Vilniaus universitetas

Proteomikos centras

Lietuvos biochemiku draugija
mikrobiologija

Molekulinės mikrobiologijos ir biotechnologijos skyrius

Veikla

Mokslinių tyrimų kryptis – mikroorganizmų metabolizmo įvairovės tyrimas bei panaudojimas, kuriant naujomis savybėmis pasižyminčias ląsteles ir baltymus.

Milijonai mikroorganizmų rūšių dalyvauja biosferos medžiagų apykaitoje. Dėl žmogaus veiklos į aplinką patenka daugybė gamtai naujų cheminių junginių. Skyriuje tiriama kaip šie junginiai (piridino, pirazino, hidroksi- ir karboksipiridinų, indolo ir indolino ir kitų dariniai) tiek natūralūs, tiek ksenobiotikai yra skaidomi bakterijose. Taip pat tiriame mikroorganizmų tRNR randamų modifikuotųjų nukleotidų (viozino) biosintezės kelius bei modifikuotųjų bazių ar nukleotidų (2- ir 4-tiouracilo, izocitozino, 2‘-O-metiluridino ir kitų) katabolizmo mikroorganizmuose kelius.

Sukaupėme didelę tokius junginius skaidančių bakterijų kolekciją. Paprastai šie organizmai savo savybėmis labai skiriasi nuo įprastų laboratorinių mikrobų, pvz. Escherichia coli, todėl dažnai, norint tirti metabolinius kelius natūralioje aplinkoje, t.y. laukinio tipo organizme, mums tenka ieškoti specialių genų klonavimo ir raiškos instrumentų, juos patiems adaptuoti ar kurti naujus.

Mes kuriame naujus efektyvius fermentų (oksidoreduktazių, hidrolazių, aminotransferazių ir kitų) atrankos metodus, tam panaudodami unikalius substratus bei tikslingai sukonstruotas bakterijas-šeimininkes. Taip pat sintetiname naujus nukleotidų trifosfatus ir tiriame ar DNR/RNR polimerazės gali naudoti juos kaip substratus.

Skyriuje tiriama gamtoje randamų bakterijų virusų įvairovė, nes tai viena gausiausių organizmų grupių biosferoje, daranti milžinišką įtaką bakterijų populiacijų susiformavimui. Analizuojame ankstyvąsias bakteriofaginės infekcijos stadijas ir galimybes tikslingai pakeisti šeimininko atpažinimą lemiančius antireceptorinius baltymus.

Siekdami fundamentinių tikslų, ieškome galimybių ir praktiškai taikyti sukauptas žinias, pvz., biojutiklių, biokatalizės ar nanotechnologijų srityse. Bandome savitvarkius baltymus (pvz., sinukleiną), bakteriofagų struktūrinius baltymus ir kitus) panaudoti nanostruktūrų konstravimui.

Identifikuodami naujus bakteriofagų struktūrinius ir kitus funkcinius baltymus, katabolinius fermentus ir juos koduojančius genus mes prisidedame prie gilesnio supratimo apie biosferos biocheminių virsmų įvairovę bei teisingesnio duomenų anotavimo įvairiuose genų bankuose.

Pagrindiniai projektai (2012–2021):

Nacionaliniai projektai

  • ES remiamos priemonės "Kompetencijos centrų ir inovacijų ir technologijų perdavimo centrų veiklos skatinimas“ projektas"Naujos kartos industrinių fermentų inžinerijos centras (TVIRTAS)", Nr. 01.2.2-CPVA-K-703-03-0023, 2020-2023, prof. Rolandas Meškys.
  • ES remiamos priemonės "Aukšto lygio tyrėjų grupių vykdomi moksliniai tyrimai (SMART)“ projektas "Fermentų įrankinė fukozilintų oligosacharidų sintezei", Nr. 01.2.2-LMT-K-718-03-0045, 2020-2023, dr. Jonita Stankevičiūtė.
  • ES remiamos priemonės "Aukšto lygio tyrėjų grupių vykdomi moksliniai tyrimai (SMART)“ projektas "Selektyvi fermentinė provaistų aktyvavimo sistema", Nr. 01.2.2-LMT-K-718-03-0082, 2020-2023, prof. Rolandas Meškys

