Základný výskum
Stabilný vektor na efektívnu produkciu heterológnych proteínov a sekundárnych metabolitov v streptomycétach

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

Streptomycéty sú významnými producentmi veľkého množstva antibiotík. Ich genómy obsahujú obrovské množstvo génových klastrov neznámych antibiotík, ktoré nie sú v laboratórných podmienkach exprimované. Jednou z ciest využitia tohto potenciálu je ich heterologická expresia v optimalizovaných kmeňoch a expresných systémoch. Za týmto účelom sme optimalizovali kmeň Streptomyces lavendulae subsp. lavendulae CCM 3239 s jeho plazmidom pSA3239 ako stabilným vektorovým systémom. Tento systém sme testovali pomocou reportérových génov mCherry a gusA, pričom ich produkcia bola štvornásobne vyššia v pSA3239 ako v chromozóme tohto kmeňa, v súlade s vyšším počtom kópií pSA3239. Génový klaster pre antibiotikum aktinorodín sme integrovali do pSA3239. Avšak výsledný kmeň produkoval veľmi nízke množstvá aktinorodínu. Jeho hladina sa dramaticky zvýšila po integrácii génu pre jeho pozitívny regulátor pod kontrolou silného promótora do tohto kmeňa pomocou fágového integračného systému.


Projekty:
APVV-19-0009 – Príprava nových antibiotík a protinádorových látok manipuláciami génov sekundárnych metabolitov a metódami syntetickej biológie (Preparation of new antibiotics and antitumor agents by gene manipulation of secondary metabolites and synthetic biology methods)
Publikácie:

1. NOVÁKOVÁ, R. - HOMEROVÁ, D. - CSÖLLEIOVÁ, D. - REŽUCHOVÁ, B. - ŠEVČÍKOVÁ, B. - JAVOROVÁ, R. - FECKOVÁ, Ľ. - KORMANEC, J. A stable vector for efficient production of heterologous proteins and secondary metabolites in streptomycetes. In Applied Microbiology and Biotechnology, 2022, vol. 106, pp. 7285-7299. (2021: 5.560 - IF, Q1 - JCR, 0.987 - SJR, Q1- SJR).
2. NOVÁKOVÁ, R. - MINGYAR, E. - FECKOVÁ, Ľ. - HOMEROVÁ, D. - CSÖLLEIOVÁ, D. - REŽUCHOVÁ, B. - ŠEVČÍKOVÁ, B. - JAVOROVÁ, R. - KORMANEC, J. A new family of transcriptional regulators activating biosynthetic gene clusters for secondary metabolites. In International Journal of olecular Sciences, 2022, vol. 23, art. no. 2455. (2021: 6.208 - IF, Q1 - JCR, 1.176 - SJR, Q1 - SJR, karentované - CCC).
   

Základný výskum
Definovanie novej podrodiny GH13_46 v alfa-amylázovej rodine GH13 v databáze CAZy

Autori: Janeček, Š., Mareček, F.

Databáza CAZy (http://www.cazy.org/) je od konca minulého storočia celosvetovo rešpektovaná databáza klasifikácie enzýmov aktívnych voči sacharidom (Carbohydrate-Active enZymes). Rodina glykozidových hydroláz GH13 v nej predstavuje hlavnú alfa-amylázovú rodinu s viac ako 145 tisíc sekvenciami a 30 rôznymi enzýmovými špecificitami. V roku 2006 bola rodina GH13 oficiálne rozdelená do prvých 35 podrodín, pričom ďalšie sú vytvárané podľa aktuálnych vedeckých poznatkov. Na základe detailnej in silico analýzy viac ako 100 proteínov reprezentovaných cyklomaltodextrinázou z Flavobacterium sp. No. 92 bolo navrhnuté etablovať novú GH13 podrodinu. Jej členovia obsahujú na svojom N-konci bližšie nešpecifikovanú doménu typu tzv. imunoglobulínového foldu a úsek MPDLN v oblasti konzervovaného sekvenčného regiónu 5. Táto skupina vytvára na evolučnom strome presvedčivý klaster, ktorý je dobre separovaný od ostatných GH13 podrodín. Novej podrodine bolo v databáze CAZy oficiálne pridelené číslo GH13_46.


