Zoznam národných projektov SAV

Ako bunka nájde miesto asymetrického delenia počas sporulácie Bacillus subtilis.

How the cell finds the asymetric site of septation during sporulation of Bacillus subtilis

Doba trvania:	1.1.2021 - 31.12.2024
Program:	VEGA
Zodpovedný riešiteľ:	RNDr. Barák Imrich DrSc.
Anotácia:	V podmienkach bohatých na živiny baktérie rastú a množia sa procesom bunkovej expanzie, po ktorej nasleduje delenie v strede bunky za vzniku identických dcérskych buniek. Keď baktérie hladujú tak spomalia svoj metabolizmus a prijímajú rôzne stratégie na prežitie. Niektoré baktérie majú schopnosť tvoriť dormantné bunkové formy nazývané spóry. Trvácnosť spór k vývoju spór ako biologických systémov na prípravu nových vakcín. Sporulácia tyčinkovej baktérie Bacillus subtilis je odpoveď baktérie na nedostatok živín. Začína asymetrickým bunkovým delením, ktoré vedie k vzniku menšej prespóry a väčšej materskej bunky. Obe časti bunky majú odlišný osud, materská bunka na konci procesu umiera a z prespóry vzniká odolná spóra. Tento projekt navrhuje študovať ako bunka nájde asymetrické miesto delenia a ako sa vytvorí asymetrické septum. V rámci projektu sa plánujú študovať kľúčové proteíny bunkového delenia, proteíny syntetizujúce peptidoglykán, ako aj proteíny určujúce tvar bunky.

Amylolytické enzýmy – tisíce sekvencií, stovky štruktúr, desiatky špecificít – a čo evolúcia...?

Amylolytic enzymes – thousands of sequences, hundreds of structures, dozens of specificities – and what about evolution...?

Doba trvania:	1.1.2021 - 31.12.2024
Program:	VEGA
Zodpovedný riešiteľ:	prof. Ing. Janeček Štefan DrSc.
Anotácia:	Projekt je zameraný na in silico štúdium amylolytických enzýmov. Sú to škrobové hydrolázy a príbuzné enzýmy, aktívne voči škrobu, glykogénu a ďalším sacharidom na báze alfa-glukánov. Nie sú to len hydrolázy (EC 3), ale aj transferázy (EC 2) a izomerázy (EC 5). V centre záujmu sú amylolytické enzýmy uplatňujúce tzv. retenujúci reakčný mechanizmus, t.j. produktom ich účinku sú alfa-glukány. Na základe ich sekvencií sú klasifikované do rodín glykozidových hydroláz (GH), najmä: GH13 – hlavná alfa-amylázová rodina (~94700 sekvencií; viac ako 30 enzýmových špecificít) a GH57 – druhá alfa-amylázová rodina (~2750 sekvencií; menej ako 10 špecificít). Hlavným cieľom projektu je pomocou detailných bioinformatických analýz sekvencií a štruktúr amylolytických enzýmov vo vzťahu k ich enzýmovej špecificite zásadne prispieť k celkovému poznaniu biologických procesov, do ktorých sú tieto enzýmy zapojené. Výsledky budú využiteľné hlavne v ich rýchlejšej a finančne menej náročnej biochemickej charakterizácii.

Bio-čistenie farebných škvŕn na historických dokumentoch: mikrobiálne, enzymatické a chemické prístupy

Bio-cleaning of colored stains on historical documents: microbial, enzymatic, and chemical approaches

Doba trvania:	1.1.2021 - 31.12.2024
Program:	VEGA
Zodpovedný riešiteľ:	Dr. Pangallo Domenico DrSc.
Anotácia:	Farebné škvrny na historických dokumentoch a knihách predstavujú celosvetový problém. Ide o škvrny mikrobiálneho alebo syntetického pôvodu, ktoré sa môžu líšiť v závislosti od geografickej oblasti. Je potrebné vypracovať finančne dostupné, účinné a šetrné postupy na odstraňovanie farebných škvŕn z povrchu historických predmetov. Vedecké poznatky indikujú, že niektoré enzýmy zo skupiny peroxidáz a lakáz sú schopné odfarbovať rôzne druhy farbív. Mnohé z týchto enzýmov sú už komerčne dostupné, iné je možné získať z mikroorganizmov, napr. z bazídiomycétnych húb. Enzýmy použijeme ako aktívnu zložku na odstránenie zafarbenia bez poškodenia historických predmetov. V rámci predkladaného projektu sa budeme zaoberať najmä výberom mikroorganizmov produkujúcich peroxidázy / lakázy, na prípravu mikrobiálnych enzymatických extraktov a ich aplikáciou na odstraňovanie farebných škvŕn z povrchu historických predmetov.

Črevná mikrobiota a diabetická periferálna neuropatia: účinok cemtirestatu v potkaňom modely diabetu.

Gut microbiota and diabetic peripheral neuropathy: effect of cemtirestat in rat models of diabetes.

Doba trvania:	1.8.2021 - 30.6.2024
Program:	APVV
Zodpovedný riešiteľ:	Dr. Pangallo Domenico DrSc.
Anotácia:	Mikrobiálna nerovnováha vo vnútri gastrointestinálneho traktu (dysbióza) môže byť spojená s metabolickými poruchami ako je obezita, inzulínová rezistencia, diabetes a imunitná dysfunkcia. Tieto prepojenia sú však stále kontroverzné a vyžadujú ďalší výskum. Cieľom tohto projektu je lepšie porozumenie vzájomných interakcií črevnej mikrobioty a diabetického stavu a odhalenie ich dôsledkov na vývoj chronických diabetických komplikácií s dôrazom na periférnu neuropatiu. Budú sa študovať účinky cemtirestatu, nového inhibítora aldózareduktázy, na vyššie uvedené procesy. Experimentálne údaje poskytnú cenné poznatky o úlohe zmien črevnej mikrobioty v etiológii diabetickej periférnej neuropatie a naznačia možné terapeuticé prístupy.

Dešifrovanie ancestrálnych sekvencií hémových kataláz pre rekonštrukciu ich evolúcie najmä v patogénoch a výber jedinečných kandidátov pre syntetickú biológiu.

Deciphering ancestral sequences of heme catalases for inferring their evolution mainly in emerging pathogens and selecting unique candidates for synthetic biology.

Doba trvania:	1.1.2022 - 31.12.2025
Program:	VEGA
Zodpovedný riešiteľ:	RNDr. Zámocký Marcel DrSc.
Anotácia:	Katalázy rozkladajúce toxický peroxid vodíka na vodu a molekulový kyslík patria medzi veľmi účinné enzýmové antioxidanty. Hlavným cieľom tohto projektu je systematické porovnanie rôznych molekulárnych variantov rozšírených hémových kataláz v patogénnych a nepatogénnych mikroorganizmoch. Početné sekvencie kataláz z molekulových databáz budú analyzované s využitím fylogenomického prístupu zacieleného na regióny kódujúcej DNA a príslušných proteínových sekvencií. Zameriame sa najmä na novo objavené patogény ako Candida auris, ktorej celý genóm bol už osekvenovaný. Táto nebezpečná multirezistentná patogénna kvasinka obsahuje množstvo katalázových a peroxidázových génov. Bude vykonané podrobné porovnanie celého genómu aby sa objavili tie formy kataláz, ktoré sú pre patogenézu relevantné. Skonštruujeme evolučné stromy založené na novoobjavených sekvenciách aby sme odhalili sekvencie predchodcov v dôležitých evolučných vetvách. Po heterológnej expresii syntetických génov bude vyhodnotená enzýmová aktivita kataláz.

Dvojsečný meč plazminogénového systému: Od udržiavania homeostázy po COVID-19

The double-edged sword of the plasminogen system: From homeostasis maintenance to COVID-19

Doba trvania:	1.8.2021 - 30.6.2025
Program:	APVV
Zodpovedný riešiteľ:	Mgr. Leksa Vladimír PhD.
Anotácia:	Pandémia COVID-19 v roku 2020 zasiahla celý svet. Okrem vakcín je nutné vyvíjať aj špecifické terapeutiká, ktoré by zablokovali šírenie SARS-CoV-2. Proteázy, ktoré sú zodpovedné za proteolytickú úpravu (priming) SARS -CoV- 2 a následne za jeho vyššiu virulenciu, predstavujú racionálny terapeutický cieľ pre elimináciu infekcie vírusom SARS-CoV-2. Selektívne inhibítory týchto proteáz predstavujú zasa potenciálne nástroje na prevenciu a liečbu COVID-19. Systém aktivácie plazminogénu je dobre známy svojou úlohou pri fibrinolýze a migrácii buniek. Tento systém však môže byť zneužitý na proteolytickú úpravu vírusu. Plazmín je teda dvojsečný meč. Na jednej strane je nevyhnutný pre množstvo fyziologických procesov, na druhej strane môže byť zapojený do patog enézy. Hlavným cieľom tohto projektu je podrobne študovať obe strany plazminogénového systému odrážajúce sa v zdraví aj v chorobe. Po prvé, projekt sa zameria na odhalenie molekulárnych dráh, ktoré Plg systém zohráva na udržiavanie homeostázy, konkrétne pri eferocytóze – odstraňovaní apoptotických buniek. Po druhé, cieľom projektu je poskytnúť nové prirodzené inhibítory na farmakologickú moduláciu infekcie hostiteľských buniek vírusom SARS - CoV-2 prostredníctvom blokády proteolytickej úpravy vírusu. Návrh projektu vychádza z nášho dlhodobého kontinuálneho výskumu v oblasti plazminogénového systému a spoľahlivých predbežných údajov. Výsledky projektu budú veľmi zaujímavé pre vedcov v základnom výskume, ale aj pre lekárov a farmakologické spoločnosti. Naše ciele sa navzájom dopĺňajú; existuje medzi nimi podstatná integrácia na úrovni základných bunkových a molekulárnych mechanizmov, podobne ako je tomu medzi zdravím a chorobou.

Hybridné hémové peroxidázy húb z pralesa s využitím v environmentálnych biotechnológiách

Fungal Hybrid Heme Peroxidases from Primeval Forest with Application in Environmental Biotechnologies

Doba trvania:	1.7.2021 - 30.6.2025
Program:	APVV
Zodpovedný riešiteľ:	RNDr. Zámocký Marcel DrSc.
Anotácia:	Hybridné hémové peroxidázy (EC 1.11.1.7) sú novoobjavené špecifické oxidoreduktázy schopné štiepiť reaktívne peroxidové väzby v anorganických aj organických zlúčeninách za súčasnej oxidácie predovšetkým organických zlúčenín na radikálové produkty, ktoré môžu následne vstúpiť do polymerizačnej reakcie. Je známych vyše 280 kompletných sekvencií týchto unikátnych enzýmov z celogenómových DNA sekvenovaní, ktoré po preklade do proteínových sekvencií vykazujú vysoký stupeň konzervácie a zatiaľ boli objavené iba v ríši húb. Na základe vysoko konzervovaných typických sekvenčných čŕt umožňujúcich väzbu hémovej prostetickej skupiny boli zaradené ako zatiaľ posledná novoobjavená rodina do veľmi rozsiahlej peroxidázovo-katalázovej superrodiny. Tá celkovo obsahuje už vyše 41000 reprezentantov z prokaryotov aj z eukaryotov. Hybridné peroxidázy predstavujú svojou katalytickou aktivitou extracelulárne enzýmové antioxidanty so širokým využitím pri potláčaní toxických účinkov oxidačného stresu. Nedávno bola popísaná ich expresia a funkcia vo fytopatogénnych hubách. V nami predkladanom projekte sa chceme zamerať na výskum kompletných génových DNA klastrov, odpovedajúcich mRNA transkriptov ako aj príslušných sekretovaných izozýmov hybridných hémových peroxidáz u nepatogénnych húb izolovaných zo zachovaných pralesových biotopov Slovenska. Našim cieľom je získať stabilnú heterológnu expresiu vybraných rekombinantných hybridných peroxidáz s najvyššou možnou katalytickou efektivitou pre túto rodinu a purifikovať dostatočné množstvá týchto enzýmových antioxidantov aby bolo možné z vyprodukovaných kryštálov týchto bielkovín určiť ich charakteristickú trojrozmernú štruktúru. To umožní vysvetliť ich reaktivitu ako vzťah medzi štruktúrou a funkciou v hémovom katalytickom centre. Pre žiadnu hybridnú peroxidázu ešte takáto kryštálová štruktúra doposiaľ nie je známa, preto jej vyriešenie pre unikátne peroxidázy získané z pralesových biotopov otvára veľké možnosti budúceho využitia v zelených biotechnológiách.

Identification of new treatment options in refractory testicular germ cell tumors

Identification of new treatment options in refractory testicular germ cell tumors

Doba trvania:	1.7.2021 - 30.6.2025
Program:	APVV
Zodpovedný riešiteľ:	Mgr. Kľučár Ľuboš PhD.
Anotácia:	Nádory semeníkov zo zárodočných buniek (TGCT) sú najčastejším nádorom mladých mužov s rastúcou incidenciou na Slovensku a predstavujúc svojím klinickým a biologickým charakterom model kurabilnej rakoviny. Malá časť pacientov, však nedosiahne kompletnú remisiu iniciálnou chemoterapiou na báze cisplatiny. Iba 20–40% z nich je možné vyliečiť pomocou chemoterapie so štandardnými alebo vysokými dávkami obsahujúcou platinu s autológnou transplantáciou kmeňových buniek. Pacienti, ktorí sa nedokážu vyliečiť po záchrannej liečbe v druhej línií, majú mimoriadne zlú prognózu a dlhodobé prežitie bolo dokumentované u menej ako 5%. U pacientov s refraktérnym TGCT bolo testovaných množstvo nových liečebných režimov, vrátane cielenej a biologickej terapií; avšak s veľmi obmedzenou účinnosťou. Cieľom tohto projektu je identifikovať nové terapeutické ciele u chemorefraktérneho ochorenia pomocou vysoko výkonných metód molekulárnej biológie a translačného výskumu a identifikovať nové lieky, ktoré prekonávajú rezistenciu na cisplatinu.

Interakcia proteínu Mmi1/TCTP s mitochondriami

Interaction of Mmi1/TCTP protein with mitochondria

Doba trvania:	1.7.2022 - 30.6.2025
Program:	APVV
Zodpovedný riešiteľ:	RNDr. Pevala Vladimír PhD.
Anotácia:	Mmi1 (proteín interagujúci s mitochondriami a mikrotubulami) je kvasinkový ortológ ľudského translačne kontrolovaného nádorového proteínu (TCTP), ktorý je konzervovaným a vysoko exprimovaným proteínom v mitoticky aktívnych a rakovinových bunkách. Ovplyvňuje kľúčové biologické procesy a čo je dôležité, bol navrhnutý ako cieľ liečby rakoviny. Napriek svojmu veľkému potenciálu v humánnej medicíne zostáva TCTP stále záhadným proteínom, pretože nie všetky jeho úlohy v bunke sú úplne pochopené alebo dokonca známe. Výsledky naznačujú, že kvasinkový ortológ Mmi1 proteín slúži ako senzor stresu, ktorý sa môže relokalizovať z cytosolu do mitochondrií. Mitochondrie sú esenciálne organely, ktoré dominujú rozhodovacím procesom o živote a smrti v bunke a Mmi1 pravdepodobne inhibuje bunkovú smrť (apoptózu) po väzbe na mitochondrie. Mechanizmus väzby Mmi1 na mitochondrie, ako aj jeho presné účinky na mitochondrie sú však veľmi málo pochopené. V našej štúdií použijeme modelový organizmus kvasinku Saccharomyces cerevisiae a ľudské bunky na štúdium väzby a interakcie Mmi1/TCTP s mitochondriami. Získané výsledky rozšíria naše poznatky o interakcii Mmi1 s mitochondriami a tiež nám pomôžu lepšie pochopiť silnú antiapoptotickú aktivitu TCTP v ľudských bunkách, ktorá je kritickým faktorom napr. pre rast a šírenie rakoviny.

Laktoferín a laktofericín ako prirodzené inhibítory plazmínu: Od určenia štruktúry po terapeutické aplikácie

Lactoferrin and lactoferricin as natural plasmin inhibitors: From the structure resolution to therapeutic applications

Doba trvania:	1.1.2021 - 31.12.2024
Program:	VEGA
Zodpovedný riešiteľ:	Mgr. Leksa Vladimír PhD.
Anotácia:	Laktoferín (LF) je prítomný v mlieku, sekundárnych granulách neutrofilov, exokrinných sekrétoch a na slizniciach. Má množstvo funkcií, ako sú antimikrobiálne, protinádorové alebo imunomodulačné aktivity. Mnohé z nich závisia buď od schopnosti LF vychytávať železo, alebo od väzbových kapacít pozitívne nabitej oblasti umiestnenej v N-terminálnej doméne, z ktorej je odvodený aj prirodzený peptid laktofericín (LFC). Objavili sme novú funkciu pre LF vo fibrinolýze: priamo viaže serínovú proteázu plazminogén (Plg), hlavnú zložku fibrinolytického systému a inhibuje aktiváciu Plg na aktívnu formu plazmín (Plm). Tento systém je fyziologicky dôležitý pre rozpúšťanie krvných zrazenín, udržanie homeostázy v tkanivách alebo zápalové reakcie, môže sa však podieľať aj na patologických procesoch, ako je invazívnosť baktérií. V navrhovanom projekte plánujeme podrobne charakterizovať priamu interakciu LF/LFC s Plg, opísať jeho funkčný význam pri regulácii imunitných odpovedí a vymedziť jeho možné terapeutické aplikácie.

