Struktura, funkcjonowanie i regulacja genów metabolizmu cukrów …. Aleksandrzak... · 2018-09-13 · względem bioenergetycznym system transportu występujący u bakterii. ukier

Tamara Aleksandrzak-Piekarczyk Załącznik nr 2 Autoreferat w języku polskim

1

Tamara Aleksandrzak-Piekarczyk

Struktura, funkcjonowanie i regulacja genów metabolizmu

cukrów u bakterii fermentacji mlekowej ze szczególnym

uwzględnieniem katabolizmu laktozy i celobiozy u

Lactococcus lactis.

AUTOREFERAT


2

1. Imię i Nazwisko: Tamara Aleksandrzak-Piekarczyk

2. Posiadane dyplomy, stopnie naukowe/ artystyczne – z podaniem nazwy, miejsca i roku ich

uzyskania oraz tytułu rozprawy doktorskiej.

2004 Doktor Nauk Biologicznych w zakresie biochemii (z wyróżnieniem)

Instytut Biochemii i Biofizyki, Polska Akademia Nauk, Warszawa

Tytuł rozprawy doktorskiej: „Lactose and -glucosides catabolism in Lactococcus lactis –

biochemistry and genetic regulation.”

Promotor: Prof. dr hab. Jacek Bardowski

1997 Magister biologii, specjalizacja biologia molekularna

Wydział Biologii Uniwersytetu Warszawskiego

Tytuł pracy magisterskiej: „Nowe geny katabolizmu laktozy u Lacococcus lactis.”

Promotor: Prof. dr hab. Andrzej Jerzmanowski

3. Informacje o dotychczasowym zatrudnieniu w jednostkach naukowych/ artystycznych.

05/2005 - obecnie IBB PAN na stanowisku asystenta w Zakładzie Biochemii Drobnoustrojów

04/2004 - 04/2005 IBB PAN na stanowisku biologa w Zakładzie Biochemii Drobnoustrojów

4. Wskazanie osiągnięcia* wynikającego z art. 16 ust. 2 ustawy z dnia 14 marca 2003 r. o stopniach

naukowych i tytule naukowym oraz o stopniach i tytule w zakresie sztuki (Dz. U. 2016 r. poz. 882 ze

zm. w Dz. U. z 2016 r. poz. 1311.):

IF, impact factor podano dla pięciu lat (IF5) oraz dla roku publikacji, z wyjątkiem najnowszych prac,

dla których podano IF z roku 2016.

a) tytuł osiągnięcia naukowego/artystycznego:

Struktura, funkcjonowanie i regulacja genów metabolizmu cukrów u bakterii fermentacji mlekowej

ze szczególnym uwzględnieniem katabolizmu laktozy i celobiozy u Lactococcus lactis.

b) publikacje wchodzące w skład osiągnięcia naukowego; * - autor korespondencyjny

Na osiągnięcie naukowe składa się cykl siedmiu prac eksperymentalnych, dwóch monografii

naukowych oraz jednego doniesienia konferencyjnego. * - autor korespondencyjny. Przy

wydawnictwach konferencyjnych pominięto IF czasopisma (zgodnie z Oświadczeniem Ministra Nauki

I Szkolnictwa Wyższego w sprawie naruszania zasad dobrej praktyki naukowej przy stosowaniu

bibliometrycznego wskaźnika impact factor do oceny dorobku jednostek naukowych z 11.07.2008).

1. Tymoszewska A, Diep DB, Wirtek P, Aleksandrzak-Piekarczyk T*

The non-lantibiotic bacteriocin Garvicin Q targets Man-PTS in a broad spectrum of

sensitive bacterial genera.

Scientific Reports. 2017. 7:8359

IF2016: 4,259; IF5: 5,525; Liczba cytowań: 0

2. Aleksandrzak-Piekarczyk T*, Stasiak-Różańska L, Cieśla J, Bardowski J

ClaR – a novel key regulator of cellobiose and lactose metabolism in Lactococcus lactis

IL1403.


3

Applied Microbiology and Biotechnology. 2015. 99(1):337-47


3. Koryszewska-Baginska A, Bardowski J, Aleksandrzak-Piekarczyk T*

Genome sequence of the probiotic strain Lactobacillus rhamnosus (formerly Lactobacillus

casei) LOCK908.

Genome Announcements. 2014. Feb 20:2(1)

Brak IF; Liczba cytowań: brak czasopisma w bazie WoS Core Collection

4. Aleksandrzak-Piekarczyk T*, Koryszewska-Baginska A, Bardowski J

Genome sequence of the probiotic strain Lactobacillus rhamnosus (formerly Lactobacillus

casei) LOCK900.

Genome Announcements. 2013. Aug 15;1(4)

Brak IF; Liczba cytowań: brak cytowań czasopisma w bazie WoS Core Collection

5. Koryszewska-Baginska A, Aleksandrzak-Piekarczyk T, Bardowski J

Complete genome sequence of the probiotic strain Lactobacillus casei (formerly

Lactobacillus paracasei) LOCK919.

Genome Announcements. 2013. 26(1):5

Brak IF; Liczba cytowań: brak cytowań czasopisma w bazie WoS Core Collection

6. Aleksandrzak-Piekarczyk T*, Polak J, Jezierska B, Renault P, Bardowski J

Genetic characterization of the CcpA-dependent, cellobiose-specific PTS system

comprising CelB, PtcB and PtcA that transports lactose in Lactococcus lactis IL1403.

International Journal of Food Microbiology. 2011. 145:186-194


7. Aleksandrzak-Piekarczyk T, Kok J, Renault P, Bardowski J

Alternative lactose catabolic pathway in Lactococcus lactis IL1403

Applied Environmental Microbiology. 2005. 71(10):6060-6069.


Prace monograficzne (rozdziały w książkach):

8. Kowalczyk M, Mayo B, Fernández M, Aleksandrzak-Piekarczyk T*

Updates on Metabolism in Lactic Acid Bacteria in Light of “Omic” Technologies.

In: Biotechnology of Lactic Acid Bacteria - second edition. Mozzi F, Raya RR and Vignolo

GM (eds). 2016.

Liczba cytowań: 2

9. Aleksandrzak-Piekarczyk T*

Lactose and β-Glucosides metabolism and its regulation in Lactococcus lactis: A review.


4

In: J. Marcelino Kongo (ed.). Lactic Acid Bacteria - R & D for Food, Health and Livestock

Purposes. 2013.

Recenzowane doniesienia konferencyjne:

10. Szatraj K, Bardowski J, Aleksandrzak-Piekarczyk T*

The hypothetical YugA protein is involved in the positive regulation of galactose and

maltose assimilation in L. lactis IL1403.

New Biotechnology. 2016. 3: S211-S211. DOI: 10.1016/j.nbt.2016.06.1449

c) omówienie celu naukowego/artystycznego ww. pracy/prac i osiągniętych wyników wraz

z omówieniem ich ewentualnego wykorzystania. Publikacje wchodzące w skład osiągnięcia

wyróżniono niebieskim drukiem.

Bakterie mlekowe – LAB (ang. lactic acid bacteria) to heterogenna grupa

mikroorganizmów, których wspólną cechą jest zdolność do przeprowadzania procesu

fermentacji mlekowej, czyli fermentacji różnych węglowodanów z wytworzeniem kwasu

mlekowego, jako głównego produktu. Do tej fizjologicznej grupy bakterii zalicza się Gram-

dodatnie, niesporulujące ziarenkowce lub pałeczki, obejmujące takie rodzaje, jak

Carnobacterium, Enterococcus, Lactococcus, Lactobacillus, Leuconostoc, Streptococcus

Tetragenococcus, Vagococcus i Weissella (Stiles and Holzapfel, 1997).

