Využití proteomických metod k charakterizaci bakteriofágů Staphylococcus aureus

Mgr. Dana Štveráková, Ph.D.

Doctoral thesis

Proteomic methods for characterization of Staphylococcus aureus bacteriophages

Abstract:

Bakteriofágy významně ovlivňují evoluci bakterií a regulují bakteriální populace, včetně mikroflóry lidského těla. Vzhledem k celosvětové antibiotické krizi vzrostl zájem o využití bakteriálních virů k léčbě onemocnění způsobených bakteriemi. V současnosti probíhají diskuse o nastavení pravidel výroby, kontroly kvality a bezpečnosti využívání bakteriofágových preparátů. Těmto tématům se věnuje i předkládaná disertační práce. V rámci disertace byly vyvinuty metody pro identifikaci, detekci a charakterizaci bakteriofágů založené na hmotnostní spektrometrii (MALDI-TOF) a na kapilárních elektromigračních technikách. Byly optimalizovány jednotlivé metody přípravy vzorků bakteriofágů. Nové postupy umožnily rozlišení stafylokokových bakteriofágů patřících do různých rodů. Zejména fágy patřící do rodu Kayvirus, které jsou využívány ve fágové terapii, byly spolehlivě identifikovány i ve směsných vzorcích. Dále byla charakterizována struktura virionu podoviru P68, jejíž analýza umožnila popsat mechanismus ejekce genomu tohoto fága. Diskutována byla také úskalí fágové terapie ve spojitosti se současnými medicínskými standardy. Výsledky výzkumu byly zahrnuty do čtyř experimentálních publikací, jednoho přehledového článku a užitného vzoru. Disertační práce je předkládána jako komentovaný soubor těchto publikací.

Abstract:

Bacteriophages significantly influence the evolution of bacteria and take part in regulation of bacterial populations, including the human microbiota. Due to the global antibiotic crisis, the interest in the use of bacteriophages as a cure for bacterial diseases has increased. Rules for production, quality control and safety of bacteriophage preparations are currently being discussed. These topics are also covered in submitted dissertation thesis. This thesis is focused on development of methods for the identification, detection and characterization of bacteriophages based on mass spectrometry (MALDI-TOF) and capillary electromigration techniques. The individual phage sample preparation methods were optimized. The new methods allow to distinguish staphylococcal bacteriophages belonging to different genera. In particular, phages of the Kayvirus genus, which are used in phage therapy, have been reliably identified in mixed samples. Furthermore, the virion structure of the P68 podovirus was characterized, the detailed analysis of which allowed the description of the genome ejection mechanism. The pitfalls of phage therapy in connection with current medical standards were also discussed. The results gave rise to four scientific papers, one review and a utility model. The dissertation thesis is presented as a commented collection of these publications.

Keywords

Bakteriofág, fágová terapie, fágové proteiny, purifikace, elektromigrační techniky, struktura virionu, Staphylococcus aureus, MALDI-MS, bacteriophage, phage therapy, phage proteins, purification, electromigration techniques, virion structure

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 22. 6. 2020

Thesis defence

• Date of defence: 18. 9. 2020
• Supervisor: doc. RNDr. Roman Pantůček, Ph.D.
• Reader: prof. MUDr. David Šmajs, Ph.D., RNDr. Luděk Eyer, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Molecular and Cell Biology and Genetics / Molecular and Cell Biology and Genetics