Molekulárny mechanizmus meracieho zariadenia na nájdenie správneho miesta bakteriálneho asymetrického bunkového delenia

Molecular mechanism of measuring device for finding the proper site of bacterial asymmetric cell division

Doba trvania:	1.7.2023 - 30.6.2027
Program:	APVV
Zodpovedný riešiteľ:	RNDr. Barák Imrich DrSc.
Anotácia:	Schopnosť bakteriálnych spór vydržať bez živín milióny rokov a potom vyklíčiť predstavuje hrozbu pre ľudstvo, ako aj potenciálnu výhodu pre využitie v medicíne a v priemysle. Mnohé sporulujúce baktérie rodu Bacillus a Clostridia, ako Bacillus cereus, B. anthracis, Clostridium difficile, C. botulinum, C. tetani, C. perfirngens spôsobujú závažné infekčné ochorenia. Napriek tomu, trvanlivosť spór zaznamenala význam na použitie ako probiotiká v potravinárskom priemysle a teplotná odolnosť spór B. subtilis a ich schopnosť odolávať vysychaniu sa stala základom aj pre ich vývoj ako systémov na výrobu nových ľahko skladovateľných a použiteľných vakcín. Aj to je dôvod, prečo sa tento organizmus už desaťročia využíva na štúdium mechanizmov bunkového delenia a najmä procesu diferenciácie, nazývaného sporulácia. V tomto projekte sa zameriavame hlavne na to, aby sme na molekulárnej úrovni pochopili, ako môžu baktérie merať svoju dĺžku a nájsť správne miesto bunkového delenia s veľkou presnosťou. Konkrétne sa sústreďujeme na tvorbu asymetricky umiestnenej sporulačnej prepážky v Bacillus subtilis. Pochopenie tohto mechanizmu patrí medzi jednu z najfascinujúcejších otázok v bakteriálnej vývojovej biológii. Očakávané poznatky sú dôležité najmä z hľadiska základného výskumu. Navyše, poznatky o inhibícii funkcie proteínov, ktoré sa podieľajú na delení buniek a sporulácii, však môžu pomôcť aj v príprave nových antibakteriálnych liečiv, najmä proti patogénnym multirezistentným baktériám tvoriacim endospóry

Nádorové imunoeditovanie v mnohopočetnom myelóme: imunitné kontrolné body a klinický význam

Cancer immunoediting in multiple myeloma: immune checkpoints and clinical significance

Doba trvania:	1.8.2021 - 30.6.2025
Program:	APVV
Zodpovedný riešiteľ:	Mgr. Kľučár Ľuboš PhD.
Anotácia:	Pochopenie komplexných imunitných obranných mechanizmov proti nádorom, tzv. imunoeditovani e nádorov, je pri mnohopočetnom myelóme (MM) náročné. Charakteristickým znakom mikroprostredia MM je závažná imunitná dysregulácia a strata imunitného dozoru. Celkovým cieľom projektu je charakterizovať imunoeditovanie v MM pomocou bunkových a molekulárnych prístupov. Zameriame sa na pochopenie komplexného vr odeného a adaptívneho imunitného systému počas vývoja MM: od premalígnych štádií MGUS a tlejúci MM po symptomatický MM. Zadefinujeme rôzne mechanizmy imunitných kontrolných bodov a ich biologické prejavy na nádor podporujúce/potláčajúce subtypy imunitných buniek v mikroprostredí nádoru, spolu s nádorovými MM bunkami, ako aj blokujúci účinok nových inhibítorov imunitných kontrolných bodov ex vivo. Preskúmame vplyv anti -MM terapie na moduláciu imunoeditovania MM v homogénne liečenej skupine pacientov s MM, čo nám umožní vyhodnotiť vplyv potlačeného imunitného systému na vznik rezistentných nádorových klonov a naopak. Pomocou hmotnostnej cytometrie vyhodnotíme imunoeditovanie MM na primárnych vzorkách pacientov spolu s mechanizmami imunitných kontrolných bodov, vrátane regulačných kostimulačných/nádorových antigénov/kontrolných molekúl a signálnych dráh. Tieto štúdie identifikujú mechanizmy a biologické následky imunoeditovania v MM a budú podkladom pre dizajn cielenej terapie a imunoterapie v MM.

Nový pohľad na biochemické a funkčné vlastnosti hlavných antibakteriálnych zložiek medu

New insight into biochemical and functional properties of the major antibacterial components of honey

Doba trvania:	1.7.2022 - 30.6.2026
Program:	APVV
Zodpovedný riešiteľ:	Ing. Majtán Juraj DrSc., MBA, FIFST
Anotácia:	Med je úspešne používaný v klinickej praxi v manažmente hojenia rán. Z dôvodu celosvetového výskytu baktérií rezistentných na antibiotiká, narastá záujem o med ako zdravotnícku pomôcku v procese hojenia infekčných, resp. chronických rán. Aj keď med vykazuje výraznú in vitro antibakteriálnu aktivitu, a to aj voči multi -rezistentným baktériám, mechanizmy antibakteriálneho účinku medu a jeho jednotlivých antibakteriálnych látok v klinických podmienkach nie sú úplne objasnené. Predpokladáme, že infekčná rana predstavuje nehostinné prostredie pre hlavné antibakteriálne zložky medu, ako sú včelí enzým glukózooxidáza (GOX) a metylglyoxál, hlavná antibakteriálna zlúčenina ne-peroxidového manukového medu, ktorý tvorí základ tzv. medicínskeho medu. Projekt MEDIHONEY sa zameriava na rozbor antibakteriálneho účinku medu na biochemickej úrovni a orientuje sa na dôležité, ale pomerne zanedbané aspekty antibakteriálnej účinnosti rôznych druhov medu v podmienkach mimikujúcich ranové prostredie, objasňujúc úlohu hlavných antibakteriálnych zložiek medu. V predloženom projekte budeme charakterizovať biochemické vlastnosti a štruktúru enzýmu GOX, zodpovedného za tvorbu peroxidu vodíka v zriedenom mede, čo umožní jeho ďalšie použitie v medicínskych a biotechnologických aplikáciách. Nový syntetický produkt určený na liečbu rán založený na pôsobení enzýmu GOX a pro-oxidačnom účinku polyfenolov bude pripravený a testovaný v projekte. Projekt sa tiež zameriava na potenciál medu a jeh o zložiek eliminovať intracelulárne lokalizované bunky Staphylococcus aureus v ľudských epidermálnych kožných bunkách, čo môže otvoriť nové možnosti použitia medu v liečbe vybraných kožných ochorení asociovaných s bakteriálnou infekciou (napr. atopická dermatitída).

Príprava mutantných lytických a replikačných proteínov bakteriofágov a ich antibakteriálny potenciál.

Preparation of mutant lytic and replication proteins of bacteriophages and their antibacterial potential

Doba trvania:	1.1.2022 - 31.12.2025
Program:	VEGA
Zodpovedný riešiteľ:	RNDr. Bukovská Gabriela CSc.
Anotácia:	Projekt je pokračovaním štúdia bakteriofágov a ich lytických a replikačných proteínov. Hlavným cieľom projektu je príprava proteínov s novou špecificitou, zvýšenou katalytickou a inhibičnou aktivitou voči baktériám a overenie ich antibakteriálneho potenciálu voči patogénom. Nové hybridné proteíny pripravíme vzájomnou kombináciou katalytických a väzbových domén doteraz nami charakterizovaných piatich endolyzínov. Zvýšenie lytickej aktivity a zmenu špecificity dosiahneme pomocou cielenej mutagenézy v aktívnych miestach katalytických domén muramidáz, glykozylhydroláz a endopeptidáz a väzbových domén. Pri replikačných proteínoch sa zameriame na prípravu mutantov replikačných proteínov helikáz pomocou riadenej mutagenézy. Modelovaním vlastností helikáz získame nové poznatky o replikácii a replikačnom mechanizme fágovej DNA, a o interakciách fágových a bakteriálnych proteínov, alebo o inhibítoroch, ktoré sú zodpovedné za vypnutie replikačného mechanizmu a životných procesov bakteriálneho hostiteľa.

Príprava nových antibiotík a protinádorových látok manipuláciami génov sekundárnych metabolitov a metódami syntetickej biológie

Preparation of new antibiotics and antitumor agents by manipulations of secondary metabolite genes and synthetic biology methods

Doba trvania:	1.7.2020 - 30.6.2024
Program:	APVV
Zodpovedný riešiteľ:	RNDr. Kormanec Ján DrSc.
Anotácia:	Baktérie rodu Streptomyces sú dominantnými producentami sekundárnych metabolitov so širokým spektrom biologických aktivít. Gény pre tieto metabolity sú fyzicky zoskupené v tzv. biosyntetických génových klastroch. Zámerom projektu je príprava a charakterizácia nových antibiotík a protinádorových látok manipuláciami génov sekundárnych metabolitov a metódami syntetickej biológie. Projekt nadväzuje na predchádzajúci projekt APVV, kde sme stanovili genomickú sekvenciu nášho modelového kmeňa S. lavendulae subsp. lavendulae CCM 3239, ako aj jeho transkriptóm v divom type a v mutante pre globálny regulátor sekundárneho metabolizmu. Okrem charakterizovaného klastra pre unikátne antibiotikum auricín sme bioinformaticky identifikovali 30 génových klastrov pre potenciálne nové sekundárne metabolity, ktoré sú silentné pri laboratórnych podmienkach. Cieľom projektu bude aktivácia týchto génových klastrov integráciou silných promótorov pred gény pozitívnych dráhovo-špecifických regulátorov, resp. pred biosyntetické operóny a charaterizácia indukovaných biologicky aktívnych látok. Tieto klastre budú klonované a integrované do genómu heterologického kmeňa S. lividans RedStrep za účelom ich genetickej modifikácie pre tvorbu účinnejších biologicky aktívnych látok. Štruktúra auricínu a organizácia jeho génového klastra naznačila unikátny mechanizmus jeho biosyntézy. Cieľom projektu bude charakterizácia tejto biosyntézy a biologických vlastností pripravených medziproduktov auricínu. V predchádzajúcom projekte sme úspešne zaviedli metodiku syntetickej biológie pre tvorbu nových sekundárnych metabolitov. Cieľom projektu bude využitie tohto prístupu pre charakterizáciu biosyntézy auricínu ako aj pre produkciu nových biologicky aktívnych látok s využitím kombinácie génov auricínu a iných polyketidových antibiotík. Naše výsledky prispejú k poznaniu biosyntézy sekundárnych metabolitov a môžu odhaliť nové biologicky aktívne látky s účinnými terapeutickými vlastnosťami.

Regulácia interakčnej špecificity multi-PDZ proteínov

-

Doba trvania:	1.1.2021 - 31.12.2024
Program:	VEGA
Zodpovedný riešiteľ:	Mgr. Baliová Martina PhD.
Anotácia:	PDZ interakcie hrajú úlohu v mnohých bunkových procesoch a chorobách, pocínajúc bežnou opicou chrípkou až po zriedkavý Fraser a Usherov syndróm. Interakcie zahrnajú krátky C-terminálny PDZ motív vsunutý do väzobnej štrbiny štrukturálne vysoko konzervovanej PDZ domény, ktorej špecifické aminokyselinové zloženie zabezpecuje selektivitu interakcie. V minulej práci sme zistili že zatial co minimálne PDZ motívy viacerých proteínov sú velmi promiskuitné a interagujú s viacerými PDZ doménami, u natívnych proteínov je táto promiskuita limitovaná. V predkladanom projekte chceme študovat molekulárne determinanty interakcnej promiskuity viacerých minimálnych PDZ motívov, ako aj spôsoby jej stérickej limitácie, umožnujúcej selekciu niektorých interakcií in vivo. Ako interakcné modely použijeme hlavne interakcie proteínu CADM1, ale aj viac ako 20 predtým identifikovaných PDZ interakcií a 26 PDZ domén multi-PDZ proteínov PSD95, PATJ a MUPP1. Výsledky projektu rozšíria poznatky o interacných mechanizmoch PDZ interakcií.

Signálne kaskády regulácie sigma faktorov RNA polymerázy pri odozve na stres, bunkovej a fyziologickej diferenciácii u pôdnych baktérií rodu Streptomyces

Signal cascades of regulation of sigma factors of RNA polymerase in response to stress, cell and physiological differentiation in soil bacteria of the genus Streptomyces

Doba trvania:	1.1.2020 - 31.12.2023
Program:	VEGA
Zodpovedný riešiteľ:	RNDr. Kormanec Ján DrSc.
Anotácia:	V prirodzenom prostredí sú baktérie vystavené rôznym stresom. Odozva na tieto stresy je sprostredkovaná hlavne „stress-response“ sigma faktormi RNA polymerázy. Genóm Streptomyces coelicolor kóduje unikátne až 9 homológov týchto sigma faktorov a veľké množstvo ich regulátorov (anti-sigma faktorov, anti-anti-sigma faktorov a signálnych PP2C fosfatáz). V predchádzajúcich prácach sme charakterizovali úlohu týchto sigma faktorov, preukázali ich duálnu úlohu v strese a diferenciácii, ako aj ich regulačné prepojenie. Pomocou viacerých prístupov sme dokázali interakcie medzi všetkými sigma faktormi, anti-sigma faktormi a anti-anti-sigma faktormi, ako aj fosforyláciu anti-anti-sigma faktorov s viacerými anti-sigma faktormi, čo naznačuje komplexný spôsob ich regulácie. Cieľom tohto projektu je ďalšia charakterizácia týchto sigma faktorov, ich komplexnej regulácie a mechanizmov ich aktivácie v odozve na špecifický stresový alebo diferenciačný signál prostredníctvom signálnych aktivačných PP2C fosfatáz.

Strom a krajina – vplyv drevín na diverzitu pôdnych mikroorganizmov v poľnohospodárskej krajine

Tree and country - influence of trees on diversity of soil microorganisms in agricultural land

Doba trvania:	1.7.2021 - 30.6.2025
Program:	APVV
Zodpovedný riešiteľ:	RNDr. Zámocký Marcel DrSc.
Anotácia:	Monitorovanie mangánovej peroxidázovej aktivity spektrofotometricky dáva prehľad o prítomnosti a biodiverzite pôdnych húb. Tento parameter detegujeme vo vozkrách pôd obobratých v blízkosti solitérnych dubov.

Štartovacie a prídavné kultúry na výrobu slovenskej bryndze s tradičnými organoleptickými vlastnosťami.

Microbial starters and adjunct cultures for production of Slovakian bryndza cheese with traditional organoleptic properties

Doba trvania:	1.7.2021 - 30.6.2024
Program:	APVV
Zodpovedný riešiteľ:	Dr. Pangallo Domenico DrSc.
Anotácia:	Unikátne organoleptické vlastnosti bryndze tradične vyrábanej na Slovensku jej zabezpečujú dobrú pozíciu na domácom potravinovom trhu a tiež jej akceptovanie ako súčasti slovenského kultúrneho dedičstva. V predchádzajúcich výskumných projektoch sme identifikovali mikroorganizmy tvoriace spoločenstvá v ovčom hrudkovom syre ako základnom polotovare na výrobu bryndze, určili sme kľúčové aróma-aktívne látky prispievajúce k jej charakteristickému organoleptickému profilu a na základe štúdia transkriptómu sme vydedukovali hlavné mikroorganizmy aktívne pri metabolizme kazeínu a tvorbe dôležitých aróma-aktívnych látok. Cieľom tohto výskumného projektu bude syntetizovať doteraz získané poznatky, využiť internú zbierku mikrobiálnych izolátov z tradičných slovenských syrov vytvorenú v rámci predchádzajúcich výskumných projektov a doplniť tieto o ďalšie potrebné poznatky a ďalšie kmene baktérií mliečneho kysnutia i kvasiniek a vláknitých húb ako kandidátov na štartovacie kultúry. Predkladaný výskumný projekt sa bude zaoberať charakterizáciou mikrobiálnych spoločenstiev a genetickou charakterizáciu mikroorganizmov v srvátkových kultúrach a zrecích miestnostiach, na čo sa použijú kultivačné mikrobiologické metódy a moderné molekulárno-biologické metódy vrátane veľkokapacitného paralelného sekvenovania DNA (High-throughout sequencing). Študovať budeme tiež diverzitu bakteriofágov, keďže ovplyvňujú mikrobiálne spoločenstvá syrov a potenciálnu úspešnosť štartovacích kultúr. Na objektívnu charakterizáciu arómy modelových syrov sa použije plynová chromatografia – olfaktometria s podporou plynovej chromatografie – hmotnostnej spektrometrie. Výstupom projektu bude súbor kmeňov mikroorganizmov a poznatkov o ich metabolickom potenciáli, vrátane údajov z ich experimentálnej aplikácie, ktoré bezprostredne umožnia technický vývoj štartovacích kultúr pre výrobu bryndze s tradičnými organoleptickými vlastnosťami.

Štipendiá pre excelentných výskumníkov ohrozených vojnovým konfliktom na Ukrajine č. 09I03-03-V01-00113

The stipend for a scientist threatened by the war in Ukraine č. 09I03-03-V01-00113

Doba trvania:	1.11.2022 - 31.10.2025
Program:	Plán obnovy EÚ
Zodpovedný riešiteľ:	RNDr. Moskalets Tetiana PhD.
Anotácia:	Plán obnovy a odolnosti SR - 3P01 Hlavnými cieľmi projektu sú 1) výskum mliečneho glykoproteínu laktoferínu ako potenciálneho liečiva pri ochorení covid-19 a 2) vývin diagnostických nástrojov pre tzv. long covid (pretrvávajúci covid). Špecifické ciele budú zahŕňať biochemické analýzy, ako napríklad purifikácia, príprava a charakterizácia peptidov, proteínov a iných molekúl, kryštalografické štúdie, ale aj bunkové modely a funkčné testy.

Štúdium a charakterizácia Min proteínov z Clostridioides difficile.

Study and characterization of Clostridioides difficile Min proteins.

Doba trvania:	1.1.2022 - 31.12.2025
Program:	VEGA
Zodpovedný riešiteľ:	Mgr. Labajová Naďa PhD.
Anotácia:	Navrhovaný projekt je zameraný na štúdium schopnosti samo-organizácie a mechanizmov zapojených vo fungovaní proteínov Min systému z Clostridioides difficile. C. difficile je bežná ľudská patogénna baktéria. Najmä po liečbe antibiotikami sa môže premnožiť a potlačiť baktérie normálnej črevnej mikroflóry, produkovať toxíny, ktoré spôsobujú pacientom silné hnačky, zápaly hrubého čreva alebo dokonca smrť. Min systém je konzervovaný proteínový komplex, ktorý sa podieľa na regulácii polohy deliaceho septa v tyčinkových baktériách. Pôsobí ako negatívny regulátor bunkového delenia, ktorý blokuje tvorbu deliaceho septa v miestach, v ktorých je jeho tvorba nežiaduca. C. difficile Min systém zahŕňa homológy z gram-pozitívnych aj gram-negatívnych baktérií, a predstavuje tak jedinečný, zatiaľ neopísaný druh Min systému. Pochopenie mechanizmov zapojených do regulácie bunkového delenia u C. difficile je mimoriadne dôležité a môže viesť k vývoju cielenejších a účinnejších liečiv proti infekciám spôsobených C. difficile.