    • Nacionaliniai projektai finansuojami Lietuvos mokslo tarybos:

  • Programos „Sveikas senėjimas“ projektas "Savaime susirenkantys fagų baltymai tikslinei nanomedicinai", projekto vadovė dr. Vida Časaitė, 2020-2021
  • Mokslininkų grupių projektas "Sierą metabolizuojančių bakteriofagų įvairovė ir paplitimas", projekto vadovas dr. Eugenijus Šimoliūnas, 2020-2022.
  • Mokslininkų grupių projektas "Šaltamėgių bakteriofagų adaptacijos mezofiliniam šeimininkui molekuliniai mechanizmai", projekto vadovė dr. Laura Kalinienė, 2019-2022.
  • Biokatalizinės sistemos nekrakmolinių poli- ir oligosacharidų konversijai" (2017-2021) dr. Marius Dagys
  • Naujos provaistų aktyvavimo sistemos vėžio genoterapijoms (SEN-15027) Dr. J. Urbonavičius. 2015–2018.
  • Naujų fermentų, dalyvaujančių modifikuotųjų uracilo heterociklinių bazių ir nukleozidų katabolizme, paieška bei tyrimas (MIP-103/2015) Dr. J. Urbonavičius. 2015–2017.
  • Proteogenominiai Escherichia coli virulentinių bakteriofagų ankstyvųjų infekcijos stadijų tyrimai. (MIP-002/2014) Dr. L. Truncaitė. 2014–2016.
  • Baeyer-Villiger monooksigenazių atrankos ir biosintezės metodų kūrimas. (MIP-042/2012) Dr. R. Meškys. 2012–2014
  • tRNR modifikavimo keliai – fermentų evoliucijos atspindys. (MIP-043/2012) Dr. J. Urbonavičius. 2012–2014.
  • Visuotinės dotacijos projektas Nr. VP1-3.1-ŠMM-07-K-03-015. Keiskis arba mirk: oksidoreduktazių perkonstravimas (CHORD). Dr. R. Meškys. 2013–2015

    • Tarptautiniai projektai:

  • EU Horizon2020 Programa. H2020-BG-2014-2. Pramoninis jūrinių fermentų panaudojimas: inovativi paieška ir raiškos platformos atrankai bei funkcinių jūrinių baltymų įvairovės taikymas (INMARE). Dr. R. Meškys. 2015–2019.

    • Užsakomieji tyrimai:

  • Bayer Technology Services GmbH (Germany), Amilina AB (Lithuania), Baxalta Innovation GmbH (Austria). Dr. R. Meškys.

    • Svarbiausios publikacijos:

