Jednostki i pracownicy - książka adresowa

dr hab. Agata Starosta

dr hab. Agata Starosta
Stanowisko
adiunkt ze stopniem naukowym dr hab.
Jednostki
KATEDRA BIOLOGII MOLEKULARNEJ

Adres

Głęboka 39
20-612 Lublin

O sobie

Kierownik Laboratorium Ekspresji Genów


Działalność naukowa

Zespół:

Dr Olga Chrobak – Post Doc | olga.chrobak@umcs.pl | tel. +48 81 537 7790

Dr Magdalena Suchora - Post Doc | magdalena.suchora@umcs.pl |  tel. +48 81 537 7785

Mgr Przemysław Latoch – Doktorant | przemyslaw.latoch@umcs.pl | tel. +48 81 537 7785

Mgr Natalia Kopik - Doktorant | tel. +48 81 537 7785

W Laboratorium Ekspresji Genów zajmujemy się poszukiwaniem czynników potencjalnie decydujących o regulacji biosyntezy białek na poziomie translacji.

Podstawą działania każdej żywej komórki jest hierarchiczne zarządzanie przechowywaną w DNA informacją genetyczną. W kodzie DNA znajduje się instrukcja funkcjonowania dla każdej komórki - z kolei w zarządzaniu tą informacją rolę pośrednika pełni RNA. Informacja zawarta w DNA przepisywana jest na RNA w procesie zwanym transkrypcją. Następnie dane z RNA są tłumaczone na sekwencje białkowe w procesie biosyntezy białka. Sercem tego całego procesu jest rybosom. Przekształca on informację genetyczną na białko, które jest podstawą funkcjonowania wszystkich żywych organizmów. Rybosomy - nazywane czasem molekularnymi nanomaszynami - znajdują się w centrum zainteresowania naszej grupy. Przez dekady rybosom był uważany za homogenny układ, który w niezmienny sposób odczytuje informację zawartą w RNA. Przez to nie był on postrzegany jako system regulujący przepływ informacji w komórce. W ostatnich latach pojawiła się jednak hipoteza tzw. wyspecjalizowanych rybosomów. Zakłada ona, że istnieją małe subpopulacje rybosomów posiadających inną strukturę. Dzięki tej różnorodności maszyna translacyjna, której częścią są rybosomy, zyskuje nowe właściwości funkcjonalne - czyli jest w stanie odczytywać informacje jedynie z wybranych nośników RNA. Uzyskujemy w ten sposób dodatkowy, nie scharakteryzowany wcześniej poziom regulacji ekspresji białek.

Zaburzenia w funkcjonowaniu maszynerii translacyjnej prowadzą z kolei do różnego rodzaju zaburzeń metabolicznych. W przypadku człowieka objawić się mogą w formie tzw. rybosomopatii - chorób związanych z zaburzeniami funkcji organów, np. serca lub śledziony, czy też z chorobami nowotworowymi. Z kolei u bakterii translacja jest bardzo atrakcyjnym źródłem do wykorzystania w badaniach biotechnologicznych, przy opracowywaniu nowych antybiotyków. Poszukiwanie nowych antybiotyków jest o tyle ważne, że w ostatnich latach wachlarz dostępnych antybiotyków uległ znaczącemu uszczupleniu. Spowodowane jest to pojawieniem się bakterii odpornych na wiele znanych antybiotyków. Chcemy więc użyć naszych badań do znalezienia nowych sposobów na opracowywanie specyficznych inhibitorów translacji - a przez to stworzenie nowych rodzajów antybiotyków. Doświadczenie to może być również inspiracją do tworzenia nowych leków w walce z nowotworami. 

W centrum zainteresowania naszej grupy badawczej będzie bakteria Bacillus subtilis, znana również pod nazwą laseczki siennej. Ma ona specjalną właściwość: produkuje formy przetrwalnikowe zwane sporami. Co ważne, spory różnych bakterii znajdują się praktycznie wszędzie. Formy te są niezwykle odporne na wszelakie formy dezynfekcji - mogą przeżyć działanie zarówno bardzo wysokich, jak i niskich temperatur, promieniowanie jonizujące czy wpływ silnych chemikaliów. Zakażenia sporami bakterii patogennych są dużym problemem w szpitalach, w rolnictwie i przy produkcji żywności. Przykładem niebezpiecznych bakterii sporulujących są m.in. wykorzystana już w atakach bioterrorystycznych pałeczka wąglika (Bacillus anthracis), powodującą zatrucia pokarmowe laseczka woskowa (Bacillus cereus) czy też Clostridium difficile - przyczyna rzekomobłoniastego zapalenia jelit, ostrej choroby układu pokarmowego, która może skończyć się śmiercią. Choć Bacillus subtilis jest ich bliskim krewnym, nie jest niebezpieczny dla człowieka, co czyni go doskonałym obiektem badawczym.

Nasza grupa badawcza zajmie się analizą cyklu życiowego Bacillusa subtilis - przede wszystkim zaś przebiegiem procesu translacji, oraz rolą odgrywaną w nim przez wyspecjalizowane rybosomy i poszukiwaniem czynników potrzebnych do funkcjonowania spor. Mamy nadzieję, że uda nam się zidentyfikować czynniki wpływające na heterogenność (różnorodność) rybosomów. Ich rozszyfrowanie może otworzyć drogę do opracowania nowych antybiotyków, które będą zaburzały proces translacji w bardzo selektywny sposób. Jak bowiem wykazały wcześniejsze badania, selektywne wyłączanie biosyntezy pewnych białek w komórce powoduje akumulację toksycznych białek w bakterii - a w konsekwencji jej śmierć.

W badaniach będziemy prowadzić hodowle Bacillusa, które będziemy docelowo analizowali przy użyciu takich metod jak wysokoprzepustowe sekwencjonowanie transkryptomów (tzw. RNA-seq) i translatomów (tzw. Ribosome profiling) oraz analizę proteomu używając metod opartych o spektormetrie mass. Będziemy również przeprowadzać modyfikacje genetyczne – knock-out’y genów w Bacillusie używając klasycznych metod opartych na rekombinacji genów z kasetą oporności na antybiotyk – marker do selekcji, lub przy użyciu technologii CRISPRi-Cas9. Uzyskane wyniki będą poddane weryfikacji in vitro używając m.in. takich metod jak toe-printing. 

Granty w realizacji:

1) 'Translation regulation in spore-forming bacterium – Specialized ribosomes in Bacillus subtilis'

First TEAM 03/2017, Fundacja na Rzecz Nauki Polskiej, ok 2.2 M zł

2) 'Ribosome specialization in Bacillus subtilis'

EMBO Installation Grant 2017, European Molecular Biology Organization, 50k EURO / rok (3 – 5 lat)

 

Adres:

ECOTECH-COMPLEX

Laboratorium Ekspresji Genów, D2

ul. Głęboka 39
20-612 Lublin