Geneetika

valdkonna dekanaat

Faculty contacts link:
Töötajate kontaktandmed

Faculty phone:
737 5341

Faculty email:
hv.dekanaat [at] ut.ee

Faculty address:
Jakobi 2, ruumid 116–121, 51005 Tartu
ajaloo ja arheoloogia instituut

Faculty link:
www.flaj.ut.ee

Faculty contacts link:
Töötajate kontaktandmed

Faculty phone:
737 5651

Faculty address:
Jakobi 2, 51005 Tartu
eesti ja üldkeeleteaduse instituut

Faculty link:
keel.ut.ee

Faculty contacts link:
Töötajate kontaktandmed

Faculty phone:
737 5221

Faculty email:
keeleteadus [at] ut.ee

Faculty address:
Jakobi 2, IV korrus, 51005 Tartu
filosoofia ja semiootika instituut

Faculty link:
www.flfi.ut.ee

Faculty contacts link:
Töötajate kontaktandmed

Faculty phone:
737 5314

Faculty email:
filosoofia.semiootika [at] ut.ee

Faculty address:
Jakobi 2, ruumid 309–352, 51005 Tartu
kultuuriteaduste instituut

Faculty link:
www.flku.ut.ee

Faculty contacts link:
Töötajate kontaktandmed

Faculty phone:
737 5223

Faculty email:
kultuuriteadused [at] ut.ee

Faculty address:
Ülikooli 16, 51003 Tartu
maailma keelte ja kultuuride kolledž

Faculty link:
maailmakeeled.ut.ee

Faculty contacts link:
Töötajate kontaktandmed

Faculty email:
keeled [at] ut.ee

Faculty address:
Lossi 3, 51003 Tartu
usuteaduskond

Faculty link:
us.ut.ee

Faculty contacts link:
Töötajate kontaktandmed

Faculty phone:
737 5300

Faculty email:
us [at] ut.ee

Faculty address:
Ülikooli 18-310, 50090 Tartu
Viljandi kultuuriakadeemia

Faculty link:
kultuur.ut.ee

Faculty contacts link:
Töötajate kontaktandmed

Faculty phone:
435 5232

Faculty email:
kultuur [at] ut.ee

Faculty address:
Posti 1, 71004 Viljandi

valdkonna dekanaat

Faculty contacts link:
Töötajate kontaktandmed

Faculty phone:
737 5900

Faculty email:
sotsiaalteadused [at] ut.ee

Faculty address:
Lossi 36, 51003 Tartu
haridusteaduste instituut

Faculty link:
www.ht.ut.ee

Faculty contacts link:
Töötajate kontaktandmed

Faculty phone:
737 6440

Faculty email:
haridus [at] ut.ee

Faculty address:
Salme 1a–29, 50103 Tartu
Johan Skytte poliitikauuringute instituut

Faculty link:
skytte.ut.ee

Faculty contacts link:
Töötajate kontaktandmed

Faculty phone:
737 5582

Faculty email:
skytte [at] ut.ee

Faculty address:
Lossi 36–301, 51003 Tartu
majandusteaduskond

Faculty link:
majandus.ut.ee

Faculty contacts link:
Töötajate kontaktandmed

Faculty phone:
737 6310

Faculty email:
majandus [at] ut.ee

Faculty address:
Narva mnt 18, 51009 Tartu
psühholoogia instituut

Faculty link:
psychology.ut.ee

Faculty contacts link:
Töötajate kontaktandmed

Faculty phone:
737 5902

Faculty email:
psyhholoogia [at] ut.ee

Faculty address:
Näituse 2, 50409 Tartu
õigusteaduskond

Faculty link:
oigus.ut.ee

Faculty contacts link:
Töötajate kontaktandmed

Faculty phone:
737 5390

Faculty email:
oi [at] ut.ee

Faculty address:
Näituse 20–324, 50409 Tartu
ühiskonnateaduste instituut

Faculty link:
yti.ut.ee

Faculty contacts link:
Töötajate kontaktandmed

Faculty phone:
737 5188

Faculty email:
yhiskonnateadused [at] ut.ee

Faculty address:
Lossi 36, 51003 Tartu
Narva kolledž

Faculty link:
www.narva.ut.ee

Faculty contacts link:
Töötajate kontaktandmed

Faculty phone:
740 1900

Faculty email:
college [at] narva.ut.ee

Faculty address:
Raekoja plats 2, 20307 Narva
Pärnu kolledž

Faculty link:
www.pc.ut.ee

Faculty contacts link:
Töötajate kontaktandmed

Faculty phone:
445 0520

Faculty email:
info [at] pc.ut.ee

Faculty address:
Ringi 35, 80012 Pärnu

valdkonna dekanaat

Faculty contacts link:
Töötajate kontaktandmed

Faculty phone:
737 5326

Faculty email:
med [at] ut.ee

Faculty address:
Ravila 19, 50411 Tartu
bio- ja siirdemeditsiini instituut

Faculty link:
biomeditsiin.ut.ee

Faculty contacts link:
Töötajate kontaktandmed

Faculty phone:
737 4210

Faculty email:
bsmi [at] ut.ee

Faculty address:
Biomeedikum, Ravila 19, 50411 Tartu
farmaatsia instituut

Faculty link:
farmaatsia.ut.ee

Faculty contacts link:
Töötajate kontaktandmed

Faculty phone:
737 5286

Faculty email:
pharmacy [at] ut.ee

Faculty address:
Nooruse 1, 50411 Tartu
hambaarstiteaduse instituut

Faculty link:
hambaarstiteadus.ut.ee

Faculty contacts link:
Töötajate kontaktandmed

Faculty phone:
731 9856

Faculty address:
Raekoja plats 6, 51003 Tartu
kliinilise meditsiini instituut

Faculty link:
kliinilinemeditsiin.ut.ee

Faculty contacts link:
Töötajate kontaktandmed

Faculty phone:
737 5323

Faculty email:
kmi [at] ut.ee

Faculty address:
L. Puusepa 8, 50406 Tartu
peremeditsiini ja rahvatervishoiu instituut

Faculty link:
tervis.ut.ee

Faculty contacts link:
Töötajate kontaktandmed

Faculty phone:
737 4190

Faculty email:
dph [at] ut.ee

Faculty address:
Ravila 19, 50411 Tartu
sporditeaduste ja füsioteraapia instituut

Faculty link:
www.kk.ut.ee

Faculty contacts link:
Töötajate kontaktandmed

Faculty phone:
737 5360

Faculty email:
kkdek [at] ut.ee

Faculty address:
Jakobi 5–205, 51005 Tartu

valdkonna dekanaat

Faculty contacts link:
Töötajate kontaktandmed

Faculty phone:
737 5820

Faculty email:
ltt [at] ut.ee

Faculty address:
Vanemuise 46–208, 51005 Tartu
arvutiteaduse instituut

Faculty link:
cs.ut.ee

Faculty contacts link:
Töötajate kontaktandmed

Faculty phone:
737 5445

Faculty email:
ics [at] ut.ee

Faculty address:
Narva mnt 18, 51009 Tartu
Eesti mereinstituut

Faculty link:
mereinstituut.ut.ee

Faculty contacts link:
Töötajate kontaktandmed

Faculty phone:
671 8902

Faculty address:
Mäealuse 14, 12618 Tallinn
füüsika instituut

Faculty link:
www.fi.ut.ee

Faculty contacts link:
Töötajate kontaktandmed

Faculty address:
W. Ostwaldi 1, 50411 Tartu
keemia instituut

Faculty link:
chem.ut.ee

Faculty contacts link:
Töötajate kontaktandmed

Faculty phone:
737 5261

Faculty email:
chemistry [at] ut.ee

Faculty address:
Ravila 14a, 50411 Tartu
matemaatika ja statistika instituut

Faculty link:
math.ut.ee

Faculty contacts link:
Töötajate kontaktandmed

Faculty phone:
737 5860

Faculty email:
ltms [at] ut.ee

Faculty address:
Narva mnt 18, 51009 Tartu
molekulaar- ja rakubioloogia instituut

Faculty link:
tymri.ut.ee

Faculty contacts link:
Töötajate kontaktandmed

Faculty phone:
737 5027

Faculty address:
Riia 23, 23b–134, 51010 Tartu
Tartu observatoorium

Faculty link:
www.kosmos.ut.ee

Faculty contacts link:
Töötajate kontaktandmed

Faculty phone:
737 4510

Faculty email:
kosmos [at] ut.ee

Faculty address:
Observatooriumi 1, Tõravere, 61602 Tartumaa
tehnoloogiainstituut

