Kierownik Pracowni

• prof. dr hab. Teresa Olczak

Pracownicy

• dr Michał Śmiga

Doktoranci

• mgr inż. Paulina Ślęzak
• mgr inż. Klaudia Siemińska
• mgr inż. Patryk Cierpisz

Informacje kontaktowe:

• Laboratorium: pokój 3.39, tel. +48 71375 2394
• Kierownik Pracowni: pokój 3.25, tel. +48 71 375 2612
• Pracownicy i Doktoranci: pokój 3.26, tel. +48 71 375 2304

Tematyka pracy badawczej i najważniejsze wyniki

• Bakteryjne mechanizmy przyswajania żelaza i hemu – choroby przyzębia i ich związek z chorobami układowymi człowieka.

Choroby przyzębia należą do powszechnie występujących schorzeń infekcyjnych człowieka, charakteryzujących się stanem zapalnym, niszczeniem i zanikiem tkanek utrzymujących zęby, wynikających z destrukcyjnego działania czynników produkowanych przez bakterie oraz z nadmiernej odpowiedzi ze strony układu immunologicznego człowieka na te czynniki. W ostatnich latach wykazano istotne powiązanie pomiędzy chorobami przyzębia i chorobami układowymi człowieka, takimi jak cukrzyca, choroby układu krążenia, choroba Alzheimera. Bakterie Porphyromonas gingivalis, jeden z głównych czynników etiologicznych przewlekłych chorób przyzębia, do przeżycia i efektywnej infekcji wymagają dostępności żelaza i hemu, które przyswajają za pomocą m.in. nowego, scharakteryzowanego przez naszą grupę badawczą systemu Hmu, z wiodącą rolą odgrywaną przez HmuY, białko o unikalnych właściwościach hemoforowych. Bakterie te mogą wykorzystywać również mechanizmy przyswajania hemu innych komensalnych/patogennych bakterii, takich jak Streptococcus gordonii, Tannerella forsythia, Prevotella intermedia oraz hemoproteiny gospodarza w celu nasilenia własnej wirulencji, prowadzącej do zaburzenia równowagi mikrobiomiu jamy ustnej. Co więcej, przejście bakterii z jamy ustnej do dalszych odcinków przewodu pokarmowego powoduje, że bakterie P. gingivalis zasiedlające jelito grube mogą wykorzystywać systemy przyswajania hemu bakterii Bacteroides vulgatus i Bacteroides fragilis i prowadzić do zaburzenia równowagi również w mikrobiomie jelita grubego, co dodatkowo wpływa na ich udział w chorobach układowych o podłożu zapalnym.

Stosowane techniki i metody

• Techniki biologii molekularnej (klonowanie, PCR, RT-PCR, EMSA)
• Hodowle bakteryjne (Escherichia coli, Porphyromonas gingivalis, Tannerella forsythia, Prevotella intermedia, Bacteroides fragilis, Streptococcus gordonii)
• Hodowle komórek ssaczych
• Nadprodukcja i oczyszczanie białek rekombinowanych
• Oczyszczanie białek (metody chromatograficzne, elektroforetyczne, chromatografia niskociśnieniowa, FPLC, HPLC)
• Mutageneza
• Metody spektroskopowe
• Analiza oddziaływania białko-białko, białko-hem i białko-DNA

Przykładowe tematy prac doktorskich

• „Charakterystyka lipoproteiny HmuY z bakterii Porphyromonas gingivalis”, Halina Wójtowicz, 2011.
• „Charakterystyka białek kodowanych przez operon Hmu zPorphyromonas gingivalis i innych bakterii”, Marcin Bielecki, 2015.
• „Udział białka PgFur w wirulencji bakterii Porphyromonas gingivalis”, Michał Śmiga, 2018.

Aktualnie realizowane prace magisterskie i licencjackie

Magisterskie:

• „Charakterystyka homologu białka Crp z bakterii Porphyromonas gingivalis„.
• „Przygotowanie, nadprodukcja i oczyszczanie zmodyfikowanych wariantów białka HmuY”.

Licencjackie:

• „Metoda CRSPR/Cas9 – mechanizm i zastosowanie w badaniach naukowych oraz medycynie”.
• „Mikrobiom układu pokarmowego człowieka”.
• „Powiązanie chorób przyzębia z rozwojem chorób neurodegeneracyjnych”.

Projekty badawcze

Bieżące:

• NCN OPUS 17 (2019/33/B/NZ6/00292): ,,Białka o właściwościach hemoforowych beztlenowych bakterii Bacteroidetes – istotne czynniki wirulencji kluczowych patogenów ludzkiego mikrobiomu, związanych z przewlekłymi chorobami o podłożu zapalnym” (2020-2023).
  Kierownik projektu: prof. dr hab. Teresa Olczak.

Zakończone:

• NCN OPUS 12 (2016/23/B/NZ6/00080): „Synergistyczne mechanizmy przyswajania hemu wykorzystywane przez periodontopatogeny w warunkach fizjologicznych i w chorobach przyzębia związanych z chorobami układowymi” (2017-2021).
  Kierownik projektu: prof. dr hab. Teresa Olczak.
• NCN OPUS 9 (2015/17/B/NZ6/01969): „Białko HmuY bakterii Porphyromonas gingivalis i jego homologi z innych periodontopatogenów – nowa grupa bakteryjnych czynników wirulencji” (2016-2019).
  Kierownik projektu: prof. dr hab. Teresa Olczak.
• NCN OPUS 8 (2014/15/B/NZ6/01723): „Regulacja mechanizmów przyswajania żelaza i hemu oraz wirulencji bakterii Porphyromonas gingivalis przy udziale białka PgFur i małych RNA” (2015-2018).
  Kierownik projektu: prof. dr hab. Teresa Olczak.
• NCN PRELUDIUM 8 (2014/15/N/NZ6/01718): „Współdziałanie białka PgFur z białkami związanymi z CRISPR i wybranymi regulatorowymi czynnikami transkrypcyjnymi w mechanizmach wirulencji bakterii Porphyromonas gingivalis” (2015-2018).
  Kierownik projektu: dr Michał Śmiga.

Wyposażenie aparaturowe

• Komora do pracy w warunkach beztlenowych
• Spektrofotometr dwuwiązkowy
• Zestaw do chromatografii niskociśnieniowej
• Termocykler do PCR w czasie rzeczywistym

Wybrane publikacje

1. Siemińska K., Cierpisz P., Śmiga M., Olczak T. (2021) Porphyromonas gingivalis HmuY and Bacteroides vulgatus Bvu-a novel competitive heme acquisition strategy. Int J Mol Sci. 24;22(5):2237
2. Ślęzak P., Śmiga M., Smalley JW., Siemińska K., Olczak T. (2020) Porphyromonas gingivalis HmuY and Streptococcus gordonii GAPDH-Novel Heme Acquisition Strategy in the Oral Microbiome. Int J Mol Sci 10;21(11):4150
3. Śmiga M., Ślęzak P., Siemińska K., Olczak T. (2020) Mechanizmy wirulencji wykorzystywane w patogenezie chorób przyzębia przez bakterie Porphyromonas gingivalis. Postepy Hig Med Dosw 74: 247-258
4. Bielecki M., Antonyuk S., Strange RW., Siemińska K., Smalley JW., Mackiewicz P., Śmiga M., Cowan M., Capper MJ., Ślęzak P., Olczak M., Olczak T. (2020) Prevotella intermedia produces two proteins homologous to Porphyromonas gingivalis HmuY but with different heme coordination mode. Biochem J. 477(2):381-405
5. Nobre Dos Santos-Lima EK., Araújo Paiva Andrade Cardoso K., Mares de Miranda P., Cirino de Carvalho-Filho P., Passos Rocha T., Ferreira de Moura-Costa L., Olczak T., Miranda Lopes Falcão M., Gomes-Filho IS., Meyer R., Tosta Xavier M., Castro Trindade S. (2020) Novel synthetic peptide derived from Porphyromonas gingivalis Lys-gingipain detects IgG-mediated host response in periodontitis. Anaerobe 7(61):102140
6. Śmiga M., Olczak T. (2019) PgRsp Is a Novel Redox-Sensing Transcription Regulator Essential for Porphyromonas gingivalis Virulence. Microorganisms 12:623
7. Śmiga M., Bielecki M., Olczak M., Olczak T. (2019) Porphyromonas gingivalis PgFur Is a Member of a Novel Fur Subfamily With Non-canonical Function. Front Cell Infect Microbiol 9:233.
8. Śmiga M., Stępień P., Olczak M., Olczak T. (2019) PgFur participates differentially in expression of virulence factors in more virulent A7436 and less virulent ATCC 33277 Porphyromonas gingivalis strains. BMC Microbiol 19(1):127
9. Bielecki M., Antonyuk S., Strange R.W., Smalley J.W., Mackiewicz P., Śmiga M., Stępień P., Olczak M., Olczak T. (2018) Tannerella forsythia Tfo belongs to Porphyromonas gingivalis HmuY-like family of proteins but differs in heme-binding properties. Biosci Rep 22;38(5).
10. Brown J.L., Yates E., Bielecki M., Olczak T., Smalley J.W. (2018) Potential role for Streptococcus gordonii-derived hydrogen peroxide in haem acquisition by Porphyromonas gingivalis. Mol Oral Microbiol 33:322-335.
11. Olczak T., Śmiga M., Kwiecień A., Bielecki M., Wróbel R., Olczak M., Ciunik Z. (2017) Antimicrobial activity of stable hemiaminals against Porphyromonas gingivalis. Anaerobe. 44:27-33.
12. Smalley J.W., Olczak T. (2017) Haem acquisition mechanisms of Porphyromonas gingivalis – strategies used in polymicrobial community in a haem-limited host environment. Mol Oral Microbiol. 32(1):1-23.
13. Gmiterek A., Kłopot A., Wójtowicz H., Trindade S.C., Olczak M., Olczak T. (2016) Immune response of macrophages induced by Porphyromonas gingivalis requires HmuY protein. Immunobiology 221(12):1382-1394
14. Carvalho-Filho P.C., Gomes-Filho I.S., Meyer R., Olczak T., Xavier M.T., Trindade S.C. (2016) Role of Porphyromonas gingivalis HmuY in immunopathogenesis of chronic periodontitis. Mediators Inflamm 2016:7465852
15. Olczak T., Sosicka P., Olczak M. (2015) HmuY is an important virulence factor for Porphyromonas gingivalis growth in the heme-limited host environment and infection of macrophages. Biochem Biophys Res Commun, 2015, 467, 748-753.
16. Benedyk M., Byrne D.P., Glowczyk I., Potempa J., Olczak M., Olczak T., Smalley J.W. (2015) Pyocyanin, a contributory factor in haem acquisition and virulence enhancement of Porphyromonas gingivalis in the lung. PloS One 10(2):e0118319
17. Śmiga M., Bielecki M., Olczak M., Smalley J.W., Olczak T. (2015) Anti-HmuY antibodies specifically recognize Porphyromonas gingivalis HmuY protein but not homologous proteins in other periodontopathogens. PloS One 10(2):e0117508
18. Ciuraszkiewicz J., Śmiga M., Mackiewicz P., Gmiterek A., Bielecki M., Olczak M., Olczak T. (2014) Fur homolog regulates Porphyromonas gingivalis virulence under low-iron/heme conditions through a complex regulatory network. Mol Oral Microbiol 29:333-353
19. Antonyuk S.V., Olczak M., Olczak T., Ciuraszkiewicz J., Strange R.W. (2014) The structure of a purple acid phosphatase involved in plant growth and pathogen defence exhibits a novel immunoglobulin-like fold. IUCrJ 1:101-109
20. Gmiterek A., Wójtowicz H., Mackiewicz P., Radwan-Oczko M., Kantorowicz M., Chomyszyn-Gajewska M., Frąszczak M., Bielecki M., Olczak M., Olczak T. (2013) The unique hmuY gene sequence as a specific marker of Porphyromonas gingivalis. PLoS One 8(7):e67719
21. Byrne D.P., Potempa J., Olczak T., Smalley J.W. (2013) Evidence of mutualism between two periodontal pathogens: Co-operative haem acquisition by the HmuY haemophore of Porphyromonas gingivalis and the cysteine protease interpain A (InpA) of Prevotella intermedia. Mol Oral Microbiol 28:219-229
22. Wójtowicz H., Bielecki M., Wojaczyński J., Olczak M., Smalley J.W., Olczak T. (2013) The Porphyromonas gingivalis HmuY haemophore binds gallium(iii), zinc(ii), cobalt(iii), manganese(iii), nickel(ii), and copper(ii) protoporphyrin IX but in a manner different to iron(iii) protoporphyrin IX. Metallomics 5:343-351
23. Wojaczyński J., Wójtowicz H., Bielecki M., Olczak M., Smalley J.W., Latos-Grażyński L., Olczak T. (2011) Iron(III) mesoporphyrin IX and iron(III) deuteroporphyrin IX bind to the Porphyromonas gingivalis HmuY hemophore. Biochem Biophys Res Commun 411:299-304
24. Smalley J.W., Byrne D.P., Birss A.J., Wojtowicz H., Sroka A., Potempa J., Olczak T. (2011) HmuY haemophore and gingipain proteases constitute a unique syntrophic system of haem acquisition by Porphyromonas gingivalis. PLoS One 6(2):e17182
25. Wójtowicz H., Guevara T., Tallant C., Olczak M., Sroka A., Potempa J., Solà M., Olczak T., Gomis-Rüth F.X. (2009) Unique structure and stability of HmuY, a novel heme-binding protein of Porphyromonas gingivalis. PLoS Pathogens 5(5):e1000419