W naszym laboratorium zajmujemy się mechanizmami metabolizmu białek - utrzymania równowagi pomiędzy ich syntezą a degradacją. Badamy regulację translacji, układ ubikwityna-proteasom, sieć chaperonów oraz egzofery mięśniowe w proteostazie. Jednakże czasem intrygują nas tematy spoza tej listy. Wykorzystujemy techniki biochemiczne, mikroskopowe, genetyki molekularnej i bioinformatyczne do prowadzenia badań na komórkach ssaczych i nicieniu Caenorhabditis elegans.
Nasze badania
Adaptacja komórek do zimna
Aby przeciwdziałać zimnu, organizmy wykształciły różne rodzaje reakcji, od unikania zimna po adaptację. Tę ostatnią strategię stosują zwierzęta hibernujące, które w skrajnych przypadkach mogą przetrwać mroźne temperatury przez wiele dni. Skupiamy się na rozszyfrowaniu mechanizmów zmieniających ilość i rodzaje komórkowego RNA i białek, ponieważ tego typu cząsteczki są krytyczne dla decyzji "żyć albo umrzeć" komórki. Ponieważ w niektórych stanach chorobowych, takich jak udar mózgu, chłodzenie może ułatwić powrót pacjenta do zdrowia, zrozumienie, w jaki sposób komórki przystosowują się do zimna, może potencjalnie wpłynąć na leczenie chorób człowieka.
Mechanizmy egzoferezy mięśniowej
Odkryliśmy, że duże pęcherzyki pozakomórkowe, zwane egzoferami, które występują w neuronach i kardiomiocytach i przenoszą uszkodzone składniki subkomórkowe, są uwalniane przez mięśnie w celu wspierania wzrostu embrionalnego u Caenorhabditis elegans. Nasze wyniki pokazują, że tworzenie egzofer (egzofereza) stanowi transgeneracyjny system zarządzania metabolizmem/zasobami, który wspiera zarodki in utero. Obecnie badamy mechanizm powstawania egzofer i regulację egzoferezy na poziomie molekularnym.
Mechanizmy składania miozyny wywołane stresem
Niewiele wiadomo na temat regulacji specyficznych dla mięśni programów odpowiedzi, które koordynują kontrolę jakości białek w warunkach stresu mechanicznego i w chorobach człowieka. Stworzyliśmy zestaw metod eksperymentalnych skoncentrowanych na Caenorhabditis elegans w celu dogłębnego zbadania mechanizmów indukcji stresu przez miozynę. Długoterminowym celem tego projektu jest zrozumienie, w jaki sposób sieci fałdowania i degradacji białek są skoordynowane z dynamiką składania miozyny, integralnością mięśni i ich naprawą w kontekście stresu mechanicznego.
Kompleksy ligaz E3 w integracji proteostazy i starzenia się
Los białek eukariotycznych od ich syntezy do zniszczenia nadzorowany jest przez system ubikwityna-proteasom (UPS). Współpraca ligaz E3, istotnych składników UPS rozpoznających uszkodzone lub źle sfałdowane białka, może prowadzić do tworzenia alternatywnych struktur ubikwitynacji, które pomagają w regulacji specyficzności substratów. Badamy, jak specyficzne pary ligaz E3 decydują o rekrutacji substratów i tworzeniu łańcuchów ubikwitynowych w celu koordynacji sieci proteolitycznych. Zrozumienie funkcji i identyfikacja sygnałów, które koordynują interakcje między ligazami E3, dostarczy informacji o tym, jak sieci proteolityczne są dostrojone do utrzymania proteostazy komórkowej w zdrowiu i chorobie.
Regulacja metabolizmu metioniny przez układ ubikwityna-proteasom
Metylacja to modyfikacja, której ulegają różne cząsteczki komórkowe, od kwasów nukleinowych przez białka po lipidy. Ma ona kluczowe znaczenie dla regulacji wielu procesów biologicznych, w tym ekspresji genów, sygnalizacji, syntezy białek i metabolizmu lipidów. Długoterminowym celem tego projektu jest zrozumienie, jak system ubikwityna-proteasom moduluje potencjał metylacji komórek. Wrodzone zaburzenia metylacji są grupą rzadko opisywanych i prawdopodobnie w dużej mierze nierozpoznanych zaburzeń obejmujących procesy transmetylacji. Modelujemy te ludzkie choroby na Caenorhabditis elegans, aby zrozumieć podstawy molekularne zaangażowane w dysfunkcję enzymów szlaku metylacji i ich wpływ na fizjologię.