Są wszechobecne w wielu bogatych w składniki odżywcze środowiskach, takich jak

mleko, mięso, materiał roślinny, a niektóre z nich są stałymi lub czasowymi mieszkańcami

przewodu pokarmowego ssaków i innych organizmów. Ze względu na ich zróżnicowany

potencjał metaboliczny obejmujący m.in. zdolność do katabolizowania różnych źródeł węgla z

wytworzeniem kwasu mlekowego, hydrolizy białek oraz produkcji związków aromatycznych,

bakterie mlekowe są stosowane jako kultury starterowe w różnych procesach fermentacji

żywności. Znaczenie LAB dla przemysłu spożywczego i społeczeństwa można docenić na

podstawie szacunków, że około 8,5 miliarda kg fermentowanego mleka jest rocznie

wytwarzanych w Europie, co prowadzi do spożycia przez ludzi 8,5 × 1020 LAB (Franz et al.,

2010).

Zrozumienie mechanizmów metabolizmu węglowodanów i ich regulacji w komórkach

LAB ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia ich ekologii i ewolucji, a także racjonalnego

doboru szczepów o znaczeniu przemysłowym i ukierunkowanej modyfikacji właściwości tych

mikroorganizmów dla celów biotechnologicznych.


5

Pierwszym etapem metabolizmu węglowodanów jest zazwyczaj ich transport do

komórki. W przypadku bakterii, dyfuzja prosta lub ułatwiona mają dużo mniejsze znaczenie

niż transport aktywny, w obrębie którego wyróżniamy transport pierwotny, wtórny oraz

translokację grupową. W każdym z tych procesów przemieszczenie zachodzi wbrew

gradientowi stężeń transportowanych związków, z nakładem energii i udziałem białka

transportowego (permeazy).

Motorem napędowym transportu pierwotnego jest przekształcanie energii świetlnej

lub chemicznej (np. zmagazynowanej w ATP lub innych związkach wysokoenergetycznych) w

elektrochemiczną.

Transport wtórny napędzany działaniem siły protonomotorycznej. Ze względu na

funkcję białka transportującego wyróżnia się uniport, symport i antyport. Uniport to system

transportu, w którym do wnętrza komórki przenoszone są cząsteczki tylko jednego typu. W

symporcie dochodzi do przenoszenia dwóch (lub więcej) rodzajów cząsteczek w jednym

kierunku – elektrochemiczny gradient jednej cząsteczki (zazwyczaj protonu lub Na+),

wykorzystywany jest do transportu innej. W antyporcie następuje równoczesne

przemieszczanie dwóch cząsteczek w przeciwnych kierunkach (Poolman and Konings, 1993).

Ostatni rodzaj transportu ma zupełnie inny charakter. Translokacja grupowa

związana jest z chemiczną modyfikacją substratu podczas przechodzenia przez błonę

cytoplazmatyczną. Przykład takiego transportu to system fosfotransferazy zależny od

fosfoenolopirogronianu (PTS:PEP). Jest to prawdopodobnie najbardziej korzystny pod

względem bioenergetycznym system transportu występujący u bakterii. Cukier ulega

przeniesieniu przez błonę komórkową i jednoczesnej fosforylacji. Źródłem energii i zarazem

dawcą grupy fosforanowej jest jedna cząsteczka PEP (Poolman, 1993). Reszta fosforanowa z

PEP przenoszona jest przez kolejne białka: EI, HPr, EII (EIIA, EIIB), a następnie przekazywana

do ostatecznego akceptora – cukru połączonego z permeazą (EIIC) (Lorca et al., 2015).

Podstawowe składniki systemu PTS – EI i HPr - są strukturalnie identyczne u wszystkich

zbadanych mikroorganizmów i występują w cytoplazmie. Białko EII ma zmienną strukturę w

różnego typu systemach PTS. Zazwyczaj składa się z trzech podjednostek (EIIA, EIIB, EIIC), które

mogą występować pojedynczo lub łączyć się po dwie, w każdej możliwej kombinacji, lub po

trzy. Białko EIIC (permeaza) zakotwiczone jest w błonie komórkowej i umożliwia specyficzny

transport węglowodanów (Postma et al., 1993). Obecnie znanych jest sześć różnych grup


6

enzymu EII, które uczestniczą w transporcie i fosforylacji wielu monosacharydów,

disacharydów i glukozydów (Saier, 2000).

Większość mikroorganizmów zaadaptowała się do wzrostu w środowisku mleka

poprzez nabycie zdolności do wykorzystywania jako źródła węgla najłatwiej dostępnego tam

cukru, laktozy. Ten disacharyd, zbudowany z D-galaktozy i D-glukozy połączonych wiązaniem

β-1,4-glikozydowym, występuje w mleku ssaków (Fox and McSweeney, 1998). Ze względu na

znaczną wydajność i ekonomiczne znaczenie jego fermentacji, wiele badań skupiło się na

wykorzystaniu laktozy przez LAB. U bakterii mlekowych efektywne wykorzystanie laktozy jako

źródła węgla związane jest z obecnością odpowiednich genów, kodujących poszczególne

enzymy laktozo-specyficznego systemu PTS:PEP oraz szlaku tagatozo-6-fosforanowego. W

transporcie laktozy do komórki bakteryjnej może uczestniczyć kilka systemów, takich jak

fosfotransferaza specyficzna dla laktozy (lac-PTS), systemy zależne od białka ABC i wtórne

transportery, takie jak antyportery laktozo-galaktozowe i symportery laktozo-H+ (de Vos i

Vaughan, 1994). Podczas gdy transport laktozy zależny od białka ABC został zidentyfikowany

tylko w nienależącej do grupy LAB Gram-ujemnej bakterii Agrobacterium radiobacter

(Williams et al., 1992), systemy lac-PTS, jak również wtórne systemy transportu laktozy zostały

opisane w wielu gatunkach LAB.

Lac-PTS ma bardzo wysokie powinowactwo do laktozy i jest bioenergetycznie

najbardziej wydajnym systemem transportu, ponieważ jedna cząsteczka tego cukru jest

przemieszczana i fosforylowana na jednym etapie, kosztem pojedynczej cząsteczki ATP. Po

translokacji przez lac-PTS, ufosforylowana laktoza jest hydrolizowana przez P-β-galaktozydazę

do glukozy i galaktozy-6-P. Podczas gdy po fosforylacji przez glukokinazę glukoza wchodzi do

szlaku glikolitycznego (szlak Embden-Meyerhof-Parnas; EMP), galaktoza-6-P jest

metabolizowana w szlaku D-tagatozo-6-P (Tag-6-P). Jego działanie warunkuje obecność trzech

enzymów: (i) izomerazy galaktozy-6-P (LacAB); (ii) kinazy tagatozo-6-P (LacC); i (iii) aldolazy

tagatozo-1,6-difosforanowej (LacD). Otrzymane trifosforany (aldehyd 3-P-glicerynowy i P-

dihydroksyaceton) są następnie metabolizowane w szlaku EMP. Operony zaangażowane w tę

szybką homofermentację laktozy są zwykle zlokalizowane w plazmidach (plazmidy lac), a

oprócz genów kodujących P-β-galaktozydazę i białka systemu lac-PTS, zawierają geny

kodujące enzymy szlaku tagatozowego. Ich transkrypcja jest regulowana przez różne

represory transkrypcji, przy czym w L. lactis tagatozo-6-P jest induktorem (van Rooijen et al.,

1991). Uważa się, że opisana zdolność do szybkiej fermentacji laktozy, charakterystyczna dla


7

szczepów mlecznych, została wtórnie nabyta przez szczepy roślinne typu dzikiego, w wyniku

ich adaptacji do środowiska mlecznego (Kelly et al., 2010).

