Multidyscyplinarne kompleksowe badania degradacji i kontroli jakości mitochondrialnego RNA

Rys. 1. Składniki drożdżowego i ludzkiego degradosomu mitochondrialnego. W obu organizmach helikaza Suv3 współpracuje z rybonukleazą.

Mitochondria są organellami odpowiedzialnymi za wiele kluczowych dla komórki eukariotycznej procesów, w tym za dostarczanie niezbędnej do życia energii użytecznej biologicznie. Biogeneza tych organelli jest niezwykle złożona m.in. dlatego, że posiadają one własny genom, który wymaga dedykowanego systemu ekspresji. Prawidłowa ekspresja genów mitochondrialnych jest niezbędna dla homeostazy komórki. Jej regulacja na poziomie transkrypcji jest bardzo ograniczona. Z tego powodu etapy posttrankrypcyjne, a zwłaszcza degradacja mitochondrialnego RNA (mtRNA) odgrywa bardzo ważną rolę w kontroli ekspresji genów mitochondrialnych. Celem projektu jest otrzymanie kompletnego obrazu ścieżek degradacji RNA w mitochondriach: od poziomu bardzo ogólnego przy użyciu metod wysokoprzepustowych, poprzez poziom pośredni określający zależności pomiędzy poszczególnymi elementami ścieżek degradacji, aż do poziomu bardzo szczegółowego obejmującego badania struktur na poziomie atomowym wybranych elementów oraz ich regulatorów. Zastosowana zostanie metodologia badawcza wykorzystująca osiągnięcia fizyki, chemii, informatyki, genetyki i biologii molekularnej. Modelem badawczym będą komórki ludzkie oraz drożdże.

Rys. 2. Detekcja mitochondrialnego RNA z użyciem mikroskopii fluorescencyjnej. Sygnał fluorescencyjny poddano rekonstrukcji 3D. Mitochondria zaznaczono na czerwono. RNA mitochondrialny zaznaczono na zielono. Jądro komórkowe zaznaczono na niebiesko. Obszar zaznaczony białym kwadratem przedstawiono w powiększeniu na prawym panelu.

Na poziomie molekularnym badania kierowane przez lidera konsorcjum dr. hab. Marcina Nowotnego (Międzynarodowy Instytut Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie), chemika i krystalografa specjalizującego się w badaniu oddziaływań białko-kwas nukleinowy, doprowadzą do poznania struktury kluczowych białek zaangażowanych w degradację mtRNA. Badania te będą uzupełnione o analizy biofizyczne i biochemiczne co pozwoli na określenie mechanizmu działania badanych białek.

Badania z użyciem komórek ludzkich i drożdży pozwolą zbadać funkcję poszczególnych białek. W przypadku drożdży badania te, kierowane przez genetyka prof. Pawła Golika (Uniwersytet Warszawski), będą miały na celu szczegółowe zbadanie degradosomu mitochondrialnego. Badania z użyciem komórek ludzkich oraz metod biologii komórki i biologii molekularnej, w tym obrazowania fluorescencyjnego, będą kierowane przez dr. Romana Szczęsnego (Instytut Biochemii i Biofizyki PAN), biologa molekularnego doświadczonego w badaniu metabolizmu RNA.

Uzyskane w trakcie projektu dane transkryptomiczne i proteomiczne będą poddane analizie statystycznej i bioinformatycznej przez zespół kierowany przez informatyka dr. Bartosza Wilczyńskiego (Wydział Matematyki, Informatyki i Mechaniki, Uniwersytet Warszawski).

dr hab. Marcin Nowotny

W 1997 r. zdobył tytuł magistra na Wydziale Chemii Uniwersytetu Warszawskiego. W latach 1997-2003 pracował w Instytucie Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego. W tym czasie z wyróżnieniem obronił doktorat z biochemii. Rozprawę doktorską przygotowywał pod kierunkiem prof. dr hab. Jacka Kuźnickiego. W latach 2003-2008 odbył staż podoktorski w National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases w Maryland, USA. Od roku 2008 pełni funkcję kierownika Laboratorium Struktury Białka w Międzynarodowym Instytucie Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie. W 2013 r. Uzyskał tytuł doktora habilitowanego w Instytucie Biochemii I Biofizyki Polskiej Akademii Nauk.

Data publikacji: 22.08.2014