Materia y Zjazdowe RH 08092011 RH FINAL)...15.30 – 15.45 Orzechowski Łukasz Transgeniczne dro...

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Człowiek – najlepsza inwestycja

Plan Zjazdu oraz

streszczenia doniesień

Człowiek – najlepsza inwestycja


„Atrakcyjna i Innowacyjna Biotechnologia - ATRINBIOTECH”

Priorytet IV POKL „Szkolnictwo wyższe i nauka”

Uniwersytet Śląski w Katowicach, ul. Bankowa 12, 40-007 Katowice, http://www.us.edu.pl


2

Komitet Naukowy

I Ogólnopolskiego Zjazdu Młodych Biotechnologów:

Prof. UW dr hab. Danuta Maria Antosiewicz – Uniwersytet Warszawski

Prof. dr hab. Wojciech Kaniewski – Uniwersytet Adama Mickiewicza w Poznaniu

Prof. dr hab. Jerzy Długoński – Uniwersytet Łódzki

Dr inż. Joanna Kalka – Politechnika Śląska w Gliwicach

Dr Agnieszka Zawisza-Raszka – Katedra Fizjologii Zwierząt i Ekotoksykologii

Dr Jolanta Kwaśniewska – Katedra Anatomii i Cytologii Roślin

Dr Regina Galimska-Stypa – Katedra Mikrobiologii

Dr Justyna Wróbel – Zakład Biologii Komórki

Dr Katarzyna Hupert - Kocurek – Katedra Biochemii

Dr Mirosław Kwaśniewski – Katedra Genetyki

Dr Zbigniew Burdach – Katedra Fizjologii Roślin

Dr Agata Burian - Zakład Biofizyki i Morfogenezy Roślin

Dr hab. Piotr Świątek – Katedra Histologii i Embriologii Zwierząt

Patronat honorowy:

JM Rektor Uniwersytetu Śląskiego - prof. zw. dr hab. Wiesław Banyś Dziekan Wydziału Biologii i Ochrony Środowiska - prof. zw. dr hab. Iwona Szarejko

Komitet organizacyjny:

Prodziekan ds. Rozwoju Wydziału - dr hab. Ewa Kurczyńska, prof. UŚ:

Koordynator Projektu - dr hab. Robert Hasterok, prof. UŚ

Z-ca Koordynatora Projektu - dr Izabela Greń

Konsultant Administracyjny - mgr Dorota Siwińska

Studencki Koordynator ds. Zjazdu - Ewa Wierus

Przedstawiciel Samorządu Studenckiego - Przemysław Danek





3

PLAN I OGÓLNOPOLSKIEGO ZJAZDU MŁODYCH BIOTECHNOLOGÓW

22 września 2011r. (dzień 1)

SESJA I: BIOTECHNOLOGIA ORGANIZMÓW

08.00 – 09.00 Rejestracja uczestników Zjazdu

09.00 – 09.15 Uroczyste otwarcie Zjazdu, rozpoczęcie sesji: Biotechnologia organizmów

09.15 – 10.00 Wykład dr hab. prof. UW Danuty Marii Antosiewicz (Wydział Biologii, Uniwersytet Warszawski) Ingerencja ekspresji transgenu w metabolizm rośliny - gospodarza

10.15 – 10.30 Sikora Beata Wykorzystanie techniki RAPD w identyfikacji gatunków z rodzaju Capsicum spp.

10.30 – 10.45 Sega Paweł Stworzenie komórki bakteryjnej kontrolowanej przez syntetyczny genom

10.45 – 11.15 Przerwa kawowa

11.15 – 11.30 Marek-Swędzioł Monika Nowe perspektywy w świecie komórek macierzystych

11.30 – 11.45 Górka Michał Klonowanie terapeutyczne a klonowanie reprodukcyjne

11.45 – 12.00 Sonakowska Lidia Umrzeć aby przeżyć

12.00 – 12.15 Konsek Agnieszka Immunogenna śmierć komórkowa w terapii nowotworów

12.15 – 12.30 Dyskusja

12.30 – 14.00 Przerwa obiadowa

14.00 – 14.45 Wykład prof. dr hab. Wojciecha Kaniewskiego (Wydział Biologii; Uniwersytet Adama Mickiewicza w Poznaniu) Stan obecny i przyszłość roślin transgenicznych

14.45 – 15.00 Karwot Anna Farmy molekularne roślin w produkcji biofarmaceutyków

15.00 – 15.15 Słota Michał Identyfikacja homologa genu AtERA1, zaangażowanego w odpowiedź na suszę, u jęczmienia jarego (Hordeum vulgare L.)

15.15 – 15.30 Furgała Joanna Otrzymywanie mutantów drożdży Yarrowia lipolytica-S3 do produkcji polioli

15.30 – 15.45 Orzechowski Łukasz Transgeniczne drożdże browarniane produkujące cyklodekstryny, sposobem na poprawienie właściwości piwa


16.15 – 17.30 Sesja plakatowa – nagrodzenie najlepszego wystąpienia





4

23 września 2011r. (dzień 2)

SESJA II: BIOTECHNOLOGIA ŚRODOWISKA

08.00 – 09.00 Rejestracja uczestników Zjazdu

09.00 – 10.00 Rozpoczęcie sesji: Biotechnologia środowiska – wykład prof. dr hab. Jerzego Długońskiego (Wydział Biologii i Ochrony Środowiska; Uniwersytet Łódzki) Ksenoestrogeny - zagrożenia i degradacja mikrobiologiczna

10.00 – 10.15 Stawicka Agnieszka Udoskonalanie szczepów degradujących związki o strukturze aromatycznej metodami biologii molekularnej

10.15 – 10.30 Swędzioł Żaneta Wspomaganie rozkładu związków aromatycznych w glebach drogą bioaugmentacji z wykorzystaniem szczepów dzikich i modyfikowanych genetycznie

10.30 – 10.45 Sałek Karina Zastosowanie surfaktantów w procesach biodegradacyjnych


11.15 – 11.30 Pacwa-Płociniczak Magdalena Rola biosurfaktantów w biologicznym oczyszczaniu gleb skażonych związkami ropopochodnymi

11.30 – 11.45 Tomaszewska Ludwika Biosynteza erytrytolu z glicerolu przez szczep drożdży Yarrowia lipolytica UV27

11.45 – 12.00 Cieślak Karolina Biotechnologiczna konwersja glicerolu do polioli: 1,3-propanodiolu i erytrytolu – fermentacja z adsorpcją produktów

12.00 – 12.15 Krysta Kinga Mechanizmy warunkujące oporność bakterii na ampicylinę

12.15 – 12.30 Jarosławiecka Anna Mechanizmy oporności bakterii na metale ciężkie

12.30 – 14.00 Przerwa obiadowa

14.00 – 14.45 Wykład dr Joanny Kalki (Katedra Biotechnologii Środowiskowej, Politechnika Śląska) Skuteczność oczyszczania odcieków ze składowisk odpadów, czyli o tym jak w praktyce wykorzystać bioindykację

14.45 – 15.00 Wasilkowski Daniel Zastosowanie wskaźników mikrobiologicznych w ocenie efektywności fitostabilizacji wspomaganej w glebie skażonej metalami ciężkimi

15.00 – 15.15 Zakrzewski Dorian Wybrane wskaźniki stresu oksydacyjnego u wstężyka gajowego (Cepaea nemoralis) po ekspozycji na glebę skażoną związkami ropopochodnymi

15.15 – 15.30 Gładysz Marcin Określanie stopnia zanieczyszczenia zbiornika wodnego metalami ciężkimi z użyciem wylinek owadów z rzędu Odonata

15.30 – 15.45 Urbanek Martyna Techniki molekularne w diagnostyce parazytologicznej


16.15 – 17.15 Sesja plakatowa – nagrodzenie najlepszego wystąpienia oraz plakatu/ów

17.15 – 17.30 Uroczyste zakończenie Zjazdu





5

Sesja I: Biotechnologia organizmów – Wykład eksperta

Ingerencja ekspresji transgenu w metabolizm rośliny-gospodarza

Danuta Maria Antosiewicz

Uniwersytet Warszawski, Wydział Biologii, Instytut Biologii Eksperymentalnej i Biotechnologii Roślin

ul. Miecznikowa 1; 02-096 Warszawa; e-mail: [email protected]

Ekspresja wybranych genów w układzie heterologicznym to jedna z metod stosowanych

w biotechnologii dla modyfikacji cech roślin. Charakterystyka transformantów pokazuje

jednak, iż otrzymany fenotyp nie zawsze spełnia nasze oczekiwania. Okazuje się często, że

transformant oprócz spodziewanej modyfikacji wykazuje także wiele zmian niezamierzonych,

a czasem nawet jego fenotyp jest wręcz odwrotny do planowanego. Przyczyna leży

w nieprzewidzianej zmianie ekspresji endogennych genów i dalej szlaków metabolicznych

rośliny-gospodarza. Z tego względu poznanie mechanizmów takich modyfikacji,

konsekwencji metabolicznych ekspresji transgenu, jest ważne zarówno dla przeprowadzenia

z sukcesem celowej modyfikacji roślin jak też dla poszukiwania molekularnych podstaw

regulacji wielu procesów biologicznych.

W ramach badań nad modyfikacją tytoniu dla celów fitoremediacji (zwiększenia

akumulacji i tolerancji kadmu), podjęto próbę wyjaśnienia przyczyn drastycznych różnic

w fenotypie roślin z ekspresją PCS. PCS koduje syntazę fitochelatyn, enzym prowadzący

syntezę fitochelatyn (PC) - niskocząsteczkowych związków tiolowych kompleksujących kadm

w komórce. Pomimo kluczowej roli tych peptydów w detoksykacji Cd2+, ekspresja

w tytoniu CePCS z C elegans prowadziła do wzrostu tolerancji na ten metal, zaś AtPCS1

z A. thaliana do nieoczekiwanego wzrostu wrażliwości.

Spadek tolerancji na Cd2+ roślin tytoniu z ekspresją AtPCS1 nie wynikał

z podwyższonej akumulacji kadmu ani z potranskrypcyjnego wyciszenia endogennego genu

syntazy fitochelatyn - NtPCS1. Okazało się, iż ekspresja AtPCS1 i CePCS w różnym

stopniu: (i) zmienia aktywność enzymu syntazy fitochelatyn; (ii) ingeruje w metabolizm

związków tiolowych w roślinach tytoniu (poziom fitochelatyn, glutationu

i γ-glutamylocysteiny); (iii) modyfikuje trwałość kompleksów PC-Cd; (iv) zmienia dystrybucję

kadmu pomiędzy wakuolą a cytozolem komórek.

Na skutek tych zróżnicowanych zmian obecność kadmu generuje u obu

transformantów inny poziom stresu oksydacyjnego, czemu towarzyszy odmienny wzór

modyfikacji puli zredukowanego GSH oraz askorbinianu, a także aktywność enzymów cyklu

askorbinianowo-glutationowego.

Efektem odmiennego przestawienia metabolizmu roślin tytoniu w wyniku ekspresji

AtPCS1 i CePCS, otrzymane rośliny transgeniczne różnią się drastycznie poziomem

tolerancji na kadm (wzrost tolerancji, obniżenie tolerancji) zamiast oczekiwanego wzrostu

tolerancji u obu typów transformantów.





6

Sesja I: Biotechnologia organizmów – Wykład eksperta

Stan obecny i przyszłość roślin transgenicznych

Wojciech K. Kaniewski

Uniwersytet Adama Mickiewicza, ul. Umóltowska 89, Poznań e-mail: [email protected]

W 2010 roku 17 milionów rolników z 29 państw uprawiało rośliny genetycznie

zmodyfikowane (legalnie – ile było upraw nielegalnych nie wiemy) na obszarze 148 milionów

hektarów. Całkowita powierzchnia upraw roślin transgenicznych przekroczyła miliard

hektarów i co roku rośnie. Obecnie legalnie zarejestrowanych jest do uprawy 20 gatunków

roślin transgenicznych. Liczba odmian dopuszczonych do uprawy i państw je uprawiających

ciągle rośnie. Wzrost powierzchni upraw był co roku powyżej 10%. Zakłada się, że ten trend

będzie się utrzymywał, pomimo, że w USA rynek na podstawowe uprawy (soja, kukurydza,

bawełna, rzepak) jest już prawie nasycony. Areał upraw transgenicznych już dawno

przewyższył areał upraw ekologicznych i gdy od tamtych co roku umiera setki ludzi to od

upraw transgenicznych (wszechstronnie przebadanych) jeszcze nikt nie zachorował. Wzrost

areału upraw roślin zmodyfikowanych będzie się utrzymywał na obecnym poziomie

i przybędzie państw je uprawiających. W Polsce uprawia się legalnie tylko 3000 ha

kukurydzy odpornej na omacnicę prosowiankę, lecz importuje się ogromne ilości soi

i kukurydzy modyfikowanej. Teoretycznie te produkty powinny być używane wyłącznie na

paszę dla zwierząt, lecz są w Polsce masowo używane do produkcji kiełbas, słodyczy

i pieczywa i produkty te nie są oznakowane zgodnie z zaleceniami Unii Europejskiej.





7

Sesja II: Biotechnologia środowiska – Wykład eksperta

Ksenoestrogeny - zagrożenia i degradacja mikrobiologiczna

Jerzy Długoński

Katedra Mikrobiologii Przemysłowej i Biotechnologii Uniwersytetu Łódzkiego ul. Banacha 12/16, 90-236 Łódź,

e-mail: [email protected]

Ksenoestrogeny są substancjami wytworzonymi przez człowieka, które zakłócają prawidłowe

funkcjonowanie układu hormonalnego u ludzi i zwierząt, modulując jego czynności w sposób

właściwy dla żeńskich hormonów płciowych. W literaturze naukowej określane są one

również mianem estrogenów środowiskowych. Grupa tych związków obejmuje: syntetyczne

związki steroidowe stosowane jako doustne środki antykoncepcyjne - 17alfa-etinyloestradiol,

mestranol, niektóre pestycydy – alachlor, atrazynę, DDT, endosulfan, liczne

zanieczyszczenia pochodzenia przemysłowego – tributylocynę, bisfenol A, nonylofenol,

pentachlorofenol, a także związki niektórych metali ciężkich - Pb(II), Cd(II), Ni(II).

Wprowadzone do środowiska wywołują wiele niekorzystnych zmian obserwowanych

zwłaszcza wśród fauny żyjącej w wodach morskich i śródlądowych – niewykształcenie cech

płciowych, zaburzenia płodności i w konsekwencji wymieranie niektórych gatunków

mięczaków wodnych, ryb i ssaków.

Obecność ksenoestroegenów w wodzie spożywanej przez ludzi może także

doprowadzić do niewłaściwego kształtowania się płci w życiu płodowym u ludzi oraz sprzyjać

powstawaniu zmian nowotworowych. Z tego też względu, większość ksenoestroegenów

została zaliczona w prawodawstwie europejskim (dyrektywa 2008/105/WE Parlamentu

Europejskiego i Rady) oraz polskim (rozporządzenie Ministra Środowiska z 2 lipca 2010

roku) do niebezpiecznych substancji priorytetowych, które powinny być całkowicie

wyeliminowane ze środowiska.