Inna strategia metabolizmu laktozy przez LAB związana jest z jej pobieraniem przy

udziale wtórnych systemów transportu. Systemy te przenoszą laktozę w postaci

nieufosforylowanej przez specyficzne permeazy należące do podrodziny LacS (nr TC 2.A.2.2.3)

z rodziny GPH (2.A.2 - glycoside-pentoside-hexuronide). W zależności od gatunku bakterii,

LacS może pośredniczyć w sprzężonym z H+ symporcie laktozy lub w antyporcie laktozy z

galaktozą. Wewnątrz komórki laktoza jest hydrolizowana przez β-galaktozydazę (David et al.,

1992; Vaughan et al., 1996), w wyniku czego powstaje glukoza i galaktoza. Glukoza jest

następnie metabolizowana w szlaku glikolitycznym, podczas gdy galaktoza ulega przemianom

różnymi drogami w zależności od konkretnej LAB. I tak, niektóre termofilne LAB (np.

Lactobacillus bulgaricus i Streptococcus thermophilus) eksportują powstałą z laktozy galaktozę

na zewnątrz komórki, inne LAB (np. Lactobacillus helveticus, Leuconostoc lactis i Streptococcus

salivarius) metabolizują ten cukier w szlaku Leloir’a (de Vos, 1996; Poolman, 1993; Vaughan

et al., 2001). Szlak ten był jednym z pierwszych odkrytych centralnych szlaków metabolicznych

i została opisana przez L. F. Leloir’a i współpracowników na początku lat 50. XX wieku.

Obejmuje ona kluczowy enzym galaktokinazę (GalK), urydylotransferazę galaktozo-1-

fosforanową (GalT) oraz 4-epimerazę UDP-galaktozową (GalE), które biorą udział w konwersji

galaktozy do glukozo-1-P. Wytworzony glukozo-1-P, po konwersji do glukozo-6-P przez

fosfoglukomutazę, wchodzi do szlaku glikolitycznego. Epimeraza-1-aldozy, (mutarotaza;

GalM), jest dodatkowym, enzymem niezbędnym do szybkiego metabolizmu galaktozy

(Bouffard et al., 1994), który katalizuje interkonwersję α- i β-anomerów galaktozy.

Prowadzone przez naszą grupę badawczą poszukiwania genów kodujących wtórne

systemy transportu galaktozy wśród szczepów L. lactis wykazały ich niską reprezentację,

ponieważ zostały zidentyfikowane tylko w genomach pochodzenia mlecznego szczepu IL1403

(Aleksandrzak-Piekarczyk et al., 2018; Bolotin et al., 2001; Szatraj et al., 2016;), nie-mlecznego

NCDO2054 (Vaughan et al., 1998) i izolowanego z kiełków fasoli KF147 (Siezen et al., 2010).

Co godne uwagi, oprócz genów transportu i metabolizmu galaktozy (szlak Leloir’a), szczepy te

zawierają geny potrzebne do asymilacji laktozy, takie jak lacZ (β-galaktozydaza) i lacA

(acetylotransferaza tiogalaktozydu), tworząc tzw. operon gal-lac. Bezpośrednio powyżej

wspomnianych genów wymaganych do hydrolizy laktozy i późniejszej konwersji galaktozy, ale


8

w ramach wspólnego operonu, znajduje się gen kodujący permeazę LacS. Wszystkie te geny

tworzą tzw. system permeazy-β-galaktozydazy.

Fakt odnalezienia pełnego system metabolizmu laktozy (permeazy-β-galaktozydazy)

w genomie L. lactis IL1403 (Aleksandrzak-Piekarczyk et al., 2018; Szatraj et al., 2016) był

zaskakujący i wydał mi się niezmiernie interesującą obserwacją. Ten modelowy szczep,

powszechnie wykorzystywany w badaniach nad LAB, został otrzymany po usunięciu wszystkich

plazmidów ze szczepu L. lactis IL594. Ze względu na fakt, że pozbawiono go plazmidu

niosącego geny kodujące białka systemu lac-PTS oraz szlaku tagatozowego, powszechnie

uważa się go za szczep laktozo-negatywny. W naszych badaniach okazało się jednak, że IL1403

zaczyna powoli rosnąć w pożywce zawierającej laktozę, jako jedyne źródło węgla, ale dopiero

po około 40 godzinach inkubacji (Aleksandrzak-Piekarczyk et al., 2005). Postawiłam dwie

hipotezy na temat przyczyn tej niewydajnej asymilacji laktozy: (i) mało wydajny transport

laktozy z powodu niskiego powinowactwa LacS do laktozy i/lub (ii) nieefektywna hydroliza

laktozy z powodu niskiej funkcjonalności β-galaktozydazy. Przeprowadzone analizy wskazały,

iż gen lacS z L. lactis IL1403 wykazuje bardzo wysokie podobieństwo do galP z laktozo-

ujemnego szczepu L. lactis MG1363. Obydwie permeazy, kodowane przez w/w geny, należą

do tej samej podrodziny (TC # 2.A.2.2.3), która obejmuje transportery specyficzne dla

transportu galaktozy, w przeciwieństwie do permeaz LacS, które należą innej podrodziny (TC

# 2.A.2.2.1) i mają udowodnioną rolę w wydajnym pobieraniu laktozy. Brak zaangażowania

LacS w transport laktozy potwierdza fakt, że mutacja w lacS miała niewielki wpływ na

asymilację laktozy przez L. lactis IL1403 (Aleksandrzak-Piekarczyk i wsp., 2005). Kolejną

przyczyną niewydajnego wzrostu na laktozie, pomimo posiadania pełnego układu permeaza-

β-galaktozydaza i aktywnego szlaku Leloir’a, mogła być niska aktywność enzymu β-

galaktozydazy. Przeprowadzona przeze mnie analiza porównawcza białek LacZ z L. lactis

IL1403 i ze szczepu NCDO2054, w którym ten enzym posiada znaczną aktywność, wykazała

wysokie podobieństwo obu sekwencji aminokwasowych (Aleksandrzak-Piekarczyk i wsp.,

2005). Jednakże badania wskazują, że pomimo tak wysokiego podobieństwa na poziomie

sekwencji aminokwasowych, gen lacZ z L. lactis IL1403 może ulegać niewydajnej ekspresji lub

jego produkt białkowy, enzym, może być bardzo słabo aktywny/nieaktywny, ponieważ ten

szczep nie wykazuje aktywności β-galaktozydazy (Aleksandrzak-Piekarczyk i wsp., 2005). Idąc

tym tropem wykazaliśmy, że komplementacja w L. lactis IL1403 w układzie in trans

chromosomalnego lacZ przez gen kodujący aktywną β-galaktozydazę nie poprawiła


9

wydajności asymilacji laktozy. Taki wynik wskazuje, iż brak aktywności β-galaktozydazy nie jest

jedyną przeszkodą w zdolności szczepu do wydajnego fermentowania laktozy i dodatkowo

wspiera hipotezę, iż pierwotną przyczyną braku wydajnego wykorzystania laktozy jest

galaktozo-specyficzna permeaza LacS, która wykazuje nikłe powinowactwo do laktozy i

funkcjonuje głównie jako transporter galaktozy (Aleksandrzak-Piekarczyk, 2013).

