T. Vomastek – eukaryotická skupina
Skupina vedená Tomášem Vomastkem se věnuje studiu buněčné signalizace u nižších (S.cerevisiae) a vyšších (živočišné buňky) eukaryot, zejména pak studiu signální dráhy ERK a vlivu stresové signalizace na udržování proteostázy.
Signální dráha ERK
První oblastí našeho studia je signální dráha ERK, evolučně konzervovaná dráha, která převádí extracelulární signály v rozmanitou škálu buněčných odpovědí jako je proliferace, diferenciace, apoptóza nebo buněčná migrace. Jádro této signální dráhy je tvořeno proteinkinázami Raf, MEK a ERK a signál je přenášen sérií sekvenčních fosforylací kdy Raf aktivuje MEK, která následně aktivuje ERK. Aktivace proteinkinázy ERK je klíčovým dějem v buněčné odpovědi, jelikož aktivní ERK fosforyluje mnoho proteinů a tím mění jejich funkci , což vede ke specifické odpovědi na konkrétní extracelulární signál. Významnou roli hraje dráha ERK i z biomedicínského hlediska. Somatické mutace v proteinech Ras a B-Raf aktivující dráhu ERK se s vysokou frekvencí objevují u mnoha typů nádorových onemocnění, kde podporují pro-nádorové změny v genové expresi, zvyšují buněčnou proliferaci a invazivní a metastatický potenciál nádorových buněk.
Zabýváme se otázkou, jak se signalizace ERK prostřednictvím fosforylace funkčně rozmanitých substrátů promítá do konkrétní biologické odpovědi. Zaměřujeme se na objasnění vztahu dráhy ERK k aktinovému cytoskeletu a na to jak tento vztah ovlivňuje buněčné funkce jako jsou proliferace, polarita a migrace. Dále zkoumáme vliv dráhy ERK a neenzymatických “scaffold” proteinů na změny v buněčném proteomu. Naše výsledky se následně snažíme zasadit do kontextu vzniku a progrese nádorového onemocnění.
Za využití epiteliálních a dalších buněčných linií jsme zjistili, že ke ztrátě epiteliálních vlastností a získání migračního fenotypu dochází prostřednictvím funkčně odlišných substrátů ERK, které řídí přestavbu aktinového cytoskeletu a genovou expresi. Zdá se, že mezi těmito regulačními podprogramy existuje hierarchie, která umožňuje jejich koordinované provádění v čase. Cílem našeho současného výzkumu je objasnit úlohu substrátů ERK a scaffold proteinů v regulaci fenotypových změn živočišných buněk v dané buněčné odpovědi.
Stresem indukované RNA granule
Druhou oblastí našeho studia jsou stresem indukované RNA granule a objasnění jejich vlivu v adaptaci na stresové podmínky u kvasinkových a savčích buněk. Zajímá nás zejména funkční a strukturní souhra mezi stresovými granulemi, P-tělísky a proteinovými agregáty.
Stresové granule (SG) jsou nemembránové organely složené z molekul mRNA, jejich vazebných proteinů a translačních faktorů. Tvorba SG je výsledkem evolučně konzervované adaptační strategie na působení stresu. Během svého vzniku se v SG akumulují translačně neaktivní molekuly mRNA, čímž se umožní preferenční translace transkriptů mRNA zapojených do stresové reakce. Ovlivněním proteosyntézy, lokalizace a stability molekul mRNA se SG podílejí na celkovém přeprogramování buněk během stresových podmínek. P-tělíska (P-bodies) jsou RNA granule podobné SG.
Na rozdíl od SG se však P-tělíska tvoří i za permisivních podmínek. P-tělíska hromadí translačně neaktivní molekuly mRNA a mRNA degradační enzymy. Ačkoli byl popsán vliv P-tělísek v kontrole kvality mRNA, v ukládání mRNA a v represi translace, jejich obecná funkce v buněčném metabolismu zůstává nadále neobjasněna. Spolu s tvorbou SG a P-tělísek je buněčná proteostáza za stresových podmínek udržována molekulárními chaperony, které rozpoznávají nesprávně složené proteiny. Agregáty nesprávně složených proteinů jsou za pomoci molekulárních chaperonů zadržovány v různých vnitrobuněčných kompartmentech, což napomáhá adaptaci na stres. Naším cílem je charakterizovat strukturní vlastnosti SG a jejich funkční propojení s P-tělísky. Současně také analyzujeme vliv molekulárních chaperonů na oba tyto typy RNA granulí.