29.07.2026
teadus

Mikroobigeneetika uurimisgrupp

Bakterid evolutsioneeruvad kiiresti stressitingimustes, kus nende kasv on pärsitud ebasoodsate kasvutingimuste tõttu. Stressitingimustes ilmnevad kiiresti mutatsioonid, mis on seotud näiteks antibiootikumiresistentsuse või keskkonda saastavate fenoolsete tööstusjäätmete lagundamisvõime tekkega. Ka geenide horisontaalne ülekanne või laboritingimustes sisse viidud uute geenide avaldumine võib põhjustada bakterites stressi ning suurenenud mutatsioonisagedust. Meie uurimisgrupis selgitatakse bakterite evolutsioneerumise molekulaarseid mehhanisme perekonda Pseudomonas kuuluvates bakterites. Tegeleme mutatsioonisagedust mõjutavate geenide väljaselgitamisega bakterites P. putida ja P. aeruginosa. Selgitame ka keskkonda saastavaid ühendeid lagundavate bakterite evolutsioneerumise mehhanisme, viies läbi laboratoorseid evolutsioonikatseid. Selgitame stressivastuseid ja kohastumismehhanisme, mis on seotud uute metaboolsete radade konstrueerimisega bakteris P. putida.

Uurimisrühmas tegeldakse ka keskkonda saastavate ühendite biodegradatiivsete radade ja plasmiidide struktuuri, funktsioneerimise ja redundatsuse väljaselgitamisega keskkonnamikroobides. Uuritakse saastunud vee ja pinnase puhastamise võimalusi bioaugmentatsiooni meetodil. Uuteks uurimisteemadeks on lignotselluloosi lagundamine, biosurfaktante tootvate bakteritüvede iseloomustamine ning C1 substraatide kasutamine mikroorganismide poolt.

Uurimistöö tulemustel võiks olla rakendusi nii biotehnoloogias, keskkonnakaitses kui ka inimese tervishoius.

Päises kasutatud pilt: Evolutsioon bakterikoloonias (autor: Heili Ilves)

Liikmed

  • Teadurid: Heili Ilves, Signe Saumaa, Merike Jõesaar, Signe Viggor, Anne Menert;
  • CELMS-i projektijuht: Eeva Heinaru;
  • Doktorandid: Karl Jürgenstein, Lea Ets, Tanel Ilmjärv, Ingrem Popazova.

Popazova, I., Ilmjärv, T., Brauer, A., Saumaa, S., Kivisaar, M. (2026). TOL Plasmid pWW0 Transposons Facilitate Adaptation of Pseudomonas putida for Growth on the New Carbon Source m-Cresol. Environmental Microbiology 28, no. 7: e70368. DOI: https://doi.org/10.1111/1462-2920.70368

Jõesaar, M., Viggor, S., Barrow, R.R., Peegel, A., Saan, D., Heinaru, E., Kivisaar, M. (2026). Catabolic gene redundancy enhances metabolic flexibility during degradation of mixed aromatic compounds in Pseudomonas. Journal of Hazardous Materials Advances,
Volume 23, 101336, ISSN 2772-4166. DOI: https://doi.org/10.1016/j.hazadv.2026.101336

Ets, L., Ilves, H., Juhe, L., Ilmjärv, T., Puiggené, Ò., Nikel, P.I., Kivisaar, M. (2026). Adaptive evolution of Pseudomonas putida in the presence of fluoride exposes novel functions of a benzoate transporter. Journal of Bacteriology, 0:e00479-25. DOI: https://doi.org/10.1128/jb.00479-25

Jürgenstein, K., Ilves, H., Luhaäär, C., Brauer, A., Remme, J., Kivisaar, M. (2025). Mutations in ribosomal protein uS5 alter translation fidelity and mutagenesis in Pseudomonas putida. Journal of Bacteriology, 207:e00334-25. DOI:
https://doi.org/10.1128/jb.00334-25