Mimo wprowadzonych w latach poprzednich, oraz znowelizowanych ostatnio,

zakazów i ograniczeń, ilość ksenoestrogenów utrzymuje się stale na niedopuszczalnie

wysokim poziomie. Wskazuje na to prowadzony od lat monitoring zawartości

ksenoestrogenów w glebie, osadach dennych, toni wodnej oraz organizmach żyjących

w zanieczyszczonych środowiskach. Przyczyną tego jest nie tylko ograniczona podatność

większości ksenoestrogenów na rozkład, czy kumulacja w łańcuchach troficznych, ale

również ciągła ich emisja przez kraje graniczące z Unią Europejską. W trakcie wykładu

przedstawione zostaną możliwości wykorzystania drobnoustrojów, o różnej przynależności

systematycznej, do biodegradacji tych toksycznych zanieczyszczeń.





8

Sesja II: Biotechnologia środowiska – Wykład eksperta

Skuteczność oczyszczania odcieków ze składowisk odpadów, czyli o tym jak w praktyce wykorzystać bioindykację

Joanna Kalka

Politechnika Śląska, Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki, Katedra Biotechnologii Środowiskowej

ul. Akademicka 2A, 44-100 Gliwice e-mail: [email protected]

Kraje Unii Europejskiej deponują na miejskich składowiskach odpadów łącznie ok. 120

milionów ton odpadów komunalnych rocznie. Badania wykazują, iż składowanie odpadów

jest jednym z najczęściej stosowanych sposobów ich zagospodarowania. Jednak

gromadzenie odpadów na składowiskach, nawet prawidłowo zaprojektowanych, stwarza

wiele zagrożeń. Jest ono bowiem emitorem zanieczyszczeń oddziałujących zarówno na

wodę, glebę jak i powietrze, a w efekcie na ludzi i zwierzęta. Nowoczesne składowiska

odpadów są tak skonstruowane, aby ograniczyć do minimum szkodliwe emisje, z drugiej

jednak strony istnieje powszechna akceptacja faktu, iż część zanieczyszczeń generowanych

przez te obiekty będzie migrować do środowiska.

Zgodnie z obowiązującymi przepisami, odcieki ze składowisk odpadów powinny być

ujmowane i poddawane unieszkodliwianiu. Ze względu na zmienną ich ilość i skład, wybór

odpowiedniej metody unieszkodliwiania stanowi duży problem technologiczny.

Odcieki z miejskich składowisk odpadów komunalnych wykazują dużą toksyczność

wobec organizmów wodnych, w tym również osadu czynnego. Obecnie monitoring

środowiska obejmuje analizy standardowych parametrów fizykochemicznych generowanych

odcieków. Jednak wysokie koszty oraz względy analityczne ograniczają możliwość

zidentyfikowania i oznaczenia ilościowego wszystkich występujących w próbce substancji

zanieczyszczających.

Zaprezentowano wyniki badań, na podstawie których dokonana została ocena jakości

ekotoksykologicznej odcieków ze składowisk odpadów, jak również ocena wpływu

oczyszczania odcieków w oczyszczalni miejskiej na własności ekotoksykologiczne odpływu.

Stwierdzono, iż istotne statystycznie różnice w jakości oczyszczonych ścieków występowały

dla udziału odcieków w ściekach dopływających wynoszącego 10% (v/v) i powyżej. Ścieki

miejskie współoczyszczane z 10% udziałem odcieków charakteryzowały się toksycznością

istotnie wyższą niż w przypadku ścieków oczyszczanych bez udziału odcieków w stosunku

do przynajmniej 2 z 4 wytypowanych biotestów. Stwierdzono również występowanie

synergistyczne działanie ksenobiotyków zawartych w mieszaninie ścieków i odcieków.





9

Sesja I: Biotechnologia organizmów

Wykorzystanie techniki RAPD w identyfikacji gatunków z rodzaju Capsicum spp.

Beata Sikora, Paweł Nowaczyk

Katedra Genetyki i Biotechnologii Roślin, Wydział Rolnictwa i Biotechnologii, Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy, al. Prof. S. Kaliskiego 7, 85-789 Bydgoszcz


We współczesnej hodowli roślin coraz częściej stosowane są techniki biologii molekularnej

oparte na analizie DNA. W większości przypadków stosuje się metody wykorzystujące

amplifikację DNA w łańcuchowej reakcji polimerazy (PCR - Polymerase Chain Reaction).

Markery molekularne pozwalają na wprowadzenie bardziej obiektywnych kryteriów selekcji

i doboru materiału rodzicielskiego, jak również w sposób znaczący skracają czas niezbędny

na wyhodowanie nowej odmiany. Umożliwiają one badanie pokrewieństwa pomiędzy

analizowanymi obiektami oraz ustalanie ich filogenezy, a także wnioskowanie

o efekcie heterozji poprzez badanie dystansu genetycznego pomiędzy liniami rodzicielskimi.

Ponadto nie posiadają poważnych wad, jakimi odznaczają się konwencjonalne deskryptory

morfologiczne, takie jak wpływ środowiska na ekspresję cechy, interakcje episatyczne czy

efekty plejotropowe. Celem niniejszego pracy była ocena przydatności markerów RAPD

w hodowli papryki. Materiał badawczy stanowiły wybrane gatunki papryki: Capsicum

annuum, C. frutescens, C. chinense, C. baccatum oraz międzygatunkowe mieszańce F1:

(C. frutescens x C. annuum), (C. frutescens x C. chinense), (C. frutescens x C. baccatum).

Badania polimorfizmu prowadzono z udziałem piętnastu 10-nukleotydowych starterów, które

poddano ocenie pod kątem przydatności w identyfikacji gatunków i międzygatunkowych form

mieszańcowych. Równolegle przeprowadzono biometryczną analizę porównawczą

badanego materiału roślinnego w celu weryfikacji uzyskanych wyników. Wielkość

amplifikowanych produktów wahała się w granicach 122-2127 par zasad, zaś ich liczba

w granicach 3 do 17. Wszystkie 15 starterów pozwoliło na analizę polimorfizmu 143 loci.

Analiza elektroforogramów pozwoliła na identyfikację wszystkich badanych genotypów oraz

potwierdzenie mieszańcowego pochodzenia dwóch hybryd. Uzyskane dane zostały

wykorzystane do obliczenia dystansu genetycznego między badanymi genotypami

i konstrukcji dendrogramów. Zastosowane startery i procedury pozwoliły na opracowanie

szybkiej i prostej metody analizy zmienności genetycznej Capsicum spp. i potwierdziły

możliwość wykorzystania markerów molekularnych w hodowli papryki.





10


Stworzenie komórki bakteryjnej kontrolowanej przez syntetyczny genom

Paweł Sega

Uniwersytet Śląski, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, ul. Jagiellońska 28, 40-032 Katowice


Biologia syntetyczna, jest to dyscyplina naukowa stanowiąca połączenie biologii

molekularnej i inżynierii, której celem jest projektowanie i tworzenie sztucznych systemów

biologicznych wzorowanych na naturalnych. W odróżnieniu od klasycznej inżynierii

genetycznej biologia syntetyczna kładzie duży nacisk na racjonalne projektowanie nowych

systemów oraz intensywne wykorzystanie technik modelowania matematycznego w celu

przewidzenia zachowania się układu oraz optymalizacji jego działania.

Badania nad syntetycznym organizmem były prowadzone już w 1995 roku,

próbowano stworzyć podstawową komórkę zawierającą minimalny zestaw genów,

potrzebnych do normalnego funkcjonowania. Zsekwencjonowano genom Mycoplasma

genitalium – bakteria z najmniejszym zestawem genów spośród wszystkich poznanych

organizmów zdolnych do niezależnego wzrostu w laboratorium.

Wykazano możliwość stworzenia zupełnie nowych organizmów tj. komórek

syntetycznych kontrolowanych przez sztuczny materiał genetyczny. Mimo iż cytoplazma

komórek biorcy nie jest syntetyczna to w tak zmienionych komórkach następuje szereg

zmian fenotypowych. Potomstwo komórek syntetycznych nie zawiera żadnych cząsteczek

białka, które były obecne w oryginalnej komórce biorcy. Wcześniej sądzono, że żywy

organizm jest ustaloną formą życia, okazało się zupełnie inaczej. Życie jest w istocie

wynikiem procesu przetwarzania informacji, a kod genetyczny jest oprogramowaniem tzw.

DNA software.





11


Nowe perspektywy w świecie komórek macierzystych

Monika Marek-Swędzioł



Komórki macierzyste są długożyjącymi komórkami zdolnymi do nieograniczonej liczby

podziałów oraz do różnicowania w dowolny typ komórki. Posiadają ogromny potencjał

leczniczy i regeneracyjny. Naukowcy są przekonani, że to właśnie te komórki mogą być

głównym ogniwem, które może być skuteczną i jedyną bronią w leczeniu raka, chorób układu

odpornościowego i krwionośnego, czy w hodowli tkanek, a nawet poszczególnym narządów.

Do niedawna największe nadzieje wiązano głównie z badaniami nad ludzkimi embrionalnymi

komórkami macierzystymi. Działania te spotkały się jednak z głosami krytyki zarówno ze

strony autorytetów religijnych, jak i moralnych.

Prawdziwej rewolucji w dziedzinie komórek macierzystych dokonał Shinya

Yamanaka, który w 2006 roku otrzymał pluripotencjalne indukowane komórki macierzyste

(iPS) z mysich fibroblastów skóry właściwej. Uzyskano to poprzez wprowadzenie do

komórek skóry genów kodujących białka KLF4, SOX2, OCT4 oraz c-MYC. Posłużono się w

tym celu retrowirusem. Obecnie do otrzymywania indukowanych komórek macierzystych

wykorzystuje się już hepatocyty, enterocyty lub fibroblasty skóry właściwej, jednak duże

nadzieje dają badania z 2010 roku wskazujące na duże możliwości wykorzystania do

procesów odróżnicowania komórek mezenchymatycznych trzecich zębów trzonowych

człowieka.

Kolejnym przełomowym odkryciem ostatnich lat jest pozyskanie ze szpiku dorosłej

myszy rzadkiej populacji małych komórek macierzystych o cechach embrionalnych komórek

pluripotencjalnych (very small embryonic-like stem cells - VSEL). Polskim naukowcom udało

się zidentyfikować i wyizolować komórki VSEL, określić ich cechy charakterystyczne,

upodabniające je do komórek embrionalnych (budowa komórki, markery białkowe), a także

wykazać, że w sytuacjach stresowych są one uwalniane ze szpiku do krwi obwodowej.





12


Klonowanie terapeutyczne a klonowanie reprodukcyjne

Michał Górka1, Izabella Wieczorek2, Marta Żelichowska2

1Uniwersytet Wrocławski, Wydział Biotechnologii, ul. Przybyszewskiego 63/77, 51-148 Wrocław

2Uniwersytet Śląski, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska,

ul. Jagiellońska 28, 40-032 Katowice e-mail: [email protected]

Klonowanie to powstawanie identycznych pod względem genetycznym komórek bądź całych

organizmów z komórki (organizmu) macierzystego. Klonowanie może zachodzić

w sposób naturalny (rozmnażanie bezpłciowe np. bliźnięta jednojajowe) lub sztuczny.

Potocznie terminem klon określamy właśnie taki organizm powstały w wyniku sztucznego

klonowania. Jedną z metod sztucznego klonowania jest przeniesienie (transfer) jądra

komórkowego lub chromatyny z komórek somatycznych do wyjądrzonych komórek jajowych

lub zygot. Współcześnie wykorzystuje się klonowanie głównie do celów reprodukcyjnych

i terapeutycznych.

W przypadku klonowania reprodukcyjnego najczęściej wprowadza się jądro

komórkowe z dojrzałej komórki somatycznej, (lub całe komórki somatyczne), organizmu

który chcemy sklonować do pozbawionej swojego jądra komórki jajowej. Po wszczepieniu

tak zmodyfikowanego zarodka do macicy samicy zdolnej do otrzymania potomstwa, może

się on dalej rozwinąć i utworzyć nowy organizm.

Klonowanie terapeutyczne wykorzystywane jest m. in. do dokonywania

autoprzeszczepów. Technika uzyskiwania klonów jest taka sama jak w przypadku

klonowania reprodukcyjnego. W tym przypadku jednak nowo powstały klon jest źródłem

zarodkowych komórek macierzystych, które hodowane na odpowiednich pożywkach mogą

różnicować się w pożądany przez nas typ komórek np. neurony.





13


Umrzeć, aby przeżyć

Lidia Sonakowska



Programowana śmierć komórek - PCD (programmed cell death) jest genetycznie

regulowanym i ewolucyjnie konserwatywnym procesem występującym głównie podczas

rozwoju organizmów, jako sposób na usunięcie niechcianych, niepotrzebnych komórek. Na

podstawie morfologicznych kryteriów PCD została sklasyfikowana w trzy główne podtypy:

apoptoza, autofagia oraz nekroza.

Rola autofagii w śmierci komórkowej budzi kontrowersje. Autofagia zależnie od

okoliczności może promować zarówno śmierć jak i przeżycie komórek. Umierająca komórka

zyskuje cechy autofagii, ale nie jest wyjaśnione czy aktywność autofagii powoduje śmierci

komórek czy też proces ten zachodzi równolegle ze śmiercią komórek.

Autofagia jest ściśle regulowanym procesem, który odgrywa normalną rolę

w wzroście komórek, ich rozwoju i homeostazie, przyczynia się do utrzymania równowagi

pomiędzy syntezą, degradacją i późniejszym recyklingiem produktów komórkowych. Dlatego

też obecność tego typu śmierci komórkowej w organizmach jest tak ważna dla ich

prawidłowego funkcjonowania. Ponadto, dane z wielu badań wykazują, że apoptoza

i autofagia mogą ulec połączeniu niektórych warunkach, a w niektórych przypadkach mogą

podlegać kontroli przez ten sam bodziec, skutkując różnymi komórkowymi odpowiedziami.

Interakcja apoptoza - autofagia może objawiać się na różne sposoby, zależnie od

komórkowego kontekstu i bodźca. Wszystko po to, aby lepiej chronić organizm.

Śmierć komórek ma fundamentalne znaczenie dla prawidłowego rozwoju

organizmów, dlatego też odkrycie molekularnych podstaw działania procesu autofagii może

pomóc w zwalczaniu wielu patologii, takich jak choroby nowotworowe, neurodegeneracyjne,

infekcje wirusowe, a także w leczeniu zaburzeń reprodukcji.





14


Immunogenna śmierć komórkowa w terapii nowotworów

Agnieszka Konsek

Uniwersytet Śląski, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska ul. Jagiellońska 28, 44-032 Katowice


Jednym z celów nowoczesnej chemioterapii jest poszukiwanie leków przeciwnowotworowych

zdolnych do stymulowania układu odpornościowego, wykorzystujących między innymi

zjawisko immunogennej śmierci komórkowej.