Poza środowiskiem mleka, powierzchnie roślin i fermentujący materiał roślinny są

również ważnymi ekosystemami zajmowanymi przez LAB. Postuluje się nawet, że rośliny

stanowią pierwotne środowisko bytowania tej grupy bakterii, z którego zasiedliły wtórnie inne

biotopy takie jak mleko i przewody pokarmowe różnych organizmów.

W porównaniu do środowiska mleka, materiał roślinny różni się bardzo pod

względem składu chemicznego, wykazując na przykład znacznie niższe stężenie białka i szerszą

dostępność węglowodanów innych niż laktoza. Wśród nich wyróżnia się m. in. cukry należące

do β-glukozydów (cząsteczek składających się z dwóch jednostek połączonych wiązaniem β-

1,4-glukozydowym) np. arbutyna, celobioza, eskulina i salicyna. Zdolność roślinnych szczepów

L. lactis do wykorzystania tak dużej różnorodności węglowodanów roślinnych znajduje

odzwierciedlenie w ich genomach i zdolnościach fermentacji cukrów. Porównanie laktokoków

związanych ze środowiskami mleka z roślinnymi wskazuje, że te ostatnie mają większą liczbę

genów zaangażowanych w transport i hydrolizę węglowodanów, co powoduje ich zwiększoną

zdolność do fermentacji cukrów (Siezen et al., 2008). Wykazaliśmy, że L. lactis IL1403 może

wykorzystywać szeroki zakres β-glukozydów (Aleksandrzak-Piekarczyk et al., 2011).

Przeprowadzona analiza funkcji genów chromosomalnych tego szczepu wskazała, że potencjał

katabolizmu tych cukrów może być niesiony przez przynajmniej pięć genów lub operonów,

które kodują permeazy EIIC β-glukozydo-specyficznych systemów PTS, zaangażowanych w

transport β-glukozydów. Dwa z nich kodują trójkomponentowe EIIABC PTS (PtbA i YedF),

kolejne trzy to pojedyncze permeazy EIIC (CelB, PtcC i YidB). Ponadto, spośród grupy białek

uczestniczących w fosforylacji β-glukozydów zidentyfikowano jeden składnik EIIA (PtcA) i

jeden składnik EIIB (PtcB). CelB, PtcA, PtcB, PtcC i YidB należą do rodziny Lac (TC nr 4.A.3),

która obejmuje kilka transporterów laktozy z bakterii Gram-dodatnich, jak również E. coli.

Udział permeaz CelB i PtcC w transporcie celobiozy został eksperymentalnie przez nas

potwierdzony w L. lactis IL1403 (Rys. 1; Aleksandrzak-Piekarczyk i wsp., 2011). Chociaż L. lactis

IL1403 ma tak dużą liczbę systemów PTS specyficznych dla β -glukozydów, CelB jest jedyną

permeazą niezbędną w internalizacji celobiozy, podczas gdy PtcC, wydaje się nie uczestniczyć


10

w transporcie tego, jak i innych cukrów (Aleksandrzak-Piekarczyk i wsp., 2011).

Przeprowadzone przez nas badania ekspresji ptcC wskazały na brak jego transkrypcji, co może

stanowić powód braku zaangażowania tego genu w metabolizm cukrów. Z drugiej strony

wykazaliśmy, że składniki EIIAB, mianowicie PtcA i PtcB, są bardziej uniwersalne, uczestnicząc

w metabolizmie licznych cukrów (arbutyna, celobioza, glukoza, salicyna) w L. lactis IL1403

(Aleksandrzak-Piekarczyk i in. , 2011). Z kolei białko EIIABC PtbA bierze udział w transporcie

arbutyny, eskuliny i salicyny, ale nie wykazuje powinowactwa do celobiozy u L. lactis IL1403

(Rys. 1). Wykazaliśmy, że w tym szczepie inaktywacja genu ptbA doprowadziła do poważnych

defektów wzrostu w podłożu suplementowanym każdym z tych trzech cukrów (Aleksandrzak-

Piekarczyk, 2013).

Istotne siedlisko zamieszkiwane przez LAB stanowią przewody pokarmowe zwierząt.

Spośród grupy bakterii fermentacji mlekowej, w jelitach stałymi rezydentami są szczepy

bakterii należących do rodzaju Lactobacillus. Pomimo specyficznych warunków tego

środowiska odnośnie zawartości substancji odżywczych (w dużej części łatwo wchłanialne

substancje proste) wydaje się, iż rezydenci nie utracili możliwości katabolizmu β-glukozydów.

W ramach badań prowadzonych na trzech szczepach LAB pochodzenia jelitowego uzyskaliśmy

pełne sekwencje genomowe szczepów należących do gatunków Lactobacillus casei i

Lactobacillus rhamnosus (Aleksandrzak-Piekarczyk et al., 2013; Koryszewska-Baginska et al.,

2013; Koryszewska-Baginska et al., 2014). Przeprowadzona analiza otrzymanych sekwencji

genomowych ukierunkowana na identyfikację genów systemów PTS zaangażowanych w

transport β-glukozydów wskazuje na obecność w tych szczepach aż od 8 do 10 specyficznych

dla β-glukozydów permeaz EIIC. Analizy innych sekwencji szczepów jelitowych i innego

pochodzenia szczepów Lactobacillus casei i Lactobacillus rhamnosus zdeponowanych w

GenBanku wskazują na podobną reprezentację tych genów. Odmienną sytuację

zaobserwowaliśmy analizując zsekwencjonowany przez nas genom (nieopublikowane dane)

innego gatunku LAB – Lactobacillus salivarius. W genomie tej bakterii, jak i genomach innych

szczepów tego gatunku zdeponowanych w GenBanku, zidentyfikowaliśmy tylko jedną

specyficzną dla β-glukozydów permeazę EIIC. Zatem, w przypadku Lactobacillus casei i

Lactobacillus rhamnosus tak duża liczba β-glukozydo-specyficznych permeaz może sugerować,

że gatunki te są raczej stabilnymi rezydentami obfitujących w te cukry materiału roślinnego,

natomiast przewody pokarmowe zasiedlają tylko czasowo. Z drugiej strony redukcja liczby

transporterów β-glukozydów u Lactobacillus salivarius może sugerować, że u tego gatunku w


11

wyniku przystosowania się do zamieszkiwanej przez niego niszy, nastąpiła redukcja zdolności

do katabolizmu tych cukrów.

Po translokacji przez błonę komórkową przy udziale PTS, P-β-glukozyd jest

hydrolizowany przez P-β-glukozydazę do glukozy i glukozy-6-P lub odpowiedniego aglikonu

(Tobisch i wsp., 1997). Istnieje wiele genów kodujących P-β-glukozydazy, obecnych w

chromosomach szczepów bakterii fermentacji mlekowej, zwłaszcza tych bytujących na

roślinach. Ich duża liczba jest prawdopodobnie wynikiem adaptacji tych bakterii do życia na

roślinach obfitujących w β-glukozydy, z których wtórnie zasiedliły przewody pokarmowe

zwierząt i mleko. W genomie L. lactis IL1403 zidentyfikowano sześć genów kodujących β-

glukozydazy, z czego dwa kodują P-β-glukozydazy specyficzne wobec ufosforylowanych β-

glukozydów, czyli takich, które do komórki zostały przetransportowane za pomocą systemu

PTS, lub ufosforylowane wewnątrz komórki za pomocą odpowiednich enzymów.

