W Laboratorium Biotechnologii zajmujemy się promieniowcami z rodzaju Streptomyces – ciekawą grupą bakterii o złożonym cyklu życiowym, morfologii przypominającej grzyby nitkowate i imponujących zdolnościach biosyntezy metabolitów wtórnych, do których należą antybiotyki, związki przeciwnowotworowe, immunosupresyjne i wiele innych związków aktywnych biologicznie. Genom jednego szczepu Streptomyces może zawierać nawet kilkadziesiąt zespołów (klastrów) genów biosyntezy metabolitów wtórnych, z których większość nie ulega ekspresji w warunkach laboratoryjnych. Szczególnie interesują nas molekularne podstawy regulacji metabolizmu wtórnego. Poznanie sieci powiązań pomiędzy różnymi szlakami ma na celu zwiększanie wydajności produkcji cennych związków, a także aktywację ekspresji „uśpionych” klastrów biosyntetycznych i poszukiwanie nowych związków o potencjale aplikacyjnym. Ponadto uczestniczymy w interdyscyplinarnych badaniach obejmujących innowacyjne rozwiązania w zakresie opracowania rozwiązań dla antyakteryjnej terapii fotodynamiczne. We współpracy z Politechniką Wrocławską, EcoleNormale de Lyon oraz Uniwersytetem St. Andrew skupiamy się poznaniu mechanizmów molekularnych fotoinaktywacji patogenów oraz poszukiwaniu i poznawaniu właściwości nowych związków fotoczułych.
Realizowane tematy badań:
Wpływ komunikacji międzykomórkowej poprzez tzw. hormony bakteryjne na metabolizm wtórny bakterii Streptomycescoelicolor A3(2)
Zastosowanie przeciwdrobnoustrojowej inaktywacji fotodynamicznej w zwalczaniu zakażeń skórnych o podłożu bakteryjnym.
Kontakt
Zespół
Sekretariat:
Asystenci:
Specjaliści:
Doktoranci:
Najważniejsze osiągnięcia naukowe
- Odkrycie nieznanego wcześniej barwnego metabolitu wtórnego (coelimycyny, CPK), 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.
- Opisanie udziału aktywatorów CpkO i CpkN z rodziny SARP oraz wewnątrzkomórkowych prekursorów coelimycyny w regulacji ekspresji zespołu genów biosyntezy CPK.
- Wykazanie plejotropowej roli białek CpkO i CpkN. Opisanie funkcji białek HypR i SCO3932 należących do czynników transkrypcyjnych z grupy GntR-like.
Metody badawcze
- biologia molekularna bakterii
- mutageneza bakterii w szczególności gatunków Streptomyces sp.
- 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
- 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
- ultrawirówka Sorvall MTX150
- wirówka szybkoobrotowa Sorvall Lynx 6000
Najważniejsze projekty badawcze (ostatnie 10 lat)
- Współpraca polskiej akademii Nauk i Ukraińskiej Akademii Nauk PAN-NANU 2024. Realizacja projektu naukowego pn.: ”Engineering the polyketide synthases to access short carboxylic acids.”
- Projekt: Opracowanie produktu leczniczego opartego o modyfikowane genetycznie limfocyty T dla terapii nawrotowych i opornych postaci szpiczaka plazmocytowego: od produkcji wektora DNA z receptorem CAR po badania I/II fazy. Finansowanie: ABM, Termin realizacji: 30.04.2023 -29.04.2029
- Projekt badawczo-rozwojowy: Innowacyjny zintegrowany system diagnostyki polowej i stacjonarnej inwazji pasożytniczych, bakteryjnych i wirusowych na obszarach PKW – (Diagnotrop) Termin realizacji: 4.01.2023 – 4.01.2027
- Grant w specjalnym programie stypendialnym NCN dla studentów i naukowców z Ukrainy nieposiadających stopnia doktora, Beneficjentka: Ioanna-Yustyna Shpak, Opiekun/wnioskodawca: K. Pawlik. Termin realizacji: 1.03.2023 – 29.02.2024
- Współpraca w ramach projektu badawczo-rozwojowego: „Biopreparat składający się z bakteriofagów do zwalczania lekoopornych bakterii z rodzaju Klebsiella”. Projekt zrealizowany przez Uniwersytet Rzeszowski. Termin realizacji: 1.04.2022 – 30.09.2022. Kierownik projektu: dr Leszek Potocki.
- 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
- 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
- Kotowska M., Wenecki M., Bednarz B., Ciekot J., Pasławski W., Buhl T., Pawlik K. Coelimycin inside out – negative feedback regulation by its intracellular precursors. Appl Microbiol Biotechnol. 2024 108(1):531. doi: 10.1007/s00253-024-13366-1
- 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/
- 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/
- Pawlik, K. J., Zelkowski, M., Biernacki, M., Litwinska, K., Jaworski, P., & Kotowska, M. (2021). GntR-like SCO3932 Protein Provides a Link between Actinomycete Integrative and Conjugative Elements and Secondary Metabolism. International journal of molecular sciences, 22(21), 11867. https://doi.org/10.3390/ijms222111867
- 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., & Pawlik, K. (2019). A GntR-Like Transcription Factor HypR Regulates Expression of Genes Associated With L-Hydroxyproline Utilization in Streptomyces coelicolor A3(2). Frontiers in Microbiology, 10, 1451. https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.01451
- Chen l., Piksa M., Yoshida K., Persheyev S., Pawlik K.J., Matczyszyn K. Samuel IDW. Flexible organic light-emitting diodes for antimicrobial photodynamic therapy. npj Flexible Electronics (2019) 3:18; https://doi.org/10.1038/s41528-019-0058-0
