Znak Politechniki Warszawskiej

Odkrywanie przez pączkowanie

Dr hab. Jolanta Mierzejewska i dr inż. Karolina Chreptowicz​, założycielki WUT Yeast Collection z Wydziału Chemicznego PW, fot. BPI

Dr hab. Jolanta Mierzejewska i dr inż. Karolina Chreptowicz, założycielki WUT Yeast Collection z Wydziału Chemicznego PW, fot. BPI

Pierwsze skojarzenia, jakie przychodzą do głowy przy haśle drożdże, to pięknie wyrośnięte ciasto, szklanka kefiru, a w wersji “dla dorosłych” także piwo lub kieliszek wina. Drożdże to jednak niezwykle pojemne pojęcie, pod którym kryje się różnorodność gatunków dających możliwości wykraczające daleko poza sferę kulinariów. O tym fascynującym, choć niewidocznym gołym okiem świecie, rozmawiamy z pomysłodawczyniami bazy WUT Yeast Collection, dr hab. Jolantą Mierzejewską i dr inż. Karoliną Chreptowicz z Wydziału Chemicznego PW.

Studenci podobno przepadają za prowadzonymi przez Panie zajęciami.

dr hab. Jolanta Mierzejewska: Kiedy pięć lat temu zaczęła powstawać pracownia mikrobiologii ogólnej i przemysłowej, pomyślałyśmy, że ciekawym materiałem do badań ze studentami byłoby izolowanie różnych mikroorganizmów ze środowiska. I ten pomysł rzeczywiście się sprawdził. Studenci mają frajdę z tego, że mogą iść w teren z wymazówką, “pogłaskać” drzewo i wrócić do laboratorium z próbką do samodzielnego zbadania.

Co konkretnie izoluje się z takich próbek?

J.M.: Mikroorganizmy, w tym drożdże. Naszym celem jest odkrycie tych, które mają ciekawe właściwości biotechnologiczne. 

To praktyczne podejście do drożdży było podstawą do rozpoczęcia projektu, który w 2016 r. zdobył finansowanie Narodowego Centrum Nauki.

J.M.: W jego ramach zaczęłyśmy tworzyć WUT Yeast Collection. Założenie było takie, by odnaleźć nowe szczepy drożdży zdolnych do produkcji naturalnych aromatów, barwników i polimerów. Udało się nam wyizolować ponad 230 szczepów, określić ich przynależność gatunkową. Badałyśmy ich potencjał pod względem produkcji barwników i aromatów. Okazało się, że duża grupa mikroorganizmów produkuje aromat różany. Ciekawe są też polimery zewnątrzkomórkowe, które można wykorzystać jako dodatki do zdrowej żywności albo kosmetyków.

Szalki Petriego z widocznymi drożdżami produkującymi barwniki karotenoidowe, fot. BPI

Szalki Petriego z widocznymi drożdżami produkującymi barwniki karotenoidowe, fot. BPI

Jak wygląda droga od pobrania próbki do odnalezienia szczepu? Skąd wiemy, że trafiliśmy na to, czego szukaliśmy?

J.M.: Próbkę możemy pobrać zewsząd - z drzewa, krzewu, owoców, zakwasu chlebowego, sfermentowanych produktów spożywczych. Wiemy, że w takiej próbce będzie mnóstwo bakterii i grzybów mikroskopowych. Z tej puli możemy wyizolować drożdże stosując pożywki selekcyjne. Do pożywki dodajemy antybiotyki, które zabiją bakterie, zostaje wtedy pula grzybów mikroskopowych, mówiąc ogólnie pleśni i drożdży. Później poprzez obserwacje mikroskopowe sprawdzamy, czy te komórki mają jądra komórkowe. Jeśli tak, to wiemy, że jesteśmy w grupie grzybów i  jesteśmy blisko drożdży. Potem na podstawie testów biochemicznych, metabolicznych, dochodzimy do konkretu.

Każdy może dostarczyć materiał do takich badań?

dr inż. Karolina Chreptowicz: Jak najbardziej. Byłoby idealnie, gdyby taka próbka była umieszczona w czystym, sterylnym pojemniczku. Jedna z naszych studentek była na wyprawie w Armenii i Kirgistanie, przywiozła ze sobą próbki mleka kobylego i wielbłądziego. Trzeba tylko pamiętać, żeby przewozić takie próbki z głową i upewnić się, że ich wywóz jest legalny. 

Ciekawe są tylko te “egzotyczne” próbki?