Wykazaliśmy, że jedna z nich, P-β-glukozydaza BglS, jest odpowiedzialna za hydrolizę

celobiozy, ale nie salicyny, w L. lactis IL1403 (Rys. 1; Aleksandrzak-Piekarczyk i wsp., 2005). Z

drugiej strony, żadnej funkcji nie przypisaliśmy innej P-β-glukozydazie kodowanej przez gen

bglA tworzący jeden operon z ptcC. Mutacja bglA nie wpływała na wzrost niosącego tę mutację

szczepu L. lactis IL1403 w pożywce uzupełnionej szeroką gamą cukrów (Aleksandrzak-

Piekarczyk et al., 2015).

Białka zaangażowane w transport i hydrolizę rożnych cukrów zwykle wykazują dużą

specyficzność w stosunku do metabolizowanego substratu. Odrębne systemy dedykowane

wyłącznie laktozie, i inne dla różnych β-glukozydów, zostały opisane w literaturze naukowej

(Aleksandrzak-Piekarczyk, 2013). W trakcie prowadzonych przez nas badań

zidentyfikowaliśmy w L. lactis IL1403 unikatowy system PTS, który wykazuje powinowactwo

zarówno do celobiozy, jak i laktozy. Wykazaliśmy, że ten alternatywny, do opisanych

dotychczas, system metabolizmu laktozy stanowią produkty genów celB, ptcBA oraz bglS

wykazujące homologię odpowiednio do permeazy, przenośników grup fosforanowych i P-β-

glukozydazy. Szczegółowe badania ujawniły, że ten alternatywny system katabolizmu laktozy

jest powiązany z katabolizmem celobiozy i uwarunkowany podwójną specyficznością CelB i

BglS, które mają powinowactwo zarówno do celobiozy, jak i laktozy (Rys. 1; Aleksandrzak-

Piekarczyk i wsp., 2011). Poprzez badania funkcjonalne mutantów delecyjnych, analizy

ekspresji genów i testy enzymatyczne wskazaliśmy, że mechanizm transportu laktozy przez

CelB zależy od indukcji permeazy przez celobiozę (celobiozo-indukowalny system


12

metabolizmu laktozy), a z kolei hydroliza obu cukrów jest możliwa dzięki podwójnej

aktywności BglS – jako P-β-glukozydazy i P-β-galaktozydazy (Rys. 1; Aleksandrzak-Piekarczyk i

wsp., 2005; 2011). Co więcej, wykazano, że u L. lactis IL1403 ten alternatywny system

katabolizmu laktozy podlega ścisłej kontroli przez nadrzędny regulator represji katabolicznej

– białko CcpA (Rys. 1). Jest to kontrola negatywna, ponieważ inaktywacja genu ccpA prowadzi

do derepresji transkrypcji genów bglS, celB, ptcA i ptcB, znosząc represję glukozową i

umożliwiając wykorzystanie laktozy przez szczep mutanta (Aleksandrzak-Piekarczyk i wsp.,

2011). W ten sposób wykazaliśmy, że laktozo-negatywny szczep L. lactis IL1403 można jednak

zaindukować do wydajnego metabolizmu laktozy poprzez mutację genu ccpA lub dodatek

niewielkiego (indukującego) stężenia celobiozy.

W prowadzonych przez naszą grupę badawczą badaniach genów/operonów L. lactis

IL1403 zaangażowanych w metabolizm szerokiej gamy cukrów uwzględniłam również badania

mechanizmów regulujących procesy transkrypcji. W bakteriach transkrypcja może być

aktywowana lub reprymowana przez różne czynniki transkrypcyjne (TF), które rozpoznają

specyficzne elementy DNA (operatory) w regionach promotora regulowanych genów. Zbiór

genów lub operonów znajdujących się pod bezpośrednią kontrolą tego samego TF jest

zdefiniowany jako regulon. Zestaw wszystkich regulonów w pewnym organizmie tworzy

transkrypcyjną sieć regulacyjną. W ostatnich latach liczba poznanych sekwencji genomowych

LAB znacznie zwiększa się. W każdej sekwencji część genów koduje białka dedykowane

regulacji transkrypcji. Analiza zsekwencjonowanych przedstawicieli LAB wskazuje, że

zawartość TF mieści się w zakresie od około 3,5% (np. Streptococcus thermophillus,

Lactobacillus delbrueckii, Lactobacillus helveticus) do 7,5% (Lactobacillus plantarum) całego

proteomu. Ponadto, w obrębie genomu LAB, całkowita liczba TF zmienia się znacząco w

zależności od gatunku i waha się od około 60 (S. thermophilus i L. helveticus) do aż 240

(L. plantarum). W 30 genomach rzędu Lactobacillales, potencjalne TF przynależą do 49 rodzin

białek regulacyjnych, a około 90% z nich należy do 24 głównych rodzin z co najmniej dwoma

przedstawicielami kodowanymi w genomie. Największa liczba reprezentantów rodzin TF jest

przypisana rodzinie Xre (łącznie 298 TF). Liczba przedstawicieli rodziny Xre osiąga kilkanaście,

a nawet kilkadziesiąt na genom. Inne rodziny są znacznie słabiej reprezentowane, a te, które

mają co najmniej czterech przedstawicieli na genom, obejmują rodziny TetR, GntR, MarR,

OmpR, LacI, LysR, MerR i AraC (Kowalczyk et al., 2015; Ravcheev et al., 2013).


13

O ile regulacja operonu bglAH została już wcześniej opisana i udowodniono wpływ

antyterminatora transkrypcji BglR (Bardowski et al., 1994), to regulacja ekspresji genów celB,

ptcB, ptcA, bglS oraz operonu gal-lac nie była dotychczas poznana. Wyniki badań

hipotetycznego regulatora transkrypcji, białka YebF, wskazały na jego nadrzędną rolę w

celobiozo-zależnej aktywacji genów regulonu celB i bglS (Aleksandrzak-Piekarczyk i wsp.,

2011; 2015). Białku temu, ze względu na pełnioną przez niego funkcję, nadano nową nazwę,

mianowicie ClaR (Celobiose-lactose metabolism Regulator) (Aleksandrzak-Piekarczyk i wsp.,

2015). Regulator ten należy do rodziny regulatorów RpiR, która obejmuje białka wiążące

ufosforylowane cukry (Sorensen i Hove-Jensen, 1996), a poza domeną wiążącą cukier (Sugar

ISomerase domain; SIS) niesie domenę wiążącą DNA (HTH; Helix-Turn-Helix). Wykazano, że

delecja claR spowodowała całkowitą niezdolność mutanta do fermentacji celobiozy i laktozy

(Aleksandrzak-Piekarczyk i wsp., 2005; 2015). Dodatkowo, w odpowiedzi na obecność

celobiozy i ClaR, odnotowano wysoki poziom ekspresji bglS, celB i, w mniejszym stopniu, ptcA

i ptcB. Taki efekt nie był obserwowany gdy w podłożu zastosowano inny niż celobioza cukier

(np. glukoza, galaktoza) lub kiedy testowano ekspresję genów w nieobecności ClaR (w

mutancie ∆claR) (Aleksandrzak-Piekarczyk i wsp., 2015). Na podstawie otrzymanych wyników

zaproponowaliśmy model katabolizmu, w którym celobioza lub laktoza, ufosforylowane przez

PtcAB, wiążą się z domeną SIS ClaR. Takie połączenie może powodować zmianę konformacji

tego TF i umożliwić jego wiązanie z odpowiednimi regionami DNA, co efekcie skutkuje zależną

od ClaR aktywacją ekspresji genów. Stawiamy hipotezę, że poprzez ten mechanizm w

obecności celobiozy lub laktozy regulowana jest ekspresja bglS i celB (Rys. 1).

