Proteini gliv za modulacijo bakterijskih združb, povezanih z zdravjem ljudi
Oznaka in naziv projekta
J4-70173 FunProMod - Proteini gliv za modulacijo bakterijskih združb, povezanih z zdravjem ljudi
J4-70173 FunProMod – Fungal proteins for modulation of bacterial communities associated with human health
Logotipi ARIS/ARRS in drugih sofinancerjev
Projektna skupina
Vodja projekta: dr. Jerica Sabotič
Sodelujoče raziskovalne organizacije: Povezava na SICRIS
Sestava projektne skupine: Povezava na SICRIS
Vsebinski opis projekta
Bakterijske okužbe predstavljajo vse večjo grožnjo javnemu zdravju, saj narašča odpornost bakterij proti protimikrobnim zdravilom. Pomemben dejavnik pri preživetju bakterij je tvorba biofilmov – organiziranih skupnosti bakterij, ki so odpornejše proti antibiotikom, razkužilom in imunskemu odzivu gostitelja ter so pogosto povezane s kroničnimi okužbami. Eden obetavnih pristopov za preprečevanje okužb je zaviranje začetnega koraka nastanka biofilma – adhezije bakterij na površine. Takšen pristop ne temelji na uničevanju bakterij, zato naj ne bi dodatno spodbujal razvoja protimikrobne odpornosti. Pri tem imajo pomembno vlogo glikani na bakterijski površini, ki sodelujejo pri interakcijah bakterij z različnimi površinami in gostiteljskimi celicami.
Projekt je osredotočen na raziskovanje kokaprinov, nove družine glivnih proteinov s posebnimi antiadhezijskimi lastnostmi. Predhodne raziskave so pokazale, da lahko kokaprini zmanjšajo adhezijo patogenih bakterij in nastanek biofilma, pri tem pa ohranijo rast in delovanje koristnih komenzalnih bakterij.
V okviru projekta raziskujemo protibiofilmski potencial družine kokaprinov na izbranih bakterijah, ki vključujejo tako komenzalne kot patogene vrste. Ugotavljamo mehanizem njihovega delovanja na celični in molekularni ravni s proučevanjem interakcij med kokaprini in molekulami na površini bakterijskih celic, vključno s proteini in glikani. Raziskujemo potencial kokaprinov za modulacijo bakterijske adhezije izbranih oportunističnih patogenov v skupnosti s probiotičnimi bakterijami in vitro na abiotskih površinah in na sesalskih celicah ter preverjamo možnost uporabe mlečnokislinskih bakterij za dostavo kokaprinov. Razumevanje mehanizmov, s katerimi glivni proteini vplivajo na bakterijsko adhezijo, prispeva k boljšemu poznavanju nastanka biofilmov ter omogoča razvoj novih, alternativnih strategij za uravnavanje bakterijskih skupnosti in preprečevanje okužb.
Projekt v treh letih izvaja multidisciplinarna skupina štirih raziskovalnih skupin. Skupina Instituta »Jožef Stefan« pod vodstvom dr. Jerice Sabotič koordinira projekt ter prispeva znanje s področja bakterijskih biofilmov in karakterizacije proteinov. Skupina prof. dr. Aleša Berleca razvija inženirske pristope za uporabo mlečnokislinskih bakterij, skupina prof. dr. Dušana Turka proučuje proteinske strukture in molekularne interakcije, skupina izr. prof. dr. Anje Klančnik z Biotehniške fakultete Univerze v Ljubljani pa prispeva strokovno znanje o biofilmih bakterij, povezanih z živili. S povezovanjem izkušenih raziskovalcev in mladih znanstvenikov projekt krepi področje mikrobne glikobiologije ter prispeva k razvoju novih pristopov za preprečevanje bakterijske adhezije in nastanka biofilmov.
Osnovni podatki sofinanciranja so dostopni na spletni strani SICRIS.
Faze projekta in opis njihove realizacije
DS1 Protibiofilmska aktivnost proteinov družine kokaprinov Cilj delovnega sklopa je priprava rekombinantnih kokaprinov v bakterijskem ekspresijskem sistemu ter analiza njihove protibiofilmske aktivnosti pri izbranih bakterijskih vrstah. Tako zagotavljamo proteine, ki jih uporabljamo ves čas trajanja projekta, hkrati pa pridobivamo osnovno razumevanje obsega protibiofilmskega delovanja kokaprinov pri različnih bakterijskih vrstah. Za nadaljnje analize v naslednjih delovnih sklopih izberemo dve do štiri bakterijske vrste, pri katerih kokaprini izkazujejo najzanimivejše učinke.
DS2 Mehanizem protibiofilmskega delovanja kokaprinov na celični ravni Cilj delovnega sklopa je raziskati mehanizme protibiofilmskega delovanja kokaprinov ter razjasniti, ali je njihova aktivnost povezana z agregacijo ali prestrukturiranjem zunajceličnega matriksa. Rezultati usmerjajo nadaljnje eksperimente v drugih delovnih sklopih in odgovarjajo na ključni vprašanji, povezani s funkcijo kokaprinov kot lektinov in zaviralcev proteaz: ali kokaprini aglutinirajo bakterijske celice in ali je njihova proteazna inhibitorna aktivnost vključena v protibiofilmsko delovanje.
DS3 Molekularne interakcije kokaprinov Cilj delovnega sklopa je raziskati in opredeliti molekularne interakcije kokaprinov z bakterijskimi molekularnimi tarčami. Opredelitev teh tarč in razumevanje njihovih interakcij s kokaprini na molekularni ravni zagotavljata pomemben vpogled v mehanizme delovanja kokaprinov na bakterijske biofilme.
DS4 Ocena potenciala za modulacijo bakterijske adhezije Cilj delovnega sklopa je oceniti potencial kokaprinov za modulacijo bakterijske adhezije in vitro na abiotskih in biotskih površinah v biofilmih ene ali dveh bakterijskih vrst. S tem pridobivamo pomembne informacije o možnostih uporabe znanja, pridobljenega v okviru projekta, pri razvoju strategij na osnovi kokaprinov za modulacijo bakterijskih skupnosti. Te strategije lahko vključujejo uporabo kokaprinov kot rekombinantnih proteinov ali njihovo povezovanje s probiotičnimi bakterijami.
Načrt ravnanja z raziskovalnimi podatki: NRRP v1
Komunikacijski načrt: Komunikacijski načrt v1