Štúdium vplyvu mutácií asociovaných so srdcovými arytmiami na štruktúru a funkciu ľudského ryanodínového receptora 2

Study of the effect of cardiac arrhythmia-associated mutations on the structure and function of the human ryanodine receptor 2

Doba trvania:	1.1.2020 - 31.12.2023
Program:	VEGA
Zodpovedný riešiteľ:	Mgr. Bauerová Vladena PhD.
Anotácia:	Ľudský ryanodínový receptor 2 (hRyR2) je vápnikový kanál, ktorého hlavnou funkciou je uvoľňovanie vápnikových iónov zo sarkoplazmatického retikula do cytoplazmy, čo je podmienkou pravidelnej srdcovej činnosti. V géne tohto proteínu bolo identifikovaných vyše 300 mutácií, ktoré ovplyvňujú jeho funkciu a súvisia s viacerými ochoreniami srdca (CPVT1, ARVD2, SUO, SCD, SIDS), vrátane jeho zlyhania, čím znižujú nielen kvalitu života, ale v mnohých prípadoch spôsobujú aj smrť jedinca. Väčšina patologických mutácií v RyR2 géne je zoskupená v troch klastroch – N-terminálnom, centrálnom a C-terminálnom. Hlavnou náplňou projektu je štúdium vybraných mutácii asociovaných so srdcovými arytmiami pomocou in vitro a in silico prístupu. Projekt významne prispeje k charakterizácii vybraných mutácií na biochemickej, biofyzikálnej a štrukturálnej úrovni a pomôže porozumieť procesom otvárania/zatvárania kanála vo vyššie uvedených patologických stavoch.

Úloha mitochondriálnej proteázy Lon a fosforylácie proteínov mitochondriálneho nukleoidu v homeostáze a udržiavaní mtDNA 2/0069/23

-

Doba trvania:	1.1.2023 - 31.12.2026
Program:	VEGA
Zodpovedný riešiteľ:	Ing. Kutejová Eva DrSc.
Anotácia:	Mitochondrie predstavujú významné zložky eukaryotických buniek, ktoré zásobujú bunky energiou a zároveň sú zapojené do viacerých kľúčových regulačných dráh. Ich správna funkcia závisí od kooperácie jadrového a mitochondriálneho genómu. Mitochondriálne poruchy prejavujúce sa zlyhaním funkcie dýchacieho reťazca, zmenami vo fosforylácií proteínov a mutáciami mtDNA sú často spojené so starnutím, myopatiami, neurodegeneratívnymi ochoreniami a rakovinou. ATP-závislé proteázy a šaperóny sú zodpovedné za udržiavanie mitochondriálnej homeostázy a kontrolu kvality proteínov. Ovplyvňujú tiež stabilitu a zloženie mitochondriálneho nukleoidu. V práci sa zameriame na dokončenie štúdia vplyvu zmien spôsobených inaktiváciou LON proteázy na mitochondriálny proteóm a celkovú mitochondriálnu homeostázu. Budeme sledovať vplyv jej inaktivácie na stabilitu mtDNA a funkcie komplexov dýchacieho reťazca. Zameriame sa tiež na charakterizáciu vplyvu post-translačných modifikácií LON proteázy a mt šaperónov na ich štruktúru a funkciu.

Úloha N-terminálnej fosforylácie a prirodzenej proteínovej neusporiadanosti v regulácii stability transportérov neurotransmiterov.

-

Doba trvania:	1.1.2021 - 31.12.2024
Program:	VEGA
Zodpovedný riešiteľ:	RNDr. Jurský František CSc.
Anotácia:	N-terminálne úseky proteínov obsahujú sekvencie nazývané degróny, dôležité pre ich stabilitu. V minulej práci sme ukázali že N-terminálne úseky glycínových transportérov GlyT1 a GlyT2 sú prirodzene neusporiadané a GlyT2 N-terminus obsahuje fosforyláciou regulovaný degrón vytváraný kalpainom. Naše experimenty s blokovaním kalpainového štiepneho miesta asociovaného s týmto degrónom naznacujú existenciu dalších nízkoafinitných kalpainových štiepnych miest, produkujúcich po štiepení dalšie, špecifické degróny. V predkladanom projekte chceme študovat úlohu fosforylácie a prirodzeného proteínového neusporiadania v regulácii týchto degrónov použitím viacerých metód, vrátane analýzy spektier dynamickej interakcie proteínov s farbickou Coomassie,novou metódou objavenou v našom laboratóriu. Výsledky pomôžu typizovat prirodzenú N-terminálnu proteínovú neusporiadanost a jej úlohu v N-end rule mechanizme. Projekt prinesie nové poznatky o glycínových transportéroch, zúcastnujúcich sa neurotransmisie v mozgu a mieche.

Využitie biokompatibilných 2D nanomateriálov a nanočastíc ako ochrana pred biodeterioráciou rôznych druhov povrchov

-

Doba trvania:	1.1.2022 - 31.12.2024
Program:	VEGA
Zodpovedný riešiteľ:	RNDr. Bučková Mária PhD.
Anotácia:	Cieľom výskumu je získať nové poznatky z hľadiska využitia pokročilých 2D nanomateriálov ako antifungálny nástroj pre ochranu pred biodeterioráciou rôznych povrchov a materiálov. Zameriame sa na monitorovanie antifungálnej aktivity moderných 2D nanomateriálov akými sú MXény a plazmónové nanočastice MoOx (zmes stechiometrický/nestechiometrický molybdén oxid) v kombinácii s monoterpenoidovými fenolovými zlúčeninami (tymol, karvakrol) a terpénovým alkoholom (linalool), všetky z čelade Lamiaceae, prirodzene v prírode sa vyskytujúce zlúčeniny. Kombináciou týchto biokompatibilných nanomateriálov a terpenoidových zlúčenín by sme chceli dosiahnuť čiastočné alebo úplne potlačenie mikrobiologického poškodenia prírodných a moderných stavebných materiálov akými sú drevo, kameň, keramika s ohľadom na ekológiu.

