Članek je bil nedavno sprejet v objavo v prestižno revijo Nature Communications (A'', IF)12). B. subtilis je talna bakterija, ki je sposobna naravnega privzema zunajcelične DNA. Bakterije B. subtilis ob srečanju tvorijo mejno linijo, ki jo narekuje hitro razvijajoč se sistem sorodstvenega razlikovanja (SR), ki ga sestavljajo različni geni, ki kodirajo celični napad in obrambne mehanizme, kar povzroči ubijanje antagoniziranega seva. V tem delu smo pokazali, da antagonizem med sevi vzpodbuja horizontalni prenos genov med sevi z nizko sorodnostjo. Prenos genov je večinoma enosmeren, indukcija kompetence v celici prejemnici je povezana z aktivacijo odziva na stres v celici, ki je napadena. Napadena celica, ki se odzove na celični stres začne izražati sigma faktor SigW, brez aktivacije katerega se v celici napadalki kompetenca ne zviša. Bolj sorodni sevi, ki bi v teoriji doživeli učinkovitejšo rekombinacijo zaradi povečane homologije zaporedja DNA, ob srečanju ne povečajo regulacije kompetence. Ta rezultat kaže, da lahko socialne interakcije preglasijo mehanistične ovire za horizontalni prenos genov. Predvidevamo, da bi kompetenca, regulirana s SR, kot odgovor na antagonizem, lahko povečala verjetnost učinkovitega vključevanja novih alelov in genov in prispevala k evoluciji te vrste.
COBISS.SI-ID: 62369539
V pravkar objavljenem članku (A') smo uporabili bakterijo Bacillus subtilis kot modelni organizem za proučevanje vloge surfaktina pri genetski transformaciji za privzem in vključitev zunajcelične DNA. Pokazali smo, da surfaktin, ki je močan biosurfaktant in protimikrobni lipopeptid, prispeva k horizontalnemu prenosu genov med dvema skoraj enakima populacijama bakterije Bacillus subtilis z indukcijo lize v subpopulaciji celic. Zunajcelična DNA, ki je sproščena iz liziranih celic, nato služi kot vir novih genetskih lastnosti za bližnje kompetentne celice ali za popravilo DNA poškodb, če pride do izmenjave znotraj klonalne populacije. Zaradi tega je surfaktin povezan s horizontalnim prenosom genov kot lipopeptid, ki tvori pore in posledično prispeva k zbiranju zunajcelične DNA. Ti rezultati so dokaz za temeljni mehanizem, vključen v horizontalni prenos genov, in bistveno povečajo naše razumevanje prenosa DNA v zelo sorodnih populacijah B.subtilis in širjenja genov za odpornost proti antibiotikom ter diverzifikacijo mikrobnih združb v okolju.
COBISS.SI-ID: 58756355
Bacillus subtilis je bakterija, ki jo najdemo praktično povsod po svetu. Bakterijska biogeografija je zanimivo področje, ki proučuje, kako se bakterije razlikujejo ne le glede na geografsko razdaljo, temveč tudi glede na okolje, iz katerega so bile izolirane. V tej študiji smo pokazali, da so se puščavski sevi, izolirani iz tal v ZDA, razlikovali od slovenskih izolatov. Slovenski izolati so bili na podlagi genetskih dokazov podobni, ne glede na to, ali so bili izolirani iz paradižnikove rizosfere ali nabrežnih tal reke Save, kar kaže na to, da ima okolje ključno vlogo pri razvoju te vrste. Poleg tega smo tudi pokazali, da se sorodnost sevov B. subtilis ne zmanjšuje z oddaljenostjo znotraj istega habitata, kar skupaj s podatki o raznolikosti pomeni, da ima razlika v pritiskih izbirnega okolja temeljno vlogo pri evoluciji te vrste. Rezultati tega projekta so v skladu z našimi opazovanji na agarskih ploščah, kjer smo ugotovili, da se par izolatov iz rečnih obrežij in rizosfere združuje, kljub temu da sta izolirana 200 km narazen. Izsledki raziskave, objavljene v reviji z A' tako upravičujejo uporabo nabrežnih sevov ob boku sevom iz rizofere paradižnika v eksperimentih projekta.
COBISS.SI-ID: 5134712
Objavljeni povzetek znanstvenega prispevka je bil predstavljen kot vabljeno predavanje vodje projekta dr. Štefanič na kongresu Slovenskega Mikrobiološkega društva v sekciji Mikrob in okolje na Bledu leta 2017. Predavanje je vključevalo tudi rezultate relevantne za ta projekt, ki naslavljajo sorodstveno razlikovanje bakterije B. subtilis in različne fenotipe ter posledice tega vedenja. Pokazala je, da so sevi B. subtilis, izolirani iz tal, sposobni sorodstvenega razlikovanja med rojenjem na poltrdnem mediju. Roji sorodnih sevov so se združili na poltrdnem mediju, medtem ko je bila med dvema nesorodnima rojema oblikovana mejna črta. Nastanek biofilma na rastlinskih koreninah je pokazal mešane biofilme sorodnih sevov, medtem ko je le en od sevov prevladoval v biofilmu, kadar sta bila inokulirana dva nesorodna seva. Kin sevi so na gojišču tvorili skupen roj, medtem ko je v mešanici dveh nesorodnih rojev na poltrdnem mediju eden prevladoval in se razširil po celotni površini plošče. Elektronska mikroskopija je pokazala poškodovane celice med dvema nesorodnima rojema, medtem ko so bile celice na mestu mešanice sorodnih sevov nepoškodovane in nedotaknjene. Na mejni črti so opazili povečano pogostost transformacije, kar kaže na to, da je bila izmenjava DNA med ne-sorodnimi sevi pogostejša kot med sorodnimi sevi. Ta odkritja razkrivajo medsebojno delovanje sorodnih bakterij B. subtilis, njihovo družbenost in posledice takšnih interakcij na preživetje in razvoj te vrste.
COBISS.SI-ID: 4824184
Prispevek je vodja projekta, dr. Štefanič, predstavila kot vabljeno predavanje na mednarodnem kongresu v Nanjingu, "Plant-Microbe Interactions in the Rhizosphere", v družbi najpomembnejših strokovnjakov na področju rizosfernih pospeševalcev rasti rastlin iz rodu Bacillus. V okviru predavanja je predstavila pretekle in tekoče rezultate na področju sorodstvenega razlikovanja diskriminacije in predpostavko, da je za to ključen antagonizem med sevi. To predpostavko je podprla z različnimi eksperimentalnimi rezultati na temo 1) kompeticije kin in non-kin sevov na rastlinskih koreninah rastlin, 2) preiskovanja mejne linije in rojev celic z elektronskim mikroskopom, 3) testiranja na sposobnost sporulacije bakterije na mejni liniji 4) testiranja prenosa DNA in prepisovanja kompetenčnih genov. Eksperimenti so pokazali, da rojenje mešanih kin sevov tvori mešan biofilm na korenini, medtem ko je biofilm sestavljen iz enega seva, koadar sočasno inokuliramo dva non-kin seva. Elektronska mikroskopija na mejni liniji je pokazala lizirane in poškodovane celice, medtem ko so bile celice v rojih nedotaknjene in zdrave. Sporulacija kot strategija preživetja na mejni liniji je pokazala, da je sporulacija enega non-kin seva bistveno manjša v primerjavi s sporulacijo istega seva v kombinaciji s kin sevom. Na mejni liniji smo opazili povečan prenos DNA med non-kin sevi.
COBISS.SI-ID: 4992888