Genomika funkcjonalna w badaniach biologicznych i biomedycznych
Kierownik projektu prof. dr hab. Chandra Pareek
Genomika funkcjonalna to dziedzina biologii molekularnej i teoretycznej zajmująca się analizą genomów różnych organizmów, począwszy od bakterii, a na człowieku kończąc. Głównym celem genomiki jest poznanie sekwencji materiału genetycznego oraz mapowanie genomu, jak również określenie wszelkich zależności i interakcji wewnątrz genomu, jak również transkryptomu.
W ramach projektu funkcjonują następujące laboratoria:
Laboratorium Genomiki Człowieka
Kierownik Laboratorium: dr n. med. Joanna Szczepanek
W prowadzonych badaniach, wykorzystane są najnowsze technologie i metody biologii molekularnej (jak sekwencjonowanie, genotypowanie, profilowanie ekspresji genów oraz identyfikacja miRNA). Realizowane projekty, często posiadają charakter wieloośrodkowy i wymagają ścisłej współpracy biotechnologów, lekarzy i bioinformatyków. Skoncentrowane są przede wszystkim na możliwościach opracowania genetycznych sygnatur chorób człowieka, zwłaszcza nowotworowych. Prowadzone są zaawansowane badania genetyczne, mające za cel poszukiwanie genów i zmian w materiale genetycznym skorelowanych z szybszą i dokładniejszą diagnozą, prognozą i przebiegiem procesu chorobowego oraz przewidywaniem i monitorowaniem odpowiedzi na terapię. Uzyskiwane wyniki są wykorzystywane w określeniu indywidualnych predyspozycji genetycznych, jak również są w opracowaniu testów diagnostycznych.
Główny zakres badań obejmuje:
– ocenę ekspresji wielogenowej dla celów prognostycznych oraz predykcyjnych, ze szczególnym uwzględnieniem ostrych białaczek pediatrycznych;
– identyfikację genetycznych determinantów braku wrażliwości, przede wszystkim na cytostatyki;
– szerokogenomowe analizy delecji i duplikacji obecnych w komórkach nowotworowych;
– analizę mutacji i polimorfizmów warunkujących stany patologiczne, schorzenia i choroby;
– poznawanie roli miRNA w patogenezie i rozwoju chorób, głównie metabolicznych.
Laboratorium Genomiki Zwierząt
[ENGLISH VERSION]
Kierownik Laboratorium: prof. dr hab. Chandra Pareek
Prowadzone badania obejmują głównie analizę ekspresji genów oraz opracowywanie biomarkerów z wykorzystaniem technik sekwencjonowania genomu nowej generacji, badań transkryptomu (RNA-seq) oraz bioinformatyki. Istotą głównego obszaru badań w projekcie jest:
– zastosowanie technik HT-NGS do analizy genomu różnych ras bydła;
– zgłębienie wiedzy dotyczącej struktury transkryptomu bydła pozwalające na badania w sferze procesów metabolicznych (wątroba) oraz hormonalnych (przysadka mózgowa). Realizacja projektu stanowi asumpt ku rozwojowi genomiki bydła w Polsce w oparciu o zastosowanie nowoczesnych technologii oraz innowacyjnego spojrzenia na zagadnienie poprzez:
– wprowadzenie zaawansowanych wysoce przepustowych technologii sekwencjonowania RNA;
– zastosowanie dwóch zaawansowanych technologii HT-NGS do sekwencjonowania RNA w interdyscyplinarnych badaniach dotyczących genomiki funkcjonalnej z zakresu biologii i nauk biomedycznych.
Prowadzone badania mają za zadanie wyznaczenie markerów użytecznych gospodarczo, w aspekcie podwyższania jakości produktów pochodzenia zwierzęcego.
Laboratorium Genomiki Roślin
Kierownik Laboratorium: dr hab. Jarosław Tyburski, prof. UMK
W badaniach prowadzonych w ramach zespołu wykorzystywane są zarówno rośliny modelowe (rzodkiewnik pospolity), jak i ważne gospodarczo rośliny uprawne (np. burak cukrowy, ziemniak). W ramach realizowanych projektów poszukiwane są geny odpowiedzialne za własności użytkowe roślin – odporność na stres czy plonowanie. Realizowany równolegle nurt badań ma na celu dokonanie oceny możliwości praktycznego wykorzystania produktów odpadowych wybranych gałęzi przemysłu spożywczego w różnych gałęziach biotechnologii. W ramach projektu prowadzone są badania mające na celu:
– poznanie molekularnych podstaw mechanizmów odpowiedzi na stres solny w liściach buraka (Beta vulgaris),
– wykorzystanie produktów odpadowych przemysłu skrobiowego na potrzeby biotechnologii enzymatycznej i remediacji ścieków.
