Kemal Avican Lab

Bakteriella infektioner är kopplade till många sjukdomsfall hos människor där hög dödlighet och antibiotikaresistenta bakterier är ett utbrett globalt problem. Bortsett från deras virulensstrategier har olika sjukdomsframkallande bakterier en extremt god förmåga att anpassa sig till stressiga värdmiljöer. De känner av och reagerar på stressfaktorer genom att omprogrammera sitt genuttryck med komplexa regulatoriska nätverk för att kunna upprätthålla av infektionen. Bakteriella stressreaktioner kan därför utgöra potentiella mål för nya antimikrobiella strategier. Vår forskning strävar efter att ta fram ny kunskap om bakteriella vävnadsanpassningsmekanismer och identifiera bakteriella genprodukter som kan utgöra som potentiella antimikrobiella mål för att bekämpa bakterieinfektioner.

I jämförelse med att arbeta med en modellmikroorganism tror vi att arbetet med olika sjukdomsframkallande bakterier kan ge oss djupare insikter om likheter och avvikelser i anpassningen för olika bakterier. Konventionell mikrobiologi förlitar sig på standardmikrobiologiska analyser som inte ger djupgående information om biologiska processer involverade i bakteriella anpassningsmekanismer. Vi utvecklar nya verktyg för att ta fram information om bakteriers genuttryck, sk bakteriella transkriptom och vi använder moderna metoder för sekvensering av bakteriers DNA och RNAuttryck, även encellstranskriptomik för att nå ökad kunskap om genreglerande nätverk.

Vårt experimentella systembiologiska tillvägagångssätt genererar stora transkriptomiska och genomiska data (för närvarande), både från prover framtagna i laboratoriemiljö och direkt från infekterade mänskliga prover. Vi har bestämt och analyserat genuttryck av 32 bakterier som ger sjukdom hos människa, sk mänskliga patogener som exponerats för elva infektionsrelevanta tillstånd och samlat all data i en sökbar databas, PATHOgenex , vilket utgör en utmärkt källa för tillämpningar av systembiologiska metoder. För närvarande är vårt labb fokuserat på att bestämma transkriptom hos sjukdomsframkallande bakterier i vävnadsprover från infekterade patienter, mer specifikt infekterade höftprotestransplantationer, som ofta är polymikrobiella och svåra att behandla.

För att dissekera komplexiteten och kunna extrahera viktig information från in vitro och in vivo dataset, tillämpar vi experimentell systembiologi. Den tillåter oss att integrera biologiska och medicinska vetenskaper med matematiska och beräkningsdiscipliner genom att använda avancerade analytiska metoder inklusive nätverksmodellering, maskininlärning och dataanalys.

Finansiering:

Forskningen finanieraas av Vetenskapsrådet, Insamlingsstiftelsen Medicinsk Forskning och Kempestiftelserna.

Publikationer:

Avican K, Aldahdooh J, Togninalli M, Tang J, Borgwardt KM, Rhen M, Fällman M (2021) RNA Atlas of Human Bacterial Pathogens Uncovers Stress Dynamics Linked to Infection. Nature Comm 12:3282.

Schneiders S, Hechard T, Edgren T, Avican K, Fällman M, Fahlgren A, Wang H (2021) Spatiotemporal Variations in Growth Rate and Virulence Plasmid Copy Number during Yersinia pseudotuberculosis Infection. Infect Immun 89:e00710-20

Mahmud AKMF, Nilsson K, Fahlgren A, Navais R, Choudhury R, Avican K, Fällman M (2020) Genome-Scale mapping reveals complex regulatory activities of RpoN in Yersinia pseudotuberculosis. mSystems 5:e01006-20

Wang H, Avican K, Fahlgren A, Erttmann SF, Nuss AM, Dersch P, Fallman M, Edgren T, Wolf-Watz H (2016) Increased plasmid copy number is essential for Yersinia T3SS function and virulence. Science 353:492-5.

Avican K, Fahlgren A, Huss M, Heroven AK, Beckstette M, Dersch P, Fällman M (2015) Reprogramming of Yersinia from virulent to persistent mode revealed by complex in vivo RNA-seq analysis. PLos Pathog 11:e1004600

Fahlgren A, Avican K, Westermark L, Nordfelth R, Fällman M (2014) Colonization of cecum is important for development of persistent infection by Yersinia pseudotuberculosis. Infect Immun 82:3471-82.