Saumaa, S., Ilmjärv, T., Popazova, I., Ets, L., Brauer, A., Kivisaar, M. (2025) Engineering and laboratory evolution of lactose-utilizing Pseudomonas putida strains. Journal of Biotechnology, 406:225-235. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jbiotec.2025.07.015

Viggor, S., Jõesaar, M., Peterson, C., Teras, R., Kivisaar, M. (2023) Potential of indigenous strains isolated from the wastewater treatment plant of a crude oil refinery. Microorganisms, 11(3):752, DOI: https://doi.org/10.3390/microorganisms11030752

Jürgenstein, K., Tagel, M., Ilves, H., Leppik, M., Kivisaar, M., Remme, J. (2022) Variance in translational fidelity of different bacterial species is affected by pseudouridines in the tRNA anticodon stem-loop. RNA Biol. 2022 Jan;19(1):1050-1058. DOI: https://doi.org/10.1080/15476286.2022.2121447

Nandy, S., Arora, U., Tarar, P., Viggor, S., Jõesaar, M., Kivisaar, M., Kapley, A. (2021) Monitoring the growth, survival and phenol utilization of the fluorescent-tagged Pseudomonas oleovorans immobilized and free cells. Bioresource Technology 338, 125568. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2021.125568

Tagel, M., Ilves, H., Leppik, M., Jürgenstein, K., Remme, J., Kivisaar, M. (2020) Pseudouridines of tRNA anticodon stem-loop have unexpected role in mutagenesis in Pseudomonas sp. Microorganisms. 9(1):25, DOI: https://doi.org/10.3390/microorganisms9010025

Kivisaar, M. (2020) Narrative of a versatile and adept species Pseudomonas putida. J. Medical Microbiol. 69:324-338. DOI: https://doi.org/10.1099/jmm.0.001137

Mikkel, K., Tagel, M., Ilves, H., Ukkivi, K., Kivisaar, M. (2019) Integration Host Factor IHF facilitates homologous recombination and mutagenic processes in Pseudomonas putida. DNA Repair. DOI: https://doi.org/10.1016/j.dnarep.2019.102745.

Ukkivi K., Kivisaar, M. (2018). Involvement of transcription-coupled factor Mfd and DNA helicase UvrD in mutational processes in Pseudomonas putida. DNA Repair, 72:18-27. DOI: https://doi.org/10.1016/j.dnarep.2018.09.011

Ilmjärv, T., Naanuri, E., Kivisaar, M. (2017). Contribution of increased mutagenesis to the evolution of pollutants-degrading indigenous bacteria. PLoS ONE, e0182484. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0182484

Mikroobitüvede kollektsioon (CELMS)

Töörühma liige Signe Viggor vastutab Eesti rahvusliku looduslike ja laboratoorsete mikroobitüvede kollektsiooni (Collection of non-medical environmental and laboratory microbial strains, CELMS) säilitamise ja täiendamise eest. Kogu sisaldab peamiselt erinevatest saastunud piirkondadest (nii veest kui mullast) eraldatud looduslike bakteritüvesid.

Kollektsiooni koostamisel on olnud põhirõhk biodegradatiivsete ja/või kasulikke ühendeid tootvate mikroobide kogumisel ja põhjalikul iseloomustamisel nii klassikaliste mikrobioloogiliste kui ka molekulaarbioloogiliste meetoditega. Osadel tüvedel on määratud ka täisgenoomi järjestused.

Mikroobide kogust lähemalt

Mikroobide andmebaasi leht

Kontakt (uurimisgrupi juht)
Maia Kivisaar
PhD (molekulaarbioloogia)
loodus- ja täppisteaduste valdkond
molekulaar- ja rakubioloogia instituut
direktor
Riia 23–104
molekulaar- ja rakubioloogia instituut
geneetika õppetool
õppetooli juhataja, mikroobigeneetika professor
Riia 23–104
737 5036
520 4036