    1. Krikštaponis A., G. Urbelis, R. Meškys. 2021. The First Step of Biodegradation of 7-Hydroxycoumarin in Pseudomonas mandelii 7HK4 Depends on an Alcohol Dehydrogenase-Type Enzyme. International Journal of Molecular Sciences. 22(4): 1552.
    2. Radveikienė I., R. Vidžiūnaitė, R. Meškienė, R. Meškys, V. Časaitė. 2021. Characterization of a Yellow Laccase from Botrytis cinerea 241. Journal of Fungi 7(2): 143.
    3. Zhou J., L. Pecqueur, A. Aučynaitė, J. Fuchs, R. Rutkienė, J. Vaitekūnas, R. Meškys, M. Boll, M. Fontecave, J. Urbonavičius, B. Golinelli-Pimpaneau. 2021. Structural evidence for a [4Fe‐5S] intermediate in the non‐redox desulfuration of thiouracil. Angewandte Chemie International Edition 60: 424-431.
    4. Zilius M., A. Samuilovienė, R. Stanislauskienė, E. Broman, S. Bonaglia, R. Meškys, A. Zaiko. 2021. Depicting Temporal, Functional, and Phylogenetic Patterns in Estuarine Diazotrophic Communities from Environmental DNA and RNA. Microbial Ecology 81: 36-51.
    5. Časaitė V., R. Stanislauskienė, J. Vaitekūnas, D. Tauraitė, R. Rutkienė, R. Gasparavičiūtė, R. Meškys. 2020. Microbial degradation of pyridine: a complete pathway deciphered in Arthrobacter sp. 68b. Applied and Environmental Microbiology 86(15): e00902-20.
    6. Koplūnaitė M., K. Butkutė, R. Meškys, D. Tauraitė. 2020. Synthesis of pyrimidine nucleoside and amino acid conjugates. Tetrahedron Letters 61(49): AN 152598.
    7. Leonavičienė G., K. Leonavičius, R. Meškys, L. Mažutis. 2020. Multi-step processing of single cells using semi-permeable capsules. Lab on a Chip 20 (21): 4052-4062.
    8. Noreika A., R. Meškys, J. Lazutka, L. Kalinienė. 2020. Complete genome sequence of Buttiauxellaphage vB_ButM_GuL6. Archives of Virology 166(11): 2685-2687
    9. Ramašauskas L., R. Meškys, D. Ratautas. 2020. Real-time glucose monitoring system containing enzymatic sensor and enzymatic reference electrodes. Biosensors and Bioelectronics 164: 112338
    10. Sadauskas M., R. Statkevičiūtė, J. Vaitekūnas, V. Petkevičius, V. Časaitė, R. Gasparavičiūtė, R. Meškys. 2020. Enzymatic synthesis of novel water-soluble indigoid compounds. Dyes and Pigments 173: AN 107882
    11. Sadauskas M., R. Statkevičiūtė, J. Vaitekūnas, R. Meškys. 2020. Bioconversion of Biologically Active Indole Derivatives with Indole-3-Acetic Acid-Degrading Enzymes from Caballeronia glathei DSM50014. Biomolecules 10(4): 663
    12. Stanislauskienė R., A. Laurynėnas, R. Rutkienė, A. Aučynaitė, D. Tauraitė, R. Meškienė, N. Urbelienė, A. Kaupinis, M. Valius, L. Kalinienė, R. Meškys. 2020. YqfB protein from Escherichia coli: an atypical amidohydrolase active towards N4-acylcytosine derivatives. Scientific Reports 10(1): 788.
    13. Šimoliūnienė M., L. Truncaitė, E. Petrauskaitė, A. Zajančkauskaitė, R. Meškys, M. Skapas, A. Kaupinis, M. Valius, E. Šimoliūnas. 2020. Pantoea agglomerans-Infecting Bacteriophage vB_PagS_AAS21: A Cold-Adapted Virus Representing a Novel Genus within the Family Siphoviridae. Viruses 12: 479.
    14. Truncaitė L., M. Šimoliūnienė, L. Alijošius, E. Petrauskaitė, L. Kiaušaitė, R. Meškys, M. Skapas, E. Šimoliūnas. 2020.Complete genome analysis of Pantoea agglomerans-infecting bacteriophage vB_PagM_AAM22. Archives of Virology 165(9): 2111-2114.
