Základný výskum
Tvorba bakteriálnych nanotrubíc ako post mortem prejav stresovanej bunky.

Autori: Barák, I., Muchová, K.

Bakteriálne nanotrubice boli objavené už pred desiatimi rokmi. K unikátnym schopnostiam týchto nanotrubíc boli pripísané procesy, ako sú prenos DNA, RNA a bielkovín medzi bunkami rôznych baktérií, ako aj „upírske“ vysatie živín z eukaryotickej bunky. Naše výsledky sú vo veľkom protiklade s predtým publikovanými zisteniami. Ukázali sme, že nanotrubice v princípe vznikajú z každej bunky keď použijeme rôzne stresové faktory, napríklad tlak alebo ich vystavíme pôsobeniu antibiotík. Bakteriálna bunková stena dokáže vo vnútri bunky udržiavať tlak až dvadsať atmosfér. Pokiaľ ale dôjde buď mechanicky, alebo pôsobením antibiotík k narušeniu steny, ďalšie udržanie takého veľkého tlaku nie je možné. Tento tlak zapríčiní doslova „vystrelenie“ cytoplazmatickej membrány vo forme nanotrubice do vonkajšieho prostredia cez vzniknuté otvory v bunkovej stene. Dôležitým zistením bolo, že práve v okamihu, keď bunka „vystrelí“ nanotrubicu, bunka zomiera. To znamená, že tvorba nanotrubíc nie je riadený biologický proces ale „post mortem“ prejav stresovanej bunky.


Projekty:

1. VEGA 2/0001/09 - Ako bunka nájde miesto asymetrického delenia počas sporulácie Bacillus subtilis. (How a cell finds a site of asymmetric division during sporulation of Bacillus subtilis.)
2. APVV-18-0104 – Asymetrické bunkové delenie počas tvorby bakteriálnej endospóry. (Asymmetric cell division during bacterial endospore formation.)

Publikácie:

1. POSPÍŠIL, J. - VÍTOVSKÁ, D. - KOFROŇOVÁ, O.- MUCHOVÁ, K.- ŠANDEROVÁ, H. - HUBÁLEK, M. - ŠIKOVÁ, M. - MODRÁK, M. - BENADA, O. - BARÁK, I. - KRÁSNY, L. Bacterial nanotubes as a manifestation of cell death. In Nature Communications, 2020, vol. 11, no. 4963. (2019: 12.121 - IF, Q1 - JCR, 5.569 - SJR, Q1 - SJR). 
2. MUCHOVÁ, K. - CHROMÍKOVÁ, Z. - BARÁK, I. Linking the peptidoglycan synthesis protein complex with asymmetric cell division during bacillus subtilis sporulation. In International Journal of Molecular Sciences, 2020, vol. 21, no. 4513. (2019: 4.556 - IF, Q1 - JCR, 1.317 - SJR, Q1 - SJR).
3. WOLLMAN, A. - MUCHOVÁ, K. - CHROMÍKOVÁ, Z. - WILKINSON, A.J. - BARÁK, I. - LEAKE, M.C. Single-molecule optical microscopy of protein dynamics and computational analysis of images to determine cell structure development in differentiating Bacillus subtilis. In Computational and Structural Biotechnology Journal, 2020, vol. 18, 1474–1486. (2019: 6.018 - IF, Q1 - JCR, 1.782 - SJR, Q1 - SJR).
4. GACEK-MATTHEWS, A. - CHROMÍKOVÁ, Z. - SULYOK, M. - LÜCKING, G. - BARÁK, I. - EHLING-SCHULZ, M. Beyond toxin transport: novel role of ABC transporter for enzymatic machinery of cereulide NRPS assembly line. In mBio, 2020, vol. 11,no. e01577. (2019: 6.784 - IF, Q1 - JCR, 3.876 - SJR, Q1 - SJR)
5. BODÍK, M. - KRAJČÍKOVÁ, D. - HAGARA, J. - MAJKOVA, E. - BARÁK, I. - ŠIFFALOVIČ, P. Diffraction pattern of Bacillus subtilis CotY spore coat protein 2D crystals. In Colloids and Surfaces B-Biointerfaces, 2020, vol. 197, 111425 (2019: 4.39 - IF, Q1 - JCR, Q1 - SJR)
   

Základný výskum
Pleiotropický kľúčový anti-anti-sigma faktor BldG je fosforylovaný viacerými anti-sigma faktormi a reguluje päť sigma faktorov SigF, SigG, SigH, SigK, SigM u Streptomyces coelicolor A3(2)

Autori: Ševčíková, B., Řežuchová, B., Mingyar, E., Homerová, D., Fecková, Ľ., Kormanec, J.

Streptomyces coelicolor obsahuje až 9 homológov sigma faktora SigB, 45 homológov anti-sigma faktora RsbW, 17 homológov anti-anti-sigma faktora RsbV, čo súvisí s jej diferenciáciou. Anti-anti-sigma faktor BldG hrá dôležitú úlohu v diferenciácii a produkcii antibiotík. Aktivuje sigma faktory SigH a SigF prostredníctvom interakcie s anti-sigma faktormi UshX a RsfA, z ktorých iba RsfA fosforyluje BldG. V mutante rsfA dochádza k fosforylácii BldG, čo naznačuje že ďalšie proteín-kinázy fosforylujú BldG. Identifikovali sme 15 homológov RsbW interagujúcich s BldG, z ktorých  7 fosforyluje BldG na Ser57. Vyšetrovali sme interakciu týchto homológov RsbW s deviatmi SigB faktormi. Iba SCO7328 interagoval so sigma faktormi SigG, SigK, SigM. Tieto výsledky naznačujú unikátny fosforylačný mechanizmus regulácie BldG pri aktivácii piatich sigma faktorov, prostredníctvom viacerých anti-sigma faktorov, čo naznačuje komplexnú reguláciu odozvy na stres a diferenciácie v S. coelicolor.


Projekty:
VEGA 2/0026/20 – Signálne kaskády regulácie sigma faktorov RNA polymerázy pri odozve na stres, bunkovej a fyziologickej diferenciácii u pôdnych baktérií rodu Streptomyces (Signaling cascades of RNA polymerase sigma factor regulation in response to stress, cell and physiological differentiation in soil bacteria of the genus Streptomyces)
Publikácie:
ŠEVČÍKOVÁ, B. - REŽUCHOVÁ, B. - MINGYAR, E. - HOMEROVÁ, D. - NOVÁKOVÁ, R. - FECKOVÁ, Ľ. - KORMANEC, J. Pleiotropic anti-anti-sigma factor BldG is phosphorylated by several anti-sigma factor kinases in the process of activating multiple sigma factors in Streptomyces coelicolor A3(2). In Gene, 2020, vol. 755, no. 144883. (2019: 2.984 - IF, Q2 - JCR, 0.898 - SJR, Q1 - SJR)
 

Základný výskum
Identifikácia novej podrodiny v α-amylázovej rodine GH13 reprezentovanej α-amylázou z halofilného archeóna Haloarcula hispanica

Autori: Janeček, Š., Zámocká, B.

α-Amyláza katalyzuje endohydrolýzu α-1,4-glukozidových väzieb v škrobe a príbuzných α-glukánoch. V databáze CAZy (http://www.cazy.org/) je väčšina α-amyláz klasifikovaná do rodiny glykozidových hydroláz GH13, ktorá v súčasnosti obsahuje viac ako 107 tisíc sekvencií a viac ako 30 rôznych enzýmových špecificít. Väčšina členov rodiny bola doteraz rozdelená do 42 podrodín; ďalšie podrodiny sú etablované priebežne. Na základe detailnej bioinformatickej štúdie bola navrhnutá nová podrodina reprezentovaná α-amylázou z halofilného archeónu Haloarcula hispanica, pokrývajúca presvedčivú skupinu hypotetických haloarcheálnych α-amyláz. Skupina navzájom zdieľa unikátne sekvenčné podobnosti a v evolučnom strome tvorí svoj vlastný klaster, separovaný od reprezentantov už etablovaných GH13 podrodín. Z evolučného hľadiska táto nová podrodina je najviac príbuzná k dvom klastrom GH13 podrodín so špecificitou α-amylázy, t.j. k podrodinám GH13_5, 6 a 7, ako aj GH13_15, 24, 27 a 28.


Projekty:
VEGA 2/0146/17 – Evolúcia amylolytických enzýmov (Evolution of amylolytic enzymes)
Publikácie:
JANEČEK, Š. - ZÁMOCKÁ, B. A new GH13 subfamily represented by the α-amylase from the halophilic archaeon Haloarcula hispanica. In Extremophiles, 2020, vol. 24, 207–217. (2019: 2.462 - IF, Q3 - JCR, 0.734 - SJR, Q2 - SJR)

Aplikovaný výskum
Nový antimikrobiálny rekombinantný proteín EN534-C s lytickými vlastnosťami voči patogénnym kmeňom Streptococcus agalactiae.

Autori: Bukovská, G., Bocánová, L., Halgašová, N., Kajsiková, M.

Patogénne baktérie Streptococcus agalactiae skupiny B (GBS) vyvolávajú u ľudí závažné ochorenia a sú známe najmä ako pôvodcovia infekcií u tehotných žien a detí. Pripravili sme nový endolyzín EN534-C, ktorý je prvým endolyzínom pôvodom z humánneho klinického izolátu Streptococcus agalactiae KMB-534 (GBS) s usporiadaním domén amidáza-3, CHAP a LysM. Rekombinantný endolyzín sme nadprodukovali v expresnom systéme E. coli, optimalizovali sme podmienky izolácie proteínu a reakčné podmienky pre stanovenie lytickej aktivity. Endolyzín EN534-C sme testovali na spektre bakteriálnych substrátov z bunkových stien alebo živých buniek kmeňov streptokokov. Potvrdili sme jeho špecifické pôsobenie voči kmeňom streptokokov, najmä voči patogénnej baktérii S. agalactiae GBS. Nový endolyzín EN534-C má potenciálne využitie pre liečbu, prevenciu a diagnostiku ochorení spôsobených patogénnymi baktériami streptokokov a predstavuje alternatívu k antibiotíkám, najmä v prípadoch tehotných žien a novorodencov.
Projekty:
APVV-16-0168 - Príprava bakteriofágov na terapiu vaginálnych a močových infekcií (Preparation of bacteriophages for the treatment of vaginal and urinary tract infections)
Publikácie:

LICHVARIKOVÁ, A. - ŠOLTYS, Katarína - SZEMEŠ, T. - SLOBODNÍKOVÁ, L. - BUKOVSKÁ, G. - TURŇA, J. - DRAHOVSKÁ, H. Characterization of Clinical and Carrier Streptococcus agalactiae and Prophage Contribution to the Strain Variability. In Viruses, 2020, vol. 12, p. 1323. (2019: 3.816 - IF, Q2 - JCR, 1.633 - SJR, Q1 - SJR).

Nová patentová prihláška č. PP 50075-2020 v Slovenskej republike, Prihlasovatelia: Ústav molekulárnej biológie SAV, Univerzita Komenského v Bratislave, Názov: "Antimikrobiálny proteín, antimikrobiálny rekombinantný proteín s lytickými vlastnosťami, expresný vektor, spôsob ich prípravy a použitie“.

(New patent application no. PP 50075-2020 in the Slovak Republic, Applicants: Institute of Molecular Biology of the Slovak Academy of Sciences, Comenius University in Bratislava, Title: "Antimicrobial protein, antimicrobial recombinant protein with lytic properties, expression vector, method of their preparation and use".)

 

Aplikovaný výskum
Aplikácia sekvenovania tretej generácie (MinION, Oxford Nanopore Techologies) na skúmanie mikrobioty vzoriek kultúrneho dedičstva.

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

Naša skupina je pravdepodobne prvou [1] alebo patriacou medzi prvé skupiny na svete, ktorá použila sekvenovanie pomocou MinION na skúmanie mikrobiómu niekoľkých vzoriek historickej pečate z karnaubského vosku (XVIII. Storočie) a pohrebných doplnkov [2] (XVII. storočie). Vysoko výkonná sekvenčná analýza ukázala prítomnosť komplexného zastúpenia mikroorganizmov na pečati z karnaubského vosku, ktoré tvorili hlavne zástupcovia mikroskopických vláknitých húb, ktorí preukázali zaujímavé vlastnosti týkajúce sa spracovania lipidov a olova. Popísaná bola aj tvorba olovnatých mydiel a sekundárnych biogénnych minerálov. Táto technika bola navyše užitočná, a to v rámci skúmania pohrebných doplnkov, na detekciu nebezpečných degradujúcich mikroorganizmov, ktoré sú schopné hydrolyzovať rôzne organické substráty, ako je fibroín, keratín a celulóza. Boli tiež odhalené baktérie zodpovedné za koróziu kovov a biomineralizáciu a entomopatogénne a fytopatogénne huby.
 


Projekty:

1. 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)
2. APVV-19-0059 – Farebné škvrny na historických papieroch: biologická a chemická charakterizácia spojená s ich odstraňovaním (Colored stains on historical papers: biological and chemical characterization associated with their removal)

Publikácie:

1. ŠOLTÝS, K. - PLANÝ, M. - BIOCCA, P. - VIANELLO, V. - BUČKOVÁ, M. - PUŠKÁROVÁ, A. - SCLOCCHI, M.C. - COLAIZZI, P. - BICCHIERI, M. - PANGALLO, D.** - PINZARI, F. Lead soaps formation and biodiversity in a XVIII. In Environmental microbiology, 2020, vol. 22, 1517–1534. (2019: 4.933 - IF, Q1 - JCR, 2.180 - SJR, Q1 - SJR).
2. KISOVÁ, Z. - PLANÝ, M. - PAVLOVIĆ, J. - BUČKOVÁ, M. - PUŠKÁROVÁ, A. - KRAKOVÁ, L. - KAPUSTOVÁ, M. - PANGALLO, D. - ŠOLTYS, K. Biodeteriogens Characterization and Molecular Analyses of Diverse Funeral Accessories from XVII Century. In Applied Sciences-Basel, 2020, vol. 10, p. 5451. (2019: 2.474 - IF, Q2 - JCR, 0.418 - SJR, Q1 - SJR).
   

Medzinárodné vedecké projekty
MAL proteín (myelin and lymphocyte protein) ako funkčný ukazovateľ diferenciácie a aktivácie CD4 T-buniek

Autori: Leksa, V.

V rámci medzinárodnej spolupráce sme identifikovali antigén MT3 ako proteín MAL, ktorý je známy ako transportný receptor pre kinázu Lck, preukazuje vysokú povrchovou expresiu na naivných CD4+ T-bunkách a zníženú expresiu na efektorových pamäťových T-bunkách. Naše detailne experimenty ukázali, že regulácia expresie proteínu MAL v T-bunkách je spojená s aktiváciou indukovanou diferenciáciou ľudských T-buniek, ale nie s membránovou lokalizáciou signalizačnej kapacity Lck.


Projekty:

1. Austrian Science Fund (P19014-B13 a P22908)
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 immune cell subsets and therapeutic tools)
3. VEGA 2/0020/17 - Ľudský mliečny bioaktívny glykoproteín laktoferín ako regulátor homeostázy (Human milk bioactive glycoprotein lactoferrin as a regulator of homeostasis)

Publikácie:
LEITNER, J. - MAHASONGKRAM, K. - SCHATZLMAIER, P. - PFISTERER, K. - LEKSA, V.- PATA, S. - KASINRERK, W. - STOCKINGER, H.** - STEINBERGER, P.**. Differentiation and activation of human CD4 T cells is associated with a gradual loss of myelin and lymphocyte protein. In European Journal of Immunology, 2020, vol. 51, p. 848-863. (2020: 5.532 - IF, Q2 - JCR, 2.272 - SJR, Q1 - SJR)