E-mail | SIS | Moodle | Helpdesk | Knihovny | cuni.cz | CIS Více

česky | english Přihlášení



Laboratoř fyziologie bakterií

Kolonie Bacillus subtilis

Vedoucí:

RNDr. Radovan Fišer, Ph.D.

Kontakt:

E-mail: fiserr@natur.cuni.cz
Telefon: 221951754, 221951712

Kde nás najdete:

Viničná 5, Praha 2 - Nové Město, místnosti 101, 103, 104, 104A, 104B, 104C, 124, S11, S11A, S11B

Členové Laboratoře

        Publikace

Obhájené VŠ kvalifikační práce

        Vědecko-výzkumná spolupráce

Nabízená témata VŠ kvalifikačních prací

        Metodické a technické zázemí

Výzkumná problematika:

(další informace lze nalézt na adrese http://web.natur.cuni.cz/~konop/contact.php)

Model části RTX proteinu vázajícího vápenaté ionty a vykazujícího tryptofanovou fluorescenci

Laboratoř fyziologie bakterií se zabývá funkcí bakteriálních toxinů, které působí na cytoplazmatickou membránu cílové buňky. Dále se zabývá adaptací bakteriální membrány ke stresům a její interakcí s povrchově aktivními látkami a interakcí bakteriálních buněk s nanomateriály. Skupina využívá kromě tradičních mikrobiologických přístupů pestrou škálu biofyzikálních metod: metody založené na fluorescenční spektroskopii a mikroskopii, vodivostní měření na lipidových dvojvrstvách, rentgenostrukturní analýzu, metody analytické chemie (plynová a kapalinová chromatografie)  a výpočetní metody pro stanovení struktur proteinů.

Model senzoru membránové fluidity bakterie Bacillus subtilis

Bakterie exportují do svého okolí toxiny, které mohou drasticky změnit chování cílových buněk a způsobit jejich smrt. Laboratoř se zabývá proteinovými toxiny patogenních bakterií a jejich interakcemi s membránami cílových buněk hostitele. Dlouhodobě se věnuje adenylátcyklázovému RTX toxinu (CyaA) původce černého kašle Bordetella pertussis. Toxin CyaA  svými aktivitami inhibuje imunitní odpověď cílových buněk. Laboratoři se ve spolupráci s Laboratoří molekulární biologie bakteriálních patogenů (Mikrobiologický ústav AV ČR) vedenou prof. Peterem Šebem podařilo navrhnout model interakce CyaA s membránou napadené buňky (Martín et al., 2004, Fišer et Konopásek, 2009), vysvětlit význam vstupu vápenatých a úniku draselných iontů z cílových buněk (Fišer et al., 2007, Wald et al., 2014) a také zmapovat osud toxinu po vstupu do membránových raftů a do nitra fagocytů (Bumba et al., 2010, Fišer et al., 2012). Laboratoř se dále spolupodílí na výzkumu 3D struktury C-koncové RTX domény CyaA a dalších příbuzných RTX toxinů, která má zásadní význam pro zaujetí jejich správné konformace. Výsledky výzkumu CyaA toxinu mohou být prakticky využitelné v lidské medicíně. Modifikovaný toxin je schopen do buněk imunitního systému dopravit antigeny pocházející z virů, bakterií a parazitů a indukovat v nich imunitní odpověď. Optimálně upravený toxin CyaA zbavený svých enzymatických aktivit bude součástí nově vyvíjené subjednotkové vakcíny proti černému kašli, jehož výskyt v rozvinutých zemích nebezpečně roste.

Na rozdíl od toxinů patogenních bakterií, které inhibují funkce hostitele, je cílem dalších proteinových toxinů - kolicinů enterobakterií - usmrcení okolních blízce příbuzných bakterií. V oblasti výzkumu kolicinů  se skupině ve spolupráci s Laboratoří bakteriální genetiky a genomiky (Lékařská fakulta Masarykovy univerzity, Brno), vedené prof. Šmajsem, podařilo prokázat pórotvorný charakter u vybraných nově objevených enterobakteriálních kolicinů.

Tekutost buněčné membrány makrofága měřená fluorescenční sondou Laurdan

Bakterie jsou vynikajícími modelovými organizmy, které velmi rychle a účinně reagují na změny podmínek prostředí. Velmi častým důsledkem této adaptace jsou změny složení membrány měnící její tekutost, náboj a další fyzikální vlastnosti. Membrána bakterií je zároveň doposud plně nevyužitým cílem antibiotik. Laboratoř dlouhodobě studuje různé stresové adaptace u modelové půdní bakterie Bacillus subtilis –  příkladem je adaptace složení membrány B. subtilis vyvolaná jeho vlastní produkcí lipopeptidového antibiotika surfaktinu (Seydlová et al., 2013) a výzkum samotné interakce surfaktinu s membránou. Surfaktin je slibným kandidátem pro budoucí klinické využití, ale mechanizmus jeho účinku ani mechanizmus rezistence jeho producenta k této membránově aktivní molekule nejsou zatím vyřešeny. Kromě dalších stresů (Seydlová et al., 2012) je dlouhodobě studována chladová adaptace B. subtilis pomocí membránové desaturázy mastných kyselin (Beranová et al., 2008; Beranová et al., 2010) a také chladová adaptace u druhů rodu Bordetella v souvislosti s indukcí faktorů virulence po přechodu do hostitele.

Nanomateriály různého složení se v současnosti stále více používají v biomedicínských aplikacích, například k úpravě povrchu implantátů, pro dopravu léčiv do organizmu, či jako substráty ve tkáňovém inženýrství. U nově vyvíjených nanomateriálů se často usiluje o optimální kombinaci protichůdných vlastností. Tou je biokompatibilita vzhledem k eukaryotním buňkám a naopak takové povrchové vlastnosti, které by zabránily růstu kontaminujících mikroorganizmů, tedy antiadhezivní a antibakteriální charakter jejich povrchu. Výhodou uhlíkových nanomateriálů, které skupina studuje, je možnost jejich funkcionalizace, při které se mění jejich vlastnosti připojením funkčních skupin k uhlíkovým atomům. Skupina se v úzké spolupráci s Laboratoří diamantových vrstev a uhlíkových nanostruktur (Fyzikální ústav AV ČR, v.v.i., Praha), vedenou ing. A. Kromkou, zabývá výzkumem antibakteriálních vlastností uhlíkových nanomateriálů a mechanizmem jejich účinku na modelové bakterie (Beranová et al., 2014). Dalšími materiály, jejichž antibakteriální vlastnosti se v současnosti studují, jsou nanokompozitní povlaky na bázi nanostříbra a plazmových polymerů, jejichž výrobou a výzkumem se zabývá skupina doc. O. Kyliána v Oddělení fyziky vrstev a povrchů makromolekulárních struktur na katedře makromolekulární fyziky MFF UK v Praze.

Akce dokumentů