Laboratorium Biologii Molekularnej Mikroorganizmów

W Laboratorium badamy zarówno podstawowe procesy komórkowe np. replikację chromosomów i cykl komórkowy bakterii, jak i mechanizmy umożliwiające bakteriom adaptację w środowisku, np. syntezę metabolitów wtórnych, odpowiedź na bodźce zewnętrzne czy oporność na antybiotyki/substancje czynne.

Zajmujemy się głównie promieniowcami (szczepem modelowym jest Streptomyces coelicolorA3(2)) i bakteriami chorobotwórczymi rzędu Campylobacterales (Helicobacter pylori, Campylobacter jejuni, Arcobacter butzleri), które są charakteryzowane w Laboratorium w kontekście cech unikatowych dla danego gatunku jak i wspólnych dla różnych bakterii. Uczestniczymy w interdyscyplinarnych badaniach obejmujących innowacyjne rozwiązania w zakresie opracowania terapii fotodynamicznych oraz syntezy czynnych biologicznie nanocząstek.

We współpracy z Politechniką Wrocławską oraz Uniwersytetem w St. Andrew skupiamy się poznaniu mechanizmów molekularnych fotoinaktywacji patogenów oraz poszukiwaniu i poznawaniu właściwości nowych związków fotoczułych. Wyniki naszych badań pozwalają opisać dotychczas niezbadane procesy lub mechanizmy na poziomie molekularnym. Uzyskane wyniki mogą mieć w przyszłości znaczenie praktyczne, bo dotyczą istotnych procesów fizjologicznych bakterii chorobotwórczych, syntezy potencjalnych substancji czynnych (np. antybiotyków) lub oporności bakterii na leczenie.

Kontakt

Kierownik

Kierownik: dr hab. Anna Pawlik (profesor uczelni, 0000-0003-1824-1550)

Doświadczenie naukowe:

  • doktor habilitowany nauk biologicznych, IITD PAN (2011)
  • staż podoktorski (Post-Doc) w Unité de Pathogénie Bactérienne des Muqueuses, Instytut Pasteura w Paryżu (2004-2006)
  • doktor nauk biologicznych, IITD PAN (2003)
  • mgr inż. biotechnologii, Politechnika Wrocławska (1999)
                •  

Kierowanie zespołami:

  • kierownik laboratorium (od 2016)
  • kierownik grantów (7 w latach 2006-2023)
  • promotor prac doktorskich (6 w latach 2012-2021)
  • promotor prac licencjackich/inżynierskich/magisterskich (>21 w latach 2007-2021)

Nagrody i wyróżnienia

  • wyróżnienie Komitetu Biologii Molekularnej Komórki PAN w konkursie im. prof. K. Bassalika na najlepsze polskie prace mikrobiologiczne (2015)
  • II Nagroda Dyrektora IITD PAN za opublikowanie pracy w czasopiśmie o najwyższym współczynniku wpływu (2010)
  • zespołowa Nagroda Naukowa Wydziału Nauk Medycznych PAN przyznana za cykl prac dotyczących podstawowych etapów cyklu komórkowego bakterii: replikacji i segregacji bakteryjnych chromosomów (2007)
  • stypendium FNP dla młodych naukowców (2005)
  • specjalna nagroda naukowa Rektora Akademii Medycznej we Wrocławiu za publikację powstałą w wyniku współpracy między Akademią Medyczną a IITD PAN (2002)
Zespół

Sekretarka:

  • Anna Wysocka

Profesorowie Instytutu:

Asystenci:

Specjaliści:

Obsługa materiałowa laboratorium:

  • Honorata Grzybowska

Doktoranci:

Najważniejsze osiągnięcia naukowe

  • Charakterystyka procesu inicjacji replikacji chromosomu chorobotwórczej bakterii Helicobacter pylori. Wykazaliśmy wyjątkowe cechy tego procesu: dwuczłonową, nietypową dla bakterii Gram ujemnych budowę regionu, w  którym rozpoczyna się replikacja (oriC), oraz zależne od topologii DNA oddziaływanie inicjatorowego białka DnaA z oriC.
  • Zidentyfikowanie nieznanych dotychczas regulatorów procesu inicjacji replikacji chromosomu pylori: HobA i HP1021. Oba białka regulują tworzenie kompleksu inicjującego replikację: HobA oddziałując z DnaA, natomiast HP1021 oddziałując z oriC. Wykazaliśmy, że aktywność HP1021 jest regulowana przez czynniki redoks.
  • Odkrycie nieznanego wcześniej barwnego metabolitu wtórnego (coelimycyny), produktu „cichej” syntazy poliketydowej Streptomyces coelicolorA3(2) – gatunku modelowego dla badań genetycznych promieniowców. Opisanie kluczowej roli tioesterazy typu II dla działania maszynerii biosyntetycznej tego związku.

Metody badawcze

  • biologia molekularna bakterii
  • mutageneza bakterii w szczególności gatunków Streptomyces sp. , Helicobacter pylori, Campylobacter jejuni, Arcobacter butzleri
  • analiza fenotypowa zmutowanych szczepów (np. krzywe wzrostu, analiza ekspresji genów za pomocą sond in vivo, RT-qPCR i western blotting, analiza produkcji metabolitów wtórnych)
  • produkcja i oczyszczanie białek rekombinowanych
  • analizy oddziaływania biomolekuł (EMSA, footprinting, ChIP-PCR, sieciowanie białek, chromatografia powinowactwa, filtracja żelowa i inne)
  • analizy aktywności przeciwbakteryjnej związków

Kluczowa aparatura badawcza

  • wyposażone laboratoria biologii molekularnej oraz laboratorium mikrobiologiczne klasy II
  • system wymiany atmosfery do hodowli bakterii w warunkach mikroaerofilnych lub anaerobowych
  • pracowania izotopowa klasy III
  • wielofunkcyjny skaner laserowy fluorescencji, promieniowania i luminescencji Typhoon FLA 9500 Imager (GE Healthcare)
  • chromatograf cieczowy FPLC Akta Purifier (GE Healtcare)
  • spektrofluorymetr Hitachi F-7000
  • spektrofotometr Hitachi U-29000
  • czytnik mikropłytek Clariostar z przystawką Atmospheric Unit Control ACU (BMGLabtech)
  • ultrawirówka Sorvall MTX150
  • wirówka szybkoobrotowa Sorvall Lynx 6000

Najważniejsze projekty badawcze (ostatnie 10 lat)
  • Rola niekodujących RNA (ncRNA) w odpowiedzi na stres oksydacyjny i kontroli regulonu HP1021 Helicobacter pylori. Narodowe Centrum Nauki,  Preludium 21, okres realizacji 2023-2025. Kierownik projektu: Mateusz Noszka.
  • Rola homologów sierocego regulatora odpowiedzi HP1021 w fizjologii i patogenezie wybranych chorobotwórczych gatunków Epsilonproteobakterii. Narodowe Centrum Nauki, OPUS17, okres realizacji 2020-2023. Kierownik projektu: Anna Pawlik
  • Baza Informacji Naukowych Wspierających Innowacyjne Terapie – BINWIT. Program Operacyjny Polska Cyfrowa, Oś priorytetowa II E-administracja i otwarty rząd, Działanie 2.3 Cyfrowa dostępność i użyteczność informacji sektora publicznego Poddziałanie 2.3.1 Cyfrowe udostępnienie informacji sektora publicznego ze źródeł administracyjnych i zasobów nauki (2018 – 2021). Kierownik projektu: Krzysztof Pawlik
  • Struktura, funkcja i regulacja tworzenia orisomu na dwuczłonowym regionie oriC na przykładzie inicjacji replikacji chromosomu Helicobacter pylori. Narodowe Centrum Nauki, Sonata Bis3, okres realizacji 2014-2020. Kierownik projektu: Anna Pawlik
  • Initiation of chromosome replication in epsilon proteobacteria – identification and comparative analysis of the crucial factors. Fundacja na rzecz Nauki Polskiej, program POMOST – granty powrotowe, okres realizacji 2013-2015. Kierownik projektu: Anna Pawlik
  • Badanie systemu regulacji biosyntezy nowego antybiotyku poliketydowego u Streptomyces coelicolor A(3)2. MNiSW, konkurs nr 39, okres realizacji 2010-2014. Kierownik projektu: Magdalena Kotowska