    15. Urbelienė N., R. Meškienė, M. Tiškus, R. Stanislauskienė, A. Aučynaitė, A. Laurynėnas, R. Meškys. 2020. A Rapid Method for the Selection of Amidohydrolases from Metagenomic Libraries by Applying Synthetic Nucleosides and a Uridine Auxotrophic Host. Catalysts 10: 445.
    16. Vaitekūnas J., R. Gasparavičiūtė, J. Stankevičiūtė, G. Urbelis, R. Meškys. 2020. Biochemical and Genetic Analysis of 4-Hydroxypyridine Catabolism in Arthrobacter sp. Strain IN13. Microorganisms 8: 888.
    17. Petkevičius V., J. Vaitekūnas, D. Tauraitė, J. Stankevičiūtė, D. Vaitkus, J. Šarlauskas, N. Čėnas, R. Meškys. Whole-Cell Biocatalysis Using PmlABCDEF Monooxygenase and Its Mutants: A Versatile Toolkit for Selective Synthesis of Aromatic N-Oxides. In Applied Biocatalysis: The Chemist’s Enzyme Toolbox, 2020, 528-533. Ed. J. Whittall, P. Sutton, John Wiley&Sons Ltd.
    18. Časaitė V., M. Sadauskas, J. Vaitekūnas, R. Gasparavičiūtė, R. Meškienė, I. Skikaitė, M. Sakalauskas, J. Jakubovska, D. Tauraitė, R. Meškys. 2019. Engineering of a chromogenic enzyme screening system based on an auxiliary indole-3-carboxylic acid monooxygenase. MicrobiologyOpen e795, doi: 10.1002/mbo3.795.
    19. Gordeeva J., N. Morozova, N. Sierro, A. Isaev, T. Sinkunas, K. Tsvetkova, M. Matlashov, L. Truncaitė, R.D. Morgan, N. V. Ivanov, V. Siksnys, L. Zeng, K. Severinov. 2019. BREX system of Escherichia coli distinguishes self from non-self by methylation of a specific DNA site. Nucleic Acid Research. 47: 253-265.
    20. Jakubovska J., D. Tauraitė, R. Meškys. 2019. Transient N4‐acyl‐DNA protection against the cleavage by restriction endonucleases. ChemBioChem doi.org/10.1002/cbic.201900280
    21. Kazlauskas A., A. Darinskas, R. Meškys, A. Tamašauskas, J. Urbonavičius. 2019. Isocytosine deaminase Vcz as a novel tool for the prodrug cancer therapy. BMC Cancer 19: 197 doi.org/10.1186/s12885-019-5409-7
    22. Petkevičius V., J. Vaitekūnas, D. Tauraitė, J. Šarlauskas, N. Čėnas, R. Meškys. 2019. A Biocatalytic Synthesis of Heteroaromatic N‐Oxides by Whole Cells of Escherichia coliExpressing the Multicomponent, Soluble Di‐Iron Monooxygenase (SDIMO) PmlABCDEF. Advanced Synthesis&Catalysis 361: 2456-2465.
    23. Petkevičius V., J. Vaitekūnas, D. Vaitkus, N. Čėnas, R. Meškys. 2019. Tailoring a Soluble Diiron Monooxygenase for Synthesis of Aromatic N-oxides. Catalysts 9: 356
    24. Šimoliūnas E., L. Truncaitė, R. Rutkienė, S. Povilonienė, K. Goda, A. Kaupinis, M. Valius, R. Meškys. 2019. The Robust Self-Assembling Tubular Nanostructures Formed by gp053 from Phage vB_EcoM_FV3. Viruses 11: article number 50.
    25. Špakova A., E. Šimoliūnas, R. Batiuškaitė, S. Pajeda, R. Meškys, R. Petraitytė-Burneikienė. 2019. Self-Assembly of Tail Tube Protein of Bacteriophage vB_EcoS_NBD2 into Extremely Long Polytubes in E. coli and S. cerevisiae. Viruses-Basel 11: AN208.
    26. Šulčius S., E. Šimoliūnas, G. Alzbutas, G. Gasiūnas, V. Jauniškis, S. Miettinen, E. Nilsson, R. Meškys, E. Roine, R. Paškauskas, K.Holmfeldt. 2019. Genomic characterization of cyanophage vB_AphaS-CL131 infecting filamentous diazotrophic cyanobacterium Aphanizomenon flos-aquae reveals novel insights into virus-bacterium interactions. Applied and Environmental Microbiology 85: UNSP e01311-18
