Przejdź do głównej treści

Widok zawartości stron Widok zawartości stron

Widok zawartości stron Widok zawartości stron

Laboratorium Fotobiologii

 

 

Łabuz Justyna, dr, kierownik grupy, justyna.sojka@uj.edu.pl, (+48 12) 664 6109

 

 

 

 

 

 

 

 

Banaś Agnieszka Katarzyna, dr, a_katarzyna.banas@uj.edu.pl, (+48 12) 664 6410
Bażant Aneta, mgr, aneta.bazant@gmail.com, (+48 12) 664 6109
Hermanowicz Paweł, mgr, pawel.hermanowicz@uj.edu.pl, (+48 12) 664 6347
Kozłowska Anna, mgr inż., anna.1.kozlowska@uj.edu.pl, (+48 12) 664 6109
Zgłobicki Piotr, mgr, piotr.zglobicki@uj.edu.pl, (+48 12) 664 6109

Obszar badań

                                                                           Głównym obszarem badań grupy jest fotobiologia, w szczególności wpływ światła niebieskiego na funkcjonowanie roślin.
Pierwszym temat badawczy dotyczy fototropin. Są to fotoreceptory światła UVA/niebieskiego, które regulują procesy związane z optymalizacją fotosyntezy. Fig1. Chloroplastowa lokalizacja domniemanej fotoliazy.Obejmują one ruchy chloroplastów, fototropizm, otwieranie aparatów szparkowych, pozycjonowanie i kształtowanie liści. Fototropiny zawierają dwa chromofory. Są to mononukleotydy flawinowe związane z domenami LOV (Light, Oxygen and Voltage) w N-końcowej części białka. Na C-końcu znajduje się domena kinazy Ser/Thr. W genomie rośliny modelowej Arabidopsis thaliana znajdują się dwa geny fototropin (fototropina1 i fototropina2). Fotoreceptory te charakteryzują się funkcjonalną redundancją, jednakże niektóre procesy są kontrolowane wyłącznie przez jedną fototropinę. W przypadku ruchów chloroplastów, reakcja akumulacji w słabym świetle jest kontrolowana przez phot1 i phot2. Pełna reakcja ucieczki chloroplastów przy wysokich natężeniach światła zależy od fototropiny2. Fototropina1 wywołuje szczątkową reakcję ucieczki w tych warunkach. W zależności od intensywności światła, fototropiny są zatem w stanie przełączać szlaki sygnalizacji wewnątrzkomórkowej. Regulacja ekspresji tych fotoreceptorów jest także różna. Pod wpływem światła poziom fototropiny1 ulega obniżeniu, natomiast poziom fototropiny2 wzrasta. Fig2. Jądrowa lokalizacja UVR3.Fototropiny mogą tworzyć homo- i heterodimery. Oligomeryzacja tych fotoreceptorów zmienia ich przekaz sygnału. Fizjologiczne znaczenie regulacji ekspresji i aktywności fototropin pozostaje wciąż słabo zrozumiane. Nieznane są molekularne mechanizmy leżące u podstaw przełączenia pomiędzy ścieżkami przekazu sygnału podczas ruchów chloroplastów. U podstaw tego procesu mogą leżeć różnice w strukturach phot1 i phot2. Możliwe też, że inne elementy szlaku sygnałowego: białka fosforylowane przez fototropiny lub wtórne przekaźniki sygnału, takie jak fosfatydyloinozytole, są odpowiedzialne za obserwowane zmiany. Projekt realizowany obecnie w MCB koncentruje się na mechanizmach odpowiedzialnych za regulację ekspresji fototropin przez światło w Arabidopsis thaliana. Badania nad promotorami fotoreceptorów mają na celu znalezienie i scharakteryzowanie czynników transkrypcyjnych wiążących się z tymi sekwencjami. Druga cześć projektu poświęcona jest mechanizmom posttranskrypcyjnym, które odpowiadają za regulację ekspresji fototropin. Fig3. Podbłonowa lokalizacja fototropiny2.
Drugi obszar badań stanowią fotoliazy roślinne. Fotoliazy zaangażowane są w bezpośrednią naprawę dimerów pirymidynowych powstałych na skutek działania promieniowania UVB. Reakcja ta, zwana fotoreaktywacją, indukowana jest przez światło niebieskie/UVA. Grupa badawcza zajmuje się badaniem lokalizacji subkomórkowej znanych i domniemanych fotoliaz Arabidopsis, stosując białka fuzyjne z białkami fluorescencyjnymi. Wpływ światła widzialnego i UV jest analizowany w kontekście ekspresji i aktywności tych genów.