Faculty link:
tuit.ut.ee

Faculty contacts link:
Töötajate kontaktandmed

Faculty phone:
737 4800

Faculty email:
info [at] tuit.ut.ee

Faculty address:
Nooruse 1, 50411 Tartu
ökoloogia ja maateaduste instituut

Faculty link:
www.omi.ut.ee

Faculty contacts link:
Töötajate kontaktandmed

Faculty phone:
737 5835

Faculty email:
om [at] ut.ee

Faculty address:
Vanemuise 46, 51003 Tartu

Asutused

raamatukogu

Faculty link:
utlib.ut.ee

Faculty contacts link:
Töötajate kontaktandmed

Faculty phone:
737 5702

Faculty email:
library [at] utlib.ee

Faculty address:
W. Struve 1, 50091 Tartu
teaduskool

Faculty link:
teaduskool.ut.ee

Faculty contacts link:
Töötajate kontaktandmed

Faculty phone:
737 5581

Faculty email:
teaduskool [at] ut.ee

Faculty address:
Uppsala 10, 51003 Tartu
genoomika instituut

Faculty link:
www.genoomika.ut.ee

Faculty contacts link:
Töötajate kontaktandmed

Faculty phone:
737 4000

Faculty email:
egv [at] ut.ee

Faculty address:
Riia 23b, 51010 Tartu
muuseum

Faculty link:
muuseum.ut.ee

Faculty contacts link:
Töötajate kontaktandmed

Faculty phone:
737 5674

Faculty email:
muuseum [at] ut.ee

Faculty address:
Lossi 25, 51003 Tartu
loodusmuuseum ja botaanikaaed

Faculty link:
natmuseum.ut.ee

Faculty contacts link:
Töötajate kontaktandmed

Faculty phone:
737 6076

Faculty email:
loodusmuuseum [at] ut.ee

Faculty address:
Vanemuise 46, 51003 Tartu

Tugiüksused

ettevõtlus- ja innovatsioonikeskus

Faculty contacts link:
Töötajate kontaktandmed

Faculty phone:
737 6339

Faculty address:
Lossi 3, III korrus, 51003 Tartu
grandikeskus

Faculty contacts link:
Töötajate kontaktandmed

Faculty phone:
737 6215

Faculty address:
Lossi 3, III korrus, 51003 Tartu
hankeosakond

Faculty contacts link:
Töötajate kontaktandmed

Faculty phone:
737 6632

Faculty email:
tuuli.ilula [at] ut.ee

Faculty address:
Ülikooli 18a, 51005 Tartu
infotehnoloogia osakond

Faculty contacts link:
Töötajate kontaktandmed

Faculty phone:
737 6000, arvutiabi: 737 5500

Faculty email:
ito [at] ut.ee, arvutiabi [at] ut.ee

Faculty address:
Ülikooli 18a, 51005 Tartu
kantselei

Faculty contacts link:
Töötajate kontaktandmed

Faculty phone:
737 5606

Faculty email:
kantselei [at] ut.ee

Faculty address:
Ülikooli 18a, 51005 Tartu
kinnisvaraosakond

Faculty contacts link:
Töötajate kontaktandmed

Faculty phone:
737 5137

Faculty address:
Ülikooli 18a, 51005 Tartu
kirjastus

Faculty link:
www.tyk.ee

Faculty contacts link:
Töötajate kontaktandmed

Faculty phone:
+372 737 5945

Faculty email:
tyk [at] ut.ee

Faculty address:
W. Struve 1, 50091 Tartu
personaliosakond

Faculty contacts link:
Töötajate kontaktandmed

Faculty phone:
737 5145

Faculty email:
personal [at] ut.ee

Faculty address:
Ülikooli 18, ruumid 302 ja 304, 50090 Tartu
rahandusosakond

Faculty contacts link:
Töötajate kontaktandmed

Faculty phone:
737 5125

Faculty email:
rahandus [at] ut.ee

Faculty address:
Jakobi 4, 51005 Tartu
rektoraat
rektoraadi büroo

Faculty contacts link:
Töötajate kontaktandmed

Faculty phone:
737 5600

Faculty email:
rektor [at] ut.ee

Faculty address:
Ülikooli 18, 51014 Tartu
siseauditi büroo

Faculty contacts link:
Töötajate kontaktandmed

Faculty email:
siseaudit [at] ut.ee

Faculty address:
Ülikooli 18–244, 51005 Tartu
Tallinna esindus

Faculty link:
www.ut.ee/et/tallinna-esindus

Faculty contacts link:
Töötajate kontaktandmed

Faculty phone:
737 6600

Faculty email:
esindus [at] tallinn.ut.ee

Faculty address:
Teatri väljak 3, 10143 Tallinn
turundus- ja kommunikatsiooniosakond

Faculty contacts link:
Töötajate kontaktandmed

Faculty phone:
737 5687

Faculty email:
info [at] ut.ee, avalik [at] ut.ee

Faculty address:
Ülikooli 18, ruumid 102, 104, 209, 210, 50090 Tartu
õppeosakond

Faculty contacts link:
Töötajate kontaktandmed

Faculty phone:
737 5620

Faculty address:
Ülikooli 18, 50090 Tartu
üliõpilasesindus

Faculty link:
tyye.ut.ee

Faculty contacts link:
Töötajate kontaktandmed

Faculty email:
info [at] tyye.ee

Faculty address:
Ülikooli 18b, 51005 Tartu

Muud üksused

MTÜ Tartu Ülikooli Akadeemiline Spordiklubi

Faculty link:
www.tysk.ee

Faculty phone:
737 5371

Faculty email:
info [at] tysk.ee

Faculty address:
Ujula 4, 51008 Tartu
MTÜ Tartu Üliõpilasküla

Faculty link:
www.campus.ee

Faculty phone:
740 9959

Faculty email:
info [at] campus.ee

Faculty address:
Narva mnt 25, 51013 Tartu
MTÜ Tartu Üliõpilasmaja

Faculty link:
www.tym.ee

Faculty phone:
730 2400

Faculty email:
tym [at] ut.ee

Faculty address:
Kalevi 24, Tartu
SA Tartu Ülikooli Kliinikum

Faculty link:
www.kliinikum.ee

Faculty phone:
731 8111

Faculty email:
kliinikum [at] kliinikum.ee

Faculty address:
L. Puusepa 1a, 50406 Tartu
Tartu Ülikooli Sihtasutus

Faculty link:
www.sihtasutus.ut.ee

Faculty phone:
737 5852

Faculty email:
tysiht [at] ut.ee

Faculty address:
Ülikooli 18a–106, Tartu
Vaata kõiki muid üksusi

Õppetooli juhataja: prof. Maia Kivisaar
Kontaktandmed: Riia 23-104, Tel: 737 5036, maia.kivisaar [ät] ut.ee

Mikroobigeneetika uurimisrühm

Uurimisgrupi juht: prof. Maia Kivisaar

Kontaktandmed: Riia 23-104, Tel. 7375036, e-mail maia.kivisaar [ät] ut.ee

Uurimissuunad:

Bakterite evolutsioneerumise molekulaarsed mehhanismid stressitingimustes

Uute mutatsioonisagedust mõjutavate geenide identifitseerimine ja nende rolli väljaselgitamine mutatsiooniprotsesse mõjutavas võrgustikus

Rakendusliku väljundiga uuringud eesmärgiga kasutada baktereid loodust säästvates tehnoloogiates

Uurimistöö kirjeldus

Inimesed

Maia Kivisaar, professor, PhD, maia.kivisaar [ät] ut.ee
Heili Ilves, teadur, PhD, heili.ilves [ät] ut.ee
Signe Saumaa, teadur, PhD, signe.saumaa [ät] ut.ee
Signe Viggor, teadur, PhD, signe.viggor [ät] ut.ee
Merike Jõesaar, teadur, PhD, merike.joesaar [ät] ut.ee
Anne Menert, teadur, PhD, anne.memert [ät] ut.ee
Tatjana Jatsenko, doktorant, tanjaja [ät] ut.ee
Katren Mikkel, doktorant, katren.mikkel [ät] ut.ee
Tanel Ilmjärv, doktorant, tanel.ilmjarv [ät] ut.ee
Kärt Ukkivi, doktorant, kart.ukkivi [ät] ut.ee
Mari Tagel, doktorant, mari.tagel [ät] ut.ee
Triin Korb, doktorant, triin.korb [ät] ut.ee
Ingrem Metsik, doktorant, ingrem [ät] windowslive.com
Karl Jürgenstein, magistrant
Kadri Kurg, magistrant
Liselle Luks, magistrant
Lauri Leas, bakalaureuse tudeng
Lea Lopp, bakalaureuse tudeng
Jaroslav Panjukov, bakalaureuse tudeng

Teadustöö

Bakterid muteeruvad ja evolutsioneeruvad kiiresti stressitingimustes, kus rakkude kasv on pärsitud neile ebasoodsate kasvutingimuste tõttu (tuntud ka kui adaptiivne või statsionaarse faasi mutageenes). Selliste mehhanismidega on seotud näiteks antibiootikumidele resistentsuse teke, võime hakata lagundama keskkonnale ohtlikke tööstusjäätmeid ning bakterite evolutsioneerumine kroonilistel infektsioonidel. Perekond Pseudomonas esindab ühte kõige arvukamat, looduses laia levikuga bakteriterühma, kuhu kuulub nii patogeenseid kui ka mittepatogeenseid bakteriliike. Meie uurime mutatsiooniprotsesside molekulaarseid mehhanisme bakterites, seda eeskätt stressitingimustes olevates bakterites P. putida ja P. aeruginosa.

