Zakład Biologii Systemów
Tematyka badań
Grupa Rafała Archackiego
- Badania podstawowe: regulacja ekspresji genów związana z chromatyną oraz jej znaczenie w kontroli rozwoju i wzrostu roślin
W naszych badaniach skupiamy się na kilku ważnych regulatorach chromatynowych, przede wszystkim remodelerach chromatyny typu SWI/SNF. Występują one w jądrze komórkowym wszystkich organizmów eukariotycznych i składają się z kilkunastu białek, w tym centralnej podjednostki o aktywności ATPazy. SWI/SNF uczestniczą w regulacji genów związanych z kluczowymi procesami biologicznymi zarówno u roślin jak i u zwierząt, takimi jak wzrost i rozwój. Pomimo dobrze poznanych funkcji biologicznych kompleksów SWI/SNF, sposób ich działania jest wciąż niejasny. Poza kompleksami SWI/SNF badamy też funkcje regulacyjne kompleksów typu Polycomb oraz histonów łącznikowych. Stosujemy zarówno klasyczne analizy genetyczne, molekularne i fizjologiczne, jak i analizy wielkoskalowe, m.in. analizy transkryptomiczne oraz profilowanie wiązania badanych białek chromatynowych w genomie Arabidopsis.
- Badania aplikacyjne: nowe regulatory wzrostu roślin
Naszym celem jest opracowanie cząsteczek chemicznych zdolnych do modyfikacji wzrostu roślin użytkowych. Poszukujemy cząsteczek, które będą stymulowały wzrost i produktywność roślin, jak również cząsteczek o właściwościach inhibitorów wzrostu lub potencjalnych herbicydów.
Grupa Marty Koblowskiej
Nasze badania skupiają się na tym, jak rośliny radzą sobie w trudnych warunkach środowiskowych i jak regulują swoje geny, by przetrwać i rozwijać się. W centrum naszych zainteresowań znajduje się chromatyna – niezwykle dynamiczna struktura zbudowana z DNA i białek histonowych, która decyduje o tym, które geny są aktywne, a które „uśpione”. Wiemy już, że potranslacyjne modyfikacje histonów, takie jak fosforylacja i acetylacja histonu H3, działają jak przełączniki, błyskawicznie reagując na sygnały płynące ze środowiska.
Odkryliśmy, że w roślinach takich jak Arabidopsis thaliana stres powoduje szybkie zmiany w fosfo-acetylacji histonu H3, co bezpośrednio łączy się z aktywacją genów odpowiedzialnych za adaptację. Co więcej, znaleźliśmy kompleks białkowy, który rozpoznaje te modyfikacje i współpracuje z maszynerią odpowiedzialną za alternatywny splicing – proces zwiększający różnorodność powstających białek. Jedno z białek tego kompleksu okazało się wręcz niezbędne dla prawidłowego rozwoju zarodkowego Arabidopsis, co czyni je szczególnie ważnym dla zrozumienia podstaw biologii roślin.
Aby uchwycić pełen obraz tego zjawiska, wykorzystujemy nowoczesne metody – od analiz transkryptomicznych i proteomicznych po badania struktury białek. Dzięki nim możemy prześledzić, jak sygnały środowiskowe są tłumaczone na zmiany w chromatynie, a następnie wpływają na dojrzewanie RNA i regulację genów.
Nasze wyniki wskazują na nowy, dotąd nieopisany mechanizm integrujący sygnalizację komórkową, regulację chromatyny i splicing. Co najważniejsze, zarówno analizowane modyfikacje histonów, jak i część białek odkrytego kompleksu są ewolucyjnie zachowane. To sugeruje, że zidentyfikowany przez nas mechanizm może być uniwersalnym sposobem regulacji genów w świecie eukariontów.
