​​GROEPLEIER: Prof. Marina Rautenbach​
Kantoor: A115 JC Smuts Building
PhD Biochemie, Stellenbosch Universiteit
MSc Biochemie (cum laude), Universiteit van Pretoria
BSc Hons Biochemie (cum laude), Universiteit van Pretoria
BSc (Biochemie, Chemie, Wiskunde), Universiteit van Pretoria
Ontrafeling van die struktuur-aktiwiteit verwantskappe (SAV), werking van, en weerstand teen membraanaktiewe antimikrobiese verbindings.
Toepassing van natuurlike antimikrobiese peptiede in medikasie, nywerheid en landbou.
Die BIOPEP Peptiedgroep ondersoek weerstand teen, meganisme van werking en struktuur-aktiwiteitsverwantskappe (SAV) van antimikrobiese peptiede en membraanaktiewe antibiotika, met behulp van beide natuurlike en unieke sintetiese verbindings. Hierdie antimikrobiese verbidings is gerig teen 'n aantal van teikens soos weerstandige bakteriële patogene, in die besonder Listeria monocytogenes, swam plantpatogene, sowel as parasiete wat malaria (Plasmodium falciparum) veroorsaak
In 'n ekosisteem gelaai met mededingende bakterieë, swamme en parasiete het hierdie organismes in die stryd om oorlewing baie strategieë van verdediging ontwikkel. Een van die wapens in die gasheerverdediging is 'n groep peptiede met uitgesproke antimikrobiese aktiwiteit. Verskeie antimikrobiese peptiede word as sekondêre metaboliete wat deur Bacillus stamme geproduseer, soos die sikliese ituriene, surfaktien, gramisidien S en tirosidiene, en die lineêre gramisidiene. Baie ander mikrobiese spesies, plante, diere en insekte gebruik ook antimikrobiese peptiede vir verdediging. Hierdie geengekodeerde peptiede het meestal 'n breë spektrum antimikrobiese aktiwiteit en is gewoonlik lineêr met ŉ uitgesproke amfipatiese struktuur. Hulle kan alleen optree of in sinergistiese komplekse om hul vinnige dodingsaksie uit te oefen.
Die meeste antimikrobiese peptiede is membraanaktief, maar hul spesifieke aktiwiteit hang af van peptiedstruktuur en membraansamestelling. In die algemeen toets ons geselekteerde peptiede (en ander membraan aktiewe verbindings en ekstrakte) teen sintetiese liposome en verskeie teikenselle om die aktiwiteitsparameters te bepaal vir evaluering in SAV studies. Die antimikrobiese peptiedteikens behels eritrosiete, sekere eukariotiese sellyne, verskillende skimmels, giste, Gram-positiewe en Gram-negatiewe bakterieë, sowel as patogene en bloed-oordraagbare mikrobes soos parasiete wat malaria (P. falciparum) veroorsaak. Baie van die patogeniese teikenorganismes soos L. monocytogenes, Candida albicans, en Pseudomonas spesies toon weerstand teen konvensionele antibiotika, veral omdat hulle geneig is weerstandige biofilms te vorm. Weerstand teen antimikrobiese peptiede is skaars, dus is die voorkoming en verwydering van biofilms deur antimikrobiese peptiede een van ons fokusareas.
Om insig te verkry in biologiese faktore wat aktiwiteit en meganisme van aksie beheer en om die SAV strukturele parameters te bepaal, bestudeer ons die gedrag/struktuur in oplossing van geselekteerde antimikrobiese peptiede (natuurlike isolate en sintetiese analoë) in die teenwoordigheid/ afwesigheid van bio-metale, lipiedmembrane, hidrofobiese matrikse, in formulerings en saam met ander antimikrobiese peptiede (mede-geproduseerde peptiede of peptiede van mededingers).
Afgesien van verskeie tegnieke vir suiwering en bepaling van die bio-aktiwiteit van die sintetiese peptiede, word tegnieke soos elektrosproei massaspektrometrie, sirkulêre dichroïsme, kernmagnetiese resonanspektrometrie, infra-rooi en fluoressensie spektroskopie, hoë verrigting vloeistofchromatografie en gevorderde mikroskopie benut om die geselekteerde antimikrobiese verbindings te bestudeer. Ons gebruik ook 'n aantal van selbiologie tegnieke om die meganisme van aksie en alternatiewe intrasellulêre teikens van geselekteerde antimikrobiese peptiede te bepaal.
