Dwa Centra Doskonałości Dioscuri w Instytucie Nenckiego

Dr Aleksandra Pekowska i dr Grzegorz Sumara pokonali 45 kandydatów z całego świata i już w przyszłym roku utworzą w Warszawie zespoły badawcze w ramach Centrów Doskonałości Naukowej Dioscuri: Ewolucyjnej i Funkcjonalnej Genomiki Astrocytów oraz zajmujący się wyjaśnianiem szlaków sygnałowych odgrywających rolę w chorobach metabolicznych. Będą pracować przy Instytucie Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego PAN.

nenckinews

Fot. Pixabay

Program Dioscuri powstał z inicjatywy Towarzystwa Maxa Plancka w celu powołania zespołów badawczych zdolnych skutecznie konkurować na arenie międzynarodowej. Pierwszy konkurs na utworzenie Centrów został ogłoszony w Polsce we współpracy z Narodowym Centrum Nauki.

Już w 2019 r. rozpocznie działalność zarządzane przez Aleksandrę Pekowską Centrum Doskonałości w zakresie Ewolucyjnej i Funkcjonalnej Genomiki Astrocytów tj. specyficznych komórek w tkance nerwowej (Evolutionary and Functional Genomics of Astrocytes). Centrum powstanie przy Instytucie Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego PAN w Warszawie. W swoich badaniach dr Pekowska otrzyma wsparcie od niemieckiego partnera – Martina Vingrona z Instytutu Genetyki Molekularnej Maxa Plancka w Berlinie. Dr Pekowska prowadzi obecnie badania w jednym z Narodowych Instytutów Zdrowia (National Institutes of Health) w Stanach Zjednoczonych.

Centrum prowadzone przez Grzegorza Sumarę również zostanie utworzone przy Instytucie Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego PAN. Głównym problemem badawczym, nad którym będzie pracować dr Sumara wraz z zespołem będzie wyjaśnienie szlaków sygnałowych odgrywających rolę w chorobach metabolicznych. Dr Sumara pracuje obecnie na Uniwersytecie w Würzburgu, gdzie prowadzi badania we współpracy z Martinem Eilersem.

Każde z nowopowołanych Centrów Dioscuri otrzyma finansowanie rzędu 1,5 mln euro na okres pięciu lat. Koszty zostaną podzielone po równo między niemieckie Federalne Ministerstwo Edukacji i Badań (BMBF) oraz polskie Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego (MNiSW), zaś instytucja przyjmująca zapewni potrzebną infrastrukturę.

Ogłoszenie drugiego konkursu Dioscuri planowane jest na grudzień 2018 r. Konkurs będzie otwarty dla kandydatów ze wszystkich dziedzin nauki, w tym z nauk humanistycznych i społecznych.

 Dr Aleksandra Pękowska:

Ukończyłam biologię na Uniwersytecie Łódzkim (specjalność biofizyka) w 2006. Zafascynowana molekularnymi mechanizmami regulacji ekspresji genów, na okres studiów doktorskich, dołączyłam do ekipy Dr. Pierra Ferrier w CIML w Marsylii. Badałam aktywność genów i elementów regulatorowych między innymi w rozwijających się tymocytach (wczesne limfocyty T) oraz w komórkach nowotworowych osób dotkniętych białaczką. Do tego celu, stosowałam wysokoprzepustowe technologie analizy genomu (CHIP-seq, RNA-seq a wcześniej mikro macierze) i narzędzia bioinformatyczne. Odkryliśmy sygnaturę modyfikacji chromatyny pozwalającą na identyfikacje aktywnych elementów enhancerowych (Pękowska A. et al., 2011, EMBO J). Ponadto, w projekcie całkowicie in silico, wykazaliśmy ze geny o wysoce tkankowo-specyficznym profilu ekspresji, charakteryzują się unikatowym profilem modyfikacji chromatyny (Pękowska A. et al., 2010 Genome Res.).

Jako stypