Осташ Богдан Омелянович

Посада: старший науковий співробітник кафедри генетики та біотехнології, професор кафедри генетики та біотехнології

Науковий ступінь: доктор біологічних наук

Телефон (робочий): (032) 296-47-68

Електронна пошта: bohdan.ostash@lnu.edu.ua

Профіль у Google Scholar: scholar.google.com.ua

Наукові інтереси

Генетика вторинного метаболізму актинобактерій

Актинобактерії – одні із “найобдарованіших” хіміків Природи: вони синтезують величезну кількість хімічно і біологічно різноманітних природних сполук (див. приклади на рисунку внизу), відомих як вторинні метаболіти. Це сполуки, що не є життєво важливими для організму-продуцента, але, очевидно, надають йому селективну за певних умов існування. Антибіотики є, мабуть, найвідомішим і найціннішим класом вторинних метаболітів.

Приклади антибіотиків, що продукуються стрептоміцетами. Біосинтез деяких наведених сполук (ландоміцин, моеноміцин, амінокумаринові антибіотики, поліени) вивчається в НДЛ-42

 

У фокусі моїх досліджень – регуляція біосинтезу антибіотиків у роді Streptomyces. Зокрема, поточні наукові проекти зосереджено на вивченні усіх аспектів транскрипційної та посттранскрипційної регуляції експресії AdpA (відомого також як BldH) – плейотропного транскрипційного фактора, майстер-регулятора вторинного метаболізму та морфогенезу стрептоміцетів.

 

Концепція транскрипційно-трансляційного контролю синтезу біологічно активних речовин та морфогенезу в Streptomyces. Гени bldA й bldH складають центральну регуляторну пару – т.зв. “генний перемикач”. За відсутності зрілої тРНКLeuUAA (BldA) – до етапу пізньої експоненційної фази або за умов делеції гена bldA – UUA-вмісний транскрипт bldH не транслюється, або ж містранслюється з низькою частотою. Як результат, не відбувається перехід колонії стрептоміцета з фази субстратного міцелію у фазу росту повітряних гіфів. У цьому стані “генний перемикач” вимкнено (OFF). У стаціонарній фазі відбувається накопичення трансляційно компетентної (зрілої) тРНКLeuUAA. Посттранскрипційні модифікації тРНК (ПТМТ) – зокрема ті, що контролюють гени miaA й miaB – один із факторів появи зрілої тРНКLeuUAA. Остання, у свою чергу, забезпечує ефективну трансляцію мРНК bldH; BldH активує транскрипцію генів морфогенезу та вторинного метаболізму. У цьому стані “генний перемикач” увімкнено (ON)

 

Крім регуляції біосинтезу вторинних метаболітів, у фокусі досліджень перебувають гени і білки, що контролюють незвичні біохімічні реакції. Наприклад, нами показано, що приєднання низки хімічно відмінних донорів аміногрупи до термінального залишку уронової кислоти в фосфогліколіпідному антибіотику моеноміцині контролює один фермент, МоеН5 (див. рис. внизу), який репрезентує унікальний випадок еволюції глутамінових амідотрансфераз у каталізатор амідолігазного типу (Ostash et al. 2013).

Амідотрансфераза МоеН5 переносить низку донорів аміногрупи на карбоксил галактуронової кислоти моеноміцину. Природні донорні субстрати – пентациклічний хромофор (А-кільце), іон амонію і гліцин. За умов in vitro МоеН5 здатний переносити інші групи

Еволюція кодонного складу

Кодувальні послідовності генів складаються з кодонів – трьох нуклеотидів поспіль, які визначають тип амінокислоти, що включатиметься у поліпептид під час трансляції. Багато амінокислот кодуються більше ніж одним кодоном (синоніми), і тому різні нуклеотидні послідовності можуть кодувати ідентичний поліпептид. Синонімічні кодони вживаються нерівномірно у різних видах, в межах одного генома і навіть гена – явище, відоме як переважне вживання кодонів (ПВК). ПВК – своєрідний шар додаткової генетичної інформації, що впливає, наприклад, на фолдинг, час початку і швидкість синтезу білка, а відтак має суттєві фенотипові прояви, зокрема й патологічні в людини (див. Plotkin and Kudla 2011). Нині немає задовільного пояснення глобальних причин і рушійних сил, що зумовили ПВК. Наявні експериментальні моделі (дріжджі, E. coli) – надто складні, і не дозволяють вивчення ПВК за допомогою повного видалення певного кодона (чи нокауту відповідного гена тРНК) з генома. Наші дослідження – внесок у розуміння ПВК на основі вивчення геномів з екстремальним зсувом у бік вживання GC-багатих кодонів. Як модель ми використовуємо Streptomyces albus J1074. Також значні зусилля докладаються до опрацювання нових методів візуалізації зсувів у вживанні та заміщенні кодонів – див. напр. Zaburannyi et al. 2009, а також cTools на http://biotools.online/

