Věda a výzkum

Výzkumná skupina Glykobiochemie

prof. RNDr. Michaela Wimmerová, Ph.D.

Vedoucí skupiny

Kontakt


Vzdělání

  • 2013 – profesorka Biochemie, PřF MU
  • 2007 – docentka Biochemie, PřF MU
  • 1996 – Ph.D., Biochemie, PřF MU
  • 1991 – Mgr., Biochemie, PřF MU


Pedagogická činnost

  • C2131 Úvod do bioinformatiky
  • C2135 Bioinformatika v praxi
  • C2138 Pokročilá bioinformatika
  • C3211 Aplikovaná bioinformatika
  • C6220 Klinická biochemie
  • S1004 Methods for structural characterization of biomolecules

Další výzkumné skupiny a laboratoře

Sdílená laboratoř Interakce a krystalizace biomolekul 

CORE FACILITY Biomolecular Interactions and Crystallization

Středoevropský technologický institut – CEITEC

 

Výzkumná skupina Michaely Wimmerové

Glycobiochemistry

Středoevropský technologický institut

Glycobiochemistry

Výzkumná skupina GLYCOBIO

Národní centrum pro výzkum biomolekul

Mimouniverzitní aktivity

  • Czech Science Foundation, Member of the Evaluation Committee (2011–2014, 2017–)
  • Association of Resources for Biophysical Research in Europe, member of the Management Committee (2015)
  • National representative in International Glycoconjugate Organisation (IGO), Member of the Board (2011–)
  • Glycobiology, Member of the Editorial board (2011-)
  • Federation of European Biochemical Societies (FEBS) – member of the Fellowships committee (2010–2013)
  • Czech Society for Biochemistry and Molecular Biology – member of the National board (2008–); Vice-chair (2017–)
  • Czech Chemical Society (1998–); Treasurer of the Brno branch (1998–2010)
  • Member of American Society for Biochemistry and Molecular Biology, Czech Society of Clinical Chemistry, Society for Glycobiology

Oblast výzkumu

Sacharidy hrají důležitou úlohu nejen jako zásobní a stabilizační látky, ale slouží jako informační molekuly a v nemalé míře zasahují do procesů diferenciace, morfogeneze či karcinogeneze. Tato jejich mnohočetná role je dána vysokou stabilitou a stereochemickou variabilitou glykosidických vazeb, jež v sobě nese neuvěřitelný informační potenciál v biologických rozpoznávacích procesech. Výzkum je zaměřen na strukturně-funkční studium proteinů patogenních organismů, podílejících se na výstavbě (glykosyltransferasy) či specifickém rozpoznávání (lektiny) biologicky aktivních glykokonjugátů. První směr je reprezentován glykosyltransferasami, klíčovými enzymy podílejícími se na výstavbě neobvyklé a organizované buněčné stěny bakterie Mycobacterium tuberculosis, jež je odpovědná za její vysokou odolnost vůči běžným chemoterapeutikům. Druhý směr je zaměřen na proteiny, které jsou zapojeny do specifického rozpoznávání mezi hostitelem a patogenem, jako jsou např. lektiny bakterie Pseudomonas aeruginosa, jež mohou být odpovědné za vysokou morbiditu a mortalitu pacientů s cystickou fibrosou umožněním kolonizace plicních alveol nemocných patogenem. 

V současnosti bylo naší skupinou vyřešeno několik struktur lektinů z hub a bakterií a popsána kinetika a termodynamika jejich interakcí s oligosacharidy. Mimo jiné byla vyřešena struktura proteinu PAIIL, lektinu P. aeruginosa specifického pro fukosu, při vysokém rozlišení. To umožnilo popsat úplně nový typ vazebného místa pro sacharidy, založený na interakci se dvěma vápenatými ionty a navrhnout strukturní základ neobvykle vysoké afinity lektinu ke svému ligandu. To vše dává základ pro návrhy nových vysoce afinitních ligandů, jež mohou sloužit při anti-adhezních terapiích.

(vytaženo ze starých stránek, ok nebo neok?)

