Meie uuringud keskenduvad erinevatele molekulaarsetele mehhanismidele, mida bakterid kasutavad stressitingimuste üleelamiseks. Üheks bakterite elutegevuse ohustajaks on viirused ehk bakteriofaagid. Faagide vastu võitlemiseks on bakteritel mitmeid võimalusi. Bakterid võivad takistada faagi sisenemist rakku muutes pinnaretseptoreid. Paljud bakterid kodeerivad DNA restriktsiooni/modifikatsioonigeene või CRISPR-Cas süsteeme, mis tunnevad ära ja lagundavad võõr-DNA. Drastilisema võimalusena viirusevastases võitluses kasutatakse nn Abi (abortive infection) süsteeme, mille aktiveerumisel surmatakse faagiga nakatunud bakter enne viiruspartiklite küpsemist. Faagid omakorda kodeerivad mehhanisme, mis võimaldavad neil bakteri kaitsemehhanisme üle kavaldada. Seega käib bakterite ja faagide vahel pidev võidurelvastumine.
Bakterite genoomid sisaldavad arvukalt toksiin-antitoksiin süsteemide geene ja ka krüptilisi profaage. Testime võimalust, et need DNA elemendid on olulised faagivastases kaitses. Oletame, et toksiin-antitoksiin süsteemid võivad takistada rakku sisenenud faagi arengut, kuna nende süsteemide kodeeritud toksiinid võivad inhibeerida faagi replikatsiooni, transkriptsiooni või translatsiooni. Toksiin-antitoksiin lookused võivad toimida ka Abi süsteemidena ja surmata faagiga nakatunud bakteri, peatades faagi paljunemise bakteripopulatsioonis.
Päises kasutatud pilt: Pseudomonas putida faagilaigud erinevate faagide ja bakteritüvede puhul (autor: Rita Hõrak)
1. Rosendahl S, Tamman H, Brauer A, Remm M, Hõrak R. 2020. Chromosomal toxin-antitoxin systems in Pseudomonas putida are rather selfish than beneficial. Sci Rep 10:9230.
2. Talavera A, Tamman H, Ainelo A, Konijnenberg A, Hadzi S, Sobott F, Garcia-Pino A, Hõrak R, Loris R. 2019. A dual role in regulation and toxicity for the disordered N-terminus of the toxin GraT. Nat Commun 10:972.
3. Ainelo A, Porosk R, Kilk K, Rosendahl S, Remme J, Hõrak R. 2019. Pseudomonas putida Responds to the Toxin GraT by Inducing Ribosome Biogenesis Factors and Repressing TCA Cycle Enzymes. Toxins (Basel) 11.
4. Ainsaar K, Tamman H, Kasvandik S, Tenson T, Hõrak R. 2019. TonBm-PocAB system is required for maintenance of membrane integrity and polar position of flagella in Pseudomonas putida. J Bacteriol 201.
5. Hõrak R, Tamman H. 2017. Desperate times call for desperate measures: benefits and costs of toxin-antitoxin systems. Curr Genet 63:69-74.