Pan dr hab. Janusz Niedojadło, prof. UMK z Katedry Biologii Komórkowej i Molekularnej naszego Wydziału wygrał konkurs Opus 25 i będzie realizował projekt „Funkcje m6A (N6-metyloadenozyny) w powstawaniu granul stresowych i kontroli translacji u roślin poddanych stresowi niedotlenienia”. Projekt będzie realizowany 4 lata a kwota dofinansowania to ponad 2 178 000 zł.
Streszczenie grantu
Wraz z nadejściem nowego tysiąclecia częstotliwość klęsk żywiołowych gwałtownie wzrosła i występowała często w ciągu ostatnich 20 lat. Powodzie, spowodowane nadmiernymi deszczami, zmniejszają ilość tlenu dostępnego dla roślin, prowadząc do niedotlenienia (hipoksji) i redukcji syntezy ATP. W odpowiedzi na stres następuje między innymi silne obniżenie poziomu syntezy białek ponieważ w wyniku tego procesu zużywanych jest około 40% energii komórkowej. Jednym z domniemanych mechanizmów kontroli tego procesu jest kumulowanie mRNA w cytoplazmatycznych strukturach zwanych granulami stresowymi (SGs). W SGs są gromadzone określone białka i RNA izolując je od rybosomów hamując syntezę protein.
Problem badawczy tego projektu dotyczy molekularnych mechanizmów odpowiedzi roślin na stres związany z niedotlenieniem. Ostatnio odkryto nowy mechanizm regulacji ekspresji genów, polegający na chemicznych modyfikacjach nukleotydów w RNA. Spośród różnych modyfikacji N6-metyloadenozyna (m6A) jest najczęstszą u roślin i zwierząt.
W projekcie zbadamy: 1. funkcje m6A w akumulacji mRNA w SGs; 2. rolę m6A i SGs w regulacji translacji; 3. udział transkryptomu jądrowego w powstawaniu SGs
Dotychczasowe wyniki wskazują, że nie tylko ilość m6A, ale także ich lokalizacja w mRNA wpływa na funkcjonowanie transkryptów. Precyzyjne określenie lokalizacji m6A w mRNA nadal stanowi wyzwanie, dlatego w projekcie wykorzystamy sekwencjonowanie nanoporowe RNA we współpracy z Prof. Gordonem Simpsonem (University of Dundee, Dundee, United Kingdom). Dodatkowo zastosujemy techniki mikroskopowe (lokalizacja białek i pojedynczych cząstek mRNA za pomocą FISH z sondami Stellaris, techniki PLA), biologię molekularną (RNA-seq, nanopore direct RNA sequencing, RIP oraz transformację A. thaliana) oraz techniki biochemiczne (wielowymiarowa chromatografia cieczowa sprzężona z tandemową spektrometrią mas).
Poznanie nowych mechanizmów regulacji odpowiedzi na stres hipoksji u modelowego gatunku roślin rzodkiewnika pospolitego (Arabidopsis thaliana) w przyszłości mogą pozwolić na opracowanie odmian roślin uprawnych o pożądanych właściwościach, w tym zwiększonej tolerancji na stres niedotlenienia i ochronie przed utratą plonów.