Wybrane publikacje

  • Noszka M., Strzałka A., Muraszko J., Kolenda R,. Meng C., Ludwig C., Stingl K., Zawilak-Pawlik A. Profiling of the Helicobacter pylori redox switch HP1021 regulon using a multi-omics approach. Nat Commun. 2023 14(1):6715. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37872172/
  • Piksa M., Fortuna W., Lian C., Gacka M., Samuel I.D.W., Matczyszyn K., Pawlik K.J. Treatment of antibiotic-resistant bacteria colonizing diabetic foot ulcers by OLED induced antimicrobial photodynamic therapy. Sci Rep. 2023 13(1):14087. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37640720/
  • Piksa M, Lian C, Samuel IC, Pawlik K, Samuel ID, Matczyszyn K (2023) The role of the light source in antimicrobial photodynamic therapy. Chem Soc Rev 52(5):1697-1722. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36779328/
  • Jaworski P., Zyla-Uklejewicz D., Nowaczyk-Cieszewska M., Donczew R., Mielke T., Weigel C., Zawilak-Pawlik A. (2021) Putative Cooperative ATP-DnaA Binding to Double-Stranded DnaA Box and Single-Stranded DnaA-Trio Motif upon Helicobacter pylori Replication Initiation Complex Assembly. Int J Mol Sci. 22(12):6643. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34205762/
  • Szczepanowski P., Noszka M., Żyła-Uklejewicz D., Pikuła F., Nowaczyk-Cieszewska M., Krężel A., Stingl K., Zawilak-Pawlik A. (2021) HP1021 is a redox switch protein identified in Helicobacter pylori. Nucleic Acids Res. 49(12):6863-6879. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34139017/
  • Bednarz B., Millan-Oropeza A., Kotowska M., Świat M., Quispe Haro J.J., Henry C., Pawlik K. (2021) Coelimycin Synthesis Activatory Proteins Are Key Regulators of Specialized Metabolism and Precursor Flux in Streptomyces coelicolor A3(2). Front Microbiol. 12:616050. doi: 10.3389/fmicb.2021.616050. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33897632/
  • Nowaczyk-Cieszewska, M., Zyla-Uklejewicz, D., Noszka, M., Jaworski, P., Mielke, T., and Zawilak-Pawlik, A.M. (2020) The role of Helicobacter pylori DnaA domain I in orisome assembly on a bipartite origin of chromosome replication. Mol Microbiol 113: 338–355. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31715026/
  • Bednarz, B., Kotowska, M., and Pawlik, K.J. (2019) Multi-level regulation of coelimycin synthesis in Streptomyces coelicolor A3(2). Appl Microbiol Biotechnol 103: 6423–6434. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/31250060
  • Kotowska, M., Świat, M., Zarȩba-Pasławska, J., Jaworski, P., and Pawlik, K. (2019) A GntR-Like Transcription Factor HypR Regulates Expression of Genes Associated With L-Hydroxyproline Utilization in Streptomyces coelicolor A3(2). Front Microbiol 10: 1451. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/31297104
  • Zawilak-Pawlik, A., Zarzecka, U., Żyła-Uklejewicz, D., Lach, J., Strapagiel, D., Tegtmeyer, N., et al. (2019) Establishment of serine protease htrA mutants in Helicobacter pylori is associated with secA mutations. Sci Rep 9: 11794. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31409845/