Zajmujemy się epigenetyką, tj. modyfikacjami kwasów nukleinowych i histonów, które decydują o losie komórek i jego stabilności. Wykorzystujemy szerokie spektrum metod — od  sekwencjonowania wysokoprzepustowego, przez klasyczną biochemię i biologię strukturalną, po wielkoskalową analizę danych („big data analysis”). Nasze badania mają znaczenie dla zrozumienia procesów nowotworzenia, ze szczególnym uwzględnieniem nowotworów układu krwionośnego, w których zaburzenia epigenetyczne pełnią istotną rolę.

Podsumowanie badań

Koncentrujemy się na modyfikacjach chromatyny i ich wpływie na zachowanie oraz zmiany losu komórki. Głównym obszarem naszych badań są modyfikacje DNA, w tym kopiowanie wzoru metylacji DNA podczas replikacji oraz usuwanie tego znacznika drogą aktywnej i aktywno-pasywnej demetylacji. Analizujemy powiązania pomiędzy enzymami pełniącymi rolę w epigenetyce i naprawie DNA. Badamy jak enzymy naprawcze są rekrutowane i adaptowane do epigenetycznego przeprogramowania komórek. Równolegle zajmujemy się modyfikacjami histonów, w szczególności rolą kompleksów typu COMPASS w utrwalaniu pozytywnej pamięci genetycznej. 

Znaczenie naukowe

- Przyczyniliśmy się do lepszego zrozumienia działania dioksygenaz TET, kluczowych enzymów odpowiedzialnych za aktywną i aktywno-pasywną demetylację DNA.
- Wyjaśniliśmy mechanizm sprzężenia zwrotnego odpowiedzialnego za utrwalanie pozytywnej pamięci genetycznej.
- Zidentyfikowaliśmy i sklasyfikowaliśmy szereg domen rozpoznających modyfikacje kwasów nukleinowych.
- Odkryliśmy nowy szlak modyfikacji kwasów nukleinowych o unikalnym mechanizmie chemicznym.

Plany badawcze

W przyszłości planujemy poszerzyć badania chromatyny o szlaki zapobiegające zaburzeniom epigenomu przez kontrolę puli nukleotydów. Chcemy skupić się na mechanizmach naprawy epigenomu, które przeciwdziałają jego stopniowej degradacji związanej z wiekiem i chorobami. Dodatkowo, zamierzamy wyjaśnić, w jaki sposób utrata enzymów o antagonistycznych funkcjach (takich jak DNMT3A i TET2) może mieć podobny skutek, tj. prowadzić do rozwoju nowotworów o podłożu epigenetycznym.

Współprace

Współpracujemy z licznymi partnerami akademickimi (m.in. G. Xu, J. Wongiem, T. Jurkowskim, T. Hore, C. Winatą, W. Bickmore i A. Włodawerem) oraz z przedstawicielami przemysłu biotechnologicznego (S. Xu i P. Weigele). Dzięki szerokiemu kręgowi współpracowników znacząco zwiększyliśmy zakres metod badawczych, co umożliwiło nam analizowanie zjawisk biologicznych na wielu poziomach: od badań strukturalnych o rozdzielczości atomowej po analizę funkcji genów w modelach zwierzęcych.

Komentarz

„Z nielicznymi wyjątkami wszystkie komórki naszego organizmu zawierają tę samą informację genetyczną, a mimo to różnią się znacząco od siebie. Różnice te są w dużej mierze zakodowane dzięki znacznikom epigenetycznym — modyfikacjom DNA i histonów. Wykorzystujemy badania genetyczne, biochemiczne i strukturalne, aby analizować procesy stojące z zachowywaniem i przeprogramowywaniem epigenetycznej strony naszego genomu” — mówi prof. Matthias Bochtler.

Zespół zajmuje się epigenetycznymi znacznikami występującymi w DNA i histonach oraz ich wpływem na utrzymanie i zmianę losów komórki. Ilustracja przedstawia artystyczną interpretację tematyki badań zespołu, przygotowaną z wykorzystaniem generatywnej sztucznej inteligencji.