    27. Urbelienė N., S. Kutanovas, R. Meškienė, R. Gasparavičiūtė, D. Tauraitė, M. Koplūnaitė, R. Meškys. 2019. Application of the uridine auxotrophic host and synthetic nucleosides for a rapid selection of hydrolases from metagenomic libraries. Microbial Biotechnology 12: 148-160.
    28. Aučynaitė A., R. Rutkienė, R. Gasparavičiūtė, R. Meškys, J. Urbonavičius. 2018. A gene encoding a DUF523 domain protein is involved in the conversion of 2-thiouracil into uracil. Environmental Microbiology Reports 10: 49-56.
    29. Aučynaitė A., R. Rutkienė, D. Tauraitė, R. Meškys, J. Urbonavičius. 2018. Discovery of Bacterial Deaminases that Convert 5-Fluoroisocytosine into 5-Fluorouracil. Frontiers in Microbiology 9: UNSP2375
    30. Aučynaitė A., R. Rutkienė, D. Tauraitė, R. Meškys, J. Urbonavičius. 2018. Identification of a 2'-O-Methyluridine Nucleoside Hydrolase Using the Metagenomic Libraries. Molecules 23: 2904
    31. Jakubovska J., D. Tauraitė, L. Birštonas, R. Meškys. 2018. N4-acyl-2‘-deoxycytidine-5‘-triphosphates for the enzymatic synthesis of modified DNA. Nucleic Acids Research. 46: 5911-5923.
    32. Jakubovska J., D. Tauraitė, R. Meškys. 2018. A versatile method for the UVA-induced cross-linking of acetophenone- or benzophenone-functionalized DNA. Scientific Reports 8: 16484.
    33. Kalinienė L., L. Truncaitė, E. Šimoliūnas, A. Zajančkauskaitė, M. Vilkaitytė, A. Kaupinis, M. Skapas, R. Meškys. 2018. Molecular analysis of the low-temperatureEscherichia coli phage vB_EcoS_NBD2. Archives of Virology 163: 105-114
    34. Krikštaponis A., R. Meškys. 2018. Biodegradation of 7-Hydroxycoumarin in Pseudomonas mandelii 7HK4 via ipso-Hydroxylation of 3-(2,4-Dihydroxyphenyl)-propionic Acid. Molecules 23: 2613
    35. Mikalkėnas A., B. Ravoitytė, D. Tauraitė, E. Servienė, R. Meškys, S. Serva. 2018. Conjugation of phosphonoacetic acid to nucleobase promotes a mechanism-based inhibition. Journal of Enzyme Inhibition and Medicinal Chemistry 33:384-389.
    36. Petkevičius V., J. Vaitekūnas, J. Stankevičiūtė,R. Gasparavičiūtė, R. Meškys. 2018. Catabolism of 2-hydroxypyridine by Burkholderia sp. MAK1: a five-gene cluster encoded 2-hydroxypyridine 5-monooxygenase HpdABCDE catalyses the first step of biodegradation. Applied and Environmental Microbiology 84: UNSP e00387.
    37. Ratautas D., E. Ramonas, L. Marcinkevičienė, R. Meškys, J. Kulys. 2018. Wiring gold nanoparticles and redox enzymes: a self-sufficient nanocatalyst for oxidation of carbohydrates directly with the molecular oxygen. ChemCatChem 10: 971-974
    38. Stanislauskienė R., S. Kutanovas, L. Kalinienė, M. Bratchikov, R. Meškys. 2018. Tetramethylpyrazine-Inducible Promoter Region from Rhodococcus jostii TMP1. Molecules 23: AN 1530
    39. Šimkus R., R. Meškienė, A. Aučynaitė, Ž. Ledas, R. Baronas, R. Meškys. 2018. Phoretic interactions and oscillations in active suspensions of growing Escherichia coli. Royal Society Open Science 5: AN 180008
    40. Šimoliūnas E., M. Šimoliūnienė, L. Kalinienė, A. Zajančkauskaitė, M. Skapas, R. Meškys, A. Kaupinis, M. Valius, L. Truncaitė. 2018. Pantoea Bacteriophage vB_PagS_Vid5: A Low-Temperature Siphovirus That Harbors a Cluster of Genes Involved in the Biosynthesis of Archaeosine. Viruses 10: 583.