Grupa Macieja Kotlińskiego
Prace skupiają się na roli Histonu H1 i jego modyfikacji potranslacyjnych w regulacji struktury chromatyny ze szczególnym uwzględnieniem zmian proteomu. Do badań wykorzystywany jest między innym mutant Arabidopsis pozbawiony histonu H1, syntetyczne domeny globularne H1 z modyfikacjami potranslacyjnymi i techniki proteomiki różnicowej.
Grupa Piotra Zielenkiewicza
W obszarze zainteresowań grupy są: oddziaływania białko-białko i ich inhibitory, modelowanie struktur białek, poszukiwanie kandydatów na nowe leki metodami klasycznymi i sztucznej inteligencji, ewolucja molekularna, zastosowania AI w różnych obszarach biologii molekularnej.
Projekty
Przełączanie stanów chromatyny: mechanizmy działania oraz regulacja aktywności kompleksu SWI/SNF w Arabidopsis thaliana, 2018-2024, NCN Sonata Bis (2017/26/E/NZ2/00899), kierownik Rafał Archacki
Mechanizmy regulacji ekspresji genów na poziomie chromatyny – rola potranslacyjnych modyfikacji histonu H3 w regulacji ekspresji genów odpowiedzi na stres zasolenia u Arabidopsis thaliana, 2020-2026, NCN OPUS )2019/35/B/NZ3/01362), kierownik: Marta Koblowska
Analiza izoform mRNA w mutantach Arabidopsis z wyłączoną/obniżoną ekspresją czynników splicingowych budujących kompleks białkowy istotny w odpowiedzi na stres zasolenia, Mikrogrant IDUB, kierwonik: Marta Koblowska
Analiza oddziaływania jednego z białek kompleksu rekrutowanego przez modyfikowany histon H3 z czynnikiem eIF4AIII – rdzeniową podjednostką eksonowego kompleksu łącznikowego (ang. Exon Junction Complex, EJC) u Arabidopsis thaliana, NCN Miniatura, kierownik: Helena Kossowska
Walidacja zmian w ekspresji wybranych genów w komórkach raka jasnokomórkowego nerki 786-O w wyniku wyciszenia czynnika CWC22, Mikrogrant IDUB, kierownik: Helena Kossowska
Badania in vitro oddziaływań białek należących do kompleksu wchodzącego w interakcję z fosfo-acetylowanym histonem H3 u Arabidopsis thaliana, NCN Miniatura, kierownik Marta Gapińska
Analiza interaktorów białka CWC21, Mikrogrant IDUB, kierownik Marta Gapińska
Identyfikacja białek zastępujących histon H1 u Arabidopsis oraz ocena wpływu modyfikacji potranslacyjnych na powinowactwo H1 do nukleosomu, 2019 – 2024 , NCN Sonata (2018/31/D/NZ2/02974), kierownik Maciej Kotliński
Prace dyplomowe zrealizowane w Zakładzie
Licencjackie
Rola metylacji DNA i RNA w nowotworach: Mechanizmy i potencjał terapeutyczny leków epigenetycznych i epitrankryptomicznych
Rola mechanizmów epigenetycznej regulacji genów w wybranych chorobach autoimmunologicznych
Histon H1-struktura i funkcja
Magisterskie
Klonowanie i ekspresja heterologiczna domeny ATP- azowej białka BRM z Arabidopsis thaliana w wariantach typu dzikiego oraz zawierających mutacje punktowe
Genetyczna analiza funkcji bromodomen obecnych w kompleksie remodelującym chromatynę SWI/SNF w Arabidopsis thaliana
Analiza linii Arabidopsis thaliana wyrażających lucyferazę pod kontrolą promotorów ABI5 i HB6
Charakterystyka mutantów Arabidopsis thaliana, w genach kodujących podjednostki kompleksu potencjalnie oddziałującego z fosfo-acetylowanym histonem H3
Sekwencjonowanie genomu ludzkiego przy użyciu technologii Oxford Nanopore
Wybrane metody analizy funkcji genów uczestniczących w odpowiedzi na stres zasolenia u Arabidopsis thaliana
Przygotowanie do rekonstytucji ludzkiego nukleosomu in vitro