Pojav odpornosti kliničnih izolatov patogenov in pomanjkanje učinkovitih antibiotikov zahteva nemuden razvoj novih antiinfektivov. V preteklosti je bilo razvitih kar nekaj učinkovitih antibiotikov (tudi kelokardin), vendar zaradi nekaterih drugih farmakoloških pomankljivosti, ki jih pred desetletji ni bilo mogoče odpraviti, te učinkovine niso prišle v klinično uporabo. Prav uporaba pristopov biosinteznega inženirstva sedaj odpira nove poti za ponoven razvoj teh učinkovin. Prav z uporabo t.i. racionalnega biosinteznega inženirstva, smo na strukturo kelokardina uspeli vnesti karboksiamidno skupino, za katero je poznano, da igra ključno vlogo pri biološki aktivnosti komercialnih tetraciklinov. Razvili smo novo vodnico z izjemno antibakterijsko aktivnostjo, ki deluje proti najbolj multirezistentnim patogenom, vključno z po Gramu negativnimi patogeni panela ESKAPE. Nove vodnica, bo sedaj tudi predmet pristopov sintezne biologije, kot tudi polsinteznih pristopov za dodatno izboljševanje aktivnosti in drugih farmakoloških lastnosti. Raziskavo smo objavili v priznani reviji z visokim faktorjem vpliva.
COBISS.SI-ID: 4486520
Mikroorganizmi direktno vplivajo na delovanje njihovih sosedov in kooperativno vedenje je bolj pogosto med sorodnimi organizmi. Le malo vemo o sposobnostih mikroorganizmov, da zaznajo sorodnike in se do njih vedejo drugače. Opisi sorodstvene diskriminacije pri mikroorganizmih so zelo redki in sorodstvene diskriminacije pri simpatričnih populacijah bakterij še niso preučevali. V eminentni reviji PNAS smo kot prvi in vodilni avtorji objavili raziskavo v sodelovanju s skupino s Harvarda. Pokazali smo, da sevi Bacillus subtilis izvajajo sorodstveno diskriminacijo. Različni sevi so namreč med skupinskim premikanjem po površini (rojenjem) tvorili opazno mejno linijo med roji. Združevanje rojev oziroma njihova kompatibilnost je bila redka in je sovpadala s filogenetsko oddaljenostjo sevov, saj so se le roji najbolj sorodnih sevov združevali. Mešanica dveh visoko sorodnih sevov je med kolonizacijo korenin modelne rastline Arabidopsis thaliana tvorila skupne biofilme, medtem ko je pri nesorodnih prevladal na korenini le en sev. To kaže na možen antagonizem med nesorodnimi sevi. Naša raziskava prva osvetljuje sorodsveno diskriminacijo pri bakteriji Bacillus subtilis. Zaradi dobro poznane genetike je ta odličen model za nadaljnje raziskave mehanizmov in pomena diskriminacije sorodnikov za socialno evolucijo bakterij. Raziskava je pomembna tudi za razvoj novih probiotikov in biognojil, ki pogosto vsebujejo ravno bakterije iz rodu Bacillus. Članek je kljub nedavni objavi (oktober 2015) bil že 3 krat citiran. Članek je bil izpostavljen s strani drugih raziskovalcev kot izrednega pomena in v PNAS je izšel pozitiven komentar vezan na našo raziskavo.
COBISS.SI-ID: 4570488
Članek v vplivni reviji Nature Chemical Biology opisuje nove ugotovitve v presnovi koencima A (CoA), ki je v zadnjem času deležen nove pozornosti zaradi svoje vloge v nevrodegeneraciji, acetilaciji proteinov, avtofagiji in signalnih poteh. Dolgoletna dogma je bila, da evkariontske celice dobijo CoA izključno z vnosom zunajceličnih prekurzorjev, predvsem vitamina B5. Objavljena študija prikazuje alternativni mehanizem, ki omogoča celicam, da dobijo CoA iz eksogenega CoA ali njegovega prekurzor 4'-fosfopanteteina, biološko stabilne naravne molecule, ki lahko prehaja skozi celične membrane. Do teh ugotovitev smo prišli vzporedno z aktivnostmi v okviru projekta Tircon EU-FP7, kjer smo bili udeleženi pri odkrivanju potencilanih novih zdravilnih učinkovin in ki je bil uspešno zaključen leta 2015. Odkritja pa imajo bistveno izboljšujejo razumevanje s CoA povezanih bolezni. Ekspertiza Acies Bio na (bio)sinteznih poteh do 4-fosfopanteteina je bila eden od ključnih vidikov tega uspešnega mednarodnega sodelovanja.
COBISS.SI-ID: 4557944
V raziskavi, ki smo jo objavili v reviji (A") v zgornjih 5% na področju kmetijstva smo preučevali kinetiko proizvajanja komunikacijskih molekul 2-feniletanola, triptofola in tirozola pri kvasovki Saccharomyces cerevisiae med mini-fermentacijo v umetnem moštu. Proizvodnjo komunikacijskih molekul smo spremljali s pomočjo HPLC metode (Zupan in sod., 2013), hkrati pa s kvantitativno analizo PCR v realnem času preučevali izražanje genov odgovornih za sintezo komunikacijskih molekul. Potrdili smo korelacijo med maksimalno specifično hitrostjo proizvodnje 2-feniletanola, triptofola in tirozola in maksimalnim izražanjem ARO8, ARO9 in ARO10 genov, ki so odgovorni za sintezo omenjenih molekul in tako dokazali primernost prej postavljenega modela (Zupan in sod., 2013) za študij kinetike proizvodnje komunikacijskih molekul. Prav tako smo pokazali, da je kinetika proizvodnje močno odvisna od rastne faze in da je poleg 2-feniletanola in triptofola tudi proizvodnja tirozola odvisna od celične gostote. Med fermentacijo, ko so kvasovke izpostavljene etanolnemu stresu, dodatek etanola v gojišče zmanjšuje specifično hitrost proizvodnje komunikacijskih molekul kar bi v prihodnosti lahko imelo pomembno vlogo pri kontroli vinskih fermentacij.
COBISS.SI-ID: 4561272
Preučevali smo način delovanja α-pinena na bakterije C. jejuni v smislu vpliva na odpornost sevov proti antibiotikom. Tarčne izlivne sisteme smo identificirali z metodo insercijske mutageneze, adaptacijo sevov na α-pinen pa z DNK mikromrežami. Mutanti v ključnih tarčnih genih so bili vključeni v analizo adaptacije v stresnih razmerah, kot je visoka koncentracija ozmolitov in neugoden pH, s fenotipskimi mikromrežami "Biolog". Potrdili smo, da α-pinen učinkovito zmanjšuje vrednosti MIK antibiotikov ciprofloksacina in eritromicina ter triklosana do 512-krat. Prihaja tudi do večjega izražanja genov cmeABC in Cj1687, ki sta vključena v izlivne mehanizme bakterijskih celic. Opisali smo razliko v akumulaciji EtBr v divjem sevu in mutantih v ključnih genih, kar kaže na vpletenost oz. povezanost tega izlivnega sistema in različnih substratov, vključno z analiziranim α-pinenom.
COBISS.SI-ID: 4517752