LABORATORIUM BIOLOGII SYSTEMÓW

Główny obszar badań: Mechanizmy chromatynowe odpowiedzialne za rozwój roślin oraz ich adaptację do zmian środowiskowych.

W komórkach Eukaryota DNA występuje w chromatynie, w której wraz z białkami histonowymi tworzy nukleosomy. W skład kompletnego nukleosomu wchodzi osiem cząsteczek histonów rdzeniowych (po dwie każdego z rodzajów:H2A, H2B, H3 i H4) i jedna cząsteczka  histonu H1. W naszym laboratorium badamy mechanizmy aktywacji i represji genów roślin, zależne od modyfikacji struktury chromatyny poprzez aktywny remodeling nukleosomów, modyfikacje DNA I histonów i zmiany w stechiometrii izoform (wariantów) histonu H1.


Projekty dotyczące remodelingu chromatyny:

Ze względu na to, że upakowanie DNA genomowego w chromatynie ogranicza jego dostępność dla czynników transkrypcyjnych i enzymów niezbędnych do replikacji, transkrypcji, naprawy i rekombinacji DNA, kluczowym mechanizmem regulacji genetycznej wykształconym w trakcie ewolucji Eukaryota stały się modyfikacje chromatyny przez zależny od ATP, aktywny remodeling nukleosomów. W remodelingu chromatyny uczestniczą duże wielko-białkowe kompleksy należące do kilku głównych klas. Nasze badania doprowadziły do identyfikacji i charakterystyki funkcjonalnej u Arabidopsis thaliana białek BSH i AtSWI3, homologów podjednostek SNF5 and SWI3 u drożdży, wchodzących w skład rdzeniowego kompleksu remodelującego chromatynę typu SWI/SNF. Wykazaliśmy także, że białko DDM1 (Decrease in DNA Methylation 1), od którego zależy stabilność metylacji DNA u Arabidopsis, jest typowym czynni8kiem remodelującym chromatynę.  Obecnie, badamy funkcjonalne I strukturalne powiązania między zależnym od SWI/SNF remdelingiem chromatyny a sygnalizacja hormonalna u Arabidopsis. Ostatnio wykazaliśmy, że ATPaza BRAHMA kompleksu SWI/SNF u Arabidopsis kontroluje bezpośrednio szereg kluczowych szlaku sygnalizacji giberelin. Stosując zaawansowane metody proteomiczne i mapowanie na całym genomie nukleosomów I epigenetycznych znaczników chromatynowych u roślin dzikich I u mutantów i roślin poddanych działaniu stresu, zamierzamy zidentyfikować sieć genetyczna, której regulacja jest bezpośrednio związana z remodelingiem chromatyny.

Projekty dotyczące histonu H1:

Histony z klasy H1 są najbardziej tajemnicze z pośród wszystkich histonów chromatynowych. Doświadczenia na liniach z usuniętym genem H1 (mutacje ‘knock-out’) wykazały, że u prostszych jednokomórkowch Eukaryota H1 nie jest niezbędny dla podstawowych funkcji życiowych. Większość organizmów wielokomórkowych wyraża w różnych tkankach i w różnych fazach rozwoju szereg różnych wariantów H1. W naszych badaniach poszukujemy mechanizmów działania i biologicznej funkcji H1. Poprzednio, używając transgenicznych roślin tytoniu wykazaliśmy, że fizjologiczna stechiometria wariantów H1 jest niezbędna dla poprawnej segregacji chromosomów podczas podziałów mejotycznych. Wyniki te po raz pierwszy wskazały na biologiczne znaczenie stechiometrii histonów z klasy H1 u roślin. Ostatnie badania w naszym laboratorium dotyczące mutantów Arabidopsis pozbawionych histonów H1 dostarczyły silnej przesłanki wskazującej na udział tych białek w systemie pamięci komórkowej, a prawdopodobnie także w dziedziczeniu epigenetycznym. Obecnie skupiamy się na badaniu roli H1 w rozwoju oraz w krótko- i długookresowej adaptacji roślin do zmienionych warunków środowiska.