 

Bubble-plot графік, що відображає різні за частотою і типом заміщення кодонів у масиві гомологічних послідовностей. Графік – результат функціонування веб-застосунка X-Rate на сервері cTools (див. основний текст вище)

Курси

Публікації

Внизу подано вибрані наукові публікації за останні 5 років (2014-2018 рр); повний список публікацій – див.  https://www.researchgate.net/profile/Bohdan_Ostash/contributions а також https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=ostash+b

 

Статті

1: Yushchuk O, Ostash I, Vlasiuk I, Gren T, Luzhetskyy A, Kalinowski J, Fedorenko V, Ostash B. Heterologous AdpA transcription factors enhance landomycin production in Streptomyces cyanogenus S136 under a broad range of growth conditions. Appl Microbiol Biotechnol. 2018 Jul 28. doi: 10.1007/s00253-018-9249-1. [Epub ahead of print] PubMed PMID: 30056513.

2: Kuzhyk Y, Mutenko H, Fedorenko V, Ostash B. Analysis of Streptomyces ghanaensis ATCC14672 gene SSFG_07725 for putative γ-butyrolactone synthase. Folia Microbiol. 2018. doi: 10.1007/s12223-018-0614-3. [Epub ahead of print] PubMed PMID: 29786765.

3: Rabyk M, Yushchuk O, Rokytskyy I, Anisimova M, Ostash B. Genomic Insights into Evolution of AdpA Family Master Regulators of Morphological Differentiation and Secondary Metabolism in Streptomyces. J Mol Evol. 2018 Apr;86(3-4):204-215. doi: 10.1007/s00239-018-9834-z. Epub 2018 Mar 13. PubMed PMID: 29536136.

4: Ostash I, Kolvenbach B, Corvini PF, Fedorenko V, Ostash B, Cichocka D. Gene cloning system for sulfonamide-mineralizing Microbacterium sp. strain BR1. J Appl Genet. 2018;59(1):119-121. doi: 10.1007/s13353-017-0427-0. Epub 2018 Jan 25.  PubMed PMID: 29372514.

5: Gren T, Ostash B, Babiy V, Rokytskyy I, Fedorenko V. Analysis of Streptomyces  coelicolor M145 genes SCO4164 and SCO5854 encoding putative rhodaneses. Folia Microbiol (Praha). 2018 Mar;63(2):197-201. doi: 10.1007/s12223-017-0551-6. Epub 2017 Sep 23. PubMed PMID: 28942582.

6: Tsypik O, Makitrynskyy R, Bera A, Song L, Wohlleben W, Fedorenko V, Ostash B.  Role of GntR Family Regulatory Gene SCO1678 in Gluconate Metabolism in Streptomyces coelicolor M145. Biomed Res Int. 2017;2017:9529501. doi: 10.1155/2017/9529501. Epub 2017 Apr 27. PubMed PMID: 28536705; PubMed Central PMCID: PMC5425828.

7: Koshla O, Lopatniuk M, Rokytskyy I, Yushchuk O, Dacyuk Y, Fedorenko V, Luzhetskyy A, Ostash B. Properties of Streptomyces albus J1074 mutant deficient in tRNA(Leu)(UAA) gene bldA. Arch Microbiol. 2017 Oct;199(8):1175-1183. doi: 10.1007/s00203-017-1389-7. Epub 2017 May 20. PubMed PMID: 28528473.

8: Rokytskyy I, Koshla O, Fedorenko V, Ostash B. Decoding options and accuracy of translation of developmentally regulated UUA codon in Streptomyces: bioinformatic analysis. Springerplus. 2016 Jul 4;5(1):982. doi: 10.1186/s40064-016-2683-6. eCollection 2016. PubMed PMID: 27429891; PubMed Central PMCID: PMC4932002.