    41. Sadauskas M, Vaitekūnas J, Gasparavičiūtė R, Meškys R. Indole biodegradation in Acinetobacter sp. strain O153: genetic and biochemical characterization. Appl. Environ. Microbiol. 2017 83 (19): e01453-17
    42. Tauraitė D., Jakubovska J., Dabužinskaitė J., Bratchikov M., Meškys R. Modified nucleotides as substrates of terminal deoxynucleotidyl transferase. Molecules 2017 22(4), 672.
    43. Kaliniene L., Šimoliūnas E., Truncaitė L., Zajančkauskaitė A., Nainys J., Kaupinis A., Valius M., Meškys R. Molecular analysis of Arthrobacter myovirus vB_ArtM-ArV1: we blame it on the tail. J. Virol. 2017 91: e00023-17.
    44. Tetianec L., Chaleckaja A., Kulys J., Janciene R., Marcinkeviciene L., Meskiene R., Stankeviciute J., Meskys R. Characterization of methylated azopyridine as a potential electron transfer mediator for electroenzymatic systems. Process Biochem. 2017 54: 41–48.
    45. Dagys M., Laurynėnas A., Ratautas D., Kulys J., Vidžiūnaitė R., Talaikis M., Niaura G., Marcinkevičienė L., Meškys R., Shleev S. Oxygen electroreduction catalyzed by laccase wired to gold nanoparticle via trinuclear copper cluster. Energy Environ. Sci. 2017, 10: 498–502.
    46. Urbonavičius J., Rutkienė R., Lopato A., Tauraitė D., Stankevičiūtė J., Aučynaitė A., Kaliniene L., van Tilbeurgh H., Meškys R. Evolution of tRNAPhe:imG2 methyltransferases involved in the biosynthesis of wyosine derivatives in Archaea. RNA 2016 22: 1871-1883.
    47. Stankevičiūtė J., Vaitekūnas J., Petkevičius V., Gasparavičiūtė R., Tauraitė D., Meškys R. Oxyfunctionalization of pyridine derivatives using whole cells of Burkholderia sp. MAK1. Sci. Rep. 2016 6: 39129
    48. Vaitekūnas J., Gasparavičiūtė R., Rutkienė R., Tauraitė D., Meškys R. A 2-hydroxypyridine catabolism pathway in Rhodococcus rhodochrous strain PY11. Appl. Environ. Microbiol. 2016 82: 1264–1273.
    49. Stankevičiūtė J., Kutanovas S., Rutkienė R., Ražanas R., Tauraitė D., Striela R., Meškys R. Ketoreductase TpdE from Rhodococcus jostii TMP1: characterization and application in the synthesis of chiral alcohols. PeerJ 2015 3: e1387.
    50. Povilonienė S., Časaitė V., Bukauskas V., Šetkus A., Staniulis J., Meškys R. Functionalization of alpha-synuclein fibrils. Beilstein J. Nanotech. 2015, 6: 124–133.
    51. Šimoliūnas E., Kaliniene L., Stasilo M., Truncaitė L., Zajančkauskaitė A., Staniulis J., Nainys J., Kaupinis A., Valius M., Meškys R. Isolation and characterization of vB_ArS-ArV2 – first Arthobacter sp. infecting bacteriophage with completely sequenced genome. PLoS One 2014 9(10): e111230.
    52. Urbonavičius J., Meškys R., Grosjean H. Biosynthesis of wyosine derivatives in tRNAPhe of Archaea: role of a remarkable bifunctional tRNAPhe:m1G/imG2 methyltransferase. RNA 2014 20:747–753.
    53. Kutanovas S, Stankeviciute J, Urbelis G, Tauraite D, Rutkiene R, Meskys R. Identification and characterization of tetramethylpyrazine catabolic pathway in Rhodococcus jostii TMP1. Appl. Environ. Microbiol. 2013 79: 3649–3657.
    54. Šimoliūnas E., Kalinienė L., Truncaitė L., Zajančkauskaitė A., Staniulis J., Kaupinis A., Ger M., Valius M., Meškys, R. Klebsiella phage vB_KleM-RaK2 - a giant singleton virus of the family Myoviridae. PLOS One 2013 8(4): e60717.