K.C.: Dzięki naszemu projektowi wiemy, że tak naprawdę wystarczy pojeździć po Polsce, żeby zdobyć wartościowy materiał. Na przykład nad Bałtykiem była pobrana próbka, z której wyizolowaliśmy psychrofilne szczepy, zasiedlające na ogół regiony o niskich temperaturach, jak wody Morza Arktycznego.  

To jeden z przykładów drożdży niekonwencjonalnych.  

J.M.:  Dawno temu drożdżami określano tylko te piekarnicze, piwowarskie, kefirowe, winne.  Współcześnie mówi się o nich jako o drożdżach konwencjonalnych. Mamy jednak też drugą grupę, właśnie drożdze niekonwencjonalne, z biotechnologicznego punktu widzenia bardziej interesujące. Te eksplorowane są od maksymalnie kilkudziesięciu lat. Izolujemy je z wód znad rejonów Arktyki, Antarktydy, ze skrajnych środowisk, także pustynnych, z miejsc, w których flora pozornie jest uboga. 

Czy drożdże to wdzięczny obiekt do pracy?

J.M.: One są wręcz idealnym modelem badawczym. Tanie w hodowli, namnażają się szybko, a ich komórki zachowują się jak żywy organizm. Poza tym dają mnóstwo możliwości. Okazuje się, że komórki nowotworowe często zachowują się jak fermentujące drożdże, na takim modelu można więc badać podwyższoną ekspresję genów w wybranych komórkach patologicznych. Są również prowadzone badania na chorobach neurodegeneracyjnych, takich jak choćby pląsawica Huntingtona. Białka, które są zaangażowane w powstawanie objawów choroby, także zostały poznane dzięki drożdżom.

K.C.: Byłam akurat w grupie tych szczęśliwców, których rocznik mógł wziąć udział w zajęciach z biologii molekularnej prowadzonych przez dr Jolantę Mierzejewską na PW. Dodawaliśmy konkretny gen i drożdże z białych stawały się różowe, wyłączaliśmy inny gen i drożdże przestawały rosnąć na danym podłożu. Te efekty dawały mnóstwo satysfakcji. Wtedy jeszcze nie wiedziałam, że te zajęcia to wstęp do mojej przygody z drożdżami.

J.M.: Studenci często motywują nas do innego spojrzenia na nasze mikroorganizmy, przynoszą świeże pomysły.

WUT Yeast Collection to baza otwarta, studenci mogą wykorzystywać ją do własnych prac?

J.M.: Tak, i robią to chętnie. Często wykorzystują szczepy, które sami wyizolowali.

K.C.: Ostatnio dwie studentki z Koła Naukowego Biotechnologów Herbion wykorzystały nasze drożdże w projekcie SAMPLE/Igluna. Dodały je do gleby umieszczonej w prototypowych modułach przeznaczonych do beztlenowej hodowli roślin w warunkach księżycowych. Drożdże miały być odpowiedzialne za wyprodukowanie dwutlenku węgla. 

Czy mają Panie swoich “drożdżowych ulubieńców”?

J.M.: To chyba drożdże piekarnicze, mam do nich sentyment. Poza tym ciągle mnie zaskakują, np. tym, że wśród nich możemy znaleźć takie, które pomogą w walce z kandydozami. A jest z czym walczyć, pojawił się nowy patogenny gatunek Candida auris, oporny na prawie wszystkie środki lecznicze. 

K.C.: Ja też mam dobre doświadczenia z drożdżami piekarniczymi, to dzięki nim udało się nam wyprodukować aromat różany. Mam też jednak słabość do tak zwanych drożdży czerwonych produkujących barwniki karotenoidowe. 

 

--------------

WUT Yeast Collection to ogólnodostępna kolekcja drożdży założona w Katedrze Biotechnologii Środków Leczniczych i Kosmetyków Wydziału Chemicznego PW w ramach projektu SONATA 11 Narodowego Centrum Nauki. Na stronie internetowej wutyeastcollection.pw.edu.pl każdy zainteresowany może sprawdzić bazę nazw systematycznych i cech fenotypowych wyizolowanych szczepów. 

Ważną cechą mikroorganizmów przechowywanych w kolekcji dr hab. Jolanty Mierzejewskiej i dr inż. Karoliny Chreptowicz jest ich bezpieczeństwo. Wkrótce jednak na Politechnice powinna pojawić się przestrzeń, w której będzie można pracować także z patogenami. W Centrum Zaawansowanych Materiałów i Technologii CEZAMAT podjęte zostały działania zmierzające do otwarcia specjalnej pracowni. Miejsce ma być dostępne dla całej społeczności naukowej PW. O otwarciu pracowni będziemy informować w oddzielnym artykule.