9: Horbal L, Ostash B, Luzhetskyy A, Walker S, Kalinowski J, Fedorenko V. A gene  cluster for the biosynthesis of moenomycin family antibiotics in the genome of teicoplanin producer Actinoplanes teichomyceticus. Appl Microbiol Biotechnol. 2016 Sep;100(17):7629-38. doi: 10.1007/s00253-016-7685-3. Epub 2016 Jun 25. PubMed PMID: 27344593.

10: Yushchuk O, Ostash B, Pham TH, Luzhetskyy A, Fedorenko V, Truman AW, Horbal L. Characterization of the Post-Assembly Line Tailoring Processes in Teicoplanin  Biosynthesis. ACS Chem Biol. 2016 Aug 19;11(8):2254-64. doi: 10.1021/acschembio.6b00018. Epub 2016 Jun 20. PubMed PMID: 27285718.

11: Shashkov AS, Streshinskaya GM, Tul’skaya EM, Senchenkova SN, Baryshnikova LM, Dmitrenok AS, Ostash BО, Fedorenko VA. Cell wall glycopolymers of Streptomyces albus, Streptomyces albidoflavus and Streptomyces pathocidini. Antonie Van Leeuwenhoek. 2016;109(7):923-36. doi: 10.1007/s10482-016-0691-8. Epub 2016 Apr 7. PubMed PMID: 27055525.

12: Tsypik O, Yushchuk O, Zaburannyi N, Flärdh K, Walker S, Fedorenko V, Ostash B. Transcriptional regulators of GntR family in Streptomyces coelicolor A3(2): analysis in silico and in vivo of YtrA subfamily. Folia Microbiol (Praha). 2016 May;61(3):209-20. doi: 10.1007/s12223-015-0426-7. Epub 2015 Oct 3. PubMed PMID: 26433722.

13: Medema MH, Kottmann R, Yilmaz P, [114 authors], Ostash B, et al. Minimum Information about a Biosynthetic Gene cluster.  Nat Chem Biol. 2015 Sep;11(9):625-31. doi: 10.1038/nchembio.1890. PubMed PMID: 26284661; PubMed Central PMCID: PMC5714517.

14: Ostash B, Yushchuk O, Tistechok S, Mutenko H, Horbal L, Muryn A, Dacyuk Y, Kalinowski J, Luzhetskyy A, Fedorenko V. The adpA-like regulatory gene from Actinoplanes teichomyceticus: in silico analysis and heterologous expression. World J Microbiol Biotechnol. 2015 Aug;31(8):1297-301.
doi: 10.1007/s11274-015-1882-6. Epub 2015 Jun 4. PubMed PMID: 26041369.

15: Lopatniuk M, Ostash B, Makitrynskyy R, Walker S, Luzhetskyy A, Fedorenko V. Testing the utility of site-specific recombinases for manipulations of genome of  moenomycin producer Streptomyces ghanaensis ATCC14672. J Appl Genet. 2015 Nov;56(4):547-550. doi: 10.1007/s13353-015-0283-8. Epub 2015 Mar 24. PubMed PMID: 25801470.

16: Mutenko H, Makitrinskyy R, Tsypik O, Walker S, Ostash B, Fedorenko V. [Genes  for biosynthesis of butenolide-like signalling molecules in Streptomyces ghanaensis, their role in moenomycin production]. Genetika. 2014 Jun;50(6):645-51. Russian. PubMed PMID: 25715454.

17: Lopatniuk MM, Ostash BO, Luzhetskyy AN, Walker S, Fedorenko VA. [Generation and study of the strains of streptomycetes–heterologous hosts for the production of moenomycin]. Genetika. 2014 Apr;50(4):413-9. Russian. PubMed PMID: 25715443.

18: Horbal L, Kobylyanskyy A, Truman AW, Zaburranyi N, Ostash B, Luzhetskyy A, Marinelli F, Fedorenko V. The pathway-specific regulatory genes, tei15* and tei16*, are the master switches of teicoplanin production in Actinoplanes teichomyceticus. Appl Microbiol Biotechnol. 2014 Nov;98(22):9295-309.
doi: 10.1007/s00253-014-5969-z. Epub 2014 Aug 9. PubMed PMID: 25104028.

19: Rabyk MV, Ostash BO, Fedorenko VO. [Gene networks that regulate secondary metabolism in actinomycetes: pleiotropic regulators]. Tsitol Genet. 2014 Jan-Feb;48(1):67–82. Review. Ukrainian. PubMed PMID: 24791475.

