Projekti / Programi
Molekularno-biološke raziskave mikroorganizmov
01. januar 2013
- 31. december 2017
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.05.00 |
Naravoslovje |
Biokemija in molekularna biologija |
|
| 3.01.00 |
Medicina |
Mikrobiologija in imunologija |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| B000 |
Biomedicinske vede |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| 1.06 |
Naravoslovne vede |
Biologija |
| 3.01 |
Medicinske in zdravstvene vede |
Temeljna medicina |
Raziskovalci (12)
Organizacije (1)
Povzetek
V okviru raziskovalnega programa bomo nadaljevali s proučevanjem patogenih sevov E. coli, ki izločajo beta-laktamaze z razširjenim spektrom delovanja (ESBL) in karbapenemaze. Pročevali bomo tudi seve s tem sekvenčnim tipom STS131, ki so odporni proti številnim klinično pomembnim antibiotikom in poskusili razjasniti molekularne mehanizme njihove uspešnosti, osredotoliči se bomo na potencialno pomembna virulentna dejavnika USP (uropathogenic specific protein) in avtotransporter Ag43 flu.
Pojav, ki poleg determinant odpornosti proti antibiotikom vse bolj kritično zmanjšuje njihovo učinkovitost je prisotnost tim. »perzisterjev« v populaciji bakterij. Ta majhen odstotek celic je zaradi metabolne neaktivnosti toleranten proti antibiotikom in postane grožnja v hipu, ko se terapija prekine. Kako (in če) je proces nastanka “perzisterjev” uravnan je še zmeraj uganka, navkljub večim hipotezam. S preučevanjem pojava persisterjev v izbranih in izoliranih mutantah želimo pojasniti njihov nastanek in ugotoviti pogoje, ki ga onemogočajo.
Z našo raziskavo bomo tudi povečali in obogatiti znanje o komenzalnih sevih E. coli, ter okoljskih sevih E. coli, o katerih je znano še manj kot o komenzalnih sevih. Pridobili bomo čim večje število sevov E. coli iz različnih okolij in karakterizirali virulentne dejavnike, rezistence proti antibiotikom in mobilne DNA elemente na molekularni ravni. Predvidevamo, da bi rezultati te raziskave pomembno vplivali na iskanje novih pristopov, ki bodo osnova za boj proti virulentnim in večkratno odpornim bakterijam.
Nadaljevali bomo s preučevanjem skrajno slanega okolja solin. Opredelili bomo časovno dinamiko spreminjanja sestave mikrobnih skupnosti, ki soline naseljujejo. Preučevali bomo tudi, kako se spreminja izražanje genov slanoljubih mikroorganizmov ob temperaturnem in slanostnem stresu. Potem, ko smo opredelili strukturo mikrobne skupnosti, ki prerašča stene jam, bi mikroorganizme želeli osamiti v čisti kulturi in opredeliti njihov biotehnološki potencijal.
Pomen za razvoj znanosti
Kljub temu, da je bilo prvo poročilo o tim. perzisterjih objavljeno že leta 1944, je še zmeraj več ali manj nejasno kako nastanejo. Dve hipotezi izstopata: (1) SOS sistem, kot del odziva bakterij na stres, sproži sintezo Tis toksina/antitoksina – produkt gena tisB, ki deluje na membrani pa z zmanjšanjem protonske gonilne sile in nivoja ATP povzroči, da celica prestopi v dormantno stanje; in (2) kopičenje indola, ki kot signalna molekula v stacionarni fazi sproži sintezo eksportnih proteinov za toksične snovi ter proteinov, ki sodelujejo pri odgovoru celice na oksidativni stres. Pojasnitev nastanka perzisterjev bi doprinesla k znanju o odzivih bakterij na stresne razmere v okolju. V primeru, da so za tovrstne odzive odgovorni določeni proteini, bi lahko ti postali primerne tarče za razvoj novih protimikrobnih snovi.
Kje je vir patogenih sevov? Kje je izvor genetskih determinant odpornosti? Ali je pojav odpornih bakterij vezan izključno na selekcijski pritisk zaradi uporabe protimikrobnih sredstev ali pa tudi na spremenjen način življenja oz. vnosa bakterij iz okolja? Vse to so pomembna vprašanja, ki zaenkrat še nimajo odgovora. Upamo, da bomo z našo raziskavo lahko vsaj delno odgovorili na katero izmed teh vprašanj. Po drugi strani bodo zbrani podatki uporabni za druge strokovnjake s področja medicine, veterine in živilsko-prehrambene industrije, saj jim bodo omogočali postavitev smernic za njihova področja dela. Tako na primer, bo slika stanja, ki jo bo prinesla ta raziskava, omogočala pregled nad sevi in ocenitev možnosti prenosa/vnosa novih virulentnih in odpornih sevov iz okolja v bolnišnice. Ali pa drug primer: vse več se govori o potrebi po pripravi in uporabi cepiva proti E. coli in rezultati naše raziskave bi lahko jasno pokazali ali so lahko cepiva (glede na uporabljene epitope) proti E. coli sploh uspešna.
Spričo neverjetne prilagodljivosti in raznolikosti bakterij je zelo pomembno, da preučujemo različne modelne sisteme, ki podpirajo različne mikroorganizme. Še posebej to drži za enostavne modelne sisteme, katerih delovanje nam omogoča razumeti kompleksna okolja, kot je ocean. Tako pričakujemo, da bo preučevanje modelnega sistema solin, dinamike vzopostavljanja strukture mikrobne združbe ter raziskave genomov in genskega izražanja slanoljubih mikroorganizmov pomagalo razumeti mehanizme evolucije bakterij, njune adaptacije na spreminjajoče se okolje ter populacijske genetike. Še posebej se veselimo spoznavanja biotehnološkega potencijala mikrobnega sveta jam, ki je doslej bil le malo raziskan tako v Sloveniji pa tudi v svetu.
Pomen za razvoj Slovenije
Poraba antibiotikov ni več premo sorazmerna z njihovo učinkovitostjo zaradi bakterijskih rezistenc in toleranc. Perzisterji so morda glavni razlog za trdovratnost kroničnih infekcij, povezanih predvsem z bolnišničnim zdravljenjem. Pojasnitev njihovega nastanka lahko okrepi delovanje trenutno dostopnih antibiotikov in iskanje novih ter prispeva v zdravstveno blagajno (in blaginjo).
Pričujoči predlog raziskave predvideva obsežno mednarodno sodelovanje in prenos znanja med inštitucijami v Sloveniji, na Hrvaškem in v Španiji. Skupine, s katerimi sodelujemo, so vodilne v svojem področju in tovrstno sodelovanje pripomore k večji prepoznavnosti Slovenije v svetu in predvideva vključevanje slovenskih znanstvenikov v delo na mednarodnih projektih. Obenem nam omogoča izobraževanje na področju tehnik, ki v Sloveniji še niso uveljavljene. Raziskave solin imajo tudi praktični pomen v tehnologiji pridelave soli, saj je pravilen razvoj mikrobne združbe ključen za uspešno pridelavo soli. Spričo razširjenosti kraških območij v Sloveniji ter pionirske vloge slovenskih raziskovalcev v razvoju speleologije, je razvoj doslej spregledane jamske mikrobiologije od nacionalnega interesa.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2013,
2014,
2015,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2013,
2014,
2015,
zaključno poročilo
