Microbiology: virology, bacteriology, parasitology, mycology (Council of Medical and Biological Sciences)
100 %
Ortelius classification: Microbiology
Panel
Genetics, Genomics, Bioinformatics and Systems Biology
Department or equivalent
Institute of Biophysics (HUN-REN Biological Research Centre Szeged)
Participants
Bartha, Ferenc Bogár, Ferenc Csernetics, Árpád Fábián, László Násztor, Zoltán Virágh, Máté
Starting date
2012-09-01
Closing date
2017-02-28
Funding (in million HUF)
9.800
FTE (full time equivalent)
6.17
state
closed project
Summary in Hungarian
A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára. A peptaibolok a gombák peptid antibiotikumainak egyik családját alkotó másodlagos anyagcseretermékek. A legtöbb peptaibol-termelő szervezet az Ascomycota törzs Hypocreales rendjébe sorolt gombafaj, melyek közül a Trichoderma nemzetség képviselői a legjelentősebb, az ismert peptaibol vegyületek mintegy kétharmadának termeléséért felelős fajok. Ismert, hogy a peptaibolok a biológiai aktivitások széles spektrumával (antibakteriális, antifungális, antivirális hatások, immunszupresszív és neuroleptikus sajátságok, toxicitás emlőssejtekre, szisztémás rezisztencia indukciója növényekben) jellemezhetők, a szakirodalomban mégis kevés, széles skálájú bioaktivitási felmérésből származó adatot közöltek. Kutatásunk céljai között szerepel: - peptaibolok izolálása a Hypocreales rendbe tartozó gombákból, - a molekulák kémiai összetételének és háromdimenziós térszerkezetének meghatározása, - a peptaibolok baktériumokkal, gombákkal, emlőssejtekkel és növényekkel szembeni bioaktivitásának jellemzése, - a peptaibolok szerkezeti sajátságai és bioaktivitása közötti szerkezet-aktivitás összefüggések azonosítása, - a peptaibolok micellákkal és membránokkal történő kölcsönhatásainak tanulmányozása.
Mi a kutatás alapkérdése? Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek. Az izolálás, tisztítás, elválasztás és biológiai jellemzés eredményei megmutatják, mely taxonómiailag azonosított törzsek termelnek peptaibolokat; milyen típusú molekulákat termelnek a különböző fajok; és a peptaibolok milyen bioaktivitással rendelkeznek baktériumokkal, gombákkal, emlőssejtekkel és növényekkel szemben. A peptaibolok térszerkezetének vizsgálata a konformációs sajátságaik azonosítása miatt fontos, amelyek segíthetnek a hatásmechanizmusok megértésében. A szerkezet-aktivitás összefüggések vizsgálata információt adhat a peptaibolok szerkezeti tulajdonságai és bioaktivitása közötti korrelációkról.
Mi a kutatás jelentősége? Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának! Az új peptaibolok azonosítását és szerkezeti értelmezését célzó komplex szűrőprogram a különböző organizmusokkal szembeni bioaktivitások tesztelésével együtt új antimikrobiális szereket azonosíthat. Az antimikrobiális kemoterápia számára egyre növekvő kihívást jelent az antibiotikumokkal szemben nagyfokú rezisztenciát mutató patogén mikroorganizmusok megjelenése, ezért különösen fontosak az új, élő szervezetek által termelt molekulák azonosítására irányuló kutatások. A peptaibolokkal kapcsolatos, mélyreható ismeretek fontos információkkal szolgálhatnak ezen vegyületek humán patogén mikroorganizmusok elleni alkalmazhatóságával kapcsolatosan. A klinikai szempontból jelentős baktériumokkal és gombákkal szemben aktivitást mutató, de emlőssejtekre nem toxikus peptaibolok antimikrobiális, immunszupresszív és neuroleptikus hatású gyógyszerjelölteket nyújthatnak a humán gyógyászat számára, a növénypatogén baktériumokkal és gombákkal szemben hatásos, de a hasznos mikroszervezeteket és a növényeket nem károsító peptaibolok pedig mezőgazdasági alkalmazásokra szánt biokontroll készítmények potenciális komponensei lehetnek.
A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára. A gombák által termelt peptid antibiotikumok csoportjába tartozó, ún. „peptaibol” vegyületek széleskörű biológiai hatásairól kevés információ áll rendelkezésre. Kutatásunk során célul tűztük ki peptaibol vegyületek gombákból történő tisztítását, kémiai összetételük és szerkezetük meghatározását, valamint az egyes peptaibol vegyületek baktériumokra, gombákra, emlőssejtekre és növényekre gyakorolt biológiai hatásainak feltérképezését. A tervezett szűrőprogram új, emberi betegségeket okozó mikrobák ellen hatásos gyógyszerjelölteket azonosíthat, és fontos információkkal szolgálhat a peptaibol vegyületek környezetbarát, biológiai növényvédelemben történő felhasználási lehetőségeivel kapcsolatban is.
Summary
Summary of the research and its aims for experts Describe the major aims of the research for experts. Peptaibols are secondary metabolites constituting a family of fungal peptide antibiotics. Most of the peptaibol producers are fungal species from genera belonging to the Hypocreales order of the Ascomycota division, with members of the genus Trichoderma being the most important, responsible for the production of about two third of the known peptaibols. Although it has been revealed that peptaibols possess a wide spectrum of biological activities including antibacterial, antifungal and antiviral effects, immunosuppressive and neuroleptic properties, toxicity to mammalian cells and elicitation of systemic plant resistance, there is a lack of wide-scale bioactivity screening data in the literature. The aims of our project are: - to isolate peptaibols from Hypocrealean fungi - to determine their chemical composition and three-dimensional structure - to characterize their bioactivities against bacteria, fungi, mammalian cells and plants - to identify structure-activity relationships between their structural features and bioactivities, - to study the interactions of peptaibols with micelles and membranes.
What is the major research question? Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments. The results of isolation, purification, separation and biological characterization will show, which taxonomically identified strains produce peptaibols; what type of these molecules are produced by different species; and what kind of bioactivities peptaibols possess against bacteria, fungi, mammalian cells and plants. The structural investigation of peptaibols is important to identify their conformational features, which can help to understand the mode of action of these molecules. The structure-activity relationship studies can supply information about the correlations between the structural properties and bioactivities of peptaibols.
What is the significance of the research? Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field. Complex screening programs aimed at the identification and structural elucidation of new peptaibols along with testing their bioactivities towards various organisms could provide novel antimicrobial agents. The efficiency of antimicrobial chemotherapy is increasingly challenged by the emergence of pathogenic strains exhibiting high levels of antibiotic resistance, therefore it is very important to search for novel compounds produced by living organisms. Detailed knowledge of the properties of peptaibols may provide important information about their potential applicability as drugs against human pathogenic microorganisms. Peptaibols active against clinically relevant bacteria and fungi but non-toxic to mammalian cells may reveal new antimicrobial, immunosuppressive and neuroleptic drug candidates for human medicine, while those ones that are active against plant pathogenic bacteria and fungi but less affecting beneficial microorganisms and plants could be potential components of biocontrol preparations intended for agricultural applications.
Summary and aims of the research for the public Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others. Only limited information is available about the wide-scale biological activities of the so called "pepataibol" compounds belonging to the group of peptide antibiotics produced by fungi. The aim of our research is the purification of peptaibol compounds from fungi, the determination of their chemical composition and structure as well as the mapping of their biological activities towards bacteria, fungi, mammalian cells and plants. The planned screening programme may reveal new drug candidates that are effective against microbes causing human diseases, and provide important information about the application possibilities of peptaibol compounds in the environment-friendly, biological control of plant diseases.