Projekty:
VEGA 2/0146/21 - Amylolytické enzýmy – tisíce sekvencií, stovky štruktúr, desiatky špecificít – a čo evolúcia...? (Amylolytic enzymes - thousands of sequences, hundreds of structures, dozens of specificities - and what about evolution...?)
Publikácie:
MAREČEK, F. - JANEČEK, Š. A Novel Subfamily GH13_46 of the alpha-Amylase Family GH13 Represented by the Cyclomaltodextrinase from Flavobacterium sp. No. 92. In Molecules. - Basel : MDPI AG, 2022, vol. 27, iss. 24, art. no 8735. (2021: 4.927 - IF, Q2 - JCR, 0.705 - SJR, Q1 - SJR, karentované - CCC).

Aplikovaný výskum
Citlivý protokol na detekciu SARS-CoV-2 v prostredí odpadových vôd

Autori: Rusková, M., Bučková, M.,Puškárová, A., Pangallo, D.

Vírusovým pandémiám sa v budúcnosti nebude možné vyhnúť a pandémia SARS-CoV-2 je toho len príkladom. Preto je dôležité vyvinúť citlivý systém dohľadu schopný monitorovať prítomnosť potenciálnych patogénnych činiteľov. Prostredie splaškových a odpadových vôd sa ukázalo ako vhodný cieľ pre takýto druh analýzy. V tejto štúdii bol ako prvý skonštruovaný modelový vírusový systém obsahujúci fragment genómu SARS-CoV-2 kódujúci Spike proteín. Enkapsulovaná
napodobňujúca S RNA (ESRM) sa použila na naočkovanie vzoriek odpadovej vody, aby sa vyhodnotilo opätovné oživenie vírusových častíc pomocou štyroch rôznych metód koncentrácie/extrakcie vírusovej RNA. Účinnosť jednotlivých prístupov bola hodnotená použitím kvantitatívnej reverznej transkripčnej PCR (qRT-PCR) a jednokrokovej jednoskúmavkovej nested kvantitatívnej reverznej transkripčnej PCR (OSN-qRT-PCR). Na detekciu vírusov vo vzorkách odpadových vôd s nízkou vírusovou záťažou priniesol test OSN-qRT-PCR najuspokojivejšie výsledky a najvyššiu citlivosť


Projekty:
SAS - MOST (Taiwan) Joint Research Projects; MOST 108-2221-E-006-160-MY3; Water/wastewater epidemiology: Development of robust and reliable molecular detection systems for surveillance of disease outbreaks (PathogenTracker).
Publikácie:
RUSKOVÁ, M. - BUČKOVÁ, M. - ACHS, A. - PUŠKÁROVÁ, A. - WU, J.H. - KUCHTA, T. - ŠUBR, Z. W. - PANGALLO, D. Useful molecular tools for facing next pandemic events: Effective sample preparation and improved RT-PCR for highly sensitive detection of SARS-CoV-2 in wastewater environment. In International Journal of Hygiene and Environmental Health, 2022, vol. 245, art. no. 114017. (2021: 7.401 - IF, Q1 - JCR, 1.474 - SJR, Q1 - SJR)

Medzinárodné vedecké projekty
Blokáda primingu SARS-CoV-2 sprostredkovaného TMPRSS2 laktoferricínom

Autori: Ondrovičová, G., Praženicová, R., Leksa., V.

Laktoferín, člen laktotransferínovej rodiny glykoproteínov viažúcich železo, je prítomný vo väčšine ľudských exokrinných tekutín, najmä v materskom mlieku. Laktoferín vykazuje množstvo biologických aktivít, vrátane sekvestrácie železa a modulácie imunitných buniek. Nedávno sme zhromaždili dôkazy o tom, že laktoferín priamo viaže a blokuje plazminogén, serínovú proteázu, ktorá sa fyziologicky podieľa na fibrinolýze a migrácii buniek, ale ktorá sa môže podieľať aj na patologických stavoch, ako je napr. šírenie nádorových buniek, invázia baktérií alebo priming vírusov. Vo výskume sme pokračovali a objavili sme, že laktoferín dokáže blokovať aj infekciu SARS-CoV-2, ktorý spôsobuje COVID-19. Po prvé, prírodné a syntetické peptidy odvodené od laktoferínu blokujú aktivitu transmembránovej proteázy TMPRSS2, homológu plazminogénu, ktorá je zodpovedná za proteolytickú aktiváciu spike proteínu SARS-CoV-2. Po druhé, laktoferín a odvodené peptidy blokujú interakciu spike proteínu s proteoglykánmi heparánsulfátu pri pripojení vírusu na bunku. Vďaka tomu je laktoferín lacným a široko dostupným kandidátom na doplnkovú liečbu pri liečbe COVID-19.