Využitie imunologických mechanizmov v rôznych subtypoch B-bunkových lymfómov

Harnessing the immunological mechanisms in various subtypes of B cell lymphoma

Doba trvania:	1.7.2020 - 30.6.2024
Program:	APVV
Zodpovedný riešiteľ:	Mgr. Kľučár Ľuboš PhD.
Anotácia:	Malígne B-bunkové lymfómy sú skupina prevažne nevyliečiteľných nádorových ochorení krvi, ktoré postihujú Blymfocyty v lymfatických orgánoch, vrátane lymfatických uzlín, sleziny a kostnej drene. Vznikajú z B-buniek v rôznom štádiu zrenia s rôznymi biologickými vlastnosťami a klinickou agresivitou. Tieto nádorové bunky súťažia o priestor na svoj rast v mikroprostredí nádoru, ovplyvňujú okolité zdravé bunky v kostnej dreni tak, aby sa potlačila imunitná odpoveď pacienta. Cieľom tohto projektu je objasniť imunitné zmeny vyvolané nádorom a vyhodnotiť ich fenotypové rozdiely a funkčnú komplexnosť najmodernejšou technológiou, hmotnostnou cytometriou (CyTOF). Plánujeme študovať imunologické mechanizmy „imunitné kontrolné body“, ktoré môžu byť terapeutickým cieľom v malígnych lymfómoch. Lepšie pochopenie patogenézy B-bunkových malignít povedie k novým terapeutickým stratégiám namiereným proti nádorovým a imunitným bunkám, aby sa úplne odstránil nádor u jednotlivých pacientov.

Vývoj nových metodických prístupov na hodnotenie kvality medu

The development of new methods for assessing honey quality

Doba trvania:	1.1.2022 - 31.12.2025
Program:	VEGA
Zodpovedný riešiteľ:	Ing. Majtán Juraj DrSc., MBA, FIFST
Anotácia:	Celosvetový nedostatok medu spôsobuje, že med sa čoraz častejšie stáva predmetom falšovania a znehodnocovania, čím sa negatívne ovplyvňujú biologické vlastnosti medu. Súčasne normy určujúce kvalitatívne fyzikálno-chemické požiadavky na med sú nedostačujúce a je potreba vývoja nových doplnkových prístupov na stanovenie kvality a pravosti medu, ktoré by zohľadňovali aj biologické vlastnosti medu, predovšetkým antibakteriálny potenciál medu. Cieľom projektu je preto vývoj a optimalizácia sendvičového ELISA testu založeného na detekcii a kvantifikácii včelieho proteínu - enzýmu glukózooxidáza v mede, ako aj vývoj metódy na stanovenie jeho enzýmovej aktivity. Popri vývoju testov pristúpime v projekte aj k optimalizácii technologického procesu spracovania medu po jeho kryštalizácii a to charakterizáciou konvenčného teplotného opracovania medu ako aj testovaním alternatívneho spôsobu stekuťovania medu pomocou ultrazvuku. Vyvinuté testy a postupy umožnia aj monitorovanie zavádzania nových metód pri spracovaní medu.

Vzájomná inerakcia proteáz, šaperónov a kináz v mitochodriách pri strese spôsobenom patologickými stavmi. APVV-19-0298

Interaction between proteases, chaperones and kinases in stress condition cause by pathological conditions.

Doba trvania:	1.7.2020 - 30.6.2024
Program:	APVV
Zodpovedný riešiteľ:	Ing. Kutejová Eva DrSc.
Anotácia:	Mnohé vážne ochorenia ako rakovina, neurodegeneratívne a mitochondriálne choroby sú priamo spojné so stresovou odpoveďou v živých organizmoch. Mitochondrie predstavujú veľmi dôležité organely, ktoré zásobujú organizmus energiou a okrem mnohých ďalších funkcií sú významnou križovatkou metabolických a signálnych dráh. K významným zmenám v ich funkcii dochádza v nádorových bunkách. Okrem iného boli zistené aj mutácie mitochondriálnej DNA (mtDNA), kroré ovplyvňujú metabolizmus a biogenézu mitochondrií. Defekty v oxidatívnej fosforylácii, ktoré takto vznikajú, vedú k závislosti produkcie energie na glykolýze a dôsledkom následnej aktivácie AKT kinázy je rezistencia na liečivá a prežívanie počas hypoxie. Dve významné zložky odpovede na stres v mitochodriách „heat shock“ proteíny a ATP-závislé proteázy sa nachádzajú v mitochondriálnom nukleoide, veľkom proteín-DNA komplexe, ktorý je zodpovedný za mtDNA stabilitu a funkciu. Mitochondriálny HSP70 – mortalin, šaperón HSP90 rodiny –TRAP1, mitochondriálne proteín kinázy ako MtCK1 a ATP-závislá LON proteáza sú nadprodukované vo viacerých typoch nádorových buniek a podporujú proliferáciu a prežívanie nádorov. TRAP1 interaguje s MtCK1 kinázou a jej fosforylácia významne ovplyvňuje túto interakciu. LON proteáza je zodpovedná za precíznu reguláciu TFAM proteínu, hlavnej zložky mitochondriálneho nukleoidu, ktorý je esenciálny pre mtDNA stabilitu a traskripciu. Fosforylácia TFAM destabilizuje jeho interakciu s mtDNA. Ako šaperóny, tak aj LON proteáza sú fosforylované v nádorových bunkách. Hoci bolo publikovaných veľa informácií o štruktúre a funkcií týchto proteínov, len veľmi málo je známe o ich potenciálnej vzájomnej interakcii či kooperácii. Tento projekt si dáva za úlohu študovať ako vzájomne interagujú šaperóny a ATP-závislé proteázy a ako ovplyvňuje ich funkciu a interakciu fosforylácia vybraných aminokyselín (na seríne a tyrosíne).

Celkový počet projektov: 28