Přírodní produkty: Biosyntéza a regulace

Zabýváme se výzkumem sinicových sekundárních metabolitů s potenciálním využitím v prevenci onemocnění lidí, hospodářských zvířat i klíčových zemědělských plodin, a zkoumáme podstatu jejich biosyntézy pomocí různých metod molekulární biologie. Kombinace moderních chemických metod s bioinformatickými a molekulárně biologickými metodami nám umožňuje studovat látky od jejich izolace přes purifikaci podle bioaktivity až k detailní charakterizaci jejich vlastností, funkcí a biosyntetických drah. Hlavním cílem našeho výzkumu je identifikované nové látky s antimikrobiální aktivitou, které by pomohly při současném nedostatku efektivních antibiotik.

Quorum Sensing inhibující látky u sinic

Quorum Sensing (QS) je typ bakteriální komunikace zprostředkovaný malými molekulami zvanými autoinducery (AI). Pomocí AI dokážou bakterie monitorovat hustotu své populace a podle toho regulovat expresi svých genů. Naše skupina se zabývá hledáním molekul inhibujících QS, které by napomohly zmírnit současný nedostatek antibiotik efektivních proti multirezistentním bakteriím. Díky distinktivnímu mechanismu fungování se také snažíme využít inhibitory QS k vývoji alternativních strategií pro boj s bakteriemi.

Role epibiontů v regulaci produkce cyanopeptidů u sinic

Sinice jsou hostitelem mikrobů, kteří často žijí v jejich slizovitém obalu. Je tak velmi složité tyto partnery, kteří jsou k sobě přirozeně velmi těsně poutání, od sebe oddělit. Ačkoli primární funkcí heterotrofních bakterií je dekompozice, v dnešní době se ukazuje, že někteří epibionti mohou mít také roli v podpoře růstu jejich hostitele a vytváření mutalistických vztahů. Tato paradoxní dvojí role komplikuje studium interakcí, které vyžaduje komplexní studii veškerých ekologických funkcí každého z partnerů. Mezidruhové interakce mezi sinicemi tvořícími biofilm a jejich epibionty zatím ještě nebyly řádně prostudovány, ačkoli právě ony mohou být zásadní pro produkci metabolitů i tvorbu biofilmu. Předpokládá se také, že k trvalé kolonizaci konkrétního druhu sinic epibionty musí existovat důmyslný mechanismus s lokalizovanou specificitou, který zajišťuje přežití a udržitelnost sinicového mikrobiomu. Při našem výzkumu se snažíme využít dva komplementární jevy, QS a QS inhibici propojené regulačním mechanismem, k objasnění produkce cynopeptidů a jejich využití při hledání alternativních léčiv.

Sinicové Lasso Peptidy

Lasso peptidy (LP) jsou skupinou ribozomálně syntetizovaných a post-translačně modifikovaných (RiPP) přírodních látek. Byly rozpoznány jako vhodní kandidáti k hledání nových léčiv díky jejich unikátní, laso připomínající topologii a různorodé biologické aktivitě. Díky vzestupu sekvenování mikrobiálních genomů a genome miningu je nyní možné objevovat a využívat tyto jinak nepřístupné LP k hledání nových látek využitelných v lékařství. Direct Pathway Cloning (DiPac) a heterologní exprese RiPP genových klastrů z mikrobiálních genomů je efektivní strategií ke zpřístupnění peptidů kódovaných v mikrobiálním genomu a produkci nových derivátů s vylepšenými bioaktivními vlastnostmi. Ačkoli sinice jsou považovány za bohatý zdroj přírodních látek včetně RiPP, sinicové LP zatím stále ještě nejsou uspokojivě prozkoumány. Dle dostupných zdrojů přitom LP přirozeně vykazují široké spektrum zajímavých vlastností. Kromě antimikrobiálních účinků proti Gram pozitivním i Gram negativním bakteriím jsou LP také silnými receptorovými antagonisty a mají antivirální účinky s anti-HIV aktivitou v mikromolárních koncentracích. 

Pokud máte zájem o bližší informace k těmto tématům, kontaktujte: Dr. Kumar Saurav, Ph.D. (saurav@alga.cz, +420 384 340 469) nebo Dr. Subhasish Saha, Ph.D. (saha@alga.cz, +420 384 340 472)