Research focusses on structure-function studies of proteins which participate in oligo-saccharide syntheses (glycosyltransferases), or specific recognition (lectins). Carbohydrates are essential for life and, in addition to their conventional role as structural and energy storage components, they play crucial roles in many recognition events. Specific recognition of glycoconjugates is an important event in biological systems and participates in numerous physiological and pathophysiological processes including cell signalling, differentiation, fertilization, infl ammatory response, as well as in cancerogenesis or pathogen-cell adhesion and recognition. The multiple roles of carbohydrates arise from the stability and the stereochemical diversity of glycosidic bonds. The life cycles of pathogenic bacteria, fungi and viruses require the specific recognition of host tissue for adhesion and subsequent invasion. A common strategy often used by pathogens involves binding to the host glycoconjugates through sugar-binding proteins that can display exquisite specificity for the target tissue. For many pathogenic organisms, the ability to adhere to host tissues is essential to initiate an infection. Oligosaccharide-mediated recognition and adhesion are, for example, key points in the early steps of P. aeruginosa infection because they are followed by processes such as chronic colonization and biofilm formation together with alginate production under the control of quorum sensing. These last adaptive changes by the bacteria make their eradication difficult because, when in the biofilm phenotype, the bacteria become resistant to antibiotic drugs. This brings new challenges into the therapeutical area because the inhibition of protein-carbohydrate interaction could lead to the inhibition of pathogen recognition and adhesion to the host cell. One of the groups of proteins we are interested in is a group of lectins from human opportunistic pathogens, such as Pseudomonas aeruginosa, Burkholderia cepacia complex, Aspergillus fumigatus, etc. These organisms are usually widely spread around the population and are not dangerous to healthy individuals. On the other hand, they become highly virulent in contact with immunocompromised patients. Infections developed are associated with high morbidity and mortality in the infected people, especially in individuals under mechanical ventilation and in patients suffering from cystic fibrosis.

vytaženo z ceitecu ok nebo neok? jestli ok tak přeložím


Carbohydrate-binding proteins – (A) Schematic representation of carbohydrate-binding proteins at the top of pili and flagella responsible for the attachment of the pathogenic bacteria to the epitelial host cell carbohydrates. (B) Crystals of several protein/carbohydrate complexes allowing their structure determination using X-ray. (C) X-ray structure of PA-IIL lectin from Pseudomonas aeruginosa complexed with sugar epitope LNnFP-V (PDB 1W8F).

obrázek zase ukradnutý z ceitecu, jiný obrázek?

Hlavní cíle výzkumu

  • xyz (vytaženo z ISu ok ne-ok?, jestli ok, přeložím)
  • Structural biology, glycobiochemistry, biomolecular interactions, structure-functional genomics, bioinformatics, separation and analytical techniques in biochemistry.

  • Initially focused on plant and microbial enzymes and their utilizing in clinical and industrial applications, construction of enzyme biosensors, and preparation of specially labelled proteins for NMR studies of protein-ligand interactions.

  • Later on, oriented to studies of enzymes participating in the degradation of xenobiotics in the environment.

  • At present, research has been focused on glycobiochemistry, oriented mainly to bioinformatics, structure-function studies of proteins, which participate on glycoconjugates synthesis (glycosyltransferases) or recognition (lectins) and are related to pathogenesis.

  • vytaženo z ceitecu:
  • To study the therapeutical aspects of recognition and adhesion phenomena in host-pathogen interactions.
  • Investigations of the structures and interactions of biomacromolecules and their relations to the functions of living systems, disease and therapy.
  • Carbohydrate-binding proteins involved in host-pathogen interactions
  • Human glycosyltransferases and their role in cancerogenesis
  • Glycosyltransferases participating in mycobacterial cell wall synthesis
  • Protein engineering of lectins
  • Biomolecular interactions

Členové skupiny

  • xyz

Metodiky a přístrojové vybavení

  • xyz vytaženo z ceitecu, oh nebo neok?

  • We use a multidisciplinary approach to study the recognition and adhesion phenomena of pathogens including bacteria, viruses, and fungi to human tissue. We have been identifying new potential protein targets using bioinformatics tools, and they have been prepared in recombinant form using molecular biology approaches. The complementary techniques of binding experiments, isothermal titration microcalorimetry, surface plasmon resonance and high resolution X-ray crystallography are used to decipher the thermodynamic and structural basis for the unusually high-affinity binding of lectins from pathogens to their host carbohydrates. In addition, site-directed mutagenesis in combination with structural and functional studies allow us to understand the roles of particular amino acids in the fine definition of sugar specificity and preference.

    Such a structure-function correlation of protein/carbohydrate interaction forms the basis for the rational design of carbohydrate-based drugs directed against adhesion and virulence

Mezinárodní spolupráce

  • Centre de Recherches sur les Macromolécules Végétales, CNRS, Grenoble (Francie)
  • European Synchrotron Radiation Facility, Grenoble (Francie)
  • Bar-Ilan University, Faculty of Life Sciences, Ramat Gan (Izrael)
  • The Royal Veterinary and Agricultural University, Food Technology, Kodaň (Dánsko)
  • vytaženo z ISu, ok nebo neok?

Vybrané výzkumné projekty

  • Biologická úloha lektinů v symbióze a patogenezi (GA21-29622S)  Řešitel na MU: prof. RNDr. Michaela Wimmerová, Ph.D., Období řešení: 1/2021 — 12/2023. Navrhovaný projekt je zaměřen na studium úlohy lektinů v symbióze a patogenezi v tripartitních systémech, ve kterých se neuplatňuje pouze jednoduchý bivalentní vztah hostitel-patogen.

Přehled všech aktuálních a dokončených projektů lze dohledat na stránkách MUNI.

Vybrané publikace

Přehled všech publikací lze dohledat na stránkách MUNI.

  • xyz