 

Plany na przyszłość

  • Chcemy zrozumieć molekularne podstawy ścieżek przekazu sygnału prowadzących od fototropin do ruchów chloroplastów. Zbadamy fizjologiczne znaczenie dimeryzacji fototropin.
  • Scharakteryzujemy znane i domniemane fotoliazy Arabidopsis thaliana pod względem fotoreaktywacji, biogenezy chloroplastów, regulacji chloroplastowego DNA i reakcji roślin na stresy abiotyczne. Zbadamy wpływ alternatywnego splicingu, sumoilacji i fosforylacji na funkcje biologiczne tych genów.
  • Planujemy nawiązać współpracę z partnerem przemysłowym w celu opracowania fotokatalitycznie aktywnych, samoczyszczących powierzchni odpornych na zarastanie przez glony i mchy.

2015 – 2018 – SONATA8, NCN, UMO-2014/15/D/NZ2/02306 “Light regulation of phototropin expression in Arabidopsis thaliana”, principle investigator: Justyna Łabuz
2014 - 2019 – SONATA BIS3 UMO-2013/10/E/NZ1/00749 "Characterizing the functions of plant PCNA1 and PCNA2 proteins using Arabidopsis thaliana as an experimental model", principle investigator: Wojciech Strzałka
2017 – 2022 – SONATA BIS6, NCN, UMO-2016/22/E/NZ3/00326, „ Arabidopsis photolyases: the role of post-transcriptional and post-translational modifications, influence on DNA repair, chloroplast functioning and plant responses to abiotic stresses.” principle investigator: Agnieszka Katarzyna Banaś

2018 – 2021 OPUS 13, Dissecting the molecular basis of phototropin signaling to chloroplast movements in Arabidopsis thaliana, principle investigator: Justyna Łabuz

Publikacje.

Sztatelman O, Łabuz J, Hermanowicz P, Banaś AK, Bażant A, Zgłobicki P, Aggarwal C, Nadzieja M, Krzeszowiec W, Strzałka W, Gabryś H 2016. Fine tuning chloroplast movements through physical interactions between phototropins. Journal of Experimental Botany, 67, 4963-4978.
Łabuz J, Samardakiewicz S, Hermanowicz P, Wyroba E, Pilarska M, Gabryś H 2016. Blue light-dependent changes in loosely bound calcium in Arabidopsis mesophyll cells: an X-ray microanalysis study. Journal of Experimental Botany, 67, 3953-3964.
Eckstein A, Jagiełło-Flasińska D, Lewandowska A, Hermanowicz P, Appenroth K-J, Gabryś H 2016. Mobilization of storage materials during light-induced germination of tomato (Solanum lycopersicum) seeds. Plant Physiology and Biochemistry, 105, 271-281.
Sztatelman O, Grzyb J, Gabryś H, Banaś AK 2015. The effect of UV-B on Arabidopsis leaves depends on light conditions after treatment. BMC Plant Biology 15, 281.
Strzałka W, Aggarwal C, Krzeszowiec W, Jakubowska A, Sztatelman O, Banaś AK 2015. Arabidopsis PCNAs form complexes with selected D-type cyclins. Frontiers in Plant Science 6, 516.

Grzyb J, Gieczewska K, Łabuz J, Sztatelman O. 2018. Detailed characterization of Synechocystis PCC 6803 ferredoxin:NADP+ oxidoreductase interaction with model membranes. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes. 1860, 281-291 
Kowalska E, Bartnicki B, Fujisawa R, Bonarek P, Hermanowicz P, Tsurimoto T, Muszyńska K, Strzalka W. 2018. Inhibition of DNA replication by an anti-PCNA aptamer/PCNA complex. Nucleic Acids Research, gkx1184, https://doi.org/10.1093/nar/gkx1184
Banaś AK, Hermanowicz P, Sztatelman O, Łabuz J, Aggarwal Ch, Zgłobicki P, Jagiełło-Flasińska D, Strzałka W 2018. 6,4 - PP Photolyase Encoded by AtUVR3 is Localized in Nuclei, Chloroplasts and Mitochondria and Its Expression is Down-Regulated by Light in a Photosynthesis-Dependent Manner. Plant and Cell Physiology. pcx159, https://doi.org/10.1093/pcp/pcx159