Bakterite evolutsioneerumise molekulaarsed mehhanismid stressitingimustes

Oma varasemates uuringutes oleme näidanud, et statsionaarse faasi mutatsioonide spekter bakteri P. putida rakkudes erineb kasvavates rakkudes tekkinud mutatsioonide spektrist. Leidsime, et DNA reparatsioonisüsteemi NER valkudel on oluline roll statsionaarse faasi mutatsioonide tekkel. Võimalik, et NER-i ensüümide poolt põhjustatud DNA katked kutsuvad rakkudes esile vigaderohke DNA sünteesi. P. putida nagu ka paljude teiste bakterite kromosoomis puuduvad Pol V geenid, kuid sisaldub geenikassett, mis kodeerib replikatiivse DNA polümeraasi Pol III katalüütilise subühiku homoloogi DnaE2 (ImuC) ja Pol IV homoloogi ImuB. Oleme näidanud, et pikaajaliselt (vähemalt nädal) nälginud bakteripopulatsioonis suureneb raaminihke mutatsioonide tekkesagedus. Nende mutatsioonide teke vajab DNA polümeraasi Pol IV. Samuti leidsime, et bakterites P. putida ja P. aeruginosa osalevad nii ImuC kui ka DinB DNA alküülkahjustuste tolereerimisel, kusjuures ImuC puhul toimub alküülkahjustuste ületamine mutageenselt, Pol IV puhul aga veavabalt. Praegu püüame selgitada mutatsioonide tekke molekulaarseid mehhanisme ja bakterite evolutsioneerumist stressitingimustes seoses spetsialiseerunud (potentsiaalselt vigutekitavate) DNA polümeraaside osalusega DNA reparatsiooniga kaasneval DNA sünteesil. Näiteks uurime spetsialiseerunud DNA polümeraaside osalust nukleotiidi väljalõike reparatsioonist NER-sõltuval mutageneesil, kuhu on kaasatud DNA reparatsioonivalk Mfd, mis seob transkriptsiooni DNA reparatsiooniga.

Võrreldes patogeensete bakterite mutageensusmehhanismidega on looduslike, keskkonnasaastega kokku puutuvate bakterite evolutsioneerumise molekulaarseid mehhanisme vähe uuritud. Meie uuringutest on selgunud, et suurel osal keskkonnast isoleeritud bakteritüvedest suureneb mutatsioonisagedus DNA kahjustuste korral, mis võiks olla seotud vigu tekitavate DNA polümeraaside olemasoluga. Järgnevalt on plaanis selgitada nende DNA polümeraaside võimalikku rolli looduslike bakterite evolutsioneerumisel saateaineid sisaldavas keskkonnas. Selleks, et täpsemalt selgitada bakteripopulatsioonide kohastumusmehhanisme saasteaineid sisaldava keskkonnaga, viime läbi laboratoorseid evolutsioneerumise katseid, kus kombineerime klassikalisi bakterigeneetika meetodeid kaasaegsete bakterigenoomide resekveneerimise ja DNA järjestuste analüüsimise meetoditega.

Uute mutatsioonisagedust mõjutavate geenide identifitseerimine ja nende rolli väljaselgitamine mutatsiooniprotsesse mõjutavas võrgustikus

Meie uurimistöö üheks oluliseks eesmärgiks on ka laiema mutatsiooniprotsesse ja bakteripopulatsioonide evolutsioneerumisvõimet stressitingimustes mõjutava võrgustiku väljaselgitamine. Oleme töötanud välja meetodi, mis võimaldab tuvastada mutatsioone pseudomonaadide üksikkolooniates (ingl. k. papillae assay) ning kombineerides seda transposoonmutageneesiga oleme identifitseerinud mitmeid uusi mutatsioonisagedust mõjutavaid geene (nt truA, mlp, gacS) bakteris P. putida. Kasutades seda ja sarnaseid meie laboris väljatöötatud süsteeme on võimalik otsida mutatsioonisagedust mõjutavaid geene bakteritüvedel, mis on defektsed erinevate DNA reparatsioonisüsteemide või DNA polümeraaside suhtes ja/või tingimustes, kus bakterid on eksponeeritud erinevate antibiootikumide, aromaatsete saasteainete või nanoosakeste subletaalsetele doosidele. Praeguses uurimistöös oleme keskendunud sel meetodil leitud geenide funktsionaalsetele uuringutele, selgitamaks nende geenide täpsemat rolli mutatsiooniprotsessides.

Rakendusliku väljundiga uuringud eesmärgiga kasutada baktereid loodust säästvates tehnoloogiates

Lisaks alusuuringutele tegeleme ka rakendusliku väljundiga uuringutega, mille eesmärgiks on välja töötada mikroobsetel protsessidel toimivaid tehnoloogiaid, võimaldamaks efektiivsemalt lagundada keskkonda saastavaid ühendeid või bioleostada maakidest väärtuslikke metalle.

(1) Oma varasemate uuringute käigus oleme selgitanud fenooli lagundamisega seotud geenide pheBA regulatsiooni bakteris P. putida. See kompetents on rakendatav ERANET INNO Indigo projektis „Reovete taaskasutus: mikroobsete protsesside optimeerimine looduslikes tingimustes“ raames, kus selgitame mehhanisme, mis aitavad kaasa tööstuslike heitvete puhastamisele mikroorganismide abil. Koostöös osalevad töörühmad Eestist, Portugalist ja Indiast. Kuna projekti juhtpartneriks on India, kus on heitvete puhastusega kõige suuremad probleemid, tegeldakse projekti raames Indiast pärit heitvete puhastamisega. Selleks, et suurendada heitvete puhastamise efektiivsust, viiakse läbi bioaugmentatsiooni katsed heitvetest isoleeritud bakteritüvedega. Bioaugmentatsiooniks kasutatavate bakteritüvede puhul iseloomustatakse nende biodegradatsioonivõimet ja stressitaluvust toksilisi saasteaineid sisaldavates keskkonnas ning järjestatakse nende genoomid. Saadud informatsiooni põhjal selekteeritakse välja efektiivsemad bakteritüved ja kooslused heitvete puhastamiseks.

(2) Seoses osalemisega RITA1/01-01 alaprojektis 01-02 "Metallide bioleostamine Eesti graptoliitargilliidist" oleme kaasatud interdistsiplinaarsesse uurimisteemasse, mille eesmärgiks on selgitada teaduslikult põhjendatud innovaatilisi võimalusi Eestis praegu kaevandatavate ja uute potentsiaalse maapõueressursside säästlikuks kasutamiseks. Uurimistöös osaleb konsortsium Tartu Ülikooli, Tallinna Tehnikaülikooli ja Eesti Geoloogiakeskuse erinevate valdkondade teadlastest ning ettevõte BiotaTec. Eesti graptoliitargilliit (GA) sisaldab märkimisväärses koguses erinevaid metalle (nt. U, V, Mo, Zn, Pb, Co, Ni, Re). Metallid esinevad GA-s kas sulfiidsete mineraalidena või on metallorgaaniliste ühendite koosseisus. Kui püriiti oksüdeerivate mikroorganismide rolli metallide bioleostamisel on põhjalikult uuritud, siis metallorgaaniliste komplekside mikrobioloogilise lagundamise kohta kivimites on andmeid vähe. Metallorgaaniliste komplekside mikrobioloogiline lagundamine ja metallide bioleostamine võimaldaks väärindada GA-d kui kaevandamistega kaasnevat keskkonnaohtlikku kõrvalprodukti. Meie eesmärgiks on isoleerida ning adapteerida mikroobikooslusi ja optimeerida nende kultiveerimistingimusi GA orgaanilise komponendi lagundamiseks ja metallide bioleostamiseks.

Oleme alustanud koostööd TÜ tehnoloogiainstituudi poolt loodud Sünteetilise Bioloogia Keskusega (osaleme ASTRA infrastruktuuri taotluses ja Teaming’u taotluses). Bakterit P. putida on võimalik kasutada rakuvabrikuna biotehnoloogilistel eesmärkidel tänu metaboolsele mitmekülgsusele, heale geneetilisele manipuleeritavusele ning võimele taluda kõrgetes kontsentratsioonides toksilisi solvente, mida kasutatakse tööstuslikes protsessides. Oleme võimelised pakkuma oma kompetentsi selle organismi geneetilisel manipuleerimisel, konstrueeritud tüvede stabiilsuse ja stressitaluvuse monitooringul ning loodud rakuvabrikute edasisel optimeerimisel laboratoorse adapteerimise teel.