Toepassing van na​vorsing
Een van die hoof langtermyn doelwitte van ons huidige navorsing is om formulerings van natuurlike biologiese middels te ontwikkel vir een of meer van die peptiedverbindings met belowende antifungiese en antibakteriese aktiwiteit in ons biblioteke. In die besonder, is ons fokus tans op die ontwikkeling van natuurlike antibiotiese peptiede wat deur die grond organismes geproduseer word as "groen" swamdoders en antimikrobiese middels met toepassing in voedselpreservering en landbou, asook in die mediese veld.
Peptiedsintese, produksie en suiw​eringsdienste
Die laboratorium wat die BIOPEP Peptiedgroep huisves, het ook 'n peptiedsintese, produksie en suiweringseenheid wat 'n diens aan navorsingsgenote en die nywerheid lewer. BIOPEP is tans die enigste groep in Suid-Afrika wat sintetiese peptiede vir die bedryf produseer. Vir meer besonderhede kontak ons.
​​​​Nieuwoudt M, Lombard N, Rautenbach M* (2014) Optimised purification and characterisation of lipid transfer protein 1 (LTP1) and its lipid-bound isoform LTP1b from barley malt. Food Chemistry 157, 559–567, DOI: 10.1016/j.foodchem.2014.02.076
Munyuki G., Jackson GE, Venter GA, Kövér KE, Szilágyi L, Rautenbach M, Spathelf BM, Bhattacharya B and Van der Spoel D* (2013) b-Sheet structures and dimer models of two major tyrocidines, antimicrobial peptides from Bacillus aneurinolyticus, Biochemistry, 44, 7798–7806, DOI: 10.1021/bi401363m
Troskie AM, Vlok NM, Rautenbach M* (2012). A novel 96-well gel-based assay for determining antifungal activity against filamentous fungi. Journal of Microbiological Methods, 91, 551–558; DOI: 10.1016/j.mimet.2012.09.025
Spathelf BM, Rautenbach M* (2009) Anti-listerial activity and structure–activity relationships of the six major tyrocidines, cyclic decapeptides from Bacillus aneurinolyticus, Bioorganic & Medicinal Chemistry 17, 5541–5548; DOI: 10.1016/j.bmc.2009.06.029
Rautenbach M, Vlok NM, Stander M, Hoppe HC* (2007) Inhibition of malaria parasite blood stages by tyrocidines, membrane-active cyclic peptide antibiotics from Bacillus brevis, BBA Biomembranes, 1768, 1488-1497 ; DOI: 10.1016/j.bbamem.2007.01.015
Rautenbach M*, Gerstner GD, Vlok NM, Kulenkampff J, Westerhoff HV (2006) Analyses of dose-response curves, to compare the antimicrobial activity of model cationic a-helical peptides, highlights the necessity for a minimum of two activity parameters, Analytical Biochemistry 350, 81-90; DOI: 10.1016/j.ab.2005.11.027
Meincken M, Holroyd D L, Rautenbach M* (2005) An AFM study of the effect of antimicrobial peptides on the outer membrane of Escherichia coli, Antimicrobial Agents and chemotherapy, 49(10), 4085-4092; DOI: 10.1128/AAC.49.10.4085-4092.2005
Vadyvaloo V, Arous S, Gravesen A, Héchard Y, Chauhan-Haubrock R, Hastings JW, Rautenbach M* (2004) Cell-surface alterations in class IIa bacteriocin resistant Listeria monocytogenes strains. Microbiology-SGM, 150, 3025-3033; DOI: 10.1099/mic.0.27059-0
Vadyvaloo V, Hastings JW, Van der Merwe MJ, Rautenbach M* (2002) Membranes of class IIa bacteriocin-resistant Listeria monocytogenes contain increased levels of desaturated and short-acyl-chain phospatidylgycerols. Applied and Environmental Microbiology, 68, 5223-5230; DOI: 10.1128/AEM.68.11.5223-5230.2002
Du Toit EA, Rautenbach M* (2000) A sensitive standardised micro-gel well diffusion assay for the determination of antimicrobial activity. Journal of Microbiological Methods, 42, 159-165; DOI: 10.1016/S0167-7012(00)00184-6
Vir volledige publikasielys verwys na​