20: Ostash B, Shashkov A, Streshinskaya G, Tul’skaya E, Baryshnikova L, Dmitrenok A, Dacyuk Y, Fedorenko V. Identification of Streptomyces coelicolor M145 genomic  region involved in biosynthesis of teichulosonic acid-cell wall glycopolymer. Folia Microbiol (Praha). 2014 Jul;59(4):355-60. doi: 10.1007/s12223-014-0306-6.
Epub 2014 Feb 6. PubMed PMID: 24526589.

21: Zaburannyi N, Rabyk M, Ostash B, Fedorenko V, Luzhetskyy A. Insights into naturally minimised Streptomyces albus J1074 genome. BMC Genomics. 2014 Feb 5;15:97. doi: 10.1186/1471-2164-15-97. PubMed PMID: 24495463; PubMed Central PMCID: PMC3937824.

 

Монографії

  1. Б. Осташ, О. Ющук, М. Рабик, І. Осташ, В. Федоренко. Біологія антибіотиків-інгібіторів синтезу клітинної стінки бактерій. Львів. ЛНУ ім. І. Франка. Л.: 2018. 235 с. ISBN 978-617-10-0459-7
  2. B. Ostash. Transcriptional factors of AdpA subfamily in Streptomyces: function and evolution. De Gruyter Publishing House: August 2018. 67 pages. ISBN 978-3-11-062777-0. Доступ онлайн: https://www.degruyter.com/view/product/512875

Патенти

  1. Патент на корисну модель №120622 Україна, МПК (2017.01) C12Q 1/00, C12Q 1/02, C12Q 1/04. Спосіб підвищення продукції полікетидних сполук у Streptomyces albus J1074 / Кошла О., Осташ Б.; заявник і власник Львівський національний університет імені Івана Франка. – №2017 05195, заявлено 29 травня 2017 р., опубл. 11.2017, Бюл. № 21.
  2. Тарабас О.В., Гнатуш С.О., Мороз О.М., Осташ Б.О. Свідоцтво про первісне депонування штаму мікроорганізму в Депозитарії Інституту мікробіології та вірусології НАН України. Назва і реєстраційний номер штаму: Rhodopseudomonas yavorovii IMB B-7620. Дата первісного депонування – 01.08.2017.
  3. Міжнар. патент на винахід № WO/2008/021367 (PCT/US2007/01799) International application, C07K 14/00 (2006.01), C12N 15/52 (2006.01). Moenomycin biosynthesis-related compositions and methods of use thereof / B. Ostash, S. Walker, заявник і власник – Гарвардський університет (США). – № WO/2008/021367, заявлено 13.08.2007; опубл. 25.08.20
  4. Патент на корисну модель №94608 Україна, МПК (2013.01) C12Q 1/01, C12Q 1/02, C12Q 1/04. Спосіб індукції синтезу нових антибіотиків у актинобактерій / Осташ Б., Горбаль Л., Ющук О., Тістечок С., Мурин А., Федоренко В.; заявник і власник Львівський національний університет імені Івана Франка. – №201483116, заявлено 17 квітня 2014 р., опубл. 11.2014, Бюл. № 22.

Біографія

Народився в 1977р. В 1994р. вступив до Львівського державного університету ім. І. Я. Франка (тепер – Львівський національний університет імені Івана Франка (ЛНУ)). В 1999 р. закінчив ЛНУ і в цьому ж році вступив до аспірантури на кафедру генетики та біотехнології ЛНУ. Кандидатську дисертацію (спеціальність – 03.00.15) на тему “Генетичний контроль окремих етапів біосинтезу ландоміцину Е в Streptomyces globisporus 1912″ (науковий керівник – проф. Федоренко В.О.) захистив восени 2003 р. Докторську дисертацію (спеціальність – 03.00.22) на тему “Комбінаторний біосинтез нових антибіотиків у актиноміцетів” захистив восени 2012. З 2003 по 2004 р. – м.н.с. лабораторії генетики, селекції та генетичної інженерії продуцентів антибіотиків ЛНУ (НДЛ-42). З 2004 по 2007 рр. працював у відділі мікробіології та молекулярної генетики Гарвардської медичної школи (лабораторія проф. С’юзен Уокер). З 2007 р. – с.н.с. НДЛ-42, а з 2011 (за сумісництвом) – викладач кафедри генетики та біотехнології. Викладає спецкурси “Геноміка” та “Біоінформатика”. Галузі наукових інтересів – генетика бактерій, молекулярні механізми трансляційної регуляції метаболізму, біосинтез антибіотиків актинобактеріями. Перелік наукових публікацій і доступ до них – див. розділ Наука. Під керівництвом Осташа Б.О. захищено три дисертації на  здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук (доктора філософії: Марія Рабик, 2012; Нестор Забуранний, 2013; Галина Мутенко 2018). Наразі під керівництвом Осташа Б.О. працює троє аспірантів.