Projekty:

1. APVV-20-0513 - The double-edged sword of the plasminogen system: from homeostasis maintenance to COVID-19.
2. VEGA 2/0152/21- Lactoferrin and lactoferricin as natural plasmin inhibitors: from the structure resolution to therapeutic applications.

Publikácie:
OHRADANOVA-REPIC, A. - ŠKRABANA, R. - GEBETSBERGER, L. - TAJTI, G. - BARÁTH, P. - ONDROVIČOVÁ, G. - PRAŽENICOVÁ, R. - JANTOVA, N. - HRASNOVA, P. - STOCKINGER, H. - LEKSA, V. Blockade of TMPRSS2-mediated priming of SARS-CoV-2 by lactoferricin. In Frontiers in Immunology, 2022, vol. 13, art. no. 958581. (2021: 8.786 - IF, Q1 - JCR, 2.331 - SJR, Q1 - SJR)

Medzinárodné vedecké projekty
Charakterizácia chromátového transportéra Bacillus pseudomycoides

Autori: Chromiková, Z. Kalianková Chovanová, R., Barák. I

Chróm celosvetovo kontaminuje životné prostredie a Cr(VI) je ľudský karcinogén skupiny I. Len niektoré bakteriálne druhy sú schopné udržať vegetatívny rast pri vysokej koncentrácii Cr(VI) a teda fungujú ako bioremediačné činidlá. Jednou z úspešných stratégií detoxikácie mikrobiálneho Cr(VI) je aktivácia chrómanových efluxných púmp. Naše výsledky popisujú transplantáciu chromátovej efluxnej pumpy z potenciálne patogénneho, ale vysoko Cr rezistentného environmentálneho kmeňa Bacillus  pseudomycoides do kmeňa Bacillus subtilis. Zistili sme, že jednotlivé bunky Cr-rezistentného B. pseudomycoides akumulujú menej Cr ako bunky kmeňa B. subtilis. Ďalej sme zistili, že prežitie kmeňa B. subtilis počas stresu Cr možno zvýšiť zavedením chromátového transportéra z B. pseudomycoides do jeho genómu. Naša štúdia načrtáva budúci smer zvyšovania tolerancie na chróm nepatogénnymi druhmi a bezpečnej bioremediácie pomocou pôdnych baktérií.

Projekty:

1. FNSNF Swiss National Foundation SCOPES IZ 73Z0_152527/1 - The role of metal homeostasis, reduction and sporulation in the metal resistance of Gram-positive bacteria.
2. VEGA 2/0001/21 - Ako bunka nájde miesto asymetrického delenia počas sporulácie Bacillus subtilis (How a cell finds a site of asymmetric division during Bacillus subtilis sporulation)
3. APVV-18-0104 - Asymetrické bunkové delenie počas tvorby bakteriálnej endospóry (Asymmetric cell division during bacterial endospore formation)

Publikácie:
CHROMÍKOVÁ, Z. - KALIANKOVÁ-CHOVANOVÁ, R. - TAMINDŽIJA, D. - BÁRTOVÁ, B. - RADNOVIĆ, D. - BERNIER-LATMANI, R. - BARÁK, I. Implantation of Bacillus pseudomycoides Chromate Transporter Increases Chromate Tolerance in Bacillus subtilis. In Frontiers in Microbiology, 2022, vol. 13, art. no. 842623. (2021: 6.064 - IF, Q1 - JCR, 1.314 - SJR, Q1 - SJR)