Projekta nosaukums latviski: Genomikā un transkriptomikā balstīta maz raksturotu Streptomyces spp. celmu antimikrobiālo mehānismu kombinēšana antagonistisku sinkomu veidošanai pret ošu kalšanu un ozolu akūto kalšanu izraisošiem patogēniem
Projekta nosaukums angliski: Genomics and transcriptomics guided trait stacking of antagonistic mechanisms utilized by Streptomyces spp. from underexplored strain collection in syncoms against pathogens causing ash dieback and acute oak decline
Projekta numurs: lzp-2024/1-0109
Projekta īstenotājs: Latvijas Universitāte (LU)
Projekta sadarbības partneris: Latvijas Biomedicīnas pētījumu un studiju centrs (LBMC)
Projekta vadītājs: Māris Seņkovs
Projekta īstenošanā vadošā iestāde LU ir Medicīnas un dzīvības zinātņu fakultāte
Projekta īstenošanas periods: 01.01.2025. – 31.12.2027.
Projekta kopējais finansējums: 300 000 EUR, tajā skaitā LU projekta daļai piešķirtais finansējums: 153 000 EUR
Plānotie projekta rezultāti:
- 2 zinātniskās publikācijas;
- 2 ziņojumi zinātniskās konferencēs;
- aizstāvēts maģistra darbs;
- jauns projekta pieteikums;
- genomikas un transkriptomikas dati, deponēti publiskajos datu repozitorijos.
Zinātniskā grupa:
- Vizma Nikolajeva, Dr. biol., vadošā pētniece, LU;
- Anete Borodušķe, Dr. biol., vadošā pētniece, LU;
- Agris Pentjušs, Dr. sc. ing., vadošais pētnieks, LU;
- Māris Seņkovs, Ph.D, vadošais pētnieks , LU;
- Samanta Berena, Bc. biol., bioloģe, studējošā, LU;
- Dāvids Fridmanis, Dr. biol., vadošais pētnieks, LBMC;
- Ineta Kalniņa, Dr. biol., pētniece, LBMC;
- Dita Gudrā, Dr. biol., pētniece, LBMC;
- Ance Roga, Mg. biol., zinātniskā asistente, LBMC;
- Ņikita Fomins, Mg. biol., zinātniskais asistents, LBMC;
- Kate Kaire, Bc. biol., laborants, studējošā, LBMC;
- Elīna Bērziņa, Bc. biol., laborants, studējošā, LBMC.
Informācija par projektu:
Projekta mērķis ir izmantot antimikrobiālo pazīmju savietošanas paņēmienu, lai, kombinējot komplementārus Streptomyces celmus, izveidotu efektīvu antagonistisku sintētisko sabiedrību (SynCom) kas inhibē platlapju koku slimību izraisītājus. Izveidotie SynComi tiks mērķēti cīņai pret trim patogēniem – Hymenoscyphus fraxineus, Gibbsiella quercinecans un Brenneria goodwinii, kas saistīti ar divām platlapju koku sugu slimībām – ošu kalšanu un ozolu akūto kalšanu.
Šis pētījums izmantos genomiku un transkriptomiku, lai izzinātu antimikrobiālos mehānismus, kas pārstāvēti maz pētītos Streptomyces celmos no Latvijas Mikroorganismu kultūru kolekcijas. Izmantojot genomikā un metatranskriptomikā balstītu metabolisko modelēšanu, tiks paredzētas efektīvākās antagonistisko celmu kombinācijas, kas tiks pārbaudītas ar antagonisma testiem.
Projekta aktivitātes:
- Streptomyces mērķa celmu izvēle.
- Genomikā un metatranskriptomikā balstītas funkcionāli komplementāru Streptomyces spp. kombinācijas.
- Streptomyces sintētisko sabiedrību (SynCom) in vitro testēšana, kas izstrādāta, pamatojoties uz genomikā un metatranskriptomikā balstītu atlasi.
Pētījuma rezultāti sniegs jaunas fundamentālās zināšanas koku patoloģijā un mikroorganismu ekoloģijā, kā arī veicinās vietējo mikrobioloģisko resursu pieejamību un pielietojamību. Vietējās izcelsmes Streptomyces celmu kolekcijas antimikrobiālo īpašību noteikšana veicinās inovācijas zināšanās-balstītas bio-ekonomikas jomā.
Projekta pirmajos 18 mēnešos veikta Latvijas Universitātes Mikroorganismu kultūru kolekcijā (MSCL) saglabāto aktinobaktēriju celmu izpēte, lai novērtētu to potenciālu ošu kalšanu un ozolu akūto kalšanu saistīto patogēnu ierobežošanā. Kopumā pārbaudīts 61 celms pret Hymenoscyphus fraxineus, Brenneria goodwinii un Gibbsiella quercinecans. Izmantojot dažādas laboratorijas metodes, konstatētas būtiskas atšķirības starp celmu antagonisma īpašībām un identificēti celmi ar antibakteriālu, pretsēņu vai plašāku antimikrobiālās aktivitātes profilu. Turpmākiem pētījumiem atlasīti astoņi perspektīvākie celmi ar savstarpēji papildinošām īpašībām.
Nozīmīga projekta daļa veltīta arī pētīto mikroorganismu genomiskajai raksturošanai. Veikta 61 celma genoma sekvenēšana, genomu anotācija un bioinformātiskā analīze. Identificēti daudzveidīgi sekundāro metabolītu biosintēzes gēnu klasteri, tostarp tādi, kas potenciāli saistīti ar antimikrobiālu savienojumu veidošanu. Genomiskie dati kopā ar laboratorijas eksperimentos iegūtajiem rezultātiem ļauj labāk raksturot celmu antagonisma potenciālu un atlasīt piemērotākos kandidātus turpmākajiem pētījumiem.
Iegūtie rezultāti ir radījuši pamatu nākamajam projekta posmam – antagonisma molekulāro mehānismu izpētei, izmantojot transkriptomikas pieejas, un funkcionāli papildinošu mikroorganismu kombinēšanai sintētiskajās mikroorganismu kopienās (SynCom). Sagatavotas potenciālās celmu–patogēnu kombinācijas, atlasīti mērķa gēni un izstrādāta eksperimentālā pieeja turpmākajiem pētījumiem. Vienlaikus uzsākta atlasīto celmu savstarpējās saderības novērtēšana, kas nepieciešama turpmākai SynCom izveidei un testēšanai.
Projekta rezultāti prezentēti vairākās starptautiskās zinātniskās konferencēs un sabiedrības informēšanas pasākumos. Genoma sekvenēšanas dati iesniegti European Nucleotide Archive (ENA), tādējādi nodrošinot projekta rezultātu pieejamību atbilstoši atvērtās zinātnes un FAIR datu principiem.
Kopumā ir pabeigti galvenie celmu atlases un raksturošanas darbi, iegūti fenotipiskie un genomiskie dati un izveidots nepieciešamais pamats turpmākajiem transkriptomikas pētījumiem un uz genomikas un transkriptomikas datiem balstītai SynCom izstrādei un eksperimentālai pārbaudei.