Valik publikatsioone

1. Ilmjärv, T., Naanuri, E., Kivisaar, M. (2017). Contribution of increased mutagenesis to the evolution of pollutants-degrading indigenous bacteria. PLoS ONE, e0182484, doi:10.1371/journal.pone.0182484

2. Sidorenko, J., Jatsenko, T., Kivisaar, M. (2017). Ongoing evolution of Pseudomonas aeruginosa PAO1 sublines complicates studies of DNA damage repair and tolerance. Mutat. Res. 797-799:26-37. doi:10.1016/j.mrfmmm.2017.03.005

3. Jatsenko, T., Sidorenko, J., Saumaa, S., Kivisaar, M. (2017). DNA polymerases ImuC and DinB are involved in DNA alkylation damage tolerance in Pseudomonas aeruginosa and Pseudomonas putida. PLoS ONE, e0170719, doi: 10.1371/journal.pone.0170719

4. Tagel, M., Tavita, K., Hõrak, R., Kivisaar, M., Ilves, H. (2016) A novel papillation assay for the identification of genes affecting mutation rate in Pseudomonas putida and other pseudomonads. Mutat.Res. 790:41-55. doi: 10.1016/j.mrfmmm.2016.06.002.

5. Paris, Ü., Mikkel K, Tavita K, Saumaa S, Teras R, Kivisaar M. (2015) NHEJ enzymes LigD and Ku participate in stationary-phase mutagenesis in Pseudomonas putida. DNA Repair 31:11-8. doi: 10.1016/j.dnarep.2015.04.005.

6. Sidorenko, J., Ukkivi, K., and Kivisaar, M. (2015) NER enzymes maintain genome integrity and suppress homologous recombination in the absence of exogenously induced DNA damage in Pseudomonas putida. DNA Repair 25:15-26. doi: 10.1016/j.dnarep.2014.11.001.

7. Martínez-García, E., Jatsenko, T., Kivisaar, M., and de Lorenzo, V. (2015) Freeing Pseudomonas putida KT2440 of its proviral load strengthens endurance to environmental stresses. Environ Microbiol. 17:76-90. doi: 10.1111/1462-2920.12492.

8. Mielecki, D., Saumaa, S., Wrzesiński, M., Maciejewska, A.M., Żuchniewicz, K., Sikora, A., Piwowarski, J., Nieminuszczy, J., Kivisaar, M., Grzesiuk, E. (2013) Pseudomonas putida proteins AlkA and AkB comprise different defense systems for the repair of alkylation damage to DNA – in vivo, in vitro and in silico studies. PLoS One. 8:e76198. doi: 10.1371/journal.pone.0076198.

9. Juurik, T., Ilves, H., Teras, R., Ilmjärv, T., Tavita, K., Ukkivi, K., Teppo, A., Mikkel, K., and Kivisaar, M. (2012) Mutation frequency and spectrum of mutations vary at different chromosomal positions of Pseudomonas putida. PLOS One 7:e48511. doi: 10.1371/journal.pone.0048511.

10. Tavita, K., Mikkel, K., Tark-Dame M., Jerabek, H., Teras, R., Sidorenko J., Tegova, R., Tover, A., Dame, R.T., and Kivisaar, M. (2012) Homologous recombination is facilitated in starving populations of Pseudomonas putida by phenol stress and affected by chromosomal location of the recombination target. Mutat. Res. 737:12-24.

11. Kivisaar, M. (2011). Evolution of catabolic pathways and their regulatory systems in synthetic nitroaromatic compounds degrading bacteria. Mol. Microbiol. 82:265-268.

12. Sidorenko, J., Jatsenko, T., Saumaa S., Teras, R., Tark-Dame, M., Hõrak R., and Kivisaar, M. (2011). Involvement of specialized DNA polymerases Pol II, Pol IV and DnaE2 in DNA replication in the absence of Pol I in Pseudomonas putida. Mutat. Res. 717(1-2):63-77.

13. Kivisaar, M. (2010). Mechanisms of stationary-phase mutagenesis in bacteria: mutational processes in pseudomonads. FEMS Microbiol. Lett. 312:1-14.

14. Jatsenko, T., Tover, A., Tegova, R., and Kivisaar, M. (2010) Molecular characterization of Rif^r mutations in Pseudomonas aeruginosa and Pseudomonas putida. Mutat. Res. 683:106-114.

15. Kivisaar, M. (2009). Degradation of nitroaromatic compounds: a model to study evolution of metabolic pathways. Mol. Microbiol. 74:777-781.

16. Tarassova, K., Tegova, R., Tover, A., Teras, R., Tark, M., Saumaa, S., and Kivisaar, M. (2009) Elevated mutation frequency in survival population of carbon-starved rpoS-deficient Pseudomonas putida is caused by reduced expression of superoxide dismutase and catalase. J. Bacteriol. 191:3604-3614.

17. Teras, R., Jakovleva, J., and Kivisaar, M. (2009) Fis negatively affects binding of Tn4652 transposase by out-competing IHF from the left end of Tn4652. Microbiology 155:1203-1214.

18. Tark, M., Tover, A., Koorits, L., Tegova, R., and Kivisaar, M. (2008) Dual role of NER in mutagenesis in Pseudomonas putida. DNA Repair 7:20-30.

19. Saumaa, S., Tover, A., Tark, M., Tegova, R., and Kivisaar M. (2007) Oxidative DNA damage defense systems in avoidance of stationary-phase mutagenesis in Pseudomonas putida. J. Bacteriol. 189:5504-5514.

20. Putrinš, M., Tover, A., Tegova, R., Saks, Ü., and Kivisaar M. (2007) Study of factors which negatively affect expression of the phenol degradation operon pheBA in Pseudomonas putida. Microbiology 153:1860-1871.

21. Koorits, L., Tegova, R., Tark, M., Tarassova, K., Tover, A., and Kivisaar M. (2007) Study of involvement of ImuB and DnaE2 in stationary-phase mutagenesis in Pseudomonas putida. DNA Repair 6:863-868.

22. Kivistik, P.A., Putrinš, M., Püvi, K., Ilves, H., Kivisaar, M., and R. Hõrak. (2006) ColRS two-component system regulates membrane functions and protects Pseudomonas putida against phenol. J. Bacteriol. 188:8109-8117.

23. Saumaa, S., Tarassova, K., Tark, M., Tover, A., Tegova, R., and Kivisaar M. (2006) Involvement of DNA mismatch repair in stationary-phase mutagenesis during prolonged starvation of Pseudomonas putida. DNA Repair 5:505-514.

24. Tark, M., A. Tover, K. Tarassova, R. Tegova, G. Kivi, R. Hõrak, and Kivisaar M. (2005) A DNA polymerase V homologue encoded by TOL plasmid pWW0 confers evolutionary fitness on Pseudomonas putida under conditions of environmental stress. J. Bacteriol. 187:5203-5213.

25. Tegova, R., Tover, A., Tarassova, K., Tark, M., and Kivisaar, M. (2004) Involvement of error-prone DNA polymerase pol IV on stationary phase mutagenesis in Pseudomonas putida. J. Bacteriol. 186:2735-44.

26. Neumann, G., Teras, R., Monson, L., Kivisaar, M., Schauer, F., and Heipieper, H.J. (2004) Simultaneous degradation of atrazine and phenol by Pseudomonas sp. strain ADP: effects of toxicity and adaptation. Appl. Environ. Microbiol. 70:1907-1912.

27. Ilves, H., Hõrak, R., Teras, R., and Kivisaar, M. (2004) IHF is limiting host factor in transposition of Pseudomonas putida transposon Tn4652 in stationary phase. Mol. Microbiol 51:1773-85.

28. Hõrak, R., Ilves, H., Pruunsild, P., Kuljus, M., and Kivisaar, M. (2004) The ColR-ColS two-component signal transduction system is involved in regulation of Tn4652 transposition in Pseudomonas putida under starvation conditions. Mol. Microbiol. 54:795-807.

29. Kivisaar, M. (2003) Stationary phase mutagenesis: mechanisms that accelerate adaptation of microbial populations under environmental stress. Environ. Microbiol. 5: 814-827.

30. Saumaa, S., Tover, A., Kasak, L., and Kivisaar, M. (2002) Different spectra of stationary-phase mutations in early-arising versus late-arising mutants of Pseudomonas putida: involvement of the DNA repair enzyme MutY and the stationary-phase sigma factor RpoS. J. Bacteriol. 184:6957-6965.

