MASARYKOVA UNIVERZITA Přírodovědecká fakulta Ústav experimentální biologie LABORATOŘ MOLEKULÁRNÍ DIAGNOSTIKY MIKROORGANISMŮ www.sci.muni.cz/lmdm/ https://www.facebook.com/LMDM.Brno Mgr. Ivana Mašlaňová, Ph.D. iva.maslanova@gmail.com Umístění laboratoře: Pavilon A25, II. podlaží, Kamenice 5, UKB, Brno - Bohunice VĚDECKO-PEDAGOGIČTÍ PRACOVNÍCI Doc. RNDr. Roman Pantůček, Ph.D. Doc. RNDr. Vladislava Růžičková, CSc. Mgr. Ivana Mašlaňová, Ph.D. Mgr. Lucie Kuntová, Ph.D. Mgr. Tibor Botka, Ph.D. DOKTORANDI Mgr. Tibor Botka Mgr. Veronika Vrbovská Mgr. Dagmar Štveráková Mgr. Lenka Fišarová Mgr. Michal Zeman Mgr. Adéla Indráková Mgr. Pavol Bárdy Mgr. Vojtěch Kovařovic Mgr. Hana Šimečková LABORANTKA Dana Kadaňková Personální obsazení laboratoře: Prof. RNDr. Jiří Doškař, CSc. vedoucí laboratoře • vedoucím laboratoře byl prof. RNDr. Stanislav Rosypal, DrSc. • již od 60. let je pozornost zaměřena na studium patogenních stafylokoků a jejich bakteriofágů • 80. léta – studium polyvalentního stafylokokového bakteriofága  fágová terapie • 90. léta – pracoviště se zaměřilo na aplikaci molekulárních přístupů ve studiu stafylokoků HISTORIE LABORATOŘE: Zaměření výzkumné práce laboratoře Staphylococcus aureus a jeho bakteriofágy • Staphylococcus aureus je nejvýznamnějším patogenem ze všech druhů rodu Staphylococcus • jeho kmeny podléhají rychlé evoluci díky horizontálnímu přenosu genů virulence a rezistence • infekce jsou obtížně léčitelné –většina kmenů vykazuje multirezistenci k antibiotikům www.rki.de odoras.com Klinický význam stafylokoků Původce mnoha závažných onemocnění Zánětlivá a invazivní onemocnění • folikulitida, furunkl • karbunkl • impetigo • puerperální mastitida • septická artritida Toxikózy • otravy z potravy kontaminované stafylokokovými enterotoxiny • syndrom toxického šoku • syndrom opařené kůže • nekrózou doprovázené pneumonie a kožní infekce • pseudomembranozní enterokolitida • bakteriemie • endokarditida • pneumonie • stafylokoková osteomyelitida • poúrazové a pooperační infekce Zaměření výzkumné práce laboratoře Srovnávací genomika a proteomika stafylokokových bakteriofágů. Výzkum je zaměřen na analýzu genomu mírných a virulentních bakteriofágů pomocí fyzikálního mapování a sekvenční analýzy, vyhledávání genů a specifických sekvencí DNA pomocí metod PCR a použití genomických nástrojů ke studiu modulární struktury a evoluce fágových genomů. Při proteomických studiích zaměřených na analýzu struktury fágových částic laboratoř spolupracuje s laboratořemi CEITEC MU Centrální laboratoř - Proteomika, Strukturní virologie a Kryo-elektronová mikroskopie a tomografie. Strukturní model nekontrahovaného a kontrahovaného fága 812 rozlišení 3,8 – 4,2 Å Nováček a kol., 2016, PNAS GTA – gene transfer agent Rhodobacter capsulatus Zaměření výzkumné práce laboratoře Využití polyvalentních fágů pro fágovou terapii. Výzkum je zaměřen na studium lytických vlastností virulentních bakteriofágů, které se přirozeně vyznačují širokým rozmezím hostitelů na kmenech rodu Staphylococcus. Součástí tohoto výzkumu je studium genetického základu polyvalence a objasnění příčin necitlivosti některých kmenů k těmto fágům. V laboratoři byla připravena řada mutant s rozšířeným spektrem hostitelů, které mají perspektivní uplatnění při přípravě fágových preparátů pro léčbu stafylokokových infekcí. Pozornost je věnována také využití fágových lytických enzymů jako enzybiotik. Laboratoř je součástí mezinárodního týmu Expert Round Table on Acceptance and Re-implementation of Bacteriophage Therapy. Role of SH3b binding domain in a natural deletion mutant of Kayvirus endolysin LysF1 with a broad range of lytic activity Martin Benešík a kol., 2017, Virus Genes Zaměření výzkumné práce laboratoře Vývoj a aplikace genotypizačních metod pro molekulární diagnostiku a srovnávací genomiku patogenních stafylokoků. Výzkum v této oblasti je zaměřen na analýzu genomu kmenů Staphylococcus aureus a dalších druhů stafylokoků s cílem vyhledání specifických genů a sekvencí DNA, které lze využít pro identifikaci stafylokokových druhů a typizaci kmenů. Analyzovány jsou především geny, které zodpovídají za virulenci kmenů a rezistence k antimikrobiálním látkám, zejména antibiotikům. Novým trendem ve výzkumu je analýza dynamiky mobilních genetických elementů, zejména profágů kazet, SCCmec a plazmidů a objasnění jejich role při evoluci bakteriálních kmenů. Laboratoř provádí rutinní identifikaci kmenů S. aureus prostřednictvím jednolokusové spa-typizace a multilokusové sekvenční typizace (MLST). Srovnávací genomika temperovaných bakteriofágů Zeman a kol., 2017, Scientific Reports Zaměření výzkumné práce laboratoře Molekulární biologie toxinogenních kmenů Staphylococcus aureus. Cílem tohoto studia je identifikace genů a mobilních genetických elementů, které kódují stafylokokové toxiny a enzymy, např. hemolyziny, nukleázy, enterotoxiny, exfoliativní toxiny, TSST-1, PVL aj.), které jsou příčinou závažných onemocnění u lidí a zvířat. Pozornost je věnována studiu molekulárních mechanismů vzniku toxicity a divergence u stafylokokových kmenů. Novým trendem je zavedení moderních diagnostických metod detekce bakteriálních toxinů a enzymů s využitím MALDI-TOF MS systému. V této oblasti laboratoř spolupracuje s Národní referenční laboratoří pro stafylokoky SZÚ v Praze a Výzkumnou skupinou Proteomika CEITEC. Plasmidy a bakteriofágy kódující exfoliativní toxiny TOXICKÁ EPIDERMOLÝZA Mapa ETB plasmidu S. aureus ETA-phage (2010)) 100 nm Zaměření výzkumné práce laboratoře Studium horizontálního přenosu genů v rámci rodu Staphylococcus. Významnou složkou genomu většiny stafylokokových kmenů je řada variabilních genetických elementů (plazmidy, transpozony, profágy, genomické ostrovy a kazety SCC), které se snadno přenášejí horizontálně mezi jednotlivými kmeny i druhy a podílejí se na jejich rychlé evoluci. Řada těchto elementů nese geny pro tvorbu toxinů a determinant antibiotikové rezistence. V rámci tohoto výzkumu jsou tyto elementy a jimi nesené geny identifikovány a přesně charakterizovány. Pro horizontální přenos těchto genů mezi kmeny S. aureus jsou využívány mírné bakteriofágy, které se vyznačují schopností transdukce. Pozornost je proto věnována též analýze transdukujících bakteriofágů a studiu jejich schopnosti zabalovat do svých virionů různé geny a genomové elementy. Transducing phage particles Lysogenic donor strain P879S. sciuri Transductants bacterial DNA bacterial DNA bacterial DNA 879 tetK, aminoglycosidetetK, aminoglycoside tetK, aminoglycoside pSSC723 pSSC723 pSSC723 RecipientS. sciuri strain P600 bacterial DNA tetK, aminoglycoside pSSC723 Recipient coagulase-positive S. aureus RN4220 Transductants RecipientS. sciuri strain P574 Studium horizontálního přenosu genů Mašlaňová a kol., 2016, FEMS Zaměření výzkumné práce laboratoře Molekulární taxonomie rodu Staphylococcus. Vzhledem k důležitosti přesné, rychlé a spolehlivé identifikace druhů, posuzování jejich klinického významu, se laboratoř věnuje molekulární taxonomii. Výsledky těchto studií mají značný význam pro stanovení biodiverzity uvnitř skupiny grampozitivních koků a z praktického hlediska ukazují na možnosti aplikovaných genetických metod pro identifikaci nových potenciálně patogenních bakteriálních druhů. Aplikace metod molekulární taxonomie umožnila ve spolupráci s Českou sbírkou mikroorganismů (CCM) popis několika nových druhů grampozitivních koků s nízkým obsahem G+C z rodů Staphylococcus, Macrococcus a Enterococcus. M acrococcus caseolyticus CCM 3540T Macroco ccus caseolyticu s hominissubsp. CCM 7927 Macrococcus canis KM 45013 Macrococcus geno mospecies CCM 7100T Macrococcu s goetzii CCM 7099 Macrococcus go etzii CCM 4927 T Staphylococcus sciuri DSM 20345T 100 100 100 79 0.153 0.012 0.009 0.014 0.009 0.015 0.039 0.026 0.038 0.075 0.008 0.0 20 Vědecko-výzkumné projekty laboratoře Spolupráce • Česká sbírka mikroorganismů (CCM) • CEITEC Masarykova univerzita • Biologický ústav Lékařské fakulty MU • Národní referenční laboratoř pro stafylokoky, SZÚ v Praze • Ústav lékařské mikrobiologie 2. LF UK a FN Motol • Ústav mikrobiologie Lékařské fakulty UP Olomouc • Výzkumný ústav veterinárního lékařství, oddělení bakteriologie • Katedra genetiky, Přírodovědecké fakulty Univerzity Komenského • Mikrobiolocký ústav LF MU a FN U Svaté Anny v Brně • Ústav analytické chemie AV ČR • Biofyzikální ústav AV ČR • Ústav chemie potravin a biotechnologií, Fakulta chemická VUT v Brně • MB Pharma s.r.o. ZAHRANIČNÍ Univerzita v Tübingenu, Německo Univerzita v Groningenu, Holandsko PŘEDNÁŠKY CVIČENÍ Bi4020 Molekulární biologie Bi4035 Praktikum z molekulární biologie Bi7120 Molekulární biologie prokaryot Bi7311 Praktikum z mol. biologie prokaryot Bi7140 Molekulární biologie virů Bi8312 Praktikum z molekulární biologie virů Bi8090 Genové inženýrství Bi8313 Praktikum z genového inženýrství Bi5000 Bioinformatika I – nukleové kyseliny Bi9061 Bioinformatika - cvičení Vedení disertačních, diplomových a bakalářských prací Bi8360 Molekulární diagnostika mikroorganismů Bi6400 Metody molekulární biologie Vzdělávací aktivity zajišťované laboratoří www.sci.muni.cz/lmdm/ https://www.facebook.com/LMDM.Brno Kontakty a webové stránky laboratoře: