Projekt je zaměřen na studium úlohy membránových přenašečů (efluxových pump) v toleranci k rozpouštědlům u Gram pozitivních bakterií na příkladu butanolu a rozpouštědlotvorných klostridií. Geny potenciálních efluxových pump budou vybrány na základě bioinformatických analýz genomů sekvenovaných klostridií společně s RNA-seq a RT-qPCR transkriptomovými analýzami. Tyto geny budou využity pro získání mutantů nesoucích buď „over-expresi“ nebo „knock-out“. Získané mutanty budou testovány na změnu tolerance k butanolu a změny v transportu látek přes buněčnou membránu pomocí fluorescenčních technik, fluorimetrie a průtokové cytometrie. Kromě cílené mutageneze bude pro získání mutantů využita také technika laboratorní adaptivní evoluce, kdy bude eflux indukován nebo potlačen pomocí přídavku induktorů nebo inhibitorů efluxu. Data získaná pomocí RNA-seq techniky budou využita pro modelování signálních drah zodpovědných za eflux a toleranci k butanolu. Výsledky projektu přispějí k objasnění procesu exkrece rozpouštědel u Gram pozitivních bakterií.

Description in English
This project is focused on the role of membrane transporters (efflux pumps) in solvent tolerance of Gram positive bacteria using, as an example, butanol and solvent-producing clostridia. Based on bioinformatic analyses of potential efflux pumps in sequenced clostridia, and RNA-seq plus RT-qPCR transcriptome analyses, candidate (efflux) genes will be identified, and over-expression or knock-out mutants will be produced. These mutants will be tested for butanol tolerance, and changes in membrane transport will be assessed by the fluorescence-based methods, fluorimetry and flow cytometry. In addition to targeted mutagenesis, we will carry out tolerance studies using adaptive laboratory evolution experiments with efflux inducers and inhibitors. RNA-seq data will be used to model signaling pathways responsible for butanol efflux and resistance. Project results will increase our understanding of solvent excretion in Gram positive bacteria.

Keywords
Clostridium;efluxové pumpy;tolerance butanolu;transportní proteiny;tolerance rozpouštědel

Key words in English
Clostridium;efflux pumps;butanol tolerance;transport proteins;solvent tolerance

GA17-00551S

Czech

Provazník Valentýna, prof. Ing., Ph.D. - principal person responsible
Cicková Pavlína, Mgr., Ph.D. - fellow researcher
Kupková Kristýna, Ing. - fellow researcher
Sedlář Karel, doc. Mgr. Ing., Ph.D. - fellow researcher

Department of Biomedical Engineering
- responsible department (28.9.2017 - not assigned)
Department of Biomedical Engineering
- beneficiary (28.9.2017 - not assigned)

JUREČKOVÁ, K.; RASCHMANOVÁ, H.; KOLEK, J.; VASYLKIVSKA, M.; BRANSKÁ, B.; PATÁKOVÁ, P.; PROVAZNÍK, I.; SEDLÁŘ, K. Identification and validation of reference genes in Clostridium beijerinckii NRRL B-598 for RT-qPCR using RNA-Seq data. Frontiers in Microbiology, 2021, vol. 12, no. 1, p. 1-10. ISSN: 1664-302X.
Detail

BRANSKÁ, B.; VASYLKIVSKA, M.; RASCHMANOVÁ, H.; JUREČKOVÁ, K.; SEDLÁŘ, K.; PROVAZNÍK, I.; PATÁKOVÁ, P. Changes in efflux pump activity of Clostridium beijerinckii throughout ABE fermentation. Applied Microbiology and Biotechnology, 2021, vol. 105, no. 1, p. 1-13. ISSN: 1432-0614.
Detail

PATÁKOVÁ, P.; KOLEK, J.; JUREČKOVÁ, K.; BRANSKÁ, B.; SEDLÁŘ, K.; VASYLKIVSKA, M.; PROVAZNÍK, I. Deeper below the surface – transcriptional changes of selected Clostridium beijerinckii NRRL B-598 genes induced by butanol shock. MicrobiologyOpen, 2020, vol. 00, no. 0, p. 1-14. ISSN: 2045-8827.
Detail

SEDLÁŘ, K.; VASYLKIVSKA, M.; MUSILOVÁ, J.; BRANSKÁ, B.; PROVAZNÍK, I.; PATÁKOVÁ, P. Phenotypic and genomic analysis of isopropanol and 1,3-propanediol producer Clostridium diolis DSM 15410. GENOMICS, 2020, vol. 113, no. 1, p. 1109-1119. ISSN: 0888-7543.
Detail

VASYLKIVSKA, M.; BRANSKÁ, B.; SEDLÁŘ, K.; JUREČKOVÁ, K.; PROVAZNÍK, I.; PATÁKOVÁ, P. Phenotypic and genomic analysis of Clostridium beijerinckii NRRL B-598 mutants with increased butanol tolerance. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 2020, vol. 8, no. 1, p. 1-18. ISSN: 2296-4185.
Detail

MUSILOVÁ, J.; JUREČKOVÁ, K.; KOLEK, J.; PROVAZNÍK, I.; PATÁKOVÁ, P.; SEDLÁŘ, K. Signaling Pathway for Butanol Production in Clostridium beijerinckii NRRL B-598. In Proceedings of the 7th International Conference on Chemical Technology. Czech Society of Industrial Chemistry, 2019. p. 46-52. ISBN: 978-80-88307-00-6.
Detail

JUREČKOVÁ, K.; SEDLÁŘ, K.; PROVAZNÍK, I. Identification of housekeeping genes in Clostridium beijerinckii NRRL B-598 RNA-Seq transcriptome. In Proceedings of the 7th International Conference on Chemical Technology. Czech Society of Industrial Chemistry, 2019. p. 67-71. ISBN: 978-80-88307-00-6.
Detail

VASYLKIVSKA, M.; JUREČKOVÁ, K.; BRANSKÁ, B.; SEDLÁŘ, K.; KOLEK, J.; PROVAZNÍK, I.; PATÁKOVÁ, P. Transcriptional analysis of amino acid, metal ion, vitamin and carbohydrate uptake in butanol-producing Clostridium beijerinckii NRRL B-598. PLOS ONE, 2019, vol. 14, no. 11, p. 1-19. ISSN: 1932-6203.
Detail

BRANSKÁ, B.; VASYLKIVSKA, M.; SEDLÁŘ, K.; JUREČKOVÁ, K.; PATÁKOVÁ, P. Flow cytometry for better insight into the physiology of sporulating bacteria. 4th International Symposium on the Genetics of Industrial Microorganisms - Abstracts. 2019. p. 212-212.
Detail

PATÁKOVÁ, P.; VASYLKIVSKA, M.; JUREČKOVÁ, K.; MUSILOVÁ, J.; KOLEK, J.; BRANSKÁ, B.; SEDLÁŘ, K. Stress response to butyric acid and butanol formation in Clostridium beijerinckii at transcriptional level. 14th International Symposium on the Genetics of Industrial Microorganisms - Abstracts. 2019. p. 209-209.
Detail

SEDLÁŘ, K.; KOLEK, J.; GRUBER, M.; JUREČKOVÁ, K.; BRANSKÁ, B.; CSABA, G.; VASYLKIVSKA, M.; ZIMMER, R.; PATÁKOVÁ, P.; PROVAZNÍK, I. A transcriptional response of Clostridium beijerinckii NRRL B-598 to a butanol shock. BIOTECHNOL BIOFUELS, 2019, vol. 12, no. 1, p. 1-16. ISSN: 1754-6834.
Detail

JUREČKOVÁ, K.; SEDLÁŘ, K.; PROVAZNÍK, I. Pipeline for visualization of gene expression profiles of Clostridium beijerinckii NRRL B-598. In Proceedings of IEEE Student Branch Conference Mikulov 2019. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií, 2019. p. 10-12. ISBN: 978-80-214-5781-2.
Detail

SEDLÁŘ, K.; GRUBER, M.; BRANSKÁ, B.; CSABA, G.; ZIMMER, R.; PATÁKOVÁ, P.; PROVAZNÍK, I. Gene Ontology Annotation of Clostridium beijerinckii NRRL B-598 genome. 7th International Conference on Chemical Technology BOOK OF ABSTRACTS, FULL PAPERS. 2019. p. 1 (1 s.). ISBN: 978-80-88307-01-3.
Detail

MUSILOVÁ, J. Signaling Pathway for Butanol Production in Clostridium beijerinckii NRRL B-598. In Proceedings of the 25th Conference STUDENT EEICT 2019. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií, 2019. p. 187-190. ISBN: 978-80-214-5735-5.
Detail

PATÁKOVÁ, P.; BRANSKÁ, B.; SEDLÁŘ, K.; VASYLKIVSKA, M.; JUREČKOVÁ, K.; KOLEK, J.; CICKOVÁ, P.; PROVAZNÍK, I. Acidogenesis, solventogenesis, metabolic stress response and life cycle changes in Clostridium beijerinckii NRRL B-598 at the transcriptomic level. Scientific Reports, 2019, vol. 9, no. 1, p. 1-21. ISSN: 2045-2322.
Detail

JUREČKOVÁ, K.; KOŠČOVÁ, P.; SEDLÁŘ, K.; KOLEK, J.; PATÁKOVÁ, P.; PROVAZNÍK, I. In Silico Prediction of Genes Coding Efflux Pumps in Clostridium Beijerinckii NRRL B-598. In Proceedings of the 6th International Conference on Chemical Technology (ICCT). 2018. p. 86-90. ISBN: 978-80-86238-77-7.
Detail

SEDLÁŘ, K.; KOŠČOVÁ, P.; VASYLKIVSKA, M.; BRANSKÁ, B.; KOLEK, J.; KUPKOVÁ, K.; PATÁKOVÁ, P.; PROVAZNÍK, I. Transcription profiling of butanol producer Clostridium beijerinckii NRRL B-598 using RNA-Seq. BMC GENOMICS, 2018, vol. 19, no. 415, p. 1 (1 s.). ISSN: 1471-2164.
Detail

PATÁKOVÁ, P.; KOLEK, J.; SEDLÁŘ, K.; KOŠČOVÁ, P.; BRANSKÁ, B.; KUPKOVÁ, K.; PAULOVÁ, L.; PROVAZNÍK, I. Comparative analysis of high butanol tolerance and production in clostridia. BIOTECHNOLOGY ADVANCES, 2018, vol. 35, no. 8, p. 721-738. ISSN: 0734-9750.
Detail

SEDLÁŘ, K.; BRANSKÁ, B.; KUPKOVÁ, K.; KOŠČOVÁ, P.; KOLEK, J.; VASYLKIVSKA, M.; PATÁKOVÁ, P.; PROVAZNÍK, I. Analysis of Clostridium beijerinckii NRRL B-598 coding regions using RNA-Seq data of a closely related strain. In Proceedings of the 5th International Conference on Chemical Technology. 1. Praha: Ocean Design, 2017. p. 87-91. ISBN: 978-80-86238-62-3.
Detail

KOŠČOVÁ, P.; SEDLÁŘ, K.; KUPKOVÁ, K.; KOLEK, J.; PATÁKOVÁ, P.; PROVAZNÍK, I. TERTIARY STRUCTURE PREDICTION OF POTENTIAL EFFLUX-PUMP PROTEIN IN CLOSTRIDIUM BEBERINCKII NRRL B-598. In Proceedings of the 5th International Conference on Chemical Technology. 1. Praha: Ocean Design, 2017. p. 26-30. ISBN: 978-80-86238-62-3.
Detail

Responsibility: Provazník Valentýna, prof. Ing., Ph.D.