31. Ilves, H., Hõrak, R., and Kivisaar, M. (2001) Involvement of sigma(S) in starvation-induced transposition of Pseudomonas putida transposon Tn4652. J. Bacteriol. 183:5445-5448.

32. Tover, A., Ojangu, E.L., and Kivisaar, M. (2001) Growth medium composition-determined regulatory mechanisms are superimposed on CatR-mediated transcription from the pheBA and catBCA promoters in Pseudomonas putida. Microbiology 147:2149-2156.

33. Ojangu, E., Tover, A., Teras, R., and Kivisaar, M. (2000) Effect of combination of different –10 hexamers and downstream sequences on stationary phase-specific sigma factor s^S-dependent transcription in Pseudomonas putida. J. Bacteriol. 182:6707-6713

34. Teras, R., R. Hõrak, and Kivisaar, M. (2000) Transcription from fusion promoters generated during transposition of transposon Tn4652 is positively affected by integration host factor in Pseudomonas putida. J. Bacteriol.182:589-598.

35. Tover, A., Zernant, J., Chugani, S.A., Chakrabarty, A.M., and Kivisaar, M. (2000) Critical nucleotides in the interaction of CatR with the pheBA promoter: conservation of the CatR-mediated regulation mechanisms between the pheBA and catBCA operons. Microbiology. 146: 173-183.

36. Hõrak, R., and Kivisaar, M. (1999) Regulation of transposase of Tn4652 by the transposon-encoded protein TnpC. J. Bacteriol. 181: 6312-6318.

37. Kallastu, A., Hõrak, R., and Kivisaar, M. (1998) Identification and characterization of IS1411, a new insertion sequence which causes transcriptional activation of the phenol degradation genes in Pseudomonas putida. J. Bacteriol. 180:5306-5312.

38. Hõrak, R., and Kivisaar, M. (1998) Expression of the transposase gene tnpA of Tn4652 is positively affected by integration host factor. J. Bacteriol. 180:2822-2829.

39. Kasak, L., Hõrak, R., and Kivisaar, M. (1997) Promoter-creating mutations in Pseudomonas putida: a model system for the study of mutation in starving bacteria. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 94:3134-3139.

40. Parsek., M.,R., Kivisaar, M., and Chakrabarty, A., M. (1995) Differential DNA bending induced by the Pseudomonas putida LysR-type regulator, CatR, at the plasmid-borne pheBA and chromosomal catBC promoters. Mol. Microbiol. 15:819-828.

41. Kasak, L., Hõrak, R., Nurk, A., Talvik, K., and Kivisaar, M. (1993) Regulation of the catechol 1,2-dioxygenase and phenol monooxygenase-encoding pheBA operon in Pseudomonas putida PaW85. J. Bacteriol. 175:8038-8042.

42. Nurk, A., Tamm, A., Hõrak, R., and Kivisaar, M. (1993) In vivo generated fusion promoters in Pseudomonas putida. Gene 127::23-29.

43. Nurk, A., Kasak, L., and Kivisaar, M. (1991) Sequence of the gene (pheA) encoding phenol monooxygenase from Pseudomonas sp. EST1001: expression in Escherichia coli and Pseudomonas putida. Gene 102:13-18.

44. Kivisaar, M., Kasak, L., and Nurk, A. (1991) Sequence of the plasmid-encoded catechol 1,2-dioxygenase-expressing gene, pheB, of phenol-degrading Pseudomonas sp. strain EST1001. Gene 98:15-20.

45. Kivisaar, M., Hõrak, R., Kasak, L., Heinaru, A., and Habicht, J. (1990) Selection of independent plasmids determining phenol degadation in Pseudomonas putida and the cloning and expression of genes encoding phenol monooxygenase and catechol 1,2-dioxygenase. Plasmid 24:25-36.

46. Kivisaar, M., Habicht, J., and Heinaru, A. (1989) Degradation of phenol and m-toluate in Pseudomonas sp. strain EST1001 and its transconjugants is determined by a multiplasmid system. J. Bacteriol. 171:5111-5116.

Patenditaotlus

Menert, A.; Kivisaar, M.; Sipp Kulli, S.; Heinaru, A.; Maidre, T. Method for decomposition of the metallorganic matter of graptolite-argillite by microbial consortium; Owner: BiotaTec OÜ; Authors: Priority number: WO/2017/140324; Priority date: 16.02.2016; Published: 24.08.2017.a siia tuleb sisu.

Bakterite stressitaluvuse uurimisrühm

Uurimisrühma juht: geneetika õppetooli vanemteadur Rita Hõrak Kontaktandmed: Riia 23-103/106, tel. 737 4077, rita.horak [ät] ut.ee
Uurimissuunad: Stressitaluvust mõjutavad signaalirajad Toksiin-antitoksiin süsteemide roll stressitaluvuses

Uurimistöö kirjeldus

Inimesed

Rita Hõrak, vanemteadur, PhD, rita.horak [ät] ut.ee
Andres Ainelo, doktorant, MSc, andres.ainelo [ät] ut.ee
Kadi Ainsaar,doktorant, MSc, kadi.ainsaar [ät] ut.ee
Sirli Luup, doktorant, MSc, sirli.luup [ät] ut.ee

Teadustöö

P. putida metallitolerantsust kontrolliv ColRS signaalirada

Bakteri elutegevuses on tähtsal kohal signaalirajad, mis lihtsamal juhul koosnevad vaid membraanis paiknevast sensorvalgust ja tsütoplasmaatilisest regulaatorvalgust. Selline kahest valgust koosnev signaalirada käivitub vastusena keskkonnas leiduvale signaalile. Meie uurimisobjektiks on juba mõnda aega olnud kahekomponentne ColRS signaalirada, mille sensorvalk ColS tunnetab keskkonnas leiduvaid metalliioone. Vastusena raua-, tsingi-, mangaani- või kaadmiumiliiale ColS autofosforüleerub. Signaal kandub edasi rakusisesele ColR valgule, mis reguleerib mitmeid membraani homöostaasis olulisi geene. Meie uuringud peaksid täpsemalt selgitama, milliste mehhanismidega ColRS süsteem bakteri metallitaluvust suurendab. Muu hulgas kontrollime hüpoteesi, mille kohaselt on ColRS signaalirada funktsionaalselt seotud kolmest membraanivalgust koosneva TonB3-PocAB süsteemiga, mis arvatavasti osaleb välismembraani valkude energiseerimisel.

Toksiin-antitoksiin süsteemide roll Pseudomonas putida kohasusele

Toksiin-antitoksiin (TA) süsteemid koosnevad kahest geenist, millest üks kodeerib rakule toksilist valku ja teine seda toksiini inhibeerivat antitoksiini. TA geene on ühe bakteri genoomis sageli kümneid. Vaatamata intensiivsetele uuringutele on kromosomaalsete TA süsteemide roll bakteri bioloogias lahtine, kuigi kõige populaarsema hüpoteesi kohaselt on nad olulised stressitingimuste üleelamiseks. Samas on senised uuringud andnud väga vastuolulisi tulemusi ja genoomsete TA süsteemide tähtsus on endiselt ebaselge. Meie eesmärgiks on välja selgitada, kas ja milleks vajab bakter potentsiaalselt surmavaid TA geene. Selleks kavatseme süstemaatiliselt analüüsida 15 bioinformaatiliselt ennustatud genoomse TA süsteemi mõju meie mudelbakteri, P. putida, kohasusele. Kasutades antitoksiini- ja TA-defektseid tüvesid analüüsime TA süsteemide oletatavat osalust bakteri stressitaluvuses ja selgitame toksiinide toksilisuse määra. Meie katsed peaksid andma vastuse küsimusele „Kas TA operonid on vaid isekad DNA elemendid või tähtsad stressivastuse regulaatorid?“

Valik publikatsioone

1. Hõrak, R. and H. Tamman. 2017. Desperate times call for desperate measures: benefits and costs of toxin-antitoxin systems. Curr Genet. 63(1):69-74.

2. Talavera, A., H. Tamman, A. Ainelo, S. Hadži, A. Garcia-Pino, R. Hõrak, A. Konijnenberg, and R. Loris. 2017. Production, biophysical characterization and crystallization of Pseudomonas putida GraA and its complexes with GraT and the graTA operator. Acta Crystallogr F Struct Biol Commun. 73(Pt 8):455-462.

3. Tamman, H., A. Ainelo, M. Tagel, and R. Hõrak. 2016. Stability of the GraA antitoxin depends on the growth phase, ATP level, and global regulator MexT. J Bacteriol. 198(5):787-796.

4. Ainelo, A., H. Tamman, M. Leppik, J. Remme, and R. Hõrak. 2016. The toxin GraT inhibits ribosome biogenesis. Mol Microbiol. 100(4):719-734.