Kontynuując badania nad genami regulatorowymi, zidentyfikowanymi przez nas w

genomie IL1403, postawiliśmy hipotezę, że kolejnym białkiem o istotnej funkcji w odniesieniu

do regulacji ekspresji genów zaangażowanych w metabolizm cukrów jest hipotetyczny

regulator transkrypcji YugA. Podobnie jak ClaR, regulator ten należy do rodziny RpiR i ze

wzgląd na pełnioną przez niego funkcję, nadaliśmy mu nową nazwę – GlaR (Galactose-lactose

operon Regulator). W serii różnorodnych eksperymentów, obejmujących testy wzrostowe

uzyskanego mutanta ∆glaR, analizy poziomu ekspresji genów potencjalnie regulowanych

przez GlaR oraz testy EMSA, wykazaliśmy, że białko to, poprzez wiązanie do promotora lacS

(Rys. 1), reguluje pozytywnie ekspresję genów położonego poniżej operonu gal-lac,

kodującego komponenty szlaku Leloira (galMKTE), a ponadto ekspresję genów thgA i lacZ

potencjalnie zaangażowanych w asymilację laktozy (Aleksandrzak-Piekarczyk et al., 2018;


14

Szatraj et al., 2016). Postulujemy, że jest to bardzo ścisła regulacja, ponieważ przy

nieobecności galaktozy (która jest induktorem tego systemu) lub/i braku funkcjonalnego GlaR

(szczep ∆glaR) ekspresja lacS jest praktycznie niewykrywalna. Kolejne geny operonu gal-lac w

pewnym stopniu uniezależniły się od tej ścisłej regulacji dzięki obecności potencjalnych

promotorów transkrypcji, które poprzedzają galM, galT, thgA i galE i nie wiążą białka

regulatorowego GlaR (Aleksandrzak-Piekarczyk et al., 2018; Szatraj et al., 2016).

Nieoczekiwanym odkryciem w badaniach nad metabolizmem cukrów było

zaobserwowanie przez nas, że system transportu mannozy, Man-PTS jest zaangażowany w

oddziaływanie bakteriocyn, czyli niskocząsteczkowych białek o przeciwbakteryjnych

właściwościach, z komórkami wrażliwych bakterii. Te obserwacje były impulsem do

zapoczątkowania nowego kierunku moich badań, jakim są bakteriocyny i molekularne

mechanizmy ich działania antybakteryjnego. Ciekawym odkryciem w ramach tych badań

wydaje się fakt, iż Man-PTS stanowi receptor dla wielu niehomologicznych i mających

odmienne spektra aktywności bakteriocyn. We wcześniejszych pracach wskazano, że składniki

tego systemu, białka EIIC i EIID, pełnią funkcję „kotwic” wiążących bakteriocyny z grupy

pediocyn i dwóch innych bakteriocyn (podobnych do laktokokcyny A; LcnA) należących do

klasy IId. (Diep et al., 2007). Wiązanie bakteriocyny powoduje prawdopodobnie zmianę

konformacji tych białek, prowadząc do otwarcia kanału i wycieku wewnątrzkomórkowych

substancji drobnocząsteczkowych, co prowadzi do śmierci komórki. W najnowszej dotyczącej

bakteriocyn pracy (Tymoszewska et al., 2017) udało nam się poszerzyć zakres tych związków

oddziałujących z Man-PTS o garwicynę Q, bakteriocynę produkowaną przez Lactococcus

garvieae (Rys. 1). Wykazaliśmy, że spektrum przeciwbakteryjnej aktywności tej bakteriocyny

oraz jej sekwencja są odmienne od wcześniej analizowanych bakteriocyn odziaływujących z

Man-PTS, co sugeruje, że sposób odziaływania bakteriocyna-receptor również jest odmienny.

W ramach tej pracy wytypowaliśmy szereg aminokwasów w Man-PTS prawdopodobnie

oddziałujących z garwicyną Q, których substytucja prowadziła do wzrostu lub całkowitej

oporności na badaną bakteriocynę. Aminokwasy te wydają się nie brać udziału w wiązaniu

pediocyn, ani LcnA-podobnych bakteriocyn (Tymoszewska i wsp., 2017).

Wyniki uzyskane przez nas w ramach badań nad bakteriocynami i Man-PTS obalają,

obowiązującą dotychczas tezę, że niehomologiczne bakteriocyny o różnych spektrach

aktywności oddziałują z odmiennymi receptorami błonowymi komórek bakterii. Postulujemy,


15

że odziaływanie to jest możliwe ze względu na różnice w sekwencji aminokwasowej/strukturze

Man-PTS, które decydują o selektywności wiązania określonych grup bakteriocyn.


16

Rysunek 1. Systemy transportu wybranych cukrów i ich regulacja u L. lactis IL1403.


17

Bibliografia

Aleksandrzak-Piekarczyk, T. (2013). “Lactose and β-glucosides metabolism and its regulation in Lactococcus lactis: a review,” in Lactic Acid Bacteria - R & D for Food, Health and Livestock Purposes, ed. J. M. Kongo (InTech). doi:10.5772/50889.

Aleksandrzak-Piekarczyk, T., Kok, J., Renault, P., and Bardowski, J. (2005). Alternative lactose catabolic pathway in Lactococcus lactis IL1403. Appl. Environ. Microbiol. 71, 6060–6069. doi:10.1128/AEM.71.10.6060-6069.2005.

Aleksandrzak-Piekarczyk, T., Koryszewska-Baginska, A., and Bardowski, J. (2013). Genome sequence of the probiotic strain Lactobacillus rhamnosus (formerly Lactobacillus casei) LOCK900. Genome Announc. 1, e00640-13-e00640-13. doi:10.1128/genomeA.00640-13.

Aleksandrzak-Piekarczyk, T., Polak, J., Jezierska, B., Renault, P., and Bardowski, J. (2011). Genetic characterization of the CcpA-dependent, cellobiose-specific PTS system comprising CelB, PtcB and PtcA that transports lactose in Lactococcus lactis IL1403. Int. J. Food Microbiol. 145, 186–194. doi:10.1016/j.ijfoodmicro.2010.12.011.

Aleksandrzak-Piekarczyk, T., Stasiak-Różańska, L., Cieśla, J., and Bardowski, J. (2015). ClaR—a novel key regulator of cellobiose and lactose metabolism in Lactococcus lactis IL1403. Appl. Microbiol. Biotechnol. 99, 337–347. doi:10.1007/s00253-014-6067-y.

Aleksandrzak-Piekarczyk, T., Szatraj, K., Kosiorek, K., Pietrzak, M., Oskólski, P. YugA (GlaR) – a

novel RpiR-family transcription activator of the Leloir pathway of galactose utilization in Lactococcus

lactis IL1403. (2018). W recenzji w MicrobiologyOpen.

Bolotin, A., Wincker, P., Mauger, S., Jaillon, O., Malarme, K., Weissenbach, J., et al. (2001). The complete genome sequence of the lactic acid bacterium Lactococcus lactis ssp. lactis IL1403. Genome Res. 11, 731–753. doi:10.1101/gr.169701.