Laboratorium Biologii Lipidów Roślinnych
[ENGLISH VERSION]
Kierownik Laboratorium: dr hab. Agnieszka Zienkiewicz, prof. UMK
Badania zespołu koncentrują się wokół różnych aspektów metabolizmu tłuszczy u roślin wyższych. Nasze główne cele badawcze to:
- poznanie molekularnych mechanizmów łączących metabolizm lipidów z programami rozwojowymi roślin wyższych,
- rozszyfrowanie niejasnych aspektów metabolizmu lipidów membranowych, ze szczególnym naciskiem na ich transport w komórkach roślinnych,
- identyfikacja kluczowych molekuł zaangażowanych w regulację homeostazy tłuszczowej w komórkach roślin jedno- i dwuliściennych.
W naszych badaniach wykorzystujemy zaawansowane metody biologii molekularnej, inżynierii genetycznej oraz biochemii, a nasze główne modele badawcze to jednoliścienna kłosownica dwukłoskowa (Brachypodium distachyon) oraz dwuliścienny rzodkiewnik pospolity (Arabidopsis thaliana).
Laboratorium Biotechnologii Mikroglonów
[ENGLISH VERSION]
Kierownik Laboratorium: dr hab. Krzysztof Zienkiewicz, prof. UMK
Badania naszego zespołu koncentrują się na rozwoju nowych strategii biotechnologicznych oraz metod inżynierii genetycznej celem zwiększenia zawartości „zielonej” biomasy lipidowej, która z kolei jest głównym surowcem do produkcji biopaliw. Prowadzimy mechanistyczne badania nad niezwykle wydajną maszynerią syntezy tłuszczy w komórkach mikroglonów oraz jej potencjalnym wykorzystaniem w innych systemach biologicznych, takich jak komórki drożdży oraz roślin wyższych. Głównym modelem badawczym w naszych badaniach jest oleista mikroalga Nannochloropsis oceanica, a docelowe systemy ekspresji to drożdże Saccharomyces cerevisiae oraz rośliny wyższe, w tym rzodkiewnik pospolity (Arabidopsis thaliana) oraz tytoń (Nicotiana benthamiana).
Laboratorium Bioobrazowania
Kierownik Laboratorium: dr hab. Dariusz Jan Smoliński, prof. UMK
Badania zespołu dotyczą analizy funkcjonalnych domen jądra komórkowego związanych z metabolizmem RNA w komórkach roślinnych oraz nowo odkrywanej roli potranskrypcyjnego splicingu w regulacji ekspresji genów podczas rozwoju i różnicowania się komórek. Poznanie tego mechanizmu wniesie istotny wkład w zrozumienie procesów zaangażowanych w dojrzewanie komórek płciowych u roślin, a także potranskrypcyjnej regulacji ekspresji mRNA w komórkach eukariotycznych.
Głównymi zagadnieniami zespołu są:
– związek pomiędzy pojawieniem się ciał cytoplazmatycznych, zawierających poszczególne komponenty snRNP a powstawaniem de novo ciał Cajala;
– wpływ zmian struktury chromatyny na przebieg transkrypcji prowadzonej przez polimerazę RNA II i sprzężony z nią splicing;
– udział ciał Cajala w potranskrypcyjnej regulacji ekspresji genów.
Badania mają nie tylko charakter naukowo-poznawczy, ale również praktyczny. Poznanie mechanizmów warunkujących prawidłowy rozwój gamet, które umożliwiają prawidłowe zapłodnienie może pozwolić na uzyskanie wysokiej jakości nasion takich gospodarczo istotnych roślin jak modrzew europejski.
Laboratorium Metagenomiki
Kierownik Laboratorium: dr hab. Marcin Gołębiewski, prof. UMK
W badaniach analizowane są populacje mikroorganizmów bytujących w różnych środowiskach; m.in. w glebie, wodach słodkich i morskich oraz ludzkim przewodzie pokarmowym. Poszukiwane sągeny umożliwiające usuwanie toksycznych związków ze środowiska, które mogą znaleźć wykorzystanie w bioremediacji terenów nimi skażonych. Badana jest bioróżnorodność mikroorganizmów, w glebie i wodach, co pozwala na określenie wpływu działalności człowieka na środowisko, czy sprawdzenie związku między składem populacji bakterii w przewodzie pokarmowym, a chorobami, zwłaszcza nowotworowymi. Planowane projekty badawcze pozwolą również na poznanie genów kodujących enzymy zaangażowane w syntezę nowych, użytecznych związków (np. antybiotyków).