Strona używa plików cookies więcej

Inkubator Doskonałości Naukowej – Centrum badawcze naprawy DNA i replikacji

Kierownik Inkubatora: dr Karol Kramarz

Wydział Nauk Biologicznych

Wszystkie organizmy żywe, aby rosnąć i rozmnażać się muszą powielać komórki, z których są zbudowane. Kluczowym procesem umożliwiającym podziały komórek jest skopiowanie materiału genetycznego, który znajduje się w jądrze komórkowym w postaci długiej nici kwasu deoksyrybonukleinowego – DNA. Proces powielania genomu komórek, replikacja DNA, jest niezwykle skomplikowany i stanowi wyzwanie zarówno dla organizmów jednokomórkowych jak i złożonych organizmów, w tym także dla człowieka.

Podczas każdej rundy replikacji, DNA musi zostać w pełni skopiowane, ponieważ nie w pełni powielone DNA może być przyczyną mutacji napędzających proces kancerogenezy, albo prowadzić do śmierci komórki. Aby informacja genetyczna mogła zostać skopiowana niezbędnych jest wiele białek, które budują strukturę zwaną widełkami replikacyjnymi. Widełki replikacyjne tworzą się w miejscach, gdzie podwójna helisa DNA ulega rozpleceniu przez wyspecjalizowane enzymy. Umożliwia to syntezę dwóch nowych nici DNA na matrycy rodzicielskiej helisy DNA. Ze względu na złożoność procesu, niezwykle ścisłe upakowanie informacji genetycznej w jądrze komórkowym oraz fizykochemiczne czynniki uszkadzające DNA, replikacja DNA może zostać zaburzona, a ruch widełek replikacyjnych zatrzymany, co zbiorczo nazywa się stresem replikacyjnym. Aby ukończyć powielenie materiału genetycznego komórki wykształciły szereg mechanizmów umożliwiających wznowienie ruchu zatrzymanych widełek replikacyjnych. Jak pokazują badania z ostatnich lat, właściwa aktywacja mechanizmów pozwalających na ukończenie replikacji zależna jest od szeregu modyfikacji białek budujących widełki replikacyjne, jak i enzymów zaangażowanych w naprawę DNA.

W połowie lat 90tych odkryto w jednokomórkowych drożdżach piekarskich Saccharomyces cerevisiae nową cząsteczkę sygnałową – SUMO (z ang. Small Ubiquitin-like Modifier). SUMO to niewielkie białko, które przyłączane jest do innych białek przez co zmieniają się ich właściwości – mogą one wtedy łączyć się z innymi białkami, zmieniać swoją lokalizację albo zostać skierowane do degradacji.  Szybko okazało się, że to niewielkie białko jest obecne u wszystkich organizmów eukariotycznych w tym również u ludzi. Pomimo intensywnych badań prowadzonych przez liczne grupy badawcze, ciągle niewiele wiadomo o tym jaką rolę w czasie stresu replikacyjnego pełni SUMO. Jasne jest, że ma ono kluczowe znaczenie dla metabolizmu komórek, ponieważ brak SUMO prowadzi do śmierci bądź ciężkich zaburzeń w funkcjonowaniu komórek.

Inkubator Doskonałości Naukowej – Centrum Badawcze Naprawy DNA i Replikacji będzie zajmował się badaniem właściwości SUMO przy użyciu organizmu modelowego – drożdży rozszczepkowych Schizosaccharomyces pombe. Wysokie podobieństwo metabolizmu DNA zachowane od jednokomórkowych drożdży, aż po złożone komórki ludzkie, a także zbliżona struktura i funkcja pomiędzy białkami drożdży S. pombe, a ludzkimi odpowiednikami zaangażowanymi w odpowiedź komórek na stres replikacyjny, sprawia, że prowadzone przez nas badania będą interesujące dla szerokiej grupy naukowców zajmujących się analizą ścieżek naprawy DNA w komórkach eukariotycznych. Zaplanowane badania umożliwią opisanie nowych substratów podlegających modyfikacjom SUMO, lepszą charakterystykę enzymów regulujących proces kowalencyjnego dołączania SUMO, a wreszcie pozwolą bardziej szczegółowo poznać naturę cząsteczek SUMO. Realizacja powyższych zadań będzie związana z wykorzystaniem interdyscyplinarnych technik z zakresu genetyki, biologii molekularnej, bioinformatyki oraz biochemii. Warto podkreślić również, że badania prowadzone przez pracowników Centrum Badawczego Naprawy DNA i Replikacji będą angażować współpracę zarówno wewnątrz Uniwersytetu Wrocławskiego, jak i międzynarodową wymianę z Instytutem Curie we Francji.