Jej pierwszym etapem jest translokacja na zewnętrzną stronę błony komórkowej

karletikuliny, białka fizjologicznie zlokalizowanego w świetle retikulum endoplazmatycznego.

W transporcie tym bierze udział szereg białek, wiele z nich jest charakterystycznych dla

apoptozy. Obumierające komórki uwalniają sygnały aktywujące dojrzewanie komórek

dendrytycznych tzw. alarminy. Aktywacja komórek dendrytycznych umożliwia nabycie przez

nie zdolności do prezentacji antygenów limfocytom T. Karletikulina jest jednym ze swoistych

sygnałów inicjujących fagocytozę umierających komórek. Do czynników indukujących

immunogenną śmierć komórkową zalicza się niektóre leki z grupy antracyklin, pochodne

platyny czy też przez promieniowanie jonizujące.

Zahamowanie ekspresji genów kodujących karletikulinę lub białka pomocnicze

zaangażowane w jej transport niweluje immunogenny charakter śmierci komórkowej. Jest to

jedna ze strategii wymykania się nowotworu spod „nadzoru immunologicznego”. Z kolei

sztucznie indukowane nasycenie zewnętrznej powierzchni błony komórek nowotworowych

egzogenną zrekombinowaną karletikuliną wykorzystywane może być w tworzeniu

immunoreaktywnych chemioterapeutyków, potocznie zwanych szczepionkami

przeciwnowotworowymi.





15


Farmy molekularne roślin w produkcji biofarmaceutyków

Anna Karwot

Uniwersytet Śląski, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska

Ul. Jagiellońska 28, 40-038 Katowice e-mail: [email protected]

Farmy molekularne roślin (PMF) są rozwijającą się dziedziną biotechnologii roślin,

w której rośliny używane są do produkcji farmaceutyków oraz białek wykorzystywanych

w różnych gałęziach przemysłu. PMF ciągle jest na etapie uzyskiwania akceptacji

społeczeństwa, którą posiadają już systemy produkcji białek wykorzystujące

mikroorganizmy, drożdże oraz komórki ssaków. Korzysta się z kilku efektywnych pod

względem kosztów technologii i strategii, które zostały opracowane w celu zwiększenia

poziomu produkcji oraz jakości farmaceutyków otrzymywanych w roślinach. Czyni to PMF

konkurencyjnym systemem do tych dotychczas wykorzystywanych. W roślinach zostały

wyprodukowane różne rodzaje produktów tj. przeciwciała do szczepionek, białka stosowane

w diagnostyce, przemyśle oraz farmacji. Bardzo wiele z biofarmaceutyków uzyskanych

w roślinach jest na etapie zaawansowanych badań klinicznych, a kilka z nich zostało już

wprowadzonych do obrotu. Ponadto rozważa się aspekty bezpieczeństwa ludzi i środowiska,

ponieważ jest to ważny element rzutujący na obraz odbierany przez społeczeństwo. Jednym

z głównych problemów farm molekularnych roślin w produkcji biofarmaceutyków jest proces

glikozylacji, który ma bardzo duży wpływ nie tylko na fizyczne właściwości otrzymanego

białka, ale również na reakcje alergiczne u ludzi. Dlatego też zostało opracowanych kilka

strategii wprowadzających zmiany w tym ważnym dla produkcji biofarmaceutyków procesie

potranslacyjnej obróbki białek.





16


Identyfikacja homologa genu AtERA1, zaangażowanego w odpowiedź na suszę, u jęczmienia jarego (Hordeum vulgare L.)

Michał Słota, Agata Daszkowska-Golec, Iwona Szarejko

Uniwersytet Śląski, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska

ul. Jagiellońska 28, 40-032 Katowice


Zastosowanie w uprawie odmian roślin cechujących się zwiększoną efektywnością

wykorzystania dostępnych zasobów wody jest obiecującą perspektywą. W regulację

gospodarki wodnej roślin zaangażowany jest szereg fitohormonów, spośród których

kluczową rolę pełni kwas abscysynowy (ABA).

Gen AtERA1 (ENHANCED RESPONSE TO ABA 1) koduje podjednostkę

β transferazy farnezylowej – enzymu uczestniczącego w negatywnej regulacji odpowiedzi

roślin na stres suszy. Katalizowana przez produkt ekspresji genu ERA1 reakcja farnezylacji

jest procesem potranslacyjnej modyfikacji polegającym na przyłączeniu do określonych

białek (w szczególności sygnałowych) hydrofobowych gryp prenylowych. Dołączana przez

transferazę farnezylową do cząsteczek białek, posiadających specyficzne motywy

rozpoznawalne, grupa farnezylowa promuje ich interakcje z błoną komórkową lub innymi

białkami. Enzym ten bierze udział w regulacji aktywności negatywnych regulatorów

wrażliwości roślin na kwas abscysynowy. Transferaza farnezylowa uczestniczy w regulacji

tempa odpowiedzi fizjologicznej na stres suszy, co uczyniło ją obiektem zainteresowania dla

wspomaganej metodami molekularnymi hodowli roślin. Sekwencję kodującą genu poznano

dotychczas u 48 organizmów, w tym 18 gatunków roślin nasiennych. W ramach wykonanych

badań przeprowadzono procedurę klonowania homologa genu ERA1 u Hordeum vulgare.

Zidentyfikowano pełną sekwencję genomową i kodującą genu, w obrębie której

zlokalizowana jest domena odpowiedzialna za wykazywane przez enzym właściwości

katalityczne.

Dalsze analizy z wykorzystaniem zaprojektowanych znakowanych starterów,

mających zastosowanie w poszukiwaniu mutacji w obrębie konserwowanej domeny,

w ramach strategii TILLING (Targeting Induced Local Lesions IN Genomes), mogą

przyczynić się do identyfikacji nowych alleli genu. Formy cechujące się utratą aktywności

transferazy farnezylowej, a w konsekwencji większą wrażliwością na kwas abscysynowy,

stanowiłyby dogodny materiał do wykorzystania w programach hodowlanych.





17


Otrzymywanie mutantów drożdży Yarrowia lipolytica-S3 do produkcji polioli

Joanna Furgała, Katarzyna Witek, Natalia Wysocka, Piotr Juszczyk (opiekun naukowy)

Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, Wydział Nauk o Żywności, Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii Żywności

ul. Chełmońskiego 37/41,51-630 Wrocław e-mail: [email protected]

Yarrowia lipolytica to dimorficzne drożdże, wyróżniające się niezwykłymi właściwościami

fizjologicznymi i biochemicznymi. Wykazują między innymi zdolność do biosyntezy kwasów

organicznych (np. cytrynowego) i polioli (np. erytrytolu i mannitolu).

Celem badań było otrzymanie w szczepie Yarrowia lipolytica-S3 mutantów zdolnych

do wydajnej biosyntezy polioli na drodze mutagenezy indukowanej promieniowaniem UV.

Przedmiotem mutagenizacji był szczep Y. lipolytica-S3, który we wcześniejszych

badaniach produkował zbliżone ilości erytrytolu i mannitolu. Celem ustalenia dawek

promieniowania, zapewniających przeżywalność populacji drożdży na poziomie 20%,

sporządzono krzywą przeżywalności przy czasie ekspozycji równym 0, 20, 30, 40, 50, 60

i 70s (moc lampy=30W, odległości od źródła promieniowania= 0,5 m). Mutanty izolowano po

naświetlaniu na podłożu agar YM. Zdolność izolatów do biosyntezy erytrytolu

i mannitolu oceniano w hodowlach wstrząsanych (obroty 160 rpm, temperatura 30°C, t=10

dni) w podłożu z gliceryną kosmetyczną. Szczep, które produkował najwyższe ilości polioli

został wybrany do hodowli bioreaktorowych, w podłożu optymalnym dla biosyntezy erytrytolu

oraz mannitolu, zawierających jako substrat glicerynę kosmetyczną. Stężenie glicerolu,

erytrytolu oraz mannitolu oznaczano metodą HPLC.

W wyniku naświetlania zawiesiny drożdży promieniowaniem UV, ustalono, że 20%

przeżywalność drożdży uzyskano w czasie 40s. Przeprowadzono jedną szarżę

mutagenizacyjną i uzyskano łącznie 27 izolatów (od S3UV-1 do S3UV-31), które

zdeponowano w kolekcji własnej Katedry. Wykonane hodowle wstrząsane pokazały, że

szczep S3UV-18 produkował poliole z wydajnością wyższą aniżeli szczep rodzicielski S3.

Ocenę kinetyczną procesu biosyntezy polioli przez szczep S3UV-18 przeprowadzono zatem

w hodowlach wgłębnych w bioreaktorze mieszadłowym, który zapewnia lepszą kontrolę

najważniejszych parametrów hodowlanych takich jak: temperatura, natlenienie czy pH

w czasie całego procesu biosyntezy. Uzyskane w tym procesie wyniki charakteryzujące

proces produkcji polioli są zbliżone do wyników uzyskanych dla szczepu rodzicielskiego S3.





18


Orzechowski Łukasz Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu, Wydział Biologii

ul. Umultowska 89, 61-614 Poznań e-mail: [email protected]

(streszczenia nie nadesłano)





19

Sesja II: Biotechnologia środowiska

Udoskonalanie szczepów degradujących związki o strukturze aromatycznej metodami biologii molekularnej

Agnieszka Stawicka

Uniwersytet Śląski Wydział Biologii i Ochrony Środowiska ul. Jagiellońska 28, 40-032 Katowice


Skażenie środowiska związkami o strukturze aromatycznej staje się coraz poważniejszym

problemem. Niektóre szczepy bakterii zdolne są do rozkładu węglowodorów aromatycznych

i mogą być stosowane do degradacji odpadów chemicznych obecnych

w środowisku, głównie w glebie. W warunkach tlenowych degradacja związków o strukturze

aromatycznej obejmuje dwa etapy. Pierwszy to hydroksylacja pierścienia, w wyniku czego

powstaje katechol lub kwas protokatechowy. W drugim etapie dioksygenazy katecholowe

katalizują rozszczepienie pierścienia aromatycznego. Degradacja związków o strukturze

aromatycznej przez dioksygenazy stanowi ich główną drogę mineralizacji w środowisku.

Z tego względu enzymy te są potencjalnie użyteczne w procesach bioremediacji i biokatalizy.

Obecnie podejmuje się próby skonstruowania genetycznie modyfikowanych

mikroorganizmów o ulepszonych własnościach degradacyjnych. W tym celu izoluje się geny

kodujące określone enzymy szlaków rozkładu związków o strukturze aromatycznej

i wprowadza je do wektorów, a następnie przeprowadza transformację komórek biorcy

i sprawdza ekspresję interesującego genu. I tak na przykład szczep Alcaligenes A7, który był

zdolny do rozkładu fenolu, ale nie degradował chlorofenoli poddano transformacji wektorem

plazmidowym zawierającym geny degradacji chlorokatecholu. W wyniku tego doświadczenia

otrzymano szczep, który jako główne źródło węgla i energii wykorzystywał zarówno fenol jak

i chlorokatechol. W udoskonalaniu szczepów bakteryjnych stosuje się także inżynierię białka,

która naśladuje zmiany w DNA zachodzące w przyrodzie na skutek rekombinacji

i mutagenezy. Metody służące otrzymaniu białka o ulepszonych własnościach można

podzielić na racjonalne projektowanie i ukierunkowaną ewolucję.





20


Wspomaganie rozkładu związków aromatycznych w glebach drogą bioaugmentacji z wykorzystaniem szczepów dzikich

i modyfikowanych genetycznie

Żaneta Swędzioł

Uniwersytet Śląski, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska ul. Jagiellońska 28, 40-032 Katowice


Wzrost zanieczyszczenia środowiska toksycznymi i trwałymi związkami aromatycznymi

stwarza konieczność poszukiwania metod skutecznej ich detoksykacji i eliminacji. Fizyczne

i chemiczne metody usuwania tych związków nie są w pełni skuteczne, dlatego bardziej

obiecującym rozwiązaniem ich eliminacji wydaje się bioaugmentacja. Jest to technologia

polegająca na wprowadzeniu do skażonej gleby wyselekcjonowanych mikroorganizmów

zdolnych do rozkładu toksycznych związków chemicznych.

Celem badań jest uzyskanie konsorcjum bakterii o wysokim potencjale degradacji

fenolu i zbadanie jego efektywności w rozkładzie tego związku w glebach poddanych

bioaugmentacji. W skład konsorcjum wchodzić będą następujące szczepy: modyfikowany

genetycznie szczep Pseudomonas putida GM (pLS88dmpKLMNOP), dziki szczep

Pseudomonas putida biotyp A i laboratoryjny szczep Pseudomonas sp. JS150.

Konstrukcja szczepu P. putida GM obejmowała umieszczenie genu

monooksygenazy, pochodzącego ze szczepu Pseudomonas sp. CF600 na plazmidzie

pLS88, a następnie transformację bakterii P. putida KT2440 uzyskanym konstruktem. We

wstępnym etapie badań dokonano charakterystyki wybranych szczepów pod kątem ich

zdolności do rozkładu fenolu. Wykazano, że szczep modyfikowany genetycznie degradował

3 mM fenolu, P. putida biotyp A - 5 mM a Pseudomonas sp. JS150 - 3,5 mM w czasie 24

godzin. Natomiast immobilizowane w alginianie pojedyncze szczepy degradowały

wprowadzone dawki fenolu w stosunkowo dłuższym czasie (P. putida GM i Pseudomonas

sp. JS150 – 36 godz. a P. putida biotyp A – 30 godz.). Dla wybranych szczepów określono

także szlaki metabolicznego rozkładu pierścienia aromatycznego fenolu. Szczepy P. putida

biotyp A i P. putida GM degradowały pierścień aromatyczny fenolu szlakiem orto (aktywność 1,2-dioksygenazy katecholowej), a szczep Pseudomonas sp. JS150 posiadał dwa szlaki

metabolicznego rozkładu fenolu: orto i meta (aktywność 1,2- i 2,3-dioksygenazy

katecholowej).

W kolejnym etapie badań zostanie przeprowadzona bioaugmentacja gleby skażonej

fenolem przez introdukowane do niej pojedyncze, wolne i immobilizowane szczepy oraz ich

mieszaninę (złożoną z dwóch lub trzech szczepów). Detekcja inokulantów będzie możliwa

dzięki genom markerowym obecnym w chromosomie lub w plazmidzie bakterii.





21


Zastosowanie surfaktantów w procesach biodegradacyjnych

Karina Sałek, Ewa Kaczorek, Andrzej Olszanowski

Politechnika Poznańska, Instytut Technologii i Inżynierii Chemicznej, Pl. M. Skłodowskiej – Curie 2, 60 – 965 Poznań


Zanieczyszczenie środowiska substancjami ropopochodnymi stanowi poważny

i coraz częściej poruszany przez naukowców problem. Spośród znanych metod

(chemicznych, fizycznych) stosowanych do usuwania wspomnianych zanieczyszczeń coraz

większym zainteresowaniem cieszą się metody opierające się na wykorzystaniu do tego celu

mikroorganizmów (biodegradacja). W ostatnich latach uwagę badaczy przyciąga możliwość

łączenia procesów biodegradacyjnych z metodami chemicznymi, czego przykładem jest

aplikacja surfaktantów [1].

Korzystny wpływ surfaktantów na biodegradację tłumaczy się ich zdolnością do

obniżania napięcia powierzchniowego, a co za tym idzie, zwiększania rozpuszczalności

substancji ropopochodnych. Surfaktanty modyfikują także powietrznię mikroorganizmów

ułatwiając tym samym kontakt komórek z cząsteczkami węglowodorów, co poprawia

efektywność biodegradacji [2].

Spośród stosowanych surfaktantów coraz większe znaczenie zdobywają związki

powierzchniowo czynne pochodzenia naturalnego. Pozyskiwane mogą one być zarówno

z roślin, ale także z komórek zwierzęcych czy bakteryjnych (tzw. biosurfaktanty). Według

niektórych naukowców, ze względu na swoje właściwości fizyko-chemiczne, biosurfaktanty

nadają się znacznie lepiej do aplikacji w procesach biodegradacyjnych [3,4].

Praca wykonana w ramach projektu badawczego GR 32/1633/2011.

Bibliografia

1. F. Volkering, A. M. Breurke, J. G. van Andel, W. H. Rulkens. Influence of non-ionic surfactants on bioavailability and biodegradation of polycyclic aromatic hydrocarbons. Appl. Environ. Microbiol. 61: 1699–1705 (1995)

2. E. Kaczorek, Ł. Chrzanowski, A. Pijanowska, A. Olszanowski. Yeast and bacteria cell hydrophobicity and hydrocarbon biodegradation in the presence of natural surfactants: Rhamnolipides and saponins. Bioresource Technol. 99: 4285-4291 (2008)

3. T. Pekdemir, Y. Ishigami and H. Uchiyama. Characterisation of aescin as a biosurfactant for environmental remediation. J. Surfact. Deterg. 2(3): 337-341 (1999)

4. S. Lang, D. Wullbrandt. Rhamnose lipids--biosynthesis, microbial production and application potential. Appl. Microbiol. Biotechnol. 51(1): 22-32 (1999)





22


Rola biosurfaktantów w biologicznym oczyszczaniu gleb skażonych związkami ropopochodnymi

Magdalena Pacwa-Płociniczak, Zofia Piotrowska-Seget



Związki ropopochodne, będące mieszaniną różnych węglowodorów alifatycznych

i aromatycznych, stanowią obecnie jedno z najbardziej niebezpiecznych zanieczyszczeń

środowiska naturalnego. Skażenie środowiska tymi substancjami jest szczególnie groźne

z uwagi na ich toksyczne i mutagenne działanie oraz zdolność do akumulacji w łańcuchu

troficznym. Ze względu na wysoką hydrofobowość węglowodorów oraz ich niską

rozpuszczalność w wodzie oczyszczanie środowisk zanieczyszczonych tymi związkami jest

znacznie utrudnione Do usuwania substancji ropopochodnych wykorzystywane są metody

zarówno fizyczne, chemiczne jak i biologiczne. Pomimo że techniki fizyko-chemiczne są

najbardziej efektywne, to jednak ze względu na wysokie koszty i konieczność użycia wielu

różnorodnych związków chemicznych ich stosowanie jest ograniczone. Alternatywą jest

stosowanie metod biologicznych, które wykorzystują naturalne zdolności roślin

i mikroorganizmów do degradacji węglowodorów.

Jedną z metod zwiększających efektywność bioremediacji gleb skażonych

substancjami ropopochodnymi jest wprowadzenie do zanieczyszczonego środowiska

mikroorganizmów zdolnych do produkcji biosurfaktanów lub samych biosurfaktanów.

Biosurfaktanty to substancje powierzchniowo czynne wytwarzane przez bakterie, drożdże

i grzyby pleśniowe. Wszystkie biosurfaktanty to związki o właściwościach amfifilowych, tzn.

posiadające regiony o różnym powinowactwie w stosunku do różnych rozpuszczalników.

Dzięki takiej budowie cząsteczki biosurfaktanty mogą działać na dwa sposoby.

Oddziaływując z powierzchnią komórek bakteryjnych zdolnych do degradacji substancji

ropopochodnych doprowadzają do zwiększenia hydrofobowości tych komórek, natomiast

oddziaływując bezpośrednio z substancjami hydrofobowymi zwiększają rozpuszczalność

tych związków w wodzie. W obu przypadkach substancje powierzchniowo przyczyniają się

do zwiększenia biodostępności węglowodorów dla komórek drobnoustrojów biorących udział

w ich rozkładzie co równocześnie prowadzi do stopniowej eliminacji tych związków ze

środowiska.





23


Biosynteza erytrytolu z glicerolu przez szczep drożdży Yarrowia

lipolytica UV27

Ludwika Tomaszewska

Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, Wydział Nauk o Żywności ul. Chełmońskiego 37/41, 51-630 Wrocław


Zwiększająca się w ostatnich latach produkcja biodiesla przyczyniła się do pojawienia się na

rynku znacznych ilości glicerolu, który z atrakcyjnego surowca stał się odpadem. Alternatywą

dla dotychczasowych metod zagospodarowania tego taniego surowca są procesy

mikrobiologiczne, w których dodatkowo otrzymywane są wartościowe produkty. Wśród

mikroorganizmów zdolnych do utylizacji tego substratu na szczególną uwagę zasługują

drożdże Yarrowia lipolytica, które zdolne są do wykorzystania glicerolu do biosyntezy

kwasów organicznych oraz polioli, w tym erytrytolu. Erytrytol jest alkoholem cukrowym,

charakteryzującym się słodyczą na poziomie 60-80% słodyczy sacharozy. Obecnie

obserwuje się wzrost zainteresowania tym produktem, m.in. ze względu na jego niską

kaloryczność oraz możliwość stosowania przez diabetyków.

Celem pracy była ocena zdolności szczepu Yarrowia lipolytica UV27 do produkcji

erytrytolu z glicerolu.

Zdolność drożdży do wzrostu i biosyntezy erytrytolu oceniono w hodowli wgłębnej

w bioreaktorze Biostat B Plus (objętość robocza 2L, 30°C, pH 3, 0.36 vvm, 800 rpm),

w podłożu z glicerolem technicznym (150 g/L) oraz NaCl (2,6%).

Badany szczep drożdży był zdolny do produkcji erytrytolu z glicerolu. W hodowli

okresowej w bioreaktorze całkowite wyczerpanie substratu nastąpiło po 80 h, a końcowe

stężenie biomasy wyniosło 13,5 g/L. Drożdże produkowały 65,2 g/L erytrytolu, co

odpowiadało wydajności 43%. Objętościowa szybkość produkcji erytrytolu osiągnęła wartość

0,82 g/Lh, natomiast szybkość właściwa 0,06 g/gh. Oprócz erytrytolu obserwowano również

produkcję innych polioli – arabitolu (0,7 g/L) oraz mannitolu (6,3 g/L). Stężenie kwasu

cytrynowego nie przekroczyło 0,3 g/L.

Praca finansowana przez Narodowe Centrum Nauki w ramach Projektu N N312 2566-40.





24


Biotechnologiczna konwersja glicerolu do polioli: 1,3-propanodiolu i erytrytolu – fermentacja z adsorpcję produktów

Karolina Cieślak, E. Kaczorek, A. Olszanowski

Politechnika Poznańska, Wydział Technologii i Inżynierii Chemicznej Pl. M. Skłodowskiej – Curie 5, 60-965 Poznań


W dobie rozwijającej się cywilizacji i przemysłu, coraz większe znaczenie nabierają biotechnologicznie metody syntezy surowców chemicznych. Ze względu na szereg zalet, metody te coraz częściej zastępują metody chemiczne. Obniżone koszty wytwarzania, zmniejszone zużycie surowców i energii, przyjazny dla środowiska charakter prowadzenia danego procesu, sprzyjają wykorzystaniu w przemyśle metod biotechnologicznych.

Przy rosnącym znaczeniu biodiesla, narasta problem wynikający z wykorzystania gliceryny, która jest w procesie otrzymywania w/w paliwa surowcem odpadowym. Ostatnio odkryto, iż glicerol z powodzeniem może być stosowany jako surowiec do produkcji polioli, tj. 1,3-propanodiolu (1,3-pD) i erytrytolu. Metoda ta jest o tyle atrakcyjna, że nie tylko rozwiązuje problem zastosowania rosnących ilości odpadowego glicerolu, ale również jest w stanie z powodzeniem zastąpić chemiczne metody syntezy 1,3-pD oraz erytrytolu, których znaczenie jest coraz bardziej dostrzegane. Zaproponowane metody produkcji polioli pozwolą zwiększyć ich znaczenie w przemyśle: 1,3-pD jako surowca w przemyśle chemicznym do produkcji polimerów – poliuretanów, kosmetycznym, środków spożywczych oraz produkcji leków, a także erytrytolu w przemyśle spożywczym (jako niskokaloryczny, niekancerogenny słodzik dla diabetyków), a także znacząco wzrośnie jego zastosowanie w farmacji, jak również stanie się tanim dodatkiem do żywności, ze względu na swoje właściwości – słodki smak i brak oddziaływania na poziom insuliny we krwi.

Celem prowadzonych badań jest opracowanie prowadzenia konwersji odpadowego glicerolu, powstającego przy produkcji estrów metylowych (tzw. biodiesla), do 1,3-pD i erytrytolu, z zastosowaniem adsorpcji produktów na najbardziej selektywnym adsorbencie dla w/w polioli. Proces ten prowadzi się przy użyciu wyselekcjonowanych mikroorganizmów w reaktorze biologicznym z zewnętrznym modułem filtracyjnym oraz układem kolumn adsorpcyjnych. Analizy modelowych roztworów brzeczek pofermentacyjnych pod względem jakościowym i ilościowym prowadzone są z zastosowaniem HPLC MS/MS. Badaniu zostało poddanych 38 adsorbentów z grupy krzemionek modyfikowanych, węgli aktywnych oraz adsorbenty handlowe z grupy Porapak Q, Diaion SK Na+, Amberilte XAD-7. Skład modelowych brzeczek opracowany został na podstawie brzeczek pofermentacyjnych otrzymanych w wyniku mikrobiologicznej produkcji polioli: 1,3-pD i erytrytolu. Badaniami został objęty oczyszczony glicerol, pochodzenia odpadowego, z różnego rodzaju zakładów produkcyjnych.





25


Mechanizmy warunkujące oporność bakterii na ampicylinę

Kinga Krysta

Uniwersytet Śląski, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Katedra Mikrobiologii ul. Jagiellońska 28, 40-032 Katowice


Odkrycie penicyliny przez sir Aleksandra Fleminga pozwoliło na uzyskanie nowego oręża w

walce z drobnoustrojami patogennymi, a także zapoczątkowało “erę antybiotyków”, która

trwa do dzisiaj. Intensywne i często niewłaściwe wykorzystanie antybiotyków przez człowieka

oraz niezwykła plastyczność i zdolność bakterii do szybkiej adaptacji, doprowadziły do

obserwowanego współcześnie, problemu globalnego rozprzestrzeniania

antybiotykooporności.

Należąca do β-laktamów, ampicylina, jest antybiotykiem o szerokim spektrum

działania. U mikroorganizmów zaobserwowano cztery główne mechanizmy warunkujące

oporność na ten antybiotyk. Produkcja β-laktamaz – enzymów inaktywujących antybiotyki

β-laktamowe, wydaje się być najbardziej powszechnym i skutecznym narzędziem bakterii na

unikanie śmiercionośnych właściwości tych związków. Inne mechanizmy oporności są

związane ze zmniejszeniem powinowactwa do ampicyliny białek wiążących penicylinę,

aktywnym usuwaniem omawianego antybiotyku z komórki oraz zmniejszeniem

przepuszczalności osłon komórkowych.

Globalne rozprzestrzenienie determinant oporności było nieuniknioną konsekwencją

stosowania na szeroką skalę substancji przeciwdrobnoustrojowych, a zatrzymanie trybów

machiny ewolucyjnej mikroorganizmów jest poza możliwościami człowieka. Poznanie

i zrozumienie mechanizmów odpowiedzialnych za antybiotykooporność może pozwolić na

opracowanie strategicznego kroku w odwiecznej walce między człowiekiem

i mikroorganizmami patogennymi. Odpowiednia i restrykcyjnie przestrzegana na całym

świecie polityka antybiotykowa wydaje się być pierwszym z nich.





26


Mechanizmy oporności bakterii na metale ciężkie

Anna Jarosławiecka

Uniwersytet Śląski, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska,



W wielu środowiskach naturalnych, jak i poddanych presji przemysłu stężenie metali ciężkich

znacznie przekracza fizjologiczne zapotrzebowanie większości mikroorganizmów. Obecność

metali ciężkich w komórkach może prowadzić do denaturacji i nieprawidłowego fałdowania

białek, a także uszkodzenia błony biologicznej. Poprzez blokowanie grup funkcyjnych

polipeptydów mogą istotnie obniżać lub blokować działanie enzymów i białek

transportujących. Niektóre metale (Hg, Cd, Ag) warunkują powstawanie wiązań krzyżowych

w cząsteczkach DNA, co prowadzi do niszczenia ich struktury oraz hamowania procesów

replikacji, transkrypcji i translacji. Indukując powstanie wolnych rodników, mogą być również

przyczyną stresu oksydacyjnego oraz zaburzenia struktury błon na skutek peroksydacji

lipidów.

Mimo toksycznego działania metali wiele mikroorganizmów zdolnych jest do

zasiedlania środowisk o wysokim stężeniu metali ciężkich. Zdolność tą zawdzięczają głównie

specyficznym mechanizmom oporności. Geny warunkujące tą oporność mogą być

zlokalizowane na chromosomie, ale najczęściej występują na ruchomych elementach

genetycznych takich jak plazmidy i transpozony.

Najlepiej scharakteryzowane mechanizmy oporności bakterii są oparte na eksporcie

(efflux) tych metali poza komórkę. Przykładami takich mechanizmów jest zależna od ATP

pompa CadA, zidentyfikowana po raz pierwszy u Staphyloccocus aureus lub działający na

zasadzie chemiosmotycznego gradientu system Czc z Cupriavidus metallidurans CH34.

Ponadto, mikroorganizmy mogą uzyskać oporność na metale poprzez jego wewnątrz-

i zewnątrzkomórkowe wiązanie, enzymatyczną detoksyfikację do form mniej toksycznych

czy też zmniejszenie wrażliwości składników komórki na metal.

Uzyskana w trakcie badań nad tym zagadnieniem wiedza może w przyszłości mieć

praktyczne zastosowanie przy konstrukcji szczepów efektywnych w procesie bioremediacji

skażonych gleb, biosensorów do monitorowania stężeń metali ciężkich czy we wspomaganiu

fitoremediacji.