Проекти

Керівництво

 

Бг-41Нр: “Універсальний генетичний механізм контролю продукції біологічно активних речовин актиноміцетами”, 2016 р, МОН України

1/Бг4-18 “Генотипування мікробних ізолятів”, 2018 р., ПАТ “Галичфарм”

Ф80/2-2018 “Посттранскрипційні модифікації тРНК як регулятори первинного й вторинного метаболізму в актинобактерій”, 2017, Державний фонд фундаментальних досліджень України у рамках співпраці з Японським т-вом сприяння науки (JSPS)

М/18-2017+М/26-2018 “Плейотропні транскрипційні регулятори родини AdpA як знаряддя відкриття нових природних біоактивних сполук”, 2017 р., МОН України

Ф60/2-2015+Ф60/52-2016 “Рибосома як регуляторний елемент метаболізму: нове розуміння на основі підходів геномної інженерії”, 2015 р., Державний фонд фундаментальних досліджень України у рамках співпраці з Японським т-вом сприяння науки (JSPS)

М256-2013+М83-2014 “Ландоміцин А – платформа для розробки нових протиракових препаратів”, 2013 р., МОН України

 

Участь

R03TW009424 “Enabling biotechnologies to generate novel phosphoglycolipid antibiotics”, 2013-2015 рр., фінансувався фондом Фогарті при Національних інститутах здоров’я США. http://grantome.com/grant/NIH/R03-TW009424-03

INTASUkraine 95-20: “Biotechnological improvement of novel potential anticancer antibiotic”. 1997-2000 рр., Німеччина.

БГ-46Ф: “Нові гени актинобактерій, що контролюють продукцію і стійкість до антибіотиків-інгібіторів синтезу пептидоглікану ”, 2017 р., МОН України.

Бл-01Ф: “Са2+-транспортувальні системи та регуляції клітинного дихання
екзокринних залоз у нормі і за дії стресорних чинників”. 2014 р., МОН України.

M/82-2016 “Інженерія вторинного метаболізму стрептоміцетів з використанням мутацій у гені рибосомного білка S12”, 2016 р., МОН України.

Бг-98Ф “Структурна і функціональна геноміка біосинтезу антибіотиків фосфогліколіпідної родини”, 2011 р., МОН України

Бг-01Ф, “Генетичні механізми стійкості актиноміцетів до моеноміцинів та роль рідкісних кодонів у їхньому біосинтезі”, 2009 р., МОН України

Бг-48П: “Біосинтез тіопептидів як спосіб утилізації відновлених сполук сірки: нові енергоощадні біотехнології для гірничої промисловості”, 2010 р., МОН України

Бг35-Ф “Гени актиноміцетів, що контролюють синтез агліконової частини ангуциклінових антибіотиків”, 2006 р., МОН України

Нагороди

1998 р. – стипендія Марії Ліон (Канада) для талановитих студентів з сільської місцевості

2002 р. – стипендія INTAS, що передбачала піврічне стажування в ун-ті Ов’єдо, Іспанія

2008 р. – премія Львівської облради для молодих науковців

2009 р. – стипендія Кабінету Міністрів України для талановитих молодих вчених

2009-2010 – стипендія від Броуд-інституту (США) у межах програми SPARC #2740563, що передбачала річне стажування у відділі мікробіології та молекулярної генетики Гарвардської медичної школи

2011 – індивідуальна стипендія Німецької служби академічних обмінів (DAAD) A/12/04489, що передбачала двомісячне стажування в Гельмгольц-інституті фармацевтичних досліджень (Саарбрюкен, ФРН)

2013 р. – премія Верховної Ради України для найталановитіших молодих вчених

2014 р. – грамота ЛНУ ім. І. Франка за багаторічну сумлінну наукову діяльність

2017 р. – індивідуальна стипендія Німецької служби академічних обмінів (DAAD) N91655938, що передбачала двомісячне стажування в Центрі біотехнології ун-та м. Білефельд (ФРН)

2017 р. – премія Львівської міської ради талановитим вченим

Розклад

Сторінка розкладу викладачів не знайдена!