5. Mumm, K., K. Ainsaar, S. Kasvandik, T. Tenson, and R. Hõrak. 2016. Responses of Pseudomonas putida to zinc excess determined at the proteome level: pathways dependent and independent of ColRS. J Proteome Res. 15(12):4349-4368.

6. Tamman, H., A. Ainelo, K. Ainsaar, and R. Hõrak. 2014. A Moderate Toxin, GraT, Modulates Growth Rate and Stress Tolerance of Pseudomonas putida. J Bacteriol. 196(1):157-69.

7. Ainsaar, K., K. Mumm, H. Ilves, and R. Hõrak. 2014. The ColRS signal transduction system responds to the excess of external zinc, iron, manganese, and cadmium. BMC Microbiol. 14:162.

8. Putrinš, M., A. Ainelo, H. Ilves, and R. Hõrak. 2011. The ColRS system is essential for the hunger response of glucose-growing Pseudomonas putida. BMC Microbiol. 11:170.

9. Putrinš, M., H. Ilves, L. Lilje, M. Kivisaar, and R. Hõrak. 2010. The impact of ColRS two-component system and TtgABC efflux pump on phenol tolerance of Pseudomonas putida becomes evident only in growing bacteria. BMC Microbiol. 10:110.

10. Putrinš, M., H. Ilves, M. Kivisaar, and R. Hõrak. 2008. ColRS two-component system prevents lysis of subpopulation of glucose-grown Pseudomonas putida. Environ Microbiol. 10(10):2886-2893.

11. Kivistik, P.A., M. Putrinš, K. Püvi, H. Ilves, M. Kivisaar, and R. Hõrak. 2006. The ColRS two-component system regulates membrane functions and protects Pseudomonas putida against phenol. J Bacteriol. 188(23):8109-17

Bakterite eluvormi uurimisrühm

Uurimisrühma juht: geneetika õppetooli dotsent Riho Teras

Kontaktandmed: Riia 23, Tartu, telefon: 737 6038, e-post: riho.teras [ät] ut.ee

Uurimissuunad:

Biofilmi arenemist mõjutavad tegurid

Bakterite globaalsed regulaatorid

Märksõnad:

Pseudomonas putida biofilm: P. putida adhesiinid LapA ja LapF, raku pinna hüdrofoobsus, taime juurte koloniseerimine

P. putida globaalsed regulaatorid: globaalne regulaator Fis, GacS/GacA signaalisüsteem, reaktiivsete hapnikuradikaalide roll taimejuurte koloniseerimisel

Uurimistöö kirjeldus

Inimesed

Riho Teras, dotsent, PhD, riho.teras [ät] ut.ee
Annika Teppo, doktorant, MSc, annika.teppo [ät] ut.ee
Marge Puhm, magistrant
Kadri Samuel, bakalaureuseõppe tudeng
Johanna Hendrikson, bakalaureuseõppe tudeng

Töö tutvustus

Biofilm on bakteripopulatsiooni ürgne eluvorm, mis oli olemas juba miljardeid aastaid tagasi. Biofilm on olnud pöördelise tähtsusega elu arengule planeedil Maa – biofilmis olnud tsüanobakterid tekitasid Maa atmosfääri hapniku. Tänapäeval põhjustab biofilm inimühiskonnale suuri kahjusid nii põllumajanduses, tööstuses kui ka meditsiinis. Näiteks ainuüksi USAs kulub biofilmiga seotud krooniliste põletike raviks 94 miljardit dollarit aastas. Samas, biofilmist võib inimene ka kasu saada.

Bakterite biofilmi on tihti võrreldud linnaga, mõlemal on teed transpordiks ning kõrghooned elamiseks. Sarnaselt linnale on igal biofilmil oma unikaalne struktuur ja areng, mis sõltub bakteriliigist ja keskkonnast.

Meid huvitavad Pseudomonas putida biofilmi arenemist mõjutavad regulaatorid ja faktorid. P. putida on kosmopoliitne, inimesele ohutu bakter, mis elab nii vees, õhus kui ka pinnases. Eriliseks teeb selle bakteri võime koloniseerida taime juuri, kaitsta taimi patogeenide eest ning soodustada sellest johtuvalt taimede kasvu. Seega P. putida ja selle võime moodustada biofilmi on kasulik põllukultuuridele – aitab parandada tervist ja tõsta saagikust. Oleme näidanud, et fis-i üleekspressioon soodustab bakterite kinnitumist ning biofilmi moodustumist. Kuna taimed eritavad juurte pinnalt reaktiivseid hapnikuradikaale, siis meid huvitas lisaks regulaatoritele veel hapnikuradikaalide mõju P. putida kinnitumise efektiivsusele.

Globaalne regulaator Fis seob ja painutab DNAd ning osaleb seeläbi protsessides, mis vajavad DNA topoloogia muutumist, nagu transkriptsiooni regulatsioon. Seetõttu oleme otsinud geene, mille ekspressiooni reguleerimise kaudu Fis mõjutaks biofilmi moodustumist. Leidsime, et Fis reguleerib P. putida biofilmi võtmeadhesiinide LapA ja LapF geenide transkriptsiooni. Huvitav on see, et lapA transkriptsioon on määratud 6 promootoriga, mis on bakterite geenide puhul väga suur promootorite arv.

Määrasime kindlaks kuue sigma70-tüüpi promootori asukoha lapA geeni ees ja kaks järjestust, mille kaudu Fis aktiveerib lapA transkriptsiooni. Sellega täiendasime lapA teadaolevate transkriptsiooniregulaatorite nimekirja, kuhu kuuluvad GacS/GacA signaalisüsteem, FleQ, (p)ppGpp ja c-di-GMP. See regulaatorite nimekiri iseenesest juba viitab lapA transkriptsiooni keerukale regulatsioonile, mida kindlasti veel täpsustame. Vastupidiselt kompleksselt reguleeritud lapA-le, näib lapF-i transkriptsioon suhteliselt lihtne. Identifitseerisime ainult ühe promootori ja ühe Fis-i seondumisjärjestuse, mis omavahel kattuvad.

LapF-i funktsiooni uurimine on olnud kõige põnevam. Erinevalt LapA-st ilmub LapF raku pinnale statsionaarses kasvufaasis või küpse biofilmi rakkudes ning on välja pakutud, et LapF on vajalik rakk-rakk interaktsiooni tekkeks. Oleme näidanud, et lapF-deletantne P. putida tüvi on statsionaarses kasvufaasis hüdrofiilsem kui metsiktüvi ning LapF-i olemasolu raku pinnal mõjutab passiivselt raku tundlikkust hüdrofoobsetele ja hüdrofiilsetele toksilistele ainetele. On teada, et hüdrofoobne rakupind soodustab rakk-rakk-interaktsioonide teket küpses biofilmis ja rakkude agregatsiooni. Samas, lapF-i deleteerimisel puudub mõju LB söötmes tekkinud P. putida biofilmile. Sellest tulenevalt jätkame LapF-i funktsioonide otsimist.

P. putida tüve F15 agregeerunud rakud LB poolvedelas söötmes. Konfokaalmikroskoopia, membraanivärviga FM-142 värvitud rakud.

P. putida tüve F15 ROS-i teke rakus. Konfokaalmikroskoopia, ROS-i tundliku värviga rhodamiin-123 värvitud rakud.

Uurimistöö tutvustamine

Doktorant Hanna Ainelo tutvustab oma doktoritööd "Kuidas mõjutab regulaatorvalk Fis Pseudomonas putida biofilmi moodustumist" Eesti Teaduste Akadeemia noorteadlaste populaarteaduslikul konkursil "Teadus kolme minutiga"

Olulisemad publikatsioonid

Teppo A, Lahesaare A, Ainelo H, Samuel K, Kivisaar M, et al. (2018) Colonization efficiency of Pseudomonas putida is influenced by Fis-controlled transcription of nuoA-N operon. PLoS One 13: e0201841

Ainelo, H., A. Lahesaare, A. Teppo, M. Kivisaar & R. Teras, (2017) The promoter region of lapA and its transcriptional regulation by Fis in Pseudomonas putida. PloS one 12: e0185482.

Lahesaare, A., H. Ainelo, A. Teppo, M. Kivisaar, H.J. Heipieper & R. Teras, (2016) LapF and Its Regulation by Fis Affect the Cell Surface Hydrophobicity of Pseudomonas putida. PloS one 11: e0166078.

Lahesaare, A., H. Moor, M. Kivisaar & R. Teras, (2014) Pseudomonas putida Fis binds to the lapF promoter in vitro and represses the expression of LapF. PloS one 9: e115901.

Moor, H., A. Teppo, A. Lahesaare, M. Kivisaar & R. Teras, (2014) Fis overexpression enhances Pseudomonas putida biofilm formation by regulating the ratio of LapA and LapF.
Microbiology (Reading, England) 160: 2681-2693.

