Sirvi Märksõna "bacteria" järgi

Nüüd näidatakse 1 - 20 30

listelement.badge.access-status Avatud juurdepääs ,
Antibiotic resistance in connected engineered and natural aquatic environments
(2021-11-29) Tiirik, Kertu; Truu, Jaak, juhendaja; Nõlvak, Hiie, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Antibiootikumid on kõige olulisemad bakteriaalsete infektsioonide ravimiseks mõeldud ained, kuid kõikide antibiootikumide vastu tekib bakteritel ühel hetkel resistentsus, st et antibiootikum ei suuda enam bakterit tappa. Nii on antibiootikumiresistentsusest kujunenud tänapäeval üks suurimaid tervishoiuprobleeme maailmas. See ei ole siiski ainult meditsiinisektori probleem, vaid selle tekke ja leviku taga on ka antibiootikumide kasutamine põllumajanduses ja loomakasvatuses. Reoveepuhastusjaamade heitvesi on üks peamisi teid, kuidas resistentsus tehiskeskkonnast looduslikku keskkonda pääseb, kuna reoveepuhastuse käigus ei eemaldata kõiki antibiootikumijääke, resistentseid baktereid ega ka antibiootikumiresistentsust põhjustavaid geene. Kuna reoveepuhastusjaamade heitvesi juhitakse enamasti looduslikesse veekogudesse, näiteks ojadesse või jõgedesse, suureneb resistentsusnäitajate arv reoveepuhasti väljavoolust allavoolu jäävatel aladel. Antibiootikumiresistentsed bakterid ja resistentsusgeenid võivad kanduda edasi põhjavette, jõgedesse ja lõpuks ka merre. Sealt võivad need omakorda inimesele tagasi kanduda, näiteks saastunud vett juues, mereande süües või ujudes. Siinse doktoritöö eesmärgiks oli kirjeldada, kuidas reoveepuhastusjaamast pärinevad antibiootikumiresistentsusgeenid levivad allavoolu jäävasse ojja, sealt edasi jõkke ning viimaks Läänemerre. Töö tulemustest selgus, et reoveepuhastusjaamal on kõige suurem mõju vahetus läheduses (0,3 kilomeetrit) oleva veekeskkonna mikroobikoosluse struktuurile ja antibiootikumiresistentsusgeenide arvukusele. Samas juba 3,7 kilomeetrit eemal oli jõe bakterikooslus võrreldav reoveepuhastist ülesvoolu jääva alaga. Siiski tulenevalt Läänemere eripäradest – suur reostuskoormus, tihe rannikuala asustatus, suur valgala, aeglane veevahetus, madal vesi – on merekeskkond väga tundlik antibiootikumiresistentsusgeenide reostuse suhtes.
listelement.badge.access-status Avatud juurdepääs ,
Application of isothermal amplification methods for detection of Chlamydia trachomatis directly from biological samples
(2017-04-05) Jevtuševskaja, Jekaterina; Langel, Ülo, juhendaja; Uusna, Julia, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Praeguseks on teada enam kui 30 erinevat sugulisel teel levivat bakterit, viirust ja parasiiti, kes kõik võivad nakatada kahjustades reproduktiivorganeid. Üheks peamiseks probleemiks on nenede patogeenidega nakatamise aladiagnoos, sest valdavalt kulgevad suguhaigused asümptomaatiliselt. Avastamata ja ravimata suguhaigused võivad põhjustada pikaajalisi ebamugavusi või viia hoopis tervistkahjustavate tagajärgedeni, näiteks tekitada põletikku emakakaelas, munajuhas või kusitis, suurendada emakaväliseraseduse ja isegi viljatuse tõenäosus. Selleks, et võimalikke tüsistusi vähendada on oluline haiguse õigeaegne ravi. Selleks on vajalik patogeenide kiire ja täpne diagnoosimine. Antud projekti eesmärgiks oli arendada ja optimeerida kiire, täpne ning usaldusväärne isotermilise amplifikatsiooni meetod sugulisel teel leviva bakteri C. trachomatise tuvastamiseks otse uriinist, mida oleks võimalik tulevikus rakendada kodukasutuseks mõeldud kiirtestides. Kuna tänapäeval puuduvad täpsed ning usaldusväärsed kiirtestid C. trachomatise tuvastamiseks otse uriinist (tundlikkus on 40% ulatuses, sõltudes bioloogilisest materjalist) on väga oluline selle suuna edasine arendamine. Samas ka bioloogilise materjali eeltöötlusest sõltub olulisel määral eduka patogeense DNA vabastamine rakust ja selle järgnev tuvastamine, seega on ka selle optimeerimine väga oluline. Isotermilised amplifikatsiooni meetodi abil nagu RPA ja LAMP oleks aga võimalik luua platformi kiire, täpse ning usaldusväärse C. trachomatise tuvastamiseks otse bioloogilisest materjalist. RPA meetod suudab kasutada bioloogilise materjali lüüsimiseks kuumust, samas kui LAMP meetodiga on võimalik patogeenset DNA vabastamist ka antimikroobsete peptiidide abil. Suutsime näidata, et isotermilise amplifikatsiooni meetodid nagu RPA ja LAMP tänu oma eelistele nagu tundlikkus, spetsiifilisus, kiirus, täpsus, odavus ning lihtsus saaks optimeerimise järel rakendada tulevikus kiirtestides nii C. trachomatise kui ka erinevate patogeenide tuvastamiseks otse bioloogilisest materjalist.
listelement.badge.access-status Avatud juurdepääs ,
Aquatic environment: primary reservoir, link, or sink of antibiotic resistance?
(2014-09-22) Voolaid, Veiko
Antibiootikumide avastamisega muudeti paljude haiguste ja raviprotseduuride tulemusi paremuse poole, surmahaigusest sai „külmetushaigus”. Esialgne joovastus, mis kuulutas lõppu bakteriaalsetele infektsioonidele, on tänaseks muutunud suureks mureks kiirelt tekkiva ja leviva resistentsusega nende samade ravimite vastu, mis neid ravima peaks. Kiire resistentsuse tekke ja leviku taga on antibiootikumide laialdane kasutamine nii meditsiinis, veterinaarias, loomakasvatuses ja põllumajanduses. Kuigi me seostame resistentsust meditsiini ja inimkeskkonnaga ning antibiootikumide kasutuselevõtuga inimkonna poolt, siis resistentsus on looduslikus keskkonnas olnud olemas juba miljoneid aastaid. Sellest tulenevalt on ka viimasel ajal üha rohkem tähelepanu hakatud pöörama uurimustele, mis püüavad välja selgitada kas ja kuidas resistentsus looduses on seotud resistentsusega inimkeskkonnas. Antud väitekirjas keskendun ma loodusliku kultiveeritava antibiootikumiresistentse bakteripopulatsiooni kirjeldamisele. Milline on liigiline koosseis ja millistele antibiootikumidele resistentsust esineb. Leidsin, et paljud bakterid uuritud populatsioonis olid resistentsed mitmele antibiootikumile ja esines huvitav ning tugev korrelatsioon erinevate antibiootikumide resistentsuste vahel, mis võiks tähendada, et vastavad geenid esinevad samal mobiilsel elemendil või resistentsus on vahendatud sama väljutuspumba poolt. Teadmine, mis suunas resistentsusgeenid liiguvad, kas loodusest „haiglatesse” või vastupidi, on puudulik. Sellest tulenevalt oli üheks väitekirja osaks uurida millist mõju avaldab reoveepuhastusjaamade heitvesi allavoolu jäävale looduskeskkonnale seoses antibiootikumide resistentsusega. Selleks määrasime uurimisrühmaga kvantitatiivselt mitme resistentsusgeeni esinemissageduse reovees ja heitvees. Reoveepuhastusjaamu peetakse resistentsuse levikus ja ülekandumises olulisteks keskkondadeks, kuid meie tulemused seda ei kinnita. Heitvees olevate resistentsusgeenide arvukus ei olnud suurem kui reovees, samal ajal suhteline arvukus võrreldes bakteriarvukusega ka oluliselt ei vähenenud.
listelement.badge.access-status Avatud juurdepääs ,
Bacterial communities associated with fungal fruitbodies
(2020-11-11) Pent, Mari; Põldmaa, Kadri, juhendaja; Bahram, Mohammad, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Päristuumsed organismid on soodsaks elupaigaks erinevatele mikroobidele, kes aitavad tagada peremehe tervise, arengu ja kohasuse. Kuigi seened on liigirikas ja mitmekesine organismirühm, on nende viljakehadega seotud bakterikooslusi seni vähe uuritud. Täiendavad teadmised seente ja bakterite suhetest on aga olulised nii nende ökoloogilise rolli paremaks mõistmiseks kui ka seente edukaks kasvatamiseks. Doktoritöö eesmärgiks oli uurida bakterikoosluste struktuuri ja funktsioone kandseente viljakehades, kasutades selleks eelkõige järgmise põlvkonna sekveneerimismeetodeid. Lisaks analüüsiti peremehest ja keskkonnast tulenevaid tegureid, pöörates erilist tähelepanu, milline on mullakeskkonna mõju seent asustava mikroobikoosluse kujunemisel. Tulemused näitasid, et peremeesseen ise mõjutab viljakeha bakterikooslust rohkemal määral kui keskkonnategurid. Peremehe tunnustest osutus oluliseks sugulus teiste seentega ehk taksonoomiline kuuluvus, aga ka seene eluviisi mõju. Esmakordselt leidis tõendamist, et analoogselt teiste päristuumsetega, määrab ühe seeneliigi piires bakterikoosluse struktuuri ja funktsioonid suuresti peremeesseene genotüüp. Viljakeha keemilised omadused varieeruvad nii erinevate seenerühmade kui ka kõdulagundavate ning mükoriisaseente vahel ja mängivad tähtsat rolli viljakehade bakterikoosluste kujunemisel. Keskkonnateguritest mõjutasid seene viljakeha bakterikooslust mitmed mullaomadused, eelkõige happelisus. Lisaks leidis kinnitust, et enamik seentes elavatest bakteritest pärineb ümbritsevast mullast. Suurem osa seenebakterite funktsionaalsetest geenidest on süsinikühendite, aminohapete, valkude, kofaktorite ja vitamiinide ainevahetuse teenistuses. Seega võib baktereid koos tema peremeesseenega käsitleda kui tervikuna toimivat holobionti, kus kõik osapooled täidavad kindlaid ülesandeid. Seen-bakter suhete edasine uurimine on igal juhul oluline mõistmaks paremini nende rolli erinevates keskkondades.
listelement.badge.access-status Avatud juurdepääs ,
Bacterial ribosome heterogeneity on the example of bL31 paralogs in Escherichia coli
(2022-07-19) Lilleorg, Silva; Liiv, Aivar, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Selleks, et ellu jääda, kasvada ja paljuneda, vajavad organismid sadu erinevaid valke, mis toimivad struktuursete komponentide, ensüümide, signaalivahendajate, transpordi- ja säilitusmolekulidena. Lisaks sellele on elutähtis, et valgud oleksid funktsionaalsed sobivas koguses, õigel ajal ja vajalikus kohas – seetõttu on valgusüntees ja selle regulatsioon kesksemaid eluprotsesse. Kõiki valke sünteesivad ribosoomid, RNA-st ja valkudest koosnevad kompleksid. Bakteri ribosoom, selle doktoritöö uurimisobjekt, koosneb kolmest ribosoomi RNAst ja rohkem kui 50 ribosoomi valgust, mis jagunevad kahe subühiku vahel. Eksperimentaalselt on kindlaks tehtud, et nii päris- kui eeltuumsed organismid sisaldavad mõnevõrra erineva ülesehitusega ribosoome. Samas ei ole selle nähtuse – ribosoomide heterogeensuse – bioloogiline tähtsus teada. Käesoleva doktoritöö fookuses on soolekepikese (E. coli) teatud tüüpi ribosoomi valgud (paraloogid), millel on ühine eellane, kuid mis kodeerivad erinevaid valke. Küsimus on, kas E. coli ribosoomid on paraloogide poolest heterogeensed. Mis võiks olla sellise molekulaarse mitmekesisuse roll valgusünteesil ja bakterite kasvu jaoks? E. coli ribosoomide valgulise koostise analüüs tuvastas, et nii kiire kasvu korral kui statsionaarses kasvufaasis esinevad samaaegselt ribosoomi valkude paraloogide poolest heterogeensed ribosoomid. Kasvukatsed näitasid, et ribosoomi valk bL31 paraloogid (bL31A ja bL31B) on olulised, ent mitte samaväärsed bakterite kasvuks madalamatel temperatuuridel. Nimelt annab bL31A olemasolu bakterirakkudele kiire kasvu faasis kasvueelise võrreldes bL31B-ga. bL31A ja bL31B osalevad üksteisega samaväärselt optimaalse translatsiooni initsiatsiooni etapi kiiruse ja ribosoomi subühikute ühendamise tagamisel. Samas näitavad meie tulemused, et võrreldes bL31B-d sisaldavate ribosoomidega on bL31A-d sisaldavad ribosoomid protsessiivsemad ja teevad vähem vigu valgusünteesi käigus. Doktoritöö tulemused avardavad oluliselt teadmisi ribosoomide heterogeensusest bakterites ning ribosoomi valgu bL31 tähtsusest valgusünteesil.
listelement.badge.access-status Avatud juurdepääs ,
Bacterial toxin-antitoxin systems: transcriptional cross-activation and characterization of a novel mqsRA system
(2013-10-25) Kasari, Villu
Paljud bakterid kinnituvad pindadele ja moodustavad enda ümber limase kaitsekihi. Sellist kasvuviisi kutsutakse biokileks ja see tagab bakterile parema kaitse kahjulike mõjurite eest nagu näiteks antibiootikumid või peremehe immuunsüsteem. Biokilede tõttu tekivad korduvad infektsioonid, mis on tõsiseks meditsiiniliseks probleemiks. Biokiledes on suurenenud ajutiselt mitte-kasvavate bakterite hulk, kes ei oma eriomaseid mehhanisme antibiootikumide vastu võitlemiseks, kuid kes oma uinunud oleku tõttu ei allu ravile. Neis uinunud rakkudes on tugevalt avaldunud toksiin-antitoksiini (TA) süsteeme kodeerivad geenid. Toksiin on valk, mis takistab mõnda bakteri enda olulist rakulist protsessi. Paljud toksiinid lõikavad mRNA-d, takistades nii valkude sünteesi ja bakterite kasvu. Antitoksiin on valk, mis toksiiniga seondudes võimaldab bakteril jälle kasvada. Seega aktiveerunud toksiinid võivad põhjustada nende uinunud bakterite teket biofilmis. Käesoleva doktoritöö eesmärgiks oli kirjeldada TA süsteemide omavahelist rist-aktiveerimist ja testida, kas soolebakteri Escherichia coli geenid mqsR ja mqsA moodustavad uue TA süsteemi. Uurimustulemustest selgus, et MqsR pidurdab tugevalt bakterite kasvu, samas MqsA pärsib MqsR toksilist mõju ja reguleerib mõlema geeni avaldumist. Seega tõestasime, et MqsRA on uus TA süsteem. Teiseks näitasime, et TA süsteemide vahel esineb rist-aktivatsioon. Täiendavalt selgus, et see rist-aktivatsioon võib olla mõjutatud TA mRNAde lõikamisest, mille tulemusel toodab bakter rohkem toksiine kui antitoksiine. Kokkuvõtteks, töö tulemusel selgitati TA geenide üheaegse avaldumise tagamaid, mis toetavad TA süsteemide seost uinunud bakterite tekkel.
listelement.badge.access-status Avatud juurdepääs ,
Bakterite eristamine fluoromeetri spektrist masinõppe abil
(Tartu Ülikool, 2024) Rõõm, Rimmo; Rebane, Ott, juhendaja; Aljanaki, Anna, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond; Tartu Ülikool. Arvutiteaduse instituut
In this master thesis, the most suitable machine learning solution is found for the fluorometer device H2B-Spectral developed by LDI Innovation OÜ. The machine learning methods tested in this thesis aim to improve the differentiation of various microorganisms on selected solid surfaces. The device functions as a multi-channel fluorometer, exciting the measured sample surface with three different ultraviolet wavelengths and reading the emitted optical fluorescence signal on three different wavelength channels. Based on the obtained eight number data (one channel provides no information), the sensor's software must classify the measurement point into pre-learned classes. In this study, over thirteen classes of various microorganisms are measured, and different machine learning methods (including decision tree, random forest, KNN, support vector machine, ensemble voting) are compared for their classification performance. The most effective classification method identified in this study will be implemented in the standard machine learning system in the software for H2B-Spectral.
listelement.badge.access-status Avatud juurdepääs ,
Diversity, genomics, and potential functions of fungus-inhabiting bacteria
(2023-05-26) Gohar, Daniyal; Bahram, Mohammad, juhendaja; Põldmaa, Kadri, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Baktereid võib leida kõikvõimalikest keskkondadest nii vabalt elavate organismidena kui ka päristuumsete organismide sümbiontide ja haigustekitajatena. Vastastikku kasulike suhete korral saavad bakterid peremehelt süsinikuühendeid ja elupaika, pakkudes peremehele vastutasuks mitmesuguseid hüvesid. Taoliste sümbiontsete suhete uurimine on oluliselt panustanud inimese tervise parendamisse, aga aidanud ka soodustada kultuurtaimede kasvu, parandada nende stressitaluvust ja suurendada vastupanuvõimet haigustele. Taimede ja loomade kõrval moodustavad päristuumsete riigi ka seened, kuid teadmised nende mikrobioomide kohta on piiratud. Seened on looduses olulised nii orgaanilise aine lagundajatena kui ka erinevates sümbioosides. Inimese seisukohast on eelkõige tähtsad taimede ja loomade haiguste tekitajad, aga ka söögiks tarbitavad seente viljakehad. Hiljutised uuringud on näidanud, et seente viljakehad on elupaigaks mitmekesistele bakterikooslustele, mis võivad mõjutada oma peremehe kasvu, toota seenele vajalikke vitamiine ning soodustada eoste idanemist. Siiski on meie teadmised seente bakterikoosluste koosseisust ja funktsioonidest praegu veel küllaltki piiratud. Käesoleva doktoritöö eesmärgiks oli kirjeldada bakterikoosluste mitmekesisust ja nende varieeruvuse mustreid seente viljakehade eri arengustaadiumide, aga ka peremehe taksonite ja geograafiliste piirkondade lõikes. Lisaks analüüsiti bakterigenoomides kajastuvaid tunnuseid, mis võiksid olla määravad seente asustamiseks vajalike kohtastumiste kujunemisel. Saadud töö tulemused näitasid, et bakterid, kes võivad kasvu soodustada, on viljakehas arvukad kogu selle arengutsükli vältel, samas kui viljakeha vananedes kasvab seenele kahjulike ja surnud orgaanikast toituvate bakterite osakaal. Selgus, et bakterite mitmekesisus ja koosluste koosseis varieerub sõltuvalt peremeesseene evolutsioonilisest päritolust, samas kui kliima ja mulla omaduste osa selles ei ole oluline. Bakterite genoomide analüüs näitas, et neil on mitmesuguseid ensüüme, mis võimaldavad saada peremeesseene biomassist energiat, aidates samas peremehel oma keskkonnast toitaineid hankida. Seentes elavate bakterite funktsiooni ja koosluse struktuuri selgitamine aitab kaasa bakterite ja seente vaheliste keerukate suhete mõistmisele erinevates ökosüsteemides.
listelement.badge.access-status Avatud juurdepääs ,
Finding novel factors affecting the mutation frequency: a case study of tRNA modification enzymes TruA and RluA
(2022-11-02) Tagel, Mari; Kivisaar, Maia, juhendaja; Ilves, Heili, juhendaja; Remme, Jaanus, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Bakterid suudavad elada kõikjal, kuid karmide ja muutlike keskkonnatingimustega kohanemiseks on aga vaja geneetilist varieeruvust. Bakterites on selle põhiliseks allikaks mutatsioonid. Evolutsiooni mõistmiseks on vaja selgitada molekulaarseid mehhanisme, mis mõjutavad mutatsioonide tekkesagedust. Käesolevas töös kirjeldasin ja analüüsisin uut testsüsteemi, mis võimaldab tuvastada mutatsioonisagedust mõjutavaid faktoreid bakteriperekonnas Pseudomonas. Kirjeldatud testsüsteemi abil õnnestus mullabakteris Pseudomonas putida tuvastada nii varem kirjeldatud kui ka uusi mutatsioonisagedust mõjutavaid geene. Üllatavaim leid oli tRNA modifikatsiooniensüümide TruA ja RluA mõju mutatsioonisagedusele. tRNAd on väikesed molekulid, mis valgusünteesil kannavad valkude ehituskive ribosoomi. Selleks, et paremini oma funktsiooni täita, on paljud nukleotiidid tRNAdes modifitseeritud. Modifikatsioonidel võib olla palju ülesandeid, näiteks aitavad modifikatsioonid tRNAdel saavutada õiget struktuuri või suurendavad translatsiooni täpsust. TruA ja RluA modifitseerivad U nukleotiidi pseudouridiiniks, tehes seda erineval poolel tRNA antikoodonist. Näitasime, et TruA ja RluA tehtud modifikatsioonide puudumisel suureneb P. putidas mutatsioonisagedus. Mõistmaks paremini nende ensüümide olulisust, analüüsisime translatsiooni täpsust, stressi taluvust, proteoomi ja üldist elulemust P. putida TruA ja RluA defektsetes tüvedes. Lisaks sellele selgitasime võrdlevalt TruA ja RluA rolle ka Pseudomonas aeruginosa ja Escherichia coli rakkudes. Saadud tulemustest on näha, kuidas konserveerunud funktsiooniga valgud võivad põhjustada erinevates bakterites erinevaid fenotüüpe. Samuti ilmestab käesolev töö, kuivõrd mitmekesised ja ootamatud tegurid võivad mõjutada DNAs mutatsioonide teket.
listelement.badge.access-status Avatud juurdepääs ,
Fitness effects of chromosomal toxin-antitoxin systems in Pseudomonas putida
(2023-06-05) Rosendahl, Sirli; Hõrak, Rita, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Enamiku bakterite kromosoomides leidub mitmeid toksiin-antitoksiin (TA) lookusi, mis kodeerivad bakterile kahjulikku toksiini ning seda neutraliseerivat antitoksiini. Selliste potentsiaalselt surmavate geenide laialdane levik bakterite genoomides on üllatav ning võiks viidata, et TA süsteemid on bakterile mingit moodi kasulikud. Kuigi TA süsteeme on põhjalikult uuritud, pole seni jõutud üksmeelele nende tähtsuses bakteritele. On näidatud, et mõned TA süsteemid stabiliseerivad genoomis leiduvat mobiilset DNA-d, samas kui teised kaitsevad baktereid faagirünnaku korral. Arvatakse, et mõned TA süsteemid võivad olla olulised bakteri stressivastuses. Samas leidub ka uuringuid, mis viitavad, et TA süsteemid võivad olla isekad DNA elemendid, millest pole bakterile mingit kasu. Käesolev doktoritöö keskendub mullabakteri Pseudomonas putida kromosoomis leiduvatele TA süsteemidele, millest kõige põhjalikumalt on seni uuritud GraTA süsteemi. Toksiin GraT on vaid mõõdukalt toksiline ribosoom-sõltuv mRNaas, mis põhjustab külmatundlikku kasvu- ja ribosoomi biogeneesi defekti. Üllatuslikult leiti, et GraT põhjustatud ribosoomi biogeneesi defekti mõjutab bakteri peamine šaperonvalk DnaK, kuid varasemates katsetes jäi DnaK täpne roll selgusetuks. Kuigi GraT on funktsionaalne toksiin ja mõjutab antitoksiini GraA puudumisel P. putida stressitaluvust, ei ole kogu TA süsteemi deleteerimisel P. putida’le mingit efekti. See tõstatas küsimuse, et milline on graTA lookuse ning teiste TA süsteemide tähtsus P. putida’le. Kasutades proteoomi analüüsi, kirjeldab käesolev doktoritöö P. putida vastust toksiinile GraT. Samuti selgitati DnaK šaperoni rolli GraT toksilisuse reguleerimisel. Selgus, et DnaK soodustab GraT toksilisust, abistades ilmselt GraT-d voltumisel. Doktoritöö näitab, et uuritud tingimustes pole 13 TA süsteemist P. putida’le kasu. Pigem võivad nad teatud tingimustes, nagu konkurentsikatsetes ja faagirünnaku korral, bakteri kohasust vähendada. Käesoleva doktoritöö tulemused avardavad teadmisi TA süsteemide bioloogilise tähtsuse kohta ja viitavad selgelt TA süsteemide isekale olemusele.
listelement.badge.access-status Avatud juurdepääs ,
HPLC analysis of bacterial alarmone nucleotide (p)ppGpp and its toxic analogue ppApp
(2020-09-11) Alves Oliveira, Sofia Raquel; Tenson, Tanel, juhendaja; Hauryliuk, Vasili, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Bakteritel on evolutsiooni käigus välja kujunenud arvukalt kohanemismehhanisme, mis aitavad neil ellu jääda ka karmides keskkonnatingimustes. Keerukad molekulaarsed võrgustikud kontrollivad adaptiivseid füsioloogilisi vastuseid, näiteks antibiootikumiresistentsust, biokile moodustumist ja bakterite minekut uinunud olekusse. Sellised kohanemismehhanismid sõltuvad stressi tajuvate ja sellele reageerivate valkude ensümaatilistest aktiivsustest. Üheks oluliseks komponendiks stressivastuses on signaalmolekulide süntees ja lagundamine. Käesolevas töös uuriti ühte kõige laiemalt levinud adaptiivset mehhanismi, mida nimetatakse poomisvastuseks. Selle mehhanismi puhul on võtmetähtsusega RelA / SpoT homoloogsed (RSH) ensüümid, mis sünteesivad ja lagundavad alarmoon-nukleotiide ppGpp ja ppp(G)pp. Nende nukleotiidide ühiseks nimetamiseks kasutatakse tähistust (p)ppGpp. Need molekulid mõjutavad mitmeid protsesse bakterirakus, näiteks virulentsust ja antibiootikumitolerantsust. Käesoleva töö eesmärgiks oli välja töötada metoodika nukleotiidide, sealhulgas (p)ppGpp, tasemete kvantifitseerimiseks. Rakendades seda metoodikat uuriti nukleotiidide taset bakterite kasvul ning antibiootikumitöötluse käigus. Nukleotiidide, sealhulgas (p)ppGpp taseme kvantifitseerimiseks töötati välja HPLC-l põhinev meetod. Nukleotiidide kvantifitseerimise meetodid sisaldavad kolme etappi: proovi kogumine, nukleotiidide ekstraheerimine ja kvantifitseerimine. Kogumisetapis filtreeriti bakterikultuur ja nukleotiidide ekstraheerimiseks viidi filter äädikhappesse. (p)ppGpp kvantifitseerimiseks rakendati HPLC metoodikat 5 µm 4,6 x 150 mm tugeval anioonvahetuskolonnil. Teiste nukleotiidide tuvastamiseks ja kvantifitseerimiseks kasutati ioon-paar pöördfaasi (IPRP) kromatograafiat Kinetex C18 2,6 µm 4,6 x 150 mm kolonnil. Kasutades väljatöötatud metoodikaid uuriti nukleotiidide tasemete muutust bakterite stressivastuse korral. Soolekepikesel (Escherichia coli) analüüsiti nukleotiidide tasemeid kasvukõvera erinevates faasides ja aminohapete nälja puhul. Aminohapete nälja puhul täheldati kiiret (p)ppGpp taseme tõusu. Translatsiooni inhibeerivate antibiootikumide (tiostreptooni, klooramfenikooli ja tetratsükliini) mõju (p)ppGpp ja teiste nukleotiidide tasemetele bakterirakus uuriti nii Gram-negatiivsetes kui ka Gram-positiivsetes bakterites, esindajateks vastavalt E.coli ja Bacillus subtilis. (p)ppGpp kuhjumise indutseerimiseks kasutati eeltöötlust muprirotsiiniga. Seejärel lisati uuritav antibiootikum subinhibeerivas kontsentratsioonis. Mõlema bakteriliigi korral pidurdasid kõik testitud translatsiooni inhibiitorid (p)ppGpp kuhjumist. Meie uurimisrühma bioinformaatiline analüüs tuvastas, et mõnedes bakteriliikides on RSH ensüümid, millel on ainult (p)ppGpp sünteesi eest vastutav osa. Leiti, et selline ensüüm bakteris Cellulomonas marina võib fosforüleerida ka adenosiini, tekitades molekuli ppApp. Koos paralleelselt ilmunud töödega teistest laboritest on alust arvata, et tegemist on uudse regulaatornukleotiidiga. Selle nukleotiidi täpse rolli kindlakstegemine nõuab edasisi uuringuid.
listelement.badge.access-status Avatud juurdepääs ,
In search for the inhibitors of Escherichia coli stringent response factor RelA
(2017-09-27) Kudrin, Pavel; Tenson, Tanel, juhendaja; Hauryliuk, Vasili, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Keskkonnatingimuste jälgimiseks ja muutustega kohanemiseks on bakteritel mitmeid sensoorseid süsteeme. Seejuures on levinud strateegiaks sekundaarsete signaalmolekulite kasutamine: stressisignaali ilmumisega muutub signaalmolekulide rakusisene kontsentratsioon ning see omakorda reguleerib sihtensüümide aktiivsust. Üks sellistest stressivastuse süsteemidest on poomisvastus (stringent response), mis aktiveeritakse sõltuvalt alarmoonmolekuli (p)ppGpp rakusisesest kontsentratsioonist. (p)ppGpp on võimeline reguleerima mitmete ensüümide aktiivsust, kuid peamiseks märklauaks on RNA polümeraas. (p)ppGpp rakusisest taset kontrollivad E. coli RelA-SpoT-ga homoloogsed valgud (RSH), mis kas sünteesivad või hüdrolüüsivad (p)ppGpp-d vastavalt keskkonnatingimustele. Eksperimentaalselt on tõestatud, et poomisvastus kontrollib bakterite virulentsust, persisterite moodustamist, antibiootikumide taluvust ning antibiootikumide tootmist, samuti osaleb bakterite hulgatunnetuses (quorum sensing) ja bakterite ellujäämises fagotsütoosi jooksul. Seepärast on poomisvastuse mehhanismide mõistmine väga oluline ja (p)ppGpp rakusisest taset kontrollivate ühendite loomine võiks viia meditsiini ja biotehnoloogia seisukohalt oluliste rakendusteni. Hiljuti avastati, et ppGpp struktuuril põhinev aine Relacin on võimeline inhibeerima RelA aktiivsust kuid tõhusa inhibeerimise jaoks on vaja Relacini kasutada väga kõrges kontsentratsioonis. Käesoleva töö raames iseloomustasin (p)ppGpp struktuuri põhjal disainitud uudsete keemiliste ainete efekti E. coli RelA aktiivsusele. Samuti pakun välja uusi võimalusi RelA inhibiitorite arendamiseks. Peale uute sünteesitud ainete efektide vaatasin üle võimalusi mõjutada poomisvastust juba tuntud translatsiooni inhibiitorite abil ning iseloomustasin thiostreptooni tugevat inhibeerimisvõimet (p)ppGpp sünteesile
listelement.badge.access-status Avatud juurdepääs ,
In vitro methods for studying the mechanisms of ribosome-targeting antibiotics
(2024-04-22) Hinnu, Mariliis; Tenson, Tanel, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Ribosoomis toimuv valkude biosüntees ehk translatsioon on eluks hädavajalik protsess, mistõttu on bakteri ribosoom ka üks peamisi antibakteriaalsete ainete sihtmärke. Antibiootikumresistentsuse kiire leviku tõttu on oluline tõhustada olemasolevaid ja töötada välja uusi raviaineid, ravimvorme ja raviskeeme. Enne kliinilisi katseid inimestel on aga aineid vajalik põhjalikult n.ö. katseklaasis (in vitro) kui ka nakkusmudelites (loomarakud/-koed/elusloomad) uurida. Klassikalistes in vitro meetodites kasutatav keskkond ei sarnane aga alati nakkusaegse peremeesorganismiga. Antud uurimistöö eesmärk oligi vaja välja töötada in vitro meetodeid, mis võimaldaksid uurida antibiootikume inimesega bioloogiliselt sarnases keskkonnas. Fookuses olid ribosoomiga seonduvad antibiootikumid. Antud doktoritöös töötati välja meetodid, mis i) võimaldavad mõõta antibiootikumi vabanemist lokaalseks haavaraviks ette nähtud nanofiibritest; ii) selgitavad, kas verepuhvri olulise koostisosa, bikarbonaadi lisamine katsekeskkonda muudab in vitro antibiootikumtundlikkustestid kliiniliselt täpsemaks, ja iii) võimaldavad mõõta antibiootikumide mõju bakterite translatsiooni täpsusele. Kui testitud nanofiibrid näitasid suuri erinevusi antibiootikumi vabanemises vesikeskkonnas, siis väljatöötatud meetodid pooltahkes keskkonnas näitasid, et erinevused olid tegelikult väga väikesed. Bikarbonaadi katsed näitasid selgelt, et antibiootikumi toimet bakterile mõjutas bikarbonaadi ebapiisavast puhverdamisest tingitud pH-muutus. Töötati välja fluorestseeruvad translatsioonivigade reporterid, mis andsid uut teavet bakterite translatsiooni täpsuse kohta erinevates tüvedes, kasvukeskkondades, k.a. rakusisese nakkuse mudelites, ja antibiootikumide toimel. Kokkuvõttes võimaldavad antud doktoritöös välja töötatud meetodid ribosoomiga seonduvaid antibiootikume paremini uurida.
listelement.badge.access-status Avatud juurdepääs ,
K-mer based methods for the identification of bacteria and plasmids
(2018-06-14) Roosaare, Märt; Remm, Maido, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Mikroorganismid on Maad asustanud juba miljardeid aastaid ning neid leidub peaaegu kõikjal. Isegi meie oleme nendega lahutamatult seotud – baktereid elab nii meie nahal kui ka soolestikus. Osad bakteritest võivad aga olla patogeensed ja põhjustada haigusi. Näiteks oli keskajal suure hulga elanikkonnast tapnud Musta Surma põhjustajaks katkubakter Yersinia pestis. Tänapäeval aitavad meid bakterite vastu antibiootikumid, kuid järjest suurem probleem on antibiootikumiresistentsuse laialdane levik. Sellele aitavad kaasa plasmiidid – bakterites olevad DNA järjestused, mis on bakteri enda kromosoomist eraldiseisvad ning mida bakterid võivad kiirelt üksteisele edasi anda. Käesoleva doktoritöö eesmärgiks oli luua bakterite ja plasmiidide tuvastamiseks meetodid, mis võimaldaksid töötada sekveneerimiskeskuste poolt toodetud toorandmetega. Ülesande lahendamiseks otsustasime kasutada k-meeridel põhinevat analüüsi. K-meer tähistab lühikest DNA juppi pikkusega k nukleotiidi. Pikema DNA järjestuse, näiteks bakterigenoomi, saab jagada lühemateks k-meerideks ning vaadelda seda kui k-meeride kogumit. Sellise lähenemise eeliseks on sõltumatus lugemi pikkusest – kõik lugemid sisaldavad k-meere ning analüüsides k-meeride hulki, on võimalik määrata algse proovi koostis. StrainSeeker on meie töögrupis loodud programm bakteritüvede määramiseks. Me arendasime välja uudse algoritmi, mis näitab proovis esineva bakteri eeldatavat asukohta kasutaja poolt ette antaval fülogeneetilisel puul. Lõime ka visuaalse kasutajaliidesega veebiserveri. Plasmiidide tuvastamiseks eeldasime, et plasmiidide arv bakteri rakus on tavaliselt suurem bakteri kromosoomi omast, seega võiks ka plasmiidi k-meeride keskmine esinemissagedus olla suurem kui bakteri kromosoomi k-meeride puhul. Me testisime oma programmi, mis sai nimeks PlasmidSeeker, nii simuleeritud kui ka reaalsete bakteri täisgenoomi sekveneerimisandmestikega, millede puhul oli teada proovide tegelik koostis. PlasmidSeeker leidis üles kõik proovides olnud plasmiidid ning määras täpselt ka nende koopiaarvu. Kokkuvõttes oleme oma tööga andnud panuse arvutuslikku mikrobioloogiasse, luues uued võimalused bakteriaalsete proovide analüüsiks.
listelement.badge.access-status Avatud juurdepääs ,
Modifier view of the bacterial ribosome
(2012-07-09) Ero, Rya
Ribosoomid on imepisikesed masinad, mis valmistavad geenides paikneva informatsiooni alusel valke. Ribosoomid on kõigis elusrakkudes üldehituselt sarnased kuigi detailides on ka palju erinevusi. Ribosoomid on keerulise ehitusega, koosnevad ribonukleiinhappest (rRNA) ja valkudest, kusjuures rRNA moodustab suurema osa ribosoomide massist. Päristuumsete organismide, sealhulgas ka inimeste, ribosoomid on suuremad ja keerulisema ehitusega kui bakterite ribosoomid, ent ribosoomide põhielemendid ja töömehanism on samad kõikides elusolendites. Kuna bakterite uurimine on tehniliselt ja eetiliselt lihtsam, on suurem osa informatsiooni ribosoomide ehituse ja töömehanismi aga ka ribosoomide enda valmistamise kohta saadud just bakteritest. rRNA koosneb pikast ribonukleosiidide (adenosiinist, guanosiinist, uratsiilist ning tsütosiinist) ahelatest. Ribosoomide sünteesimise käigus muudetakse mõningate ribonukleosiidide omadusi spetsiaalsete valkude, modifikatsiooniensüümide, poolt. Muudetud omadustega nukleosiide kutsutakse modifitseeritud nukleosiidideks. Modifitseeritud nukleosiidid esinevad kõikides ribosoomides ning paiknevad ribosoomi talitluse seisukohalt olulistes piirkondades, ent nende tähtsus ribosoomide töö seisukohalt on teadmata. Meie tuvastasime modifikatsiooniensüümi, RlmH, mis on eriline selle poolest, et modifitseerib soolekepikese (Escherichia coli) ribosoomi suurema alamühiku olulises piirkonnas paiknevat pseudouridiini, mis on omakorda modifitseeritud nukleosiid. Lisaks on RlmH huvitav selle poolest, et modifitseerib juba praktiliselt valminud ning võimalik et juba valku tootvat ribosoomi. RlmH on teadaolevalt ainuke valk, mis vajab ribosoomi ühe alamühiku rRNA modifitseerimiseks mõlemat alamühikut. Meie oleme iseloomustanud RlmH töö jaoks vajalikke tingimusi ja oleme selgitanud mehanisme, mis tagavad RlmH valgu erilisuse.
listelement.badge.access-status Avatud juurdepääs ,
Molecular quantitative analysis of human intestinal microbiota in different age groups
(Tartu Ülikool, 2014-06-17) Šebunova, Natalja; Štšepetova, Jelena, juhendaja; Heinaru, Eeva, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja tehnoloogiateaduskond; Tartu Ülikool. Molekulaar- ja rakubioloogia instituut
listelement.badge.access-status Avatud juurdepääs ,
Nano-structural Constraints for the Picosecond Excitation Energy Migration and Trapping in Photosynthetic Membranes of Bacteria
(2016-12-19) Chenchiliyan, Manoop; Freiberg, Arvi, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond.
Fotosüntees on imeline bioloogiline protsess, mille kaudu valguse energia muundatakse keemiliseks energiaks taimede, vetikate ja mõnede bakterite abil ja mis praeguse arusaama kohaselt peab üleval kogu elu planeedil Maa. Fotosünteesi teel aasta jooksul salvestatud energia on ligi kuus korda suurem kui kogu inimkonna aastane energiatarbimine. Siiski, fotosünteesi poolt päikesevalguse biomassiks muundamise kasutegur on väike, tüüpiliselt 0.1% looduslikel taimedel ja 1-2% aretatud teraviljadel. Kuid enne, kui inimkonnal on võimalik rakendada päikeseenergia tohutut potentsiaali globaalse energiavajaduse rahuldamiseks kõrgefektiivsete tehislike molekulaartehnoloogiate arendamise kaudu, on vaja põhjalikult selgeks saada, kuidas funktsioneerib looduslik fotosüntees. Aatomjõu mikroskoopia ja sünteetilise biokeemia hiljutised edusammud tõendasid bakterite fotosünteetiliste membraanide nanoskaalalist struktuurset kohastumist vastusena nende elukeskkonna muutustele. Selles doktoritöös on uuritud nanoskaalalise struktuursete piirangute mõju päikese poolt tekitatud ergastuste energia ülikiirele edasiandmisele ja ärakasutamisele purpurbakterite fotosünteetilistes membraanides. Selliseid keerukaid füüsikalisi protsesse on bakterites palju kergem uurida kui taimedes või vetikates bakterite palju lihtsama struktuuri ning kontrollitava geneetilise manipuleerimise võimaluste palju suurema valiku tõttu. Käesolevas töös on identifitseeritud ja pikosekundilise aeglahutusega fluorestsentsispektroskoopia abil uuritud paljusid tegureid, mis reguleerivad erinevate kvantergastuste, mida nimetatakse eksiton-polaronideks, energia ülekande ja lõksustumise kiirusi bakterite fotosünteetilistes membraanides. Arvutimodelleerimine tulemusena on saavutatud kooskõlaline ettekujutus protsesside aluseks olevate füüsikalistest mehhanismidest. Tulemused näitasid fotosünteetilise aparatuuri, mis toimib üllatavalt efektiivselt väga erinevatel tingimustel, võimekust ja vastupidavust. Ootamatuks tulemuseks oli avastus, et membraani pigment-valk koostisosade eriline paigutus võimaldab oluliselt suurendada päikseenergia kogumise efektiivsust.
