferín ako regulátor homeostázy (Human milk bioactive glycoprotein lactoferrin as a regulator of homeostasis)
2. APVV-16-0452 – Regulácia pericelulárnej proteolýzy: od molekulárnych mechanizmov k novým subsetom imunitných buniek a terapeutickým nástrojom (Regulation of pericellular proteolysis: from molecular mechanisms to new subsets of immune cells and therapeutic tools)
3. FWF - Austrian Science Fund P22908 - The Integral Regulatory Role of (CD222) in T cell activation

Publikácie:

1. ZWIRZITZ, A. - REITER, M. - ŠKRABANA, R. - OHRADANOVA-REPIC, A. - MAJDIC, O. - GUTEKOVÁ, M. - CEHLÁR, O.- PETROVČÍKOVÁ, E. - KUTEJOVÁ, E. - STANEK, G. - STOCKINGER, H. - LEKSA, V. Lactoferrin is a natural inhibitor of plasminogen activation. In Journal of Biological Chemistry, 2018, vol. 293, p. 8600-8613. (2017: 4.011 - IF, Q2 - JCR, 2.672 - SJR)
2. VIČÍKOVÁ, K. - PETROVČÍKOVÁ, E. - MANKA, P. - DRACH, J. - STOCKINGER, H. - LEKSA, V. Serum and urinary levels of CD222 in cancer: origin and diagnostic value. In Neoplasma, 2018, vol. 65, p. 762-768. (2017: 1.696 - IF, Q4 - JCR, 0.639 - SJR, Q3 - SJR)
3. OHRADANOVA-REPIC, A. - MACHACEK, C. - CHARVET, C. - LAGER, F. - LE ROUX, D. - PLATZER, R. - LEKSA, V. - MITULOVIC, G. - BURKARD, T.R. - ZLABINGER, G. - FISCHER, M.B. - FEUILLET, V. - RENAULT, G. - BLÜML, S. - BENKO, M. - SUCHANEK, M. - HUPPA, J.B. - MATSUYAMA, T. - CAVACO-PAULO, A. - BISMUTH, G. - STOCKINGER, H. Extracellular purine metabolism is the switchboard of immunosuppressive macrophages and a novel target to treat diseases with macrophage imbalances. In Frontiers in Immunology, 2018, vol. 9, no. 852. (2017: 5.511 - IF, Q1 - JCR, 2.803 - SJR, Q1 - SJR)
4. PETROVČÍKOVÁ, E. - VIČÍKOVÁ, K. - LEKSA, V. Extracellular vesicles – biogenesis, composition, function, uptake and therapeutic applications. In Biologia, 2018, vol. 73, p. 437-448. (2017: 0.696 - IF, Q4 - JCR, 0.299 - SJR, Q3 - SJR)
5. LEKSA, V. - SCHILLER, H.B. - STOCKINGER, H. Biotin-chasing assay to evaluate uPAR stability and cleavage on the surface of cells. In Proteases and Cancer : methods and protocols. - New York : Humana Press, 2018, p. 39-47
   

 

Medzinárodné vedecké projekty
Heterologická produkcia antitumorovej látky mitramycínu v geneticky upravenom hostiteľskom kmeni Streptomyces lividans

Autori: Nováková, R., Homerová, D., Knirschová, R., Fecková, Ľ., Řežuchová, B., Ševčíková, B., Kormanec, J.

Jedným z hlavných cieľov 7RP projektu StrepSynth bolo pripraviť kmene S. lividans RedStrep 1 so zlepšenými biotechnologickými vlastnosťami pre produkciu biologicky aktívnych látok. Na základe viacerých analýz sme deletovali v genóme S. lividans viaceré relevantné gény a génové klastre pre sekundárne metabolity pomocou nami vyvinutého účinného PCR bpsA delečného systému. Pripravili sme kolekciu kmeňov S. lividans RedStrep 1.0 až 1.8 s postupne deletovanými génovými klastrami pre interferujúce sekundárne metabolity act, red, cda, cpk, mel, génu hrdD pre sigma faktor a gény scbAR pre gama-butyrolaktónový systém. V týchto kmeňoch sme preukázali dramatický nárast heterologickej produkcie antitumorového polyketidu mithramycínu A. Tento nárast (až 3 g/L média) bol šesťkrát vyšší než nadprodukčný mutantný kmeň pre produkciu mitramycínu, S. argillaceus. Tieto výsledky preukázali biotechnologický impakt nami pripravených kmeňov RedStrep 1 pre produkciu biologicky aktívnych látok.


Projekty:
7RP EU project StreSynth (č. 613877) a APVV-DO7RP-0038-12 – Rewiring the Streptomyces cell factory for cost-effective production of biomolecules
Publikácie:

1. NOVÁKOVÁ, R.- NÚÑEZ, L.E. - HOMEROVÁ, D. - KNIRSCHOVÁ, R. - FECKOVÁ, Ľ. - REŽUCHOVÁ, B. - ŠEVČÍKOVÁ, B. - MENÉNDEZ, N. - MORÍS, F. - CORTÉS, J. - KORMANEC, J. Increased heterologous production of the antitumoral polyketide mithramycin A by engineered Streptomyces lividans TK24 strains. In Applied Microbiology and Biotechnology, 2018, vol. 102, p. 857–869. (2017: 3.340 - IF, Q2 - JCR, 1.182 - SJR, Q1 - SJR)
2. REŽUCHOVÁ, B. - HOMEROVÁ, D. - ŠEVČÍKOVÁ, B. - NUÑEZ, L.E. - NOVÁKOVÁ, R. - FECKOVÁ, Ľ. - ŠKULTÉTY, Ľ. - CORTÉS, J. - KORMANEC, J. An efficient blue-white screening system for markerless deletions and stable integrations in Streptomyces chromosomes based on the blue pigment indigoidine biosynthetic gene bpsA. In Applied Microbiology and Biotechnology, 2018, vol. 102, p. 10231-10244. (2017: 3.340 - IF, Q2 - JCR, 1.182 - SJR, Q1 - SJR)
3. HAMED, M.B. - VRANCKEN, K. - BILYK, B. - KOEPFF, J. - NOVÁKOVÁ, R. - VAN MELLAERT, L. - OLDIGES, M. - LUZHETSKYY, A. - KORMANEC, J. - ANNÉ, J. - KARAMANOU, S. - ECONOMOU, A. Monitoring protein secretion in streptomyces using fluorescent proteins. In Frontiers in Microbiology, 2018, vol. 9, no. 3019. (2017: 4.019 - IF, Q2 - JCR, 1.699 - SJR, Q1 - SJR)
   

 

Medzinárodné vedecké projekty
Charakterizácia unikátnej evolúcie škrob-viažucej domény laforínu

Autori: Janeček, Š., Kuchtová, A.

Laforín je glukánfosfatáza, ktorá katalyzuje defosforyláciu glykogénu. Mutácie v jeho géne vedú k tzv. Laforovmu typu epilepsie (fatálna progresívna myoklónová epilepsia), ktorá sa vyznačuje prítomnosťou hyperfosforylovaných polyglukózanov nerozpustných vo vode, nazývaných Laforove telieska. Ľudský laforín pozostáva z N-koncového sacharid-viažuceho modulu (tzv. škrob-viažuca doména) z rodiny CBM20 a C-koncovej katalytickej domény s duálnou fosfatázovou špecificitou. Laforín je konzervovaný vo všetkých stavovcoch a u niektorých bazálnych metazoí a malej skupine prvokov. V predloženej štúdii boli popísané evolučné vzťahy medzi škrob-viažucimi doménami CBM20 laforínu s dôrazom na jeho novo identifikované hypotetické ortológy v rode Trichinella (parazitický nematód), ďalej boli nájdené dva sekvenčné inzerty v CBM20 doméne laforínu z parazitických kokcídií, ako aj bolo zistené, že hypotetické ortológy laforínu z niektorých prvokov a rias obsahujú viac ako jednu kópiu domény CBM20.


Projekty:
VEGA 2/0146/17 - Evolúcia amylolytických enzýmov (Evolution of amylolytic enzymes)
Publikácie:

1. KUCHTOVÁ, A. - GENTRY, M.S. - JANEČEK, Š. The unique evolution of the carbohydrate?binding module CBM20 in laforin. In FEBS Letters, 2018, vol. 592, no. 4, p. 586-598. (2017: 2.999 - IF, Q2 - JCR, 1.991 - SJR, Q1 - SJR)
2. ABBOTT, W. - ALBER, O. - BAYER, E. - BERRIN, J.G. - BORASTON, A. - JANEČEK, Š. Ten years of CAZypedia: a living encyclopedia of carbohydrate-active enzymes. In Glycobiology, 2018, vol. 28, p. 3-8. (2017: 3.664 - IF, Q2 - JCR, 1.493 - SJR, Q1 - SJR)