Mikroobiökoloogia uurimisrühm

Uurimisrühma juhataja: geneetika professor Ain Heinaru

Kontaktandmed: Riia 23-105, telefon: 737 5012
e-mail: ain.heinaru [ät] ut.ee

Uurimissuunad:

1. Biodegradatiivsete radade ja plasmiidide struktuur, funktsioneerimine ja redundatsus, uute kataboolsete omaduste evolutsioon keskkonna mikroobides

2. Läänemere ja sellega piirneva põlevkivitööstusala mikroobiökoloogia.

3. Saastunud vee ja pinnase puhastamine bioaugmentatsiooni meetodil.

4. Looduslike ja laboratoorsete mikroobitüvede kollektsioon

Uurimistöö kirjeldus

Inimesed

Ain Heinaru, professor, PhD, ain.heinaru [ät] ut.ee
Eve Naanuri, vanemteadur/spetsialist, PhD, eve.naanuri [ät] ut.ee
Eeva Heinaru, teadur/projektijuht, MSci, eeva.heinaru [ät] ut.ee
Merike Jõesaar, teadur, PhD, merike.joesaar [ät] ut.ee
Signe Viggor, teadur, PhD, signe.viggor [ät] ut.ee
Jaanis Juhanson, PhD, järeldoktorant (Rootsi)
Jekaterina Jutkina, PhD, järeldoktorant (Rootsi)

Teadustöö

Looduses leidub keemilisi ühendeid, mille lagundamisel saavad bakterid energiat ning toetavad üldist elutsüklit. Mõned keemilised ühendid (aromaatsed –ja alifaatsed ühendid, raskemetallid jne) on organismidele väga toksililised ja mutageensed. Kuid on siiski mitmeid baktereid, kes suudavad lagundada toksilisi ühendeid. Kasutades looduslikku valikut ja molekulaarset geneetilist tehnoloogiat on võimalik luua super mikroobe, kes on võimelised lagundama ning puhastama reostunud alasid toksilistest ühenditest.

1. Biodegradatiivsete radade ja plasmiidide struktuur, funktsioneerimine ja redundatsus, uute kataboolsete omaduste evolutsioon keskkonna mikroobides

Bakterites paiknevad kataboolsed geenid kromosoomi välistes plasmiidides ja/või kromosoomides. Uurimisrühma eriline tähelepanu on kataboolsete geenide ja operoni struktuuride ning funktsioonide uurimisel. Samuti analüüsitakse bakterite täisgenoomide nukleotiidseid järjestusi arusaamaks, kuidas vastavad kataboolsed struktuurid on tekkinud ning arenenud. Lisaks uuritakse kataboolsete moodulite funktsionaalset redundantsust leidmaks parimad kataboolsed lagundajad looduslike -ja laboritüvede hulgast. Väga tähtis on seejuures uurida ja määrata kataboolsete ensüümide aktiivsus ja kindlaks teha kataboolsete radade vaheühendid ning uurida vaheühendite rolli katabolismis.

2. Läänemere ja sellega piirneva põlevkivitööstusala mikroobi ökoloogia

Läänemeri on unikaalne ökosüsteem – soolase vee sissevool on väike, samas aga magevee juurdevool suurtest jõgedest suur ning rohkeid tööstus- ja põllumajanduspiirkondi läbivad jõed kannavad merre nii toitaineid kui ka toksilisi ühendeid (pestitsiidid, herbitsiidid, toornafta produktid jne). Seetõttu on töörühmas viimastel aastatel uuritud Läänemere (eelkõige Soome lahe) vee ja sedimentide mikroobikoosluste biodegradatiivset potensiaali kasutades nii DNA-põhiseid kui ka kultiveerimis-põhiseid meetodeid. Tegemist on Soome, Eesti ja Venemaa teadusasutuste koostööprojektiga. Erilist huvi pööratakse toornafta ja selle komponentide lagundamisel olulist rolli omavate bakteritüvede uurimisele ja iseloomustamisele. Koostööprojekt India ja Portugali teadlastega keskendub ülemaailmsele probleemile – vee puudus ning tööstusliku reovee taaskasutamise võimalused ning püütakse selgitada India toornafta rikastustehase reoveepuhasti loodusliku biodegradatsioonivõimet ja selle efektiivsuse tõstmise võimalusi.

3. Saastunud vee ja pinnase puhastamine bioaugmentatsiooni meetodil

Erinevate saasteainetega reostunud looduslike objektide (vesi, pinnas) tervendamiseks biougmentatsiooni meetodil, on olnud töörühma uurimisobjektiks juba aastaid. Loodusesse viidavaid bakteritüvesid uuritakse eelnevalt põhjalikult labori tingimustes - määratakse reoainete lagundamiseks vajalikud kataboolsed rajad ning testitakse tüvede efektiivsust mikrokosmikatsetes, mis imiteerivad konkreetset reostust looduses.

4. Looduslike ja laboratoorsete mikroobitüvede kollektsioon

Töörühm vastutab Eesti rahvusliku looduslike ja laboratoorsete mikroobitüvede kollektsiooni (Collection of non-medical environmental and laboratory microbial strains, CELMS, http://eemb.ut.ee/) säilitamise ja täiendamise eest. Kogu sisaldab peamiselt erinevatest saastunud piirkondadest (nii veest kui mullast) eraldatud looduslike bakteritüvesid. Kollektsiooni koostamisel on olnud põhirõhk biodegradatiivsete ja/või kasulikke ühendeid tootvate mikroobide kogumisel ja põhjalikul iseloomustamisel nii klassikaliste mikrobioloogiliste kui ka molekulaarbioloogiliste meetoditega. Osadel tüvedel on määratud ka täisgenoomi järjestused.

Valik publikatsioone

1. Yan, L.; Yu, D.; Hui, N.; Naanuri, E.; Viggor, S.; Gaforov, A.; Sokolov, S.; Heinaru, A.; Romantschuk, M. (2018). Distribution of archaeal communities along the coast of the Gulf of Finland and their response to oil contamination. Frontiers in Microbiology, 9, 1−19.

2. Jõesaar, Merike; Viggor, Signe; Heinaru, Eeva; Naanuri, Eve; Mehike, Maris; Leito, Ivo; Heinaru, Ain (2017). Strategy of Pseudomonas pseudoalcaligenes C70 for effective degradation of phenol and salicylate. PLoS ONE, 12 (3), 1−17.

3. Heinaru, Eeva; Naanuri, Eve; Grünbach, Maarja; Jõesaar, Merike; Heinaru, Ain (2016). Functional redundancy in phenol and toluene degradation in Pseudomonas stutzeri strains isolated from the Baltic Sea. Gene, 589, 90−98.

4. Viggor, Signe; Jõesaar, Merike; Vedler, Eve; Kiiker, Riinu; Pärnpuu, Liis; Heinaru, Ain. (2015). Occurrence of diverse alkane hydroxylase alkB genes in indigenous oil-degrading bacteria of Baltic Sea surface water. Marine Pollution Bulletin, 101 (2), 507−516.

5. Tiirik, Kertu; Nõlvak, Hiie; Oopkaup, Kristjan; Truu, Marika; Preem, Jens-Konrad; Heinaru, Ain; Truu, Jaak (2014). Characterization of the bacterioplankton community and its antibiotic resistance genes in the Baltic Sea. Biotechnology and Applied Biochemistry, 61 (1), 23−32.

6. Vedler, Eve; Heinaru, Eeva; Jutkina, Jekaterina; Viggor, Signe; Kõressaar, Triinu; Remm, Maido; Heinaru, Ain (2013). Limnobacter spp. as newly detected phenol-degraders among Baltic Sea surface water bacteria characterized by comparative analysis of catabolic genes. Systematic and Applied Microbiology, 36 (8), 525−532.

7. Jutkina, Jekaterina; Hansen, Lars; Li, Lili; Heinaru, Eeva; Vedler, Eve; Jõesaar, Merike; Heinaru, Ain (2013). Complete nucleotide sequence of the self-transmissible TOL plasmid pD2RT provides new insight into arrangement of toluene catabolic plasmids. Plasmid, 70 (3), 393−405.

8. Viggor, Signe; Juhanson, Jaanis; Jõesaar, Merike; Mitt, Mario; Truu, Jaak; Vedler, Eve; Heinaru, Ain (2013). Dynamic changes in the structure of microbial communities in Baltic Sea coastal seawater microcosms modified by crude oil, shale oil or diesel fuel. Microbiological Research, 168 (7), 415−427.

9. Jutkina, Jekaterina; Heinaru, Eeva; Vedler, Eve; Juhanson, Jaanis; Heinaru, Ain (2011). Occurrence of plasmids in the aromatic degrading bacterioplankton of the Baltic Sea. Genes, 2 (4), 853−868.