listelement.badge.access-status Avatud juurdepääs ,
On the importance of bacterial ribosome heterogeneity
(2019) Lilleorg, Silva; Volõnkin, Pavel; Liiv, Aivar; Remme, Jaanus
listelement.badge.access-status Avatud juurdepääs ,
RelA-SpoT homolog enzymes as effectors of Toxin-Antitoxin systems
(2022-10-25) Brodiazhenko, Tetiana; Hauryliuk, Vasili, juhendaja; Tenson, Tanel, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Nagu kõik elusorganismid, tunnetavad bakterid keskkonda ja reageerivad suurele hulgale erinevatele stressidele, kohandades vastavalt oma füsioloogiat. Üks peamisi stressivastuseid on poomisvastus. Poomisvastus vahendab bakterite kohanemist toitainete vähesusega, samuti vastust abiootilisele keskkonnastressidele nagu näiteks kuumašokk. Rohkem kui kuus aastakümmet tagasi avastati, et häirenukleotiidid ppGpp ja pppGpp – ühiselt viidatud kui (p)ppGpp – ehk maagilised laigud tekivad Escherichia coli rakkudes vastusena aminohapete vähesusele. Poomisvastuse esimene füsioloogiline roll, mis tuvastati, oli stabiilse RNA (rRNA ja tRNA) sünteesi pärssimine, mis on kooskõlastatud aminohapete biosünteesi ja stressitaluvusega seotud geenide ekspressiooni indutseerimisega. Aastakümneid kestnud uuringud on aga näidanud, et lisaks transkriptsioonile on (p)ppGpp sihtmärkideks ka mitmed muud rakus toimuvad protsessid, nagu translatsioon, ribosoomide kokkupanek, antibiootikumiresistentsus ja virulentsus. Veel üks oluline bakterite regulatsioonisüsteem põhineb toksiini – antitoksiin (TA) süsteemidel. Esimesed toksiini-antitoksiin (TA) süsteemide esindajad avastati 80ndate alguses. Klassikalised TA süsteemid on bitsistroonilised – st koosnevad kahest geenist – operonist, milles üks geen kodeerib valgulist toksiini ja teine antitoksiini, valku või RNAd, mis toksiini kas otseselt või kaudselt neutraliseerib. TA-süsteemide uuringud on viimastel aastatel plahvatuslikult kasvanud, avastatud on arvukalt uusi TA perekondi, iseloomustatud nende toimemehhanisme, iseloomustatud bioloogilisi funktsioone ja pakutud välja võimalikke rakendusi biotehnoloogias. Enim iseloomustatud funktsioonid hõlmavad plasmiidi säilitamist, kaitset bakteriofaagide vastu ja rakufüsioloogia reguleerimist. Käesolevas uuringus kirjeldati RSH perekonna ensüümide uusi aktiivsusi ja toksiinide neutraliseerimise spetsiifilisust PanA antitoksiini perekonna liikmete poolt. Lisaks eelpool kirjeldatud protsessidele toimub stressi ajal ribosoomide dimerisatsioon. See stressivastus on kasulik rakkudele ellujäämiseks, kuid võib lüsaatide kasutamise korral biotehnoloogias olla probleemiks kuna vähendab rakuvabade translatsioonisüsteemide aktiivsust. Seetõttu uuriti ribosoomi dimeriseerumise eest vastutavate valkude eemaldamise mõju rakulüsaatide aktiivsusele. Leiti, et RSH ensüümide ensümaatiline aktiivsus ei piirdu (p)ppGpp tootmise ja lagunemisega. ToxSAS RSH PhRel2, FaRel2, PhRel ja CapRel alamperekondade liikmed katalüüsivad tRNA 3'CCA otsa pürofosforüülimist ja FaRel perekonna liikmed katalüüsivad (pp)pApp sünteesi. SAH alamperekonna liikmed MESH1 ja ATfaRel katalüüsivad pürofosfaadi eemaldamist PP-tRNA-st ja (pp)pApp lagunemist. Ühist PanA domeeni sisaldavad antitoksiinid neutraliseerivad erinevaid toksiine. PanA-vahendatud toksiinide neutraliseerimine on toksiini osas siiski spetsiifiline. Ribosoomi dimerisatsioonifaktorite geneetiline elimineerimine bakteri B. subtilis (hfp) ja pärmi S. cerevisiae (stm1) tüvedes on paljulubav strateegia aktiivsemate rakuvabade translatsioonilüsaatide tootmiseks. Reaktsiooni optimeerimisel on oluline panna tähele Mg2+ ja muude komponentide kontsentratsioone ja omavahelisi suhteid.
listelement.badge.access-status Avatud juurdepääs ,
Remodelling of the bacterial ribosome during transition into stationary growth phase
(2018) Lilleorg, Silva; Reier, Kaspar; Peil, Lauri; Liiv, Aivar; Remme, Jaanus