27


Zastosowanie wskaźników mikrobiologicznych w ocenie efektywności fitostabilizacji wspomaganej w glebie skażonej

metalami ciężkimi

Daniel Wasilkowski

Uniwersytet Śląski, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, ul. Jagiellońska 28, 40-032 Katowice e-mail: [email protected]

Jedną z metod stosowanych w remediacji gleb zanieczyszczonych metalami ciężkimi jest

fitostabilizacja wspomagana. Metoda ta stanowi połączenie fitoremediacji ze wstępną

chemiczną immobilizacją metali ciężkich. Celem podjętych badań była ocena efektywności

fitostabilizacji wspomaganej w glebie silnie skażonej metalami ciężkimi na podstawie

wybranych wskaźników mikrobiologicznych. Pobraną do badań glebę z terenów byłej huty

cynku i ołowiu „Waryński” w Piekarach Śląskich wzbogacono o frakcję pyłową węgla

brunatnego, nawóz Azofoskę, wapno nawozowe i saletrę amonową, a po 6 tygodniach

wstępnej stabilizacji chemicznej wysiano w niej nasiona trawy kostrzewy trzcinowej.

Uzyskane wyniki wskazują, że w ciągu 10 tygodni prowadzenia badań polowych

w rekultywowanej glebie nastąpił wzrost ogólnej liczebności bakterii o 1,2% w porównaniu do

ich wyjściowej liczby, spadek liczebności promieniowców o 26,4% oraz grzybów

mikroskopowych o 2,8%. Z pomiarów aktywności enzymów glebowych wynika, że aktywność

dehydrogenazowa wzrosła z 1,89 do 20,99 µg TPF/g s.m. · 24 godz. w 10 tygodniu

oznaczeń, fosfatazy kwaśnej z 51.46 do 138,21 µg p-NP/g s.m. · godz., fosfatazy zasadowej

z 31.57 do 152.89 µg p-NP/g s.m. · godz., a ureazy z 4.68 do 74.20 µg N-NH4/g s.m. · godz.

Na podstawie analizy profili kwasów tłuszczowych FAMEs oraz PLFAs jako wskaźniki

poprawy jakości rekultywowanej gleby uznano następujące PLFAs: 18:1 ω5c

i 20:4 ω6,9,12,15c oraz FAMEs: 11:0 iso 3OH, 12:0 iso 3OH, 17:0, 18:1 iso i 18:1 ω7c 11Me.

Jednocześnie stwierdzono, że stężenie biodostępnych form metali ciężkich (Pb, Cd, Zn, As)

zmniejszyło się w rekultywowanej glebie o 52-98%.





28


Wybrane wskaźniki stresu oksydacyjnego u wstężyka gajowego (Cepaea nemoralis) po ekspozycji na glebę skażoną związkami

ropopochodnymi

Dorian Zakrzewski

Uniwersytet Śląski, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska,


e-mail:[email protected]

Komórki organizmów narażone są na działanie reaktywnych form tlenu (RFT), powstających

w wyniku reakcji biochemicznych. Nadmierne stężenie RFT w komórkach może być źródłem

stresu oksydacyjnego.

Jednym z czynników środowiskowych, który może stymulować stres oksydacyjny jest

zanieczyszczenie substancjami ropopochodnymi, powstałymi podczas przeróbki ropy

naftowej. Zatrucie wód i gleb wspomnianymi związkami, to dziś jedno z głównych

zanieczyszczeń środowiska naturalnego. Katedra Fizjologii Zwierząt i Ekotoksykologii

WBiOŚ Uniwersytetu Śląskiego, w porozumieniu z Uniwersytetem Rolniczym w Krakowie

prowadzi projekt naukowy, mający na celu zbadanie wpływu substancji ropopochodnych na

bezkręgowce lądowe. Jednym z elementów projektu są badania, polegające na ekspozycji

ślimaka - wstężyka gajowego (Cepaea nemoralis) na glebę skażoną tymi substancjami.

Rozpoczęte już badania prowadzone są w oparciu o dwie grupy badawcze zwierząt:

pierwszą - traktowaną glebą skażoną (benzyną, olejem napędowym i zużytym olejem

silnikowym) i drugą - traktowaną glebą uprzednio skażoną i poddaną procesowi

bioremediacji przy użyciu mikroorganizmów. Eksperyment zakłada zbadanie kilku

wskaźników stresu oksydacyjnego m.in.: całkowitej pojemności antyoksydacyjnej,

aktywności wybranych antyoksydantów, zawartości produktów peroksydacji lipidów

i stężenia nadtlenku wodoru w: stopie i wątrobotrzustce ślimaków.

Wyniki pomiaru wybranych wskaźników pozwolą na ocenę: stopnia szkodliwości

substancji ropopochodnych względem modelowego gatunku ślimaka oraz efektywności

procesu bioremediacji w celu zminimalizowania zanieczyszczenia środowiska.





29


Określanie stopnia zanieczyszczenia zbiornika wodnego metalami ciężkimi z użyciem wylinek owadów z rzędu Odonata

Marcin Gładysz

Uniwersytet Śląski w Katowicach, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska,

ul. Bankowa 9, 40-007 Katowice


Metale ciężkie są zanieczyszczeniami nie podlegającymi biologicznemu rozkładowi,

wykazującymi często właściwości toksyczne, z których wiele szeroko rozprzestrzeniło się

w środowisku w wyniku działalności przemysłowej, głównie górnictwa i hutnictwa. Trudno

przewidzieć efekty oddziaływania zanieczyszczeń na organizmy, jedynie na podstawie

pomiarów stężeń danej substancji w środowisku abiotycznym. W zbiornikach wodnych

metale mogą zostać uwięzione w osadach dennych, gdzie pozostają przez długi czas. Do

czynników, które wpływają na biologiczną dostępność (biodostępność) związków

chemicznych dla organizmów należą wahania temperatury, oddziaływania z innymi

zanieczyszczeniami, rodzaj gleby i osadu, opad deszczu, pH oraz zasolenie.

Celem projektu było określenie stopnia zanieczyszczenia metalami ciężkimi (Pb, Cd,

Cu, Zn), a konkretnie określenie biodostępnej puli zanieczyszczeń w niewielkich zbiornikach

wodnych z trzech różnych obszarów (Tarnowskie Góry – Pniowiec, Mikołów – Borowa Wieś,

Goczałkowice), z których jeden teren badawczy był obszarem zanieczyszczonym

(Tarnowskie Góry – Pniowiec), a pozostałe dwa były obszarami referencyjnymi. Aby

osiągnąć założony cel wykonano monitoring biologiczny poprzez pomiar stężeń pierwiastków

zanieczyszczających u gatunków wskaźnikowych, którymi były owady z rzędu Odonata. Do

określenia stężenia badanych metali posłużyła metoda Absorpcyjnej Spektrometrii Atomowej

(AAS). Badanymi próbami biologicznymi były wylinki owadów.

Przeprowadzone badania wykazały bardzo wysoką czułość proponowanej metody

w monitoringu biologicznym zbiorników wodnych pod kątem zanieczyszczenia ołowiem

i kadmem. Proponowana metoda pozwala pozyskać wystarczającą ilość prób biologicznych

z nawet małego zbiornika wodnego, a w dodatku nie wymaga zabijania badanych zwierząt.





30


Techniki molekularne w diagnostyce parazytologicznej

Martyna Urbanek

Uniwersytet Medyczny im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu, Wydział Lekarski II, Biotechnologia Medyczna

ul. Fredry 10, 61-701 Poznań e-mail: [email protected]

W związku z tym, że obecnie w parazytologii techniki wykorzystujące kwasy nukleinowe

znajdują zastosowanie prawie wyłącznie w badaniach naukowych, ważne jest zrozumienie

korzyści wynikających z ich stosowania. Uniezależnienie wyniku badań od fazy rozwoju

pasożyta, zanieczyszczenia próby czy bardzo wczesnej parazytozy pozwala na szybszą

i skuteczniejszą diagnostykę.

Koszty badań i wymagania sprzętowe technik molekularnych wyraźnie maleją,

a w niektórych przypadkach ich stosowanie daje możliwość dużej oszczędności czasu

w stosunku do prowadzenia kultur in vitro koniecznych do oznaczenia lekooporności.

Celem pracy jest udowodnienie użyteczności metod molekularnych w diagnostyce

parazytologicznej oraz badaniach środowiskowych, przedstawienie najważniejszych z nich

oraz ukazanie potencjalnego wzrostu ich znaczenia w przyszłości.





31

Sesja plakatowa

SP-01

Escherichia coli – przyjaciela nie należy się bać

Adamczyk Marianna, Gorzkiewicz Michał

Politechnika Łódzka, Wydział Biotechnologii i Nauk o Żywności, ul. Wólczańska 171/173, 90-924 Łódź

e.mail: [email protected], [email protected]

Cel: Plakat jest odpowiedzią na ostatnie doniesienia mediów dotyczące licznych zachorowań

i zgonów wywołanych spożyciem warzyw skażonych zmutowanym szczepem E. coli. Jego

głównym celem jest przedstawienie sposobów profilaktyki i leczenia chorób przez nią

wywoływanych.

Wstęp: Pałeczka okrężnicy (łac. Escherichia coli) to gram-ujemna, względnie tlenowa

bakteria należąca do rodziny Enterobacteriaceae. Wchodzi w skład fizjologicznej flory

bakteryjnej jelita grubego człowieka oraz zwierząt stałocieplnych. Uczestniczy

w rozkładzie pokarmu i w produkcji witamin z grupy B i K. Pałeczka okrężnicy

w określonych warunkach wykazuje chorobotwórczość dla człowieka, wywołując głównie

schorzenia układu pokarmowego i moczowego.

Bakteria ta zawładnęła niedawno mediami w całej Europie. Zdominowała programy

informacyjne, wpłynęła ujemnie na sprzedaż warzyw. Czy naprawdę jest się czego bać?

Wykorzystanie i znaczenie: E. coli należy do organizmów modelowych. Jej budowa

i metabolizm są bardzo dobrze poznane, dzięki czemu pałeczka okrężnicy jest powszechnie

wykorzystywana w badaniach genetycznych. Dzięki E. coli zrozumiano takie procesy jak

replikacja DNA czy regulacja transkrypcji. Bakteria ta znalazła również zastosowanie

w modyfikacjach genetycznych dla celów przemysłowych.

Chorobotwórczość: Bakterie E. coli, nieszkodliwe w jelicie, mogą powodować liczne

schorzenia, takie jak: zakażenia dróg moczowych, zapalenia opon mózgowych

u noworodków, zatrucia pokarmowe, zapalenia płuc czy sepsę.

Profilaktyka: Pomimo licznych chorób wywoływanych przez E. coli i często ciężkiego ich

przebiegu, można stosunkowo łatwo się przed nimi obronić. Profilaktyka opiera się głównie

na utrzymywaniu czystości (np. mycie rąk), oddzielaniu ugotowanej żywności od surowej,

utrzymywaniu żywności w odpowiedniej temperaturze i korzystaniu z bezpiecznej pod

względem sanitarnym wody.





32

Sesja plakatowa

SP-02

Zrozumieć raka

Edyta Bańcyr, Kinga Chałupka

Uniwersytet Przyrodniczy, Wydział Nauk o Żywności

ul. J .Chełmońskiego 37/41, 51-630 Wrocław


Proces nowotworzenia jest obecnie jednym z najczęściej przywoływanych w mediach. Naukowcy

z różnych zakątków Świata próbują poznać mechanizmy powstawania nowotworów, dzięki czemu

być może uda się zahamować lub chociaż spowolnić ich powstawanie.

Powstawanie raka jest ściśle powiązane z funkcjonowaniem genów. Komórka

nowotworowa często wykazuje zmienioną liczbę chromosomów. W obrębie chromosomów da

się zaobserwować liczne rearanżacje, często specyficzne dla konkretnego typu nowotworu.

Istotną rolę odgrywają tzw. onkogeny. Wywodzą się one z protoonkogenów, które w normalnie

funkcjonującej komórce biorą udział w mechanizmach przekazywania sygnałów między

komórkami a także w zaprogramowanej śmierci komórki, czyli apoptozie. W wyniku zaistniałej

mutacji bądź silnej nadekspresji protoonkogeny przechodzą w onkogeny. Po raz pierwszy

wyizolowano je z retrowirusów. Retrowirus staję się onkogenny gdy ma miejsce ekspresja

zmutowanych genów, które wpływają na wzrost komórki lub w wyniku silnej nadekspresji

prawidłowych genów.

Rak to schorzenie, które w podstępny sposób niszczy wszelkie mechanizmy

kontrolujące prawidłowy rozwój komórki. Komórka złośliwa traci niemal całkowitą kontrolę

nad wszelkimi istotnymi mechanizmami. Proces zmiany komórki „normalnej”

w komórkę rakową jest wieloetapowy i złożony. Na każdym etapie następują liczne

uszkodzenia wszystkich niezbędnych do prawidłowego funkcjonowania mechanizmów.

Przyczyn wystąpienia nowotworów doszukuję się w stylu życia czy warunkach

środowiskowych, panujących w czasie rozwoju organizmu. Najnowsze badania prowadzone

przed epidemiologów wskazują, że to właśnie środowisko wpływa w znacznym stopniu na

rozwój nowotorowu. Przed laty zaobserwowano, że rak szyjki macicy występuje częściej

u kobiet zamężnych niż samotnych (jak domniemano, wynika to ze zwiększonej aktywności

seksualnej), palenie papierosów to powszechnie znany czynnik wpływający na zwiększoną

podatność organizmu na wystąpienie raka płuc a nawet pęcherza moczowego.

W niniejszej pracy przedstawiony zostanie ogólny zarys powstawania komórek

nowotworowych, przywołane zostaną dane statystyczne o najczęściej występujących

schorzeniach nowotworowych a także ostatnie doniesienia dotyczące walki z rakiem.





33

Sesja plakatowa

SP-03

Metagenomiczna analiza bioróżnorodności mikrobiologicznej

Zbiornika Goczałkowice

Karolina Chwiałkowska1*, Anna Skubacz1, Katarzyna Stasiak1, Wiktor Grajdek1,

Andrzej Woźnica2, Mirosław Kwaśniewski3

Studenckie Koło Naukowe Biotechnologów GENEration (1), Katedra Biochemii (2), Katedra Genetyki

(3), Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Śląski, ul. Jagiellońska 28, 40-032 Katowice *e-mail: [email protected]

Zaopatrzenie w wodę oraz ochrona przeciwpowodziowa są podstawowymi zadaniami Zbiornika Goczałkowice, z którego korzysta aglomeracja katowicka i rybnicka. Celem projektu ZiZOZap (Zintegrowany system wspomagający zarządzaniem i ochroną zbiornika zaporowego), w ramach którego realizowana była niniejsza praca, jest m.in. rozwiązanie problemu obniżania się potencjału ekologicznego i funkcjonalnego zbiorników retencyjnych. Jednym z działań związanych z realizacją celów projektu jest ocena bioróżnorodności mikrobiologicznej wód Zbiornika Goczałkowice, przeprowadzana z wykorzystaniem podejścia metagenomicznego. Badaniu poddano próby wody pobrane w trzech punktach czasowych: w lipcu, listopadzie oraz kwietniu, z czterech zróżnicowanych stanowisk, obejmujących obszary zlewni dwóch podstawowych dopływów Zbiornika Goczałkowice, strefę ujścia wód zbiornika oraz dodatkowy obszar cofki, poza głównym nurtem zbiornika. Identyfikacji i kategoryzacji filotypów mikroorganizmów dokonano poprzez analizę sekwencji 16S rDNA, amplifikowanych na matrycy DNA mikroorganizmów izolowanych bezpośrednio z wody. Globalne sekwencjonowanie fragmentów 16S rDNA zostało przeprowadzone w systemie GS Junior (Roche/454). Przeprowadzone analizy umożliwiły zidentyfikowanie 760 481 sekwencji nukleotydowych o średniej długości około 450 do 500 pz. Na podstawie analiz porównawczych zidentyfikowanych sekwencji i klasyfikacji filotypów wyróżniono trzy dominujące typy bakterii: Proteobacteria, Actinobacteria i Cyanobacteria. Najmniejsze czasowe zmiany w składzie mikroorganizmów występują w stanowisku 5, zlokalizowanym w transekcie dopływu Wisły. 70% mikroorganizmów tego stanowiska stanowią Proteobacteria, w tym od 30 do 50% bakterii z rodzaju Comamonadaceae; ich znaczący udział może wskazywać na dobry stan wód tego rejonu zbiornika. Stanowiska 1 i 8 cechują większe zmiany, obejmujące czasowy wzrost zawartości Cyanobacteria lub Actinobacteria, wiążący się jednocześnie ze spadkiem ilości Proteobacteria. Płytki obszar cofki zbiornika jest stanowiskiem charakteryzującym się zdecydowanie odmiennym składem flory bakteryjnej - 54% mikroorganizmów wód tego obszaru stanowią Cyanobacteria, co wskazuje na tendencję do zakwitów i zły stan wody tego obszaru zbiornika. Zgromadzone informacje dotyczące składu mikrobiologicznego poszczególnych rejonów zbiornika oraz jego zmian czasowych, będą stanowić bazę do stworzenia szybkich testów diagnostycznych umożliwiających ocenę poziomu występowania wybranych grup mikroorganizmów w próbie wody z wykorzystaniem techniki qPCR. Testy te mogą znaleźć również zastosowanie w zarządzaniu innymi zbiornikami retencyjnymi w kraju i zagranicą.





34

Sesja plakatowa

SP-04

Mezenchymalne komórki macierzyste z krwi pępowinowej – biologia i zastosowanie w terapii

Anna Gese, Ryszard Czypicki

Uniwersytet Mikołaja Kopernika, Wydział Biologii i Nauk o Ziemi ul. Gagarina 9, 87-100 Toruń e-mail: [email protected]

Komórką macierzystą jest każda niewyspecjalizowana komórka, która w wyniku procesu

zwanego różnicowaniem, zachodzącego w odpowiedzi na specyficzne bodźce, może się

przekształcić w bardziej wyspecjalizowaną komórkę na drodze podziału asymetrycznego

oraz ma zdolność do samoodnawiania przez długi, często nieograniczony czas dzięki

podziałom symetrycznym.

Przykładem multipotencjalnych komórek macierzystych są mezenchymalne komórki

macierzyste (MSCs, ang. mesenchymal stem cells), które określa się jako

niehematopoetyczne, niezróżnicowane, mononuklearne komórki zdolne do adhezji do

plastiku. Posiadają one wysoką zdolność do samoodnowy oraz tworzenia klonów

o morfologii zbliżonej do fibroblastów. MSC są zdolne do różnicowania w komórki linii

mezodermalnej (osteocyty, chondrocyty, adipocyty), a dodatkowo są w stanie wytworzyć

komórki wywodzące się z innych listków zarodkowych, np. hepatocyty (pochodzenie

endodermalne), komórki neurogleju (pochodzenie neuroektodermalne).

MSC z krwi pępowinowej są bardzo podobne do komórek pochodzących ze szpiku

kostnego pod względem właściwości oraz potencjału do różnicowania, jednak są one

bardziej wrażliwe na lokalne sygnały do różnicowania. Ze względu na brak konstytutywnej

ekspresji markerów osteo- i neurogenezy (występującej w przypadku komórek szpiku

kostnego) określa się je jako bardziej pierwotne niż MSC ze szpiku kostnego. Dodatkowo

komórki z krwi pępowinowej są łatwiejsze do pozyskania, gromadzenia oraz przeszczepiania

niż komórki szpiku kostnego, co czyni je lepszym narzędziem w inżynierii tkankowej oraz

w innych terapiach opartych na komórkach.





35

Sesja plakatowa

SP-05

Wpływ IL-2 i IL-10 na sekrecję wybranych cytokin prozapalnych w hodowlach komórek raka jajnika i jednojądrzastych komórek

krwi obwodowej

Sikora Justyna1, Mielczarek-Palacz Aleksandra1, Kondera-Anasz Zdzisława1, Mickiewicz Adam2, Gębala Patrycja2

1. Śląski Uniwersytet Medyczny, Katedra Immunologii i Serologii ul. Raciborska 15, 40-074 Katowice

2. Instytut Przemysłu Organicznego Oddział w Pszczynie ul. Doświadczalna 27, 43-200 Pszczyna


W procesie nowotworzenia dochodzi do wydzielania wielu mediatorów reakcji zapalnej min.

cytokin i czynników wzrostu. Interleukina -2 (IL-2) jest immunomodulującą cytokiną, biorącą

udział zarówno w indukcji odpowiedzi immunologicznej, jak i jej wygaszeniu. Interleukina-10

(IL-10) z kolei, wpływa na hamowanie odpowiedzi immunologicznej. Celem pracy było

zbadanie wpływu IL-2 oraz IL-10 na sekrecję dwóch prozapalnych cytokin: Interleukiny-1β

(IL-1β) i Interleukiny-6 (IL-6) w kokulturach komórek raka jajnika i jednojądrzastych komórek

krwi obwodowej (PBMCs). Do badań wykorzystano linię komórek raka jajnika SKOV-3

pochodzącą z American Type Culture Collection oraz jednojądrzaste komórki krwi

obwodowej uzyskane od dawcy krwi. Kokultury komórek SKOV-3 i PBMCs hodowano w

temp. 37°C, w atmosferze 5% CO2 przez 72 godziny. Zastosowano dwa stężenia IL-2 i IL-10,

którymi stymulowano hodowle: 10 i 25 ng/ml medium hodowlanego. Zastosowano 3 modele

stymulacji kokultur: w pierwszym stymulowano wyłącznie komórki nowotworowe i hodowano

je z niestymulowanymi PBMCs, w drugim stymulowano wyłącznie PBMCs i hodowano

wspólnie z komórkami SKOV-3, a w trzecim wariancie oba typy komórek w kokulturze były

stymulowane IL-2 lub IL-10. Badane cytokiny oznaczano w supernatantach z hodowli

metodą immunoenzymatyczną ELISA. Otrzymane wyniki pozwoliły stwierdzić wpływ zarówno

IL-2 jak i IL-10 na sekrecję obu badanych cytokin w kokulturach komórek nowotworowych z

PBMCs. Wpływ ten nie zawsze jednak zależał od zastosowanej dawki IL-2 i IL-10, zależał

natomiast w dużej mierze od zastosowanego wariantu kokultury. Badanie to pokazuje, jak

skomplikowane są oddziaływania pomiędzy komórkami nowotworowymi, a układem

odpornościowym oraz wskazuje na spore zmiany w interakcjach pomiędzy badanymi

komórkami w zależności od zastosowanego schematu badawczego.





36

Sesja plakatowa

SP-06

Identyfikacja jęczmiennego homologa genu ryżowego SNAC1

(STRESS-RESPONSIVE NAC1) oraz poszukiwanie alleli tego genu

z wykorzystaniem strategii TILLING

Sabina Goraus



Gen SNAC1 (STRESS RESPONSIVE NAC1) należy do rodziny czynników transkrypcyjnych

NAC, został zidentyfikowany i scharakteryzowany u ryżu. Nadekspresja genu OsSNAC1

prowadzi do zwiększonej odporności ryżu na suszę w porównaniu z formą dziką. TILLING

(Targeting Induced Local Lesions IN Genome) jest strategią odwrotnej genetyki

umożliwiającą identyfikację mutacji punktowych w analizowanym fragmencie DNA,

powstałych po traktowaniu mutagenicznym. Celem pracy jest zidentyfikowanie genu SNAC1

u jęczmienia (Hordeum vulgare) oraz poszukiwanie alleli tego genu poprzez analizę mutacji

z wykorzystaniem strategii TILLING. Materiałem badawczym jest H. vulgare cv. Sebastian

pochodzący z platformy TILLING „HorTILLUS” Katedry Genetyki UŚ. Gen HvSNAC1 został

zidentyfikowany u jęczmienia i jego sekwencję opublikowano w międzynarodowej bazie

GenBank. Analizy genu HvSNAC1 z wykorzystaniem strategii TILLING potwierdziły

występowanie mutacji z częstotliwością 1/377 kb. Gen HvSNAC1 oraz jego allele

zidentyfikowane przy pomocy strategii TILLING to narzędzia mogące posłużyć do otrzymania

jęczmienia o zwiększonej odporności na suszę.





37

Sesja plakatowa

SP-07

Ksenotransplantacja

Agata Jackiewicz



Odkąd w 1954 roku Joseph Murray przeprowadził pierwszy zakończony sukcesem

przeszczep, w dziedzinie transplantologii wiele uległo zmianie. Obecnie zabiegi transplantacji

przeprowadzane są na całym świecie i każdego dnia chirurdzy ratują ludzkie życie

przeszczepiając komórki, tkanki, a także całe organy. Mimo postępu, który dokonał się w tej

dziedzinie, podstawowy problem transplantologii pozostaje niezmienny od wielu lat. Stanowi

go nieustanny brak narządów, czego wynikiem jest śmierć wielu osób daremnie

oczekujących na przeszczep. W samych Stanach Zjednoczonych z powodu braku organów

umiera około 18 osób dziennie.

Chcąc rozwiązać ten poważny problem naukowcy prowadzą wielokierunkowe

badania mające zapewnić nowe źródła organów dla transplantologii. Jako jedno z możliwych

rozwiązań analizowane jest zagadnienie ksenotransplantacji.

Ogólnie ujmując ksenotransplantacja to przeszczep komórek, tkanek bądź narządów

między osobnikami różnych gatunków, co w praktyce sprowadza się do wykorzystywania

zwierząt jako dawców organów. Wraz z pojawieniem się idei przeszczepów

ksenogenicznych rozpoczęły się poszukiwania odpowiedniego dawcy, którego narządy

mogłyby z powodzeniem zastąpić te ludzkie, a także prawidłowo funkcjonować w organizmie

człowieka. Naturalnym było zaproponowanie małp naczelnych jako zwierząt najbliżej

filogenetycznie spokrewnionych z człowiekiem. Mimo słuszności założenia dalsze badania

dowiodły, iż odpowiedniego dawcy należy poszukiwać wśród innych zwierząt. Ostatecznie za

najodpowiedniejszy do tej roli gatunek uznano… świnię domową.

Pomimo wielu zalet przemawiających za możliwością stosowania organów

pochodzących od świń w transplantologii równie wiele przeszkód stoi na drodze do ich

wykorzystania. Główny problem w tym przypadku stanowi odległe pokrewieństwo

filogenetyczne, które sprawia, iż organy dawcy są natychmiast atakowane przez układ

immunologiczny człowieka co prowadzi do odrzucenia przeszczepu. Jest to tak zwane

odrzucenie nadostre, które występuje już kilkanaście minut po przeprowadzeniu zabiegu.

Głównym czynnikiem odpowiedzialnym za jego wystąpienie jest obecność antygenu Gal na

powierzchni nabłonka pokrywającego narządy dawcy oraz przeciwciał skierowanych przeciw

niemu obecnych we krwi człowieka. Zarówno lekarze jak i biotechnolodzy poszukują

sposobów pozwalających na uniknięcie wystąpienia zjawiska odrzucenia nadostrego,

a jednym z nich jest uzyskanie transgenicznych osobników pozbawionych antygenu Gal.





38

Sesja plakatowa

SP-08

Markery molekularne w badaniach genetycznych żyta ozimego

(Secale cereale L.)

Andrzej Jurkowski

Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, Katedra Genetyki, Hodowli Roślin i Nasiennictwa

pl. Grunwaldzki 24A,53-363 Wrocław


Opiekun naukowy: dr hab. Henryk Bujak, prof. nadzw.

W pracy przedstawiono możliwości zastosowania markerów molekularnych w badaniach

genetycznych żyta ozimego (Secale cereale L.). Markery molekularne takie jak STS

(Sequence Target Site), markery mikrosatelitarne SSR (Simple Sequence Repeats), RAPD

(Random Amplified Polymorhic DNA), RFLP (Restriction Fragments Length Polymorphism)

i AFLP (Amplification Fragment Length Polymorphism) stosowane są obecnie do mapowania

genomu żyta ozimego. Markery STS, SSR i RAPD stosowane są również do badań

zróżnicowania genetycznego linii żyta.

Markery molekularne stosuje się również do selekcji korzystnych genotypów. Markery

RAPD mogą być wykorzystywane do selekcji genotypów męskosterylnych z cytoplazmą C.

Natomiast markery RFLP i AFLP są stosowane do selekcji roślin posiadających geny

przywracające płodność u genotypów męskosterylnych z cytoplazmą typu Pampa.

Markery AFLP mają także zastosowanie w badaniach, których celem jest wykazanie

zmian w strukturze genetycznej w ziarniakach po długotrwałym przechowywaniu w bankach

genów.

Praca współfinansowana przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego.





39

Sesja plakatowa

SP-09

Zależne od temperatury efekty rozwojowe podaży metylksantyn

u świerszcza domowego, Acheta domesticus

Kamienik M. Mazur A. Sawadro M. Woltania K. Kędziorski A. Francikowski J*.

Katedra Fizjologii Zwierząt i Ekotoksykologii Uniwersytet Śląski, ul. Bankowa 12, Katowice

*[email protected]

Efekty i mechanizmy działania metyloksantyn (tj. kofeiny, teofiliny, teobrominy czy

paraksantyny) na owady są nadal słabo poznane. Uznaje się, że główne drogi ich

oddziaływania to blokowanie receptorów adenozynowych oraz inhibicja fosfodiesterazy

cAMP. Ponieważ receptory adenozynowe pełnią rolę regulatora metabolizmu komórkowego

celem eksperymentu było sprawdzenie czy działanie metyloksantyn na rozwój larw

świerszcza może być modulowane przez poziom ich metabolizmu podstawowego.

Równoczesne prowadzenie eksperymentu w temperaturach 26oC i 30oC zapewniło

różny poziom metabolizmu larw. Metyloksantyny (kofeina i teofilina) były podawane larwom

poczynając od 10 dnia życia w stężeniach 0,01, 0,1 oraz 1mg/g pokarmu. Mierzono przyrost

długości ciała larw, czas rozwoju do osiągnięcia postaci imago, masę dorosłych osobników

w dniu linienia oraz sukces rozwojowy, czyli liczbę dorosłych względem początkowej liczby

larw.

W 26˚C okres rozwoju larw uległ wydłużeniu o ok. 30% względem larw hodowanych

w 30˚C. Obecność w pokarmie kofeiny w stężeniu 1mg/g spowodowała silne zahamowanie

rozwoju larw, niezależnie od temperatury, oraz 8-krotnie wyższą śmiertelność niż w grupie

kontrolnej. Modulujący wpływ temperatury na efekty działania metyloksantyn ujawnił się

bardziej zróżnicowanym sukcesem rozwojowym świerszczy w temperaturze 26oC niż

w 30oC. Efekt zależny od stężenia metyloksantyny w pokarmie zaobserwowano jedynie

w przypadku kofeiny w obu reżimach temperatury.





40

Sesja plakatowa

SP-10

Autofagia jako jeden z typów śmierci komórkowej w nabłonku jelita środkowego Piscicola geometra (Hirudinea, Piscicolidae)

M. Kszuk-Jendrysik, M. Motyl, M. M. Rost-Roszkowska, P. Świątek

Uniwersytet Śląski, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Katedra Histologii i Embriologii Zwierząt, ul. Bankowa 9, 40-007 Katowice;


Nabłonek jelita środkowego Piscicola geometra składa się z jednej warstwy płaskich lub

sześciennych komórek leżących na bezkomórkowej błonie podstawnej. Mechanizmy

związane z procesami autofagii, które odgrywają znaczącą rolę w utrzymaniu homeostazy

komórek i tkanek jelita środkowego, są u przedstawicieli pijawek słabo poznane.

Prezentowane badania są pierwszą próbą opisania procesu autofagii występującego

w nabłonku jelita Piscicola geometra. Jak wiadomo proces autofagii ma podwójny

charakter: może odpowiadać za przeżycie komórki, jak również prowadzić do jej śmierci.

Zjawiska prowadzące do śmierci komórki należą do jednych z najistotniejszych procesów

w rozwoju organizmów, gdyż pozwalają na eliminację nieprawidłowych, uszkodzonych

komórek, stąd niezwykle istotne znaczenie mają badania nad tymi procesami. Autofagia

w komórkach nabłonka jelita środkowego P. geometra jest procesem zachodzącym

intensywnie a jednocześnie będącym odpowiedzialnym za stopniową eliminację organelli

komórkowych, w tym licznie degenerujących mitochondriów. Jej przebieg jest typowy,

charakterystyczny dla komórek wielu grup zwierząt.

Badania nad autofagią w komórkach nabłonka jelita środkowego P. geometra były

prowadzone z użyciem transmisyjnego mikroskopu elektronowego.





41

Sesja plakatowa

SP-11

Badanie tworzenia biofilmu w warunkach in vitro przez Pseudomonas aeruginosa i ocena wpływu wybranych substancji

na wzrost tej bakterii

Diana Mikołajczyk, Agnieszka Machul

Katedra Mikrobiologii, Uniwersytet Jagieloński- Collegium Medicum, ul.Czysta 18, 31-121 Kraków

e-mail: [email protected], [email protected]

Pałeczka ropy błękitnej (Pseudomonas aeruginosa) to bakteria chorobotwórcza niezwykle

szybko uodparniająca się na wiele substancji leczniczych oraz środków dezynfekcyjnych,

przez co schorzenia przez nią wywoływane są bardzo trudne w leczeniu. Problemy

w zwalczaniu zakażeń na tle Pseudomonas aeruginosa wynikają ze zdolności do tworzenia

przez ten drobnoustrój biofilmu. Biofilm to trójwymiarowa kolonia bakterii zawartych

w macierzy zewnątrzkomórkowych polimerów wykazujących zdolność adhezji do wilgotnych

powierzchni stałych oraz do siebie nawzajem. Struktura ta jest głównym czynnikiem

ograniczającym dostęp stosowanym antybiotykom oraz innym środkom leczniczym. Od wielu

lat prowadzone są badania mające na celu prześledzenie mechanizmów odpowiedzialnych

za tworzenie biofilmu. Nieustannie trwają również poszukiwania substancji ograniczających

tworzenie tej struktury, a tym samym ułatwiających leczenie wielu schorzeń wywoływanych

przez ten drobnoustrój.

Celem prowadzonych badań było wykazanie zdolności bakterii Pseudomonas

aeruginosa do tworzenia biofilmu w warunkach in vitro, oraz określenie wpływu wybranych

substancji na jej wzrost. Dotychczasowe doświadczenia wykazały iż szybkość tworzenia

biofilmu przez Pseudomonas aeruginosa jest zależna od zastosowanego podłoża

hodowlanego. Najszybszy przyrost zaobserwowano w przypadku użycia bulionu bogatego

w składniki odżywcze konieczne do budowy trójwymiarowej struktury biofilmu. W naszej

pracy skupiamy się również na możliwościach ograniczenia wzrostu Pseudomonas

aeruginosa, a w konsekwencji znalezieniu sposobu na skuteczne zwalczanie zakażeń

wywoływanych przez ten mikroorganizm. Wstępne analizy udowodniły, iż metabolity

wytwarzane przez bakterie kwasu mlekowego mają właściwości limitujące wzrost tego

drobnoustroju. Dalsze badania będą miały na celu izolację szczepów bakterii od chorych na

przewlekłe zapalenie ucha środkowego oraz z ran stopy cukrzycowej, określenie ich

lekooporności, zbadanie zdolności do tworzenia biofilmu w warunkach in vitro oraz

optymalizację leczenia tego typu zakażeń poprzez doprowadzenie do rozpadu struktury

biofilmu, co umożliwi zwiększenie penetracji antybiotyków i innych środków leczniczych.





42

Sesja plakatowa

SP-12

Immunocytochemiczna analiza porównawcza rozmieszczenia wybranych neuropeptydów w centralnym układzie nerwowym

stonki kukurydzianej Diabrotica virgifera

Aldona Nikiel

Uniwersytet Śląski, Katedra Fizjologii Zwierząt i Ekotoksykologii, Bankowa 9, 40-007 Katowice


Wśród neuropeptydów występujących u owadów wiele jest takich, których funkcje nie są do

końca poznane, bądź są one specyficzne w obrębie jednego gatunku. Takimi

neuropeptydami są m.in. allatostatyny (AST), kardioaktywny peptyd skorupiaków (CCAP),

neuropeptyd F (NPF) i czynnik rozpraszający pigment (PDF). Za pomocą technik

immunocytochemicznych potwierdzono obecność tych neuropeptydów u nowego szkodnika

kukurydzy – stonki kukurydzianej Diabrotica virgifera – a także ustalono ich rozmieszczenie

w zwojach mózgowych tego owada.

Otrzymane wzory dystrybucji różnią się między sobą. Obecność wszystkich badanych

neuropeptydów obserwuje się w dwóch strukturach mózgu: pars lateralis i dorsolateralis,

które odpowiadają za integrację bodźców pochodzących z ocelli i oczu złożonych, a także

rytmikę okołodobową procesów życiowych. Wzór rozmieszczenia PDF u D. virgifera jest

podobny do wzoru rozmieszczenia tego neuropeptydu u świerszcza Gryllus bimaculatus. Dla

PDF charakterystyczny jest wzór dystrybucji w płatach ocznych, natomiast dla AST

obecność aż czterech komórek w sąsiedztwie ciał grzybkowatych. Najszerszą dystrybucją

w centralnym układzie nerwowym D. virgifera charakteryzuje się NPF. Zarówno NPF, jak

i CCAP obecne są w zwoju podprzełykowym unerwiającym przydatki gębowe.

Istotnym jest, iż obserwowane wzory dystrybucji neuropeptydów są różne, gdyż

oznacza to, że neuropeptydy te pełnią odmienne role u badanego gatunku owada. Obecność

neuropeptydów w strukturach mózgu, które mają określoną fizjologiczną lub rozwojową rolę

może pomóc ukierunkować wykonywane w przyszłości biotesty na sprawdzanie konkretnych

funkcji pełnionych przez te neuropeptydy.





43

Sesja plakatowa

SP-13

Czy zostawiamy unikalny ślad bakteryjny na powierzchniach użytkowych? – porównanie bioróżnorodności flory bakteryjnej

izolowanej z naskórka ludzkiego i powierzchni komputerów osobistych

Katarzyna Perońska*, Katarzyna Nazarewicz, Agnieszka Wesołowska,

Justyna Zackiewicz, Marta Kałuża, Aleksandra Poterała

Politechnika Śląska, ul. Akademicka 2A, 44-100 Gliwice *e-mail: [email protected]

Na ludzkiej skórze bytuje bardzo wiele mikroorganizmów, na dłoniach nawet najczystszego

człowieka znajduje się ok. 150 gatunków bakterii. W wyniku mnogości tych mikroorganizmów

każdy człowiek posiada osobniczo charakterystyczną mikroflorę bakteryjną. Uzyskany

w rozdziale elektroforetycznym bakteryjnego DNA, genetyczny ślad bakteryjny tzw.

fingerprint to właśnie te mikroorganizmy, które mogą być pozostawione na powierzchniach

przedmiotów, z którymi miały kontakt ludzkie dłonie. Celem projektu było wykazanie, że

mikroflora naskórka ludzkiego w kontakcie z powierzchnią użytkową może zostawiać

unikalny, osobniczo specyficzny ślad bakteryjny. Do badania wykorzystane zostały próbki

DNA bakteryjnego izolowanego z bakterii naskórka i powierzchni komputerów osobistych,

pobrane od 7 osób. Do przeprowadzenia badania wykorzystano metodę łańcuchowej reakcji

polimerazy (PCR) w połączeniu z elektroforezą w gradiencie denaturacji (DGGE). Na

prążkach rozdzielonych w żelu DGGE przeprowadzono analizę densytometryczną

i obliczono wartości indeksu bioróżnorodności Shannona. Otrzymane obrazy

elektroforetyczne wykazują znaczną różnicę w prążkach pochodzących od różnych osób,

natomiast prążki próbek pochodzących z komputera osobistego oraz naskórka tej samej

osoby w większości przypadków są takie same. Wykazano również różnice

w poziomie bioróżnorodności próbek pochodzących od różnych osób. Przeprowadzone

badania dowiodły, iż mikroflora naskórka ludzkiego w kontakcie z powierzchnią użytkową

zostawia unikalny ślad bakteryjny (fingerprint). Różnice w wartości bioróżnorodności próbek

świadczą o tym, iż na ludzkich palcach znajduje się bardzo duża liczba mikroorganizmów,

której wartość zależy od różnych czynników (m. in. od jakości i liczebności naturalnej

mikroflory, rodzaju wykonywanej pracy, poziomu higieny itd.) . Dzięki tym informacją można

założyć, że istnieje możliwość zostawiania przez ludzi unikalnych śladów bakteryjnych na

powierzchniach użytkowych, co może być wykorzystane np. w kryminalistyce. Założenie

takie wymaga jednak dalszych, szerzej zakrojonych badań.





44

Sesja plakatowa

SP-14

Poszukiwanie grzybów mikroskopowych zdolnych do eliminacji bisfenolu A

Milena Adela Piątek, Adrian Soboń, Mirosława Słaba,

Rafał Szewczyk, Jerzy Długoński

Uniwersytet Łódzki , Katedra Mikrobiologii Przemysłowej i Biotechnologii ul. Banacha 12/16, 90-237 Łódź


Bisfenol A czyli 2,2-bis(p-hydroksyfenylo)propan (BPA) zaliczany jest do grupy związków

stwarzających zagrożenie dla zdrowia ludzi, ponieważ zakłóca działanie układu

hormonalnego ludzi i zwierząt. Obecnie jest wykorzystywany przy produkcji tworzyw

sztucznych, poliestrów, np. poliwęglanów oraz żywic syntetycznych, a także jako

przeciwutleniacz w kosmetykach. Dodatek BPA do opakowań żywności oraz plastikowych

materiałów typu butelki, smoczki i zabawki dla dzieci stwarza realne ryzyko uwalniania się

tego związku.

Celem pracy było określenie zdolność różnych grzybów strzępkowych do eliminacji

bisfenolu A.

BPA był usuwany najefektywniej (ponad 90%) przez izolat świeżo pozyskany ze

środowiska (ZD1) oraz szczepy Umbelopsis ramanniana IM 6471 i Myrothecium roridum IM

6482, pochodzące z kolekcji Katedry Mikrobiologii Przemysłowej i Biotechnologii. Szczepy te

zostały wyizolowane ze skażonej gleby wokół zakładu produkcji barwników Boruta-Zachem.

Zidentyfikowano również kilka produktów transformacji BPA. Szczep IM 6471 był zdolny do

alkilacji substratu, polegającej na przyłączaniu grup metylowych lub etylowych

w miejsce wodoru w grupach hydroksylowych.

Uzyskane wyniki wskazują na możliwość wykorzystania szczepów IM 6471, 6482

i ZD1 do efektywnej eliminacji bisfenolu A.





45

Sesja plakatowa

SP-15

Postępy w wybranych metodach badania jakości mikrobiologicznej wody

Mikołaj Ponichtera, Przemysław Trzepiński

Uniwersytet Łódzki, wydział Biologii i Ochrony środowiska. ul. Pilarskiego 14/16, 90-231 Łódź


Wśród mikroorganizmów często spotykanych w ściekach miejskich, skąd mogą wyciekać do

wód gruntowych i wodociągowych, można wyróżnić wirusy, takie jak eneterowirusy czy

wirusy WZW typu A i E, oraz bakterie, np. Salmonella i Campylobacter.

Z uwagi na wysoki potencjał chorobotwórczy wspomnianych mikrobów ścisła

kontrola ich występowania w wodach użytkowych jest niezbędna dla zapewnienia

bezpieczeństwa zdrowia publicznego. W ostatnich latach obserwuje się znaczący postęp

w opracowywaniu coraz szybszych i bardziej precyzyjnych metod kontroli jakości

mikrobiologicznej wód. Niniejszy poster prezentuje rozwój dwóch istotnych sposobów

badania mikrobiologicznej czystości wód – indeksu i miana coli oraz metod molekularnych.

Nowoczesne metody wyznaczania miana coli dzielą się na enzymatyczne, immunologiczne

i molekularne. Metody enzymatyczne opierają się na zdolności bakterii z grupy coli do

wytwarzania β-D-galaktozydazy i β-D-glukuronidazy, których aktywność w obecności

chromogenów powoduje powstawanie barwy. Metody immunologiczne opierają się na

wykorzystaniu reakcji przeciwciał monoklonalnych z antygenami bakterii grupy coli

w testach immunoenzymatycznych (ELISA) i immunofluorescencyjnych. Metody molekularne

pozwalają precyzyjnie wykrywać ilościowo i jakościowo, zarówno drobnoustroje z grupy coli,

jak i dowolne patogeny w wodzie. Ich zaletą jest fakt, że nie wymagają wyprowadzenia

z często bogatych w drobnoustroje próbek wody czystych kultur, co jest procedurą trudną,

czasochłonną i wciąż niemożliwą do wykonania w przypadku większości gatunków bakterii.

Mimo iż, istnieje wiele technik biologii molekularnej w diagnostyce, najbardziej znacząca to

metoda łańcuchowej reakcji polimerazy (PCR), która umożliwia powielenie dowolnego

fragmentu DNA, którym może być specyficzny gen, charakteryzujący dany szczep

mikroorganizmu.





46

Sesja plakatowa

SP-16

Analiza bioróżnorodności mikroorganizmów metodą PCR-DGGE w złożu tarczowym

Aleksandra Poterała

Politechnika Śląska ul. Akademicka 2A, 44-100 Gliwice


Stale rosnące zapotrzebowanie na energię pociąga za sobą rozwój przemysłu

wydobywczego i koksowniczego. Jest to jednocześnie przyczyna zwiększonej produkcji

ścieków zawierających szkodliwe dla środowiska cyjanki, rodanki i fenole. Ścieki

przemysłowe mogą być z powodzeniem oczyszczane metodami biologicznymi, z użyciem

osadu czynnego. W przypadku ścieków koksowniczych metoda ta często zawodzi.

Rozwiązaniem może być zastosowanie złoża tarczowego wykorzystującego osad czynny

w formie biofilmu, czyli bakterii skupionych w warstwach na płaskiej powierzchni.

Mikroorganizmy mogą być indykatorami dopływu niebezpiecznych zanieczyszczeń do

układów oczyszczania ścieków, stąd potrzeba stałego monitorowania zmian ich

bioróżnorodności. Najczęściej stosowane są w tym celu metody biologii molekularnej, gdyż

metody klasycznej mikrobiologii nie pozwalają zbadać ponad 95% bakterii w środowisku,

ponieważ są one niezdolne do wzrostu w warunkach laboratorynych. Celem projektu był

monitoring zmienności bakterii w biofilmie złoża tarczowego podczas oczyszczania ścieków

koksowniczych metodą elektroforezy w gradiencie denaturacji (PCR-DGGE, ang.

polymerase chain reaction – denaturing gradient gel electrophoresis). Bakterie osadu

czynnego z oczyszczalni ścieków w Zabrzu hodowano w warunkach laboratoryjnych na

złożu tarczowym z wykorzystaniem pożywki o składzie wzorowanym na ściekach

koksowniczych przez 8 miesięcy. Do izolacji DNA zastosowano metodę mechaniczną,

amplifikację PCR przeprowadzono z użyciem standardowych starterów reakcji dla

uniwersalnego markera molekularnego bakterii - genu kodującego 16S rRNA. Produkty

rozdzielono metodą DGGE. Za pomocą programu Quantity One® wykonano analizę

densytometryczną prążków DGGE. Na podstawie wartości indeksu bioróżnorodności

Shannona ustalono, że w badanym materiale występowały okresy spadku bioróżnorodności

i jej wzrostu. Prążki wycięto do sekwencjonowania.





47

Sesja plakatowa

SP-17

Analiza jakościowa produktów mikrobiologicznej degradacji bisfenolu A techniką LC-MS/MS

Adrian Soboń, Milena Adela Piątek, Rafał Szewczyk, Jerzy Długoński

Uniwersytet Łódzki, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska

ul. Pilarskiego 14/16, 90-231 Łódź email: [email protected]

Techniki spektrometrii masowej znajdują szerokie zastosowanie w analizach jakościowych

i ilościowych szerokiej gamy substancji. Połączenie detekcji masowej z technikami

chromatograficznymi taki jak np. HPLC umożliwia wykonywanie złożonych doświadczeń

dostarczających konkretnych i specyficznych danych na temat budowy bądź stężenia

badanych substancji w złożonych matrycach.

W prezentowanej pracy przedstawiono sposób budowania metody LC-MS/MS

znajdującej zastosowanie w poszukiwaniu i identyfikacji produktów mikrobiologicznej

biodegradacji ksenobiotyków z wykorzystaniem hybrydowego detektora masowego QTRAP

3200 firmy AB Sciex oraz chromatografu cieczowego Agilent 1200. Zastosowana metoda

IDA (Information Dependent Aquisition) opiera się o skanowanie wyznaczonych jonów

prekursorowych (Prec scan) charakterystycznych dla badanej substancji, wyznaczanie masy

jonów molekularnych (ER scan) a następnie wykonywanie widm masowych (EPI scan) dla

sygnałów spełniających zdefiniowane kryteria IDA. Zaproponowana metodyka pozwala

z jednej strony na filtrowanie sygnałów prowadzące do analizy sygnałów pochodzących tylko

od potencjalnych metabolitów badanego związku, z drugiej na zebranie znaczącej

większości lub wszystkich widm masowych podczas jednej analizy LC-MS/MS.

Metodyka IDA LC-MS/MS została zastosowana do analizy jakościowej biodegradacji

bisfenolu A (BPA) w hodowlach wgłębnych grzybów. U czterech najaktywniejszych

szczepów zidentyfikowano szereg metoksylowanych, etoksylowanych i hydroksylowanych

metabolitów BPA. W prezentowanej pracy przedstawiono przykładowe wyniki analiz wraz

z interpretacją uzyskanych widm masowych w hodowli szczepu IM 6471.





48

Sesja plakatowa

SP-18

Fotosensybilizatory – wykorzystanie we współczesnej medycynie i biotechnologii

Lenarczyk Joanna, Szczęśniak Olga

Uniwersytet Rolniczy, Biotechnologia studia międzywydziałowe Al. 29 Listopada 54, 31 – 425 Kraków

Email: [email protected], [email protected]

Fotosensybilizatory (nazywane inaczej fotouczulaczami) jest to grupa barwników

selektywnych, które pod wpływem odpowiednich długości fal promieniowania świetlnego np.

lasera, zostają aktywowane, a następnie dezaktywowane czemu towarzyszy m. in.

fluorescencja. Dzielimy je m.in. ze względu na ich rozpuszczalność w tłuszczach i wodzie na:

hydrofilowe, hydrofobowe i amfifilowe.

Fluorescencja jest to emisja światła powstająca przy przejściach cząsteczek ze

wzbudzonych stanów singletowych do stanu podstawowego. Absorbowane promieniowanie

powoduje przegrupowanie gęstości elektronowej ze stanu podstawowego do wzbudzonego,

które jest ściśle skwantowane.

Stan wzbudzonej molekuły jest stanem nietrwałym i ulega szybko przekształceniu

w stan podstawowy, w wyniku czego następuje emisja w postaci kwantów światła lub

przekazanie nadmiaru energii do otoczenia w sposób bez promienisty. Wszystkie

mechanizmy zachodzące w cząsteczkach można analizować przy pomocy diagramu

Jabłońskiego, pokazującego różne przejścia pomiędzy stanami energetycznymi.

Fotosensybilizatory są używane m.in. w elektroforezie, w PDD (photodynamic

diagnosis) wykorzystywanej do wykrywania komórek zmienionych nowotworowo, a nawet do

ich usuwania czyli PDT (photodynamic therapy) - terapii fotodynamicznej.

Jeśli chodzi o terapie PDT jest tu wykorzystywana reakcja fotochemiczna, w której

cząsteczki fotosensybilizatora są dezaktywowane. Powstaje wtedy nie tylko wzbudzony tlen

w stanie singletowym ale także aktywne rodniki nadtlenkowe i hydroksylowe. Te produkty są

bardzo aktywnymi utleniaczami, mogącymi doprowadzić do zniszczenia komórki, a nawet

całej tkanki.

Jest to jedna z najważniejszych cech fotouczulaczy, które mają przewagę nad

dotychczas stosowanymi metodami onkologicznymi. Mimo że mają dość mały zakres

penetracji, działają one wybiórczo na komórki nowotworowe nie mając wpływu na te zdrowe.





49

Sesja plakatowa

SP-19

Czy wiesz, że jesz GMO?

Marcin Szustak

Politechnika Łódzka, Wydział Biotechnologii i Nauk o Żywności, ul Wólczańska 171/173, 90-924 Łódź

email: [email protected]

Każdy z nas chcąc zrobić zakupy wybiera zawsze to co najlepsze, zarówno pod względem

zdrowotnym, jak i smakowym. Nie każdy jednak wie czym jest GMO i ile jest go

w jedzeniu, które codziennie spożywamy. GMO to w dokładnym tłumaczeniu organizmy

modyfikowane genetycznie. Zawierają one jeden lub kilka genów pochodzących z innych

gatunków, przez co zyskują one całkiem nowe, korzystne, jednak niewystępujące naturalnie

w danym gatunku cechy. Jednak wielu ludzi obawia się spożywać żywności zawierającej

organizmy modyfikowane. Ponieważ w przybliżeniu 85% wszystkich modyfikowanych

genetycznie roślin zawiera promotor 35S wirusa mozaiki kalafiorowej lub terminator syntazy

nopalinowej z Agrobacterium tumefaciens, dlatego dzięki wykorzystaniu odpowiednich

starterów oraz przy pomocy technik elektroforezy i reakcji PCR, możemy łatwo stwierdzić czy

zakupione przez nas produkty zawierają GMO.





50

Sesja plakatowa

SP-20

Nanoremediacja

Wieczorek Dorota, Staniszewska Agnieszka


e-mail: [email protected]; [email protected]

W ostatnich latach rozwój nanotechnologii pozwolił na rozpoczęcie prac nad ulepszaniem już

istniejących technik remediacji środowiska. W wyniku intensywnych badań nad materią

w skali nano uzyskano nowe, zaskakujące i lepsze właściwości cząstek. Jednym

z najnowszych doniesień w tej dziedzinie nauki jest możliwość zastosowania

nanocząsteczek żelaza - NIP (ang. nanoscale iron particles) do oczyszczania gleby i wody.

Wyniki badań laboratoryjnych potwierdziły, iż reaktywność NIP jest o wiele wyższa niż

tradycyjnych cząstek żelaza. Dzięki użyciu nanożelaza nastąpiła 60 % redukcja piranu,

podczas gdy przy zastosowaniu tradycyjnego żelaza uzyskany procent degradacji wyniósł

tylko 11 %. NIP doskonale nadają się do usuwania, ze środowiska polichlorowanych bifenyli,

halogenopochodnych związków organicznych, herbicydów oraz do wiązania kationowych

zanieczyszczeń, np. Pb(II) czy As(III). Nanotechnologia nie ogranicza się tylko do tworzenia

nanocząsteczek metalu wykorzystywanych w oczyszczaniu środowiska.

Najświeższe doniesienia literaturowe wskazują na bioremediacje enzymatyczną, jako

dobrą alternatywę dla procesów mikrobiologicznej remediacji. Jednak bez idealnej stabilizacji

enzymów, przy jednoczesnym zachowaniu ich największej aktywności oraz długiego czasu

działania, możliwości ich uzasadnionego ekonomicznego wykorzystania są ograniczone.

Obecnie prowadzone badania skupiają się przede wszystkim na użyciu nanokrzemionki, jako

imobilizatora enzymów. Wstępne prace nad modyfikacją modelowego enzymu są

obiecujące, gdyż uzyskano stabilność pojedynczej cząsteczki α- nanochymotrypsyny - CT

i poprawę jej aktywności.

Wykorzystanie nanożelaza oraz nanoenzymów (np. dehalogenaza, lakkaza)

w przyszłości wydaje się być obiecującą techniką rekultywacji zanieczyszczonych obszarów.





51

Sesja plakatowa

SP-21

Regeneracja układu neurosekrecyjnego u dżdżownicy Dendrobaena veneta

Mateusz Motyl, (Ewa Siekierska)

Uniwersytet Śląski, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Katedra Histologii i Embriologii Zwierząt, ul. Bankowa 9, 40-007 Katowice


Dendrobaena veneta należy do pospolicie występujących dżdżownic. Pomimo, że

regeneracja jest procesem badanym od wielu lat na różnych grupach zwierząt, w literaturze

niewiele jest danych na temat syntezy neurosekretu i intensywności neurosekrecji w zwojach

brzusznych, po usunięciu zwojów głowowych. Niewiele wiadomo również na temat

zależności zachodzących pomiędzy zwojami w czasie jego reorganizacji.

Budowa łańcuszka brzusznego u D. veneta ma charakter metameryczny. Z każdego

zwoju łańcuszka brzusznego odchodzą 3 pary nerwów segmentalnych, które zakreślają

półkola i kończą się w obszarze grzbietowej linii środkowej. W skład zwoju brzusznego

wchodzą neurony zwojowe, neurony olbrzymie, komórki podporowe i neuropilum.

Dżdżownicom odcięto zwoje głowowe na wysokości 5 segmentu, a następnie prowadzono

hodowlę po amputacji pobierając 2 pierwsze segmenty od miejsca zranienia zawierające

zwoje brzuszne. Segmenty pobierano w 0 (próba kontrolna), 3, 7 i 14 dniu od amputacji.

Barwienie RNA metodą Einarsona wykazało, że synteza RNA w komórkach zwojów

przebiega cały czas tzn. od dnia 0. 3 dnia po amputacji zachodziła bardzo intensywnie,

a następnie nieznacznie zwolniła w 7 i 14 dni po amputacji. U zwierząt kontrolnych nie

wykazano obecności żadnych komórek neurosekrecyjnych, barwionych metodą Steel-

Camerona. Po 3 dniach komórki były zmienione, powiększone, wydłużone i zwiększyła się

liczba komórek małych. Zmiany te pogłębiły się po 7 i 14 dniach. Po 14 dniach struktura

neuropilum uległa rozluźnieniu. W wyniku amputacji zwoju głowowego w 3 dniu następowały

zmiany komórek zwoju brzusznego. Pojedyncze komórki zwoju brzusznego podejmowały

syntezę neurosekretu już w 3 dniu po decerebracji. W 3 dniu neurosekret miał charakter

pylisty z niewielkimi ziarnistościami, po 7 i 14 dniach ziarna neurosekretu były większe

i liczniejsze. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że po odcięciu źródła

neurosekretu znajdującego się zwojach głowowych nastąpiły zmiany w strukturze zwoju

brzusznego. W zależności od czasu jaki upłynął od decerebracji zwiększeniu ulegała liczba

komórek zawierających neurosekret, a synteza neurosekretu jest w pierwszej kolejności

podejmowana przez komórki będące w zwoju, zlokalizowanym najbliżej miejsca zranienia.

Materia y Zjazdowe RH 08092011 RH FINAL)...15.30 – 15.45 Orzechowski Łukasz Transgeniczne dro...

Documents

Transcript of Materia y Zjazdowe RH 08092011 RH FINAL)...15.30 – 15.45 Orzechowski Łukasz Transgeniczne dro...