Bouffard, G. G., Rudd, K. E., and Adhya, S. L. (1994). Dependence of lactose metabolism upon mutarotase encoded in the gal operon in Escherichia coli. J. Mol. Biol. 244, 269–278. doi:10.1006/jmbi.1994.1728.

David, S., Stevens, H., van Riel, M., Simons, G., and de Vos, W. M. (1992). Leuconostoc lactis beta-galactosidase is encoded by two overlapping genes. J. Bacteriol. 174, 4475–4481.

de Vos, W. M. (1996). Metabolic engineering of sugar catabolism in lactic acid bacteria. Antonie Van Leeuwenhoek 70, 223–242.

Diep, D. B., Skaugen, M., Salehian, Z., Holo, H., and Nes, I. F. (2007). Common mechanisms of target cell recognition and immunity for class II bacteriocins. Proc. Natl. Acad. Sci. 104, 2384–2389. doi:10.1073/pnas.0608775104.

Fox, P. F., and McSweeney, P. L. H. (1998). Dairy chemistry and biochemistry. 1st ed. London ; New York: Blackie Academic & Professional.

Franz, C. M. A. P., Cho, G.-S., Holzapfel, W. H., and Glvez, A. (2010). “Safety of Lactic Acid Bacteria,” in Biotechnology of Lactic Acid Bacteria, eds. F. Mozzi, R. R. Raya, and G. M. Vignolo (Oxford, UK: Wiley-Blackwell), 341–359. doi:10.1002/9780813820866.ch19.

Kelly, W. J., Ward, L. J. H., and Leahy, S. C. (2010). Chromosomal diversity in Lactococcus lactis and the origin of dairy starter cultures. Genome Biol. Evol. doi:10.1093/gbe/evq056.

Koryszewska-Baginska, A., Aleksandrzak-Piekarczyk, T., and Bardowski, J. (2013). Complete genome sequence of the probiotic strain Lactobacillus casei (formerly Lactobacillus paracasei) LOCK919. Genome Announc. 1, e00758-13-e00758-13. doi:10.1128/genomeA.00758-13.

Koryszewska-Baginska, A., Bardowski, J., and Aleksandrzak-Piekarczyk, T. (2014). Genome sequence of the probiotic strain Lactobacillus rhamnosus (formerly Lactobacillus casei) LOCK908. Genome Announc. 2, e00120-14-e00120-14. doi:10.1128/genomeA.00120-14.

Kowalczyk, M., Mayo, B., Fernández, M., and Aleksandrzak-Piekarczyk, T. (2015). “Updates on metabolism in lactic acid bacteria in light of ‘omic’ technologies,” in Biotechnology of Lactic Acid Bacteria, eds. F. Mozzi, R. R. Raya, and G. M. Vignolo (Chichester, UK: John Wiley & Sons, Ltd), 1–24. doi:10.1002/9781118868386.ch1.


18

Lorca, G. L., Twiddy, T. A., and Saier, M. H. (2015). “Lactic acid bacteria: comparative genomic analyses of transport systems,” in Biotechnology of Lactic Acid Bacteria, eds. F. Mozzi, R. R. Raya, and G. M. Vignolo (Chichester, UK: John Wiley & Sons, Ltd), 55–79. doi:10.1002/9781118868386.ch4.

Poolman, B. (1993). Energy transduction in lactic acid bacteria. FEMS Microbiol. Rev. 12, 125–147.

Poolman, B., and Konings, W. N. (1993). Secondary solute transport in bacteria. Biochim. Biophys. Acta BBA - Bioenerg. 1183, 5–39. doi:10.1016/0005-2728(93)90003-X.

Postma, P. W., Lengeler, J. W., and Jacobson, G. R. (1993). Phosphoenolpyruvate:carbohydrate phosphotransferase systems of bacteria. Microbiol. Rev. 57, 543–594.

Ravcheev, D. A., Best, A. A., Sernova, N. V., Kazanov, M. D., Novichkov, P. S., and Rodionov, D. A. (2013). Genomic reconstruction of transcriptional regulatory networks in lactic acid bacteria. BMC Genomics 14, 94. doi:10.1186/1471-2164-14-94.

Saier, M. H. (2000). Families of transmembrane sugar transport proteins. Mol. Microbiol. 35, 699–710.

Siezen, R. J., Bayjanov, J., Renckens, B., Wels, M., van Hijum, S. A. F. T., Molenaar, D., et al. (2010). Complete genome sequence of Lactococcus lactis subsp. lactis KF147, a plant-associated lactic acid bacterium. J. Bacteriol. 192, 2649–2650. doi:10.1128/JB.00276-10.

Siezen, R. J., Starrenburg, M. J. C., Boekhorst, J., Renckens, B., Molenaar, D., and van Hylckama Vlieg, J. E. T. (2008). Genome-scale genotype-phenotype matching of two Lactococcus lactis isolates from plants identifies mechanisms of adaptation to the plant niche. Appl. Environ. Microbiol. 74, 424–436. doi:10.1128/AEM.01850-07.

Stiles, M. E., and Holzapfel, W. H. (1997). Lactic acid bacteria of foods and their current

taxonomy. Int. J. Food Microbiol. 36, 1–29.

Szatraj, K., Bardowski, J., Aleksandrzak-Piekarczyk, T. (2016) The hypothetical YugA protein is

involved in the positive regulation of galactose and maltose assimilation in L. lactis IL1403. New

Biotechnology. 3: S211-S211. DOI: 10.1016/j.nbt.2016.06.1449.

Tymoszewska, A., Diep, D. B., Wirtek, P., and Aleksandrzak-Piekarczyk, T. (2017). The non-lantibiotic bacteriocin garvicin Q targets Man-PTS in a broad spectrum of sensitive bacterial genera. Sci. Rep. 7. doi:10.1038/s41598-017-09102-7.

van Rooijen, R. J., van Schalkwijk, S., and de Vos, W. M. (1991). Molecular cloning, characterization, and nucleotide sequence of the tagatose 6-phosphate pathway gene cluster of the lactose operon of Lactococcus lactis. J. Biol. Chem. 266, 7176–7181.

Vaughan, E. E., David, S., and de Vos, W. M. (1996). The lactose transporter in Leuconostoc lactis is a new member of the LacS subfamily of galactoside-pentose-hexuronide translocators. Appl. Environ. Microbiol. 62, 1574–1582.

Vaughan, E. E., Pridmore, R. D., and Mollet, B. (1998). Transcriptional regulation and evolution of lactose genes in the galactose-lactose operon of Lactococcus lactis NCDO2054. J. Bacteriol. 180, 4893–4902.

Vaughan, E. E., van den Bogaard, P. T. C., Catzeddu, P., Kuipers, O. P., and de Vos, W. M. (2001). Activation of silent gal genes in the lac-gal regulon of Streptococcus thermophilus. J. Bacteriol. 183, 1184–1194. doi:10.1128/JB.183.4.1184-1194.2001.

Williams, S. G., Greenwood, J. A., and Jones, C. W. (1992). Molecular analysis of the lac operon encoding the binding-protein-dependent lactose transport system and beta-galactosidase in Agrobacterium radiobacter. Mol. Microbiol. 6, 1755–1768.


19

5. Omówienie pozostałych osiągnięć naukowo - badawczych.

5.1. Prace opublikowane po uzyskaniu stopnia doktora (w spisie nie uwzględniono prac

wchodzących w skład osiągnięcia naukowego):

Dla publikacji podano pięcioletni IF. * - autor korespondencyjny. Przy wydawnictwach

konferencyjnych pominięto IF czasopisma (zgodnie z Oświadczeniem Ministra Nauki I Szkolnictwa

Wyższego w sprawie naruszania zasad dobrej praktyki naukowej przy stosowaniu bibliometrycznego

wskaźnika impact factor do oceny dorobku jednostek naukowych z 11.07.2008)

1. Aleksandrzak-Piekarczyk T, Puzia W, Żylińska J, Cieśla J, Gulewicz KA, Bardowski JK,

Górecki RK

Potential of Lactobacillus plantarum IBB3036 and Lactobacillus salivarius IBB3154 to

persistence in chicken after in ovo delivery.

Microbiologyopen. 2018. W druku.

IF5: 2,747/Liczba cytowań: 0

2. Kobierecka PA, Wyszyńska AK, Aleksandrzak-Piekarczyk T, Kuczkowski M, Tuzimek A,

Piotrowska W, Górecki A, Adamska I, Wieliczko A, Bardowski J, Jagusztyn-Krynicka EK

In vitro characteristics of Lactobacillus spp. strains isolated from the chicken digestive

tract and their role in the inhibition of Campylobacter colonization.

MicrobiologyOpen. 2017. 6(5)


3. Ovchinnikov KV, Kristiansen PE, Straume D, Jensen MS, Aleksandrzak-Piekarczyk T,

Nes IF, Diep DB

The leaderless bacteriocin enterocin K1 is highly potent against Enterococcus faecium: a

study on structure, target spectrum and receptor.

Frontiers in Microbiology. 2017. 8:774


4. Aleksandrzak-Piekarczyk T*, Koryszewska-Bagińska A, Grynberg M, Nowak A,

Cukrowska B, Kozakova H, Bardowski J

Genomic and functional characterization of the unusual pLOCK 0919 plasmid harboring the

spaCBA pili cluster in Lactobacillus casei LOCK 0919.

Genome Biology and Evolution. 2016. 8 (4)


5. Kozakova H, Schwarzer M, Tuckova L, Srutkova D, Czarnowska E, Rosiak I, Hudcovic T,

Schabussova I, Hermanova P, Zakostelska Z, Aleksandrzak-Piekarczyk T, Koryszewska-

Baginska A, Tlaskalova-Hogenova H, Cukrowska B

Colonization of germ-free mice with a mixture of three lactobacillus strains enhances the

integrity of gut mucosa and ameliorates allergic sensitization.

Cellular & Molecular Immunology. 2016. 13:251–262


20


6. Radziwill-Bienkowska JM, Doan Thanh Lam Le, Szczesny P, Duviau M-P, Aleksandrzak-

Piekarczyk T, Bardowski J, Loubière P, Mercier-Bonin M, Kowalczyk M

Adhesion of the genome-sequenced Lactococcus lactis subsp. cremoris IBB477 strain is

mediated by specific molecular determinants.

Applied Microbiology and Biotechnology. 2016. 100(22):9605-9617


7. Pawłowska J, Aleksandrzak-Piekarczyk T, Banach A, Kiersztyn B, Muszewska A, Serewa

L, Szatraj K, Wrzosek M

Preliminary studies on the evolution of carbon assimilation abilities within Mucorales.

Fungal Biology. 2016. 120(5):752-63


8. Gawor J, Grzesiak J, Sasin-Kurowska J, Borsuk P, Gromadka R, Górniak D, Świątecki A,

Aleksandrzak-Piekarczyk T, Zdanowski MK

Evidence of adaptation, niche separation and microevolution within the genus

Polaromonas on Arctic and Antarctic glacial surfaces.

Extremophiles. 2016. 20: 403


9. Grzesiak J, Górniak D, Świątecki A, Aleksandrzak-Piekarczyk T, Szatraj K, Zdanowski M

Microbial community development on the surface of Hans and Werenskiold Glaciers

(Svalbard, Arctic): a comparison.

Extremophiles; 2015. Springer; Volume 19, Issue 5, pp 885–897


10. Grzesiak, J, Zdanowski, MK, Górniak D. Świątecki A. Aleksandrzak-Piekarczyk T, Szatraj

K., Sasin-Kurowska J., Nieckarz M

Microbial community changes along the Ecology Glacier ablation zone (King George Island,

Antarctica.). Polar Biology. 2015. 38: 2069


11. Zycka-Krzesinska J, Boguslawska J, Aleksandrzak-Piekarczyk T, Jopek J, Bardowski J

Identification and characterization of tetracycline resistance in Lactococcus lactis isolated

from Polish raw milk and fermented artisanal products.

International Journal of Food Microbiology. 2015. 211(15):134–141


Tamara Aleksa ndrzak-Pieka rczyk Załącznik nr 2 Autoreferat w języku polskim

L2.. Uzelac G, Kojic M, Lozo J, Aleksandrzak-Piekarczyk T, Gabrielsen C, Kristensen T, NesF, Diep B, Topisirovic L

A Zn-dependent metallopeptidase is responsible for sensitivity to LsbB, a class ll leaderlessbacteriocin of Lactococcus lactis subsp. loctis BGMN1-5.Journal of Bacteriology. 2013. 195{2a):56t4-2t.lFs: 2,936/Liczba cytowań: 22

prace monograficzne (rozdziałv w książkach):

13. Aleksandrzak-Piekarczyk T, Kowalczyk M, BardowskiJKBacteriocins - aIternatives to antibiotics.

Chapter in: Biotechnology and Animal Food Quality, Part lll, Biotechnology and Quality ofAnimal Products, (p.160). 2013. Peter Chrenek et al., Slovak University of Agriculture in

Nitra, Animal Production Research Centre Nitra, |SBN 978-80-552-0965-4, p.99-108.

1-4. Mayo B, Aleksandrzak-Piekarczyk T, Fernóndez M, Kowalczyk M, Alvarez-Martin and

BardowskiJ

Updates in the Metabolism of Lactic Acid Bacteria.

ln: Biotechnology of Lactic Acid Bacteria. Mozzi F, Raya RR and Vignolo GM (eds). BlackwellPublishing, San Miguel de Tucumón, Argentina. 2010. pages: 3-33.

Ręcenzowane doniesienia konferencvine:15. Szatraj K, Bardowski j, Aleksandrzak-Pie.karczvk T*

YebF (ClaR) - a novel positive regulator and its role in the regulation of the celB, ptcB, ptcAand bglS lactose and cellobiose assimilation genes in Lactococcus lactis lL1403.FEBS JOURNAL. 2012. ż79|1l: ?82-ż82

16. Koryszewska-Baginska,Ą BardowskiJ,Aleksandrzak-PiekarczvkT*The analysis of putative antiallergic potential of three lactobacillus strains in the globalphenotypic approach.FEBS JOURNAL. 2012. 279{ 1}: 108-109

5.2. Prace opublikowane przed uzyskaniem stopnia doktora:

1. Aleksandrzak T, Kowalczyk M, Kok J, Bardowski J

Regulation of carbon catabolism in Lactococcus lactis.ln: S. Bielecki, J.Tramper, J.Polak {eds.}- Food BiotechnologyProgress in Biotechnology; 2000; !7:61-66Liczba cytowań :7

21,

Dr Ta ma ra Aleksand rza k-Pi ek

Documents

Struktura, funkcjonowanie i regulacja genów metabolizmu cukrów …. Aleksandrzak... · 2018-09-13 · względem bioenergetycznym system transportu występujący u bakterii. ukier