10. Jõesaar, M.; Heinaru, E.; Viggor, S.; Vedler, E.; Heinaru, A. (2010). Diversity of the transcriptional regulation of the pch gene cluster in two indigenous p-cresol-degradative strains of Pseudomonas fluorescens. FEMS Microbiology Ecology, 72 (3), 464−475.

Bakteri- ja pärmivalkude uurimisrühm

Uurimisrühma juht: dotsent Tiina Alamäe

Kontaktandmed: Riia 23-302, telefon: 737 5013
e-mail: tiina.alamae [ät] ut.ee

Uurimissuunad:

Bakteriaalsed levaansukraasid ja endolevanaasid prebiootiliste suhkrute sünteesijatena

Erineva fülogeneetilise vanusega pärmide α-glükosidaasid

Uurimistöö kirjeldus

Inimesed

Tiina Alamäe, dotsent, PhD, tiina.alamae [ät] ut.ee
Triinu Visnapuu, teadur, PhD, triinu.visnapuu [ät] ut.ee
Karin Ernits, doktorant, MSc, karin.ernits [ät] ut.ee
Katrin Viigand, doktorant, MSc, katrin66 [ät] ut.ee
Kristina Põšnograjeva, magistrant, kristina.poshnograjeva [ät] gmail.com
Aivar Meldre, magistrant, aivarmeldre [ät] gmail.com
Emma-Johanna Sova, üliõpilane, emmajsova [ät] gmail.com

Teadustöö teemad

1) Bakteriaalsed levaansukraasid ja endolevanaasid prebiootiliste suhkrute sünteesijatena

Tänapäeval on teadlaste huvipunktis inimese soolestiku mikroobikoosluse (mikrobioota) uurimine, sest see mõjutab mitte ainult inimese tervist, vaid ka muud - näiteks meeleolu. Kokku on sooles mikroobe ca 1.5 kg ja bakterikooslus on kirju. Soolekooslust saab positiivses suunas mõjutada tervisliku toiduga ja toidu häid funktsioone saab võimendada tervistavate ehk prebiootiliste lisanditega – nt polüsahhariidsete kiudainetega. Kuna teadmised soole mikroobikoosluse kohta uuenevad iga päevaga, vajatakse ka uudseid prebiootikume. Meie uurime bakteriaalseid ensüüme, mida saab kasutada tavalisest lauasuhkrust ehk sahharoosist, aga ka kaunviljades leiduvast rafinoosist uudsete prebiootiliste suhkrute sünteesiks. Kasutame bakteri Pseudomonas syringae levaansukraasi, et sünteesida (i) kõrgmolekulaarset fruktoosist koosnevad polümeeri levaani ja (ii) lühikese ahelaga fruktooligosahhariide. Oleme näidanud, et need mõlemad sahhariidid stimuleerivad kasuliku jämesoolebakteri Bacteroides thetaiotaomicron kasvu. Oleme isoleerinud B. thetaiotaomicron’i endo-levanaasi ja suudame selle abil väga suure molekulmassiga levaani lõigata lühemate ’juppide’ seguks, mida peaksid olema võimelised kasutama paljud kasulikud soolebakterid, nt. bifidobakterid.

Vaata tervisliku toidu ja meie uurimistöö seoste kohta loengut Tartu Treffneri kooli gümnasistidele).

Katseid soolekooslustega teeme koostöös TTÜ teadlastega. Koostöös TTÜ, TFTAK-i ning KBFI uurimisgruppidega viisime läbi üle-eestilise koostööprojekti funktsionaalsete toidulisandite sünteesiks ja kasutamisvõimaluste uurimiseks. Vaata ka lühiartiklit selle projekti kohta (https://novaator.err.ee/256730/funktsionaalne-toidulisand-paneb-head-bakterid-vohama).
Meil on kasutusel tõhusad võõrvalkude ekspressioonisüsteemid, mida oleme rakendanud nii pro- kui ka eukarüootsete valkude sünteesiks soolekepikeses.

2) Erineva fülogeneetilise vanusega pärmide α-glükosidaasid

α-glükosidaasid on valgud, mis lõhustavad α-glükosiidsidet tärklise laguproduktides, aga ka mitmetes teistes enamasti taimse päritoluga oligosahhariidides, näiteks sahharoosis. α-glükosidaase (maltaasi ja isomaltaasi) vajab õllepärm Saccharomyces virde kääritamiseks – selles on põhilisteks suhkruteks α-glükosiidsed suhkrud maltoos, maltotrioos ja isomaltoos. Ilmselt seetõttu on α-glükosidaase uuritud just Saccharomyces’el. Sellel pärmil on näidatud, maltaas ja isomaltaas – kaks erineva substraadivalikuga ensüümi - võisid evolutsioonis tekkida ühisest ’laia profiiliga’ eellasest, mis suutis kasutada nii maltoosi- kui ka isomaltoosi tüüpi suhkruid. Seda hüpoteesi tõestati arvuti abil ennustatud ja katseklaasis sünteesitud hüpoteetilise eellasvalgu (ürgmaltaasi) iseloomustamisega. Meie näitasime, et meie grupi uurimisobjekti – pärmi Ogataea (Hansenula) polymorpha maltaas MAL1 on väga sarnane ürgmaltaasiga, seega on MAL1 väga põnev elus fossiil. O. polymorpha on evolutsiooniliselt vanem kui Saccharomyces, kuid looduses on O. polymorpha’st veel vanemaid pärme. Oleme plaani võtnud kloneerida ja sünteesida soolekepikeses α-glükosidaaside valke pärmidest, mis paigutuvad fülogeneesipuu erinevatele harudele – mitmed neist on O. polymorpha’st fülogeneetiliselt vanemad. Soovime uurida nende omadusi, nt substraadivalikut, mida oleme varem ennustanud valgujärjestusi analüüsides. Ka pakub meile huvi α-glükosiidsete suhkrute kasutamiseks vajalike geenide paiknemine pärmigenoomides. Nimelt moodustavad pärmidel need geenid sageli operonilaadseid genoomseid klastreid, mis enamiku eukarüootsete organismide geenide puhul on suhteliselt haruldane.

Valik publikatsioone

1. Mardo, Karin; Visnapuu, Triinu; Vija, Heiki; Aasamets, Anneli; Viigand, Katrin; Alamäe, Tiina (2017). A Highly Active Endo-Levanase BT1760 of a Dominant Mammalian Gut Commensal Bacteroides thetaiotaomicron Cleaves Not Only Various Bacterial Levans, but Also Levan of Timothy Grass. PloS one, 12 (1), e0169989−e0169989

2. Bondarenko, Olesja M; Ivask, Angela; Kahru, Anne; Vija, Heiki; Titma, Tiina; Visnapuu, Meeri; Joost, Urmas; Pudova, Ksenia; Adamberg, Signe; Visnapuu, Triinu; Alamäe, Tiina. (2016). Bacterial polysaccharide levan as stabilizing, non-toxic and functional coating material for microelement-nanoparticles. Carbohydrate Polymers, 136: 710−720, 10.1016/j.carbpol.2015.09.093.

4. Viigand, Katrin; Visnapuu, Triinu; Mardo, Karin; Aasamets Anneli; Alamäe, Tiina (2016). Maltase protein of Ogataea (Hansenula) polymorpha is a counterpart to resurrected ancestor protein ancMALS of yeast maltases and isomaltases. Yeast, 33: 415−432, 10.1002/yea.3157.

5. Adamberg, Kaarel; Tomson, Katrin; Talve, Tiina; Pudova, Ksenia; Puurand, Marju; Visnapuu, Triinu; Alamäe, Tiina; Adamberg, Signe (2015). Levan Enhances Associated Growth of Bacteroides, Escherichia, Streptococcus and Faecalibacterium in Fecal Microbiota. PloS one, 10 (12), e0144042, 10.1371/journal.pone.0144042.

6. Visnapuu, Triinu; Mardo, Karin; Alamäe, Tiina (2015). Levansucrases of a Pseudomonas syringae pathovar as catalysts for the synthesis of potentially prebiotic oligo- and polysaccharides. New Biotechnology, 32: 597−605, 10.1016/j.nbt.2015.01.009.

7. Adamberg, Signe; Tomson, Katrin; Vija, Heiki; Puurand, Marju; Kabanova, Natalja; Visnapuu, Triinu; Jõgi, Eerik; Alamäe, Tiina; Adamberg, Kaarel (2014). Degradation of fructans and production of propionic acid by Bacteroides thetaiotaomicron are enhanced by the shortage of amino acids. Frontiers in Nutrition, 1 (21): 1−10, 10.3389/fnut.2014.00021.

Mikroobigeneetika ja -ökoloogia uurimisgrupp - näituse materjal 2010

Mikroobigeneetika uurimisgrupp - näituse materjal 2010

Mikroobsete valkude ja mikroobide metabolismi uurimisgrupp - näituse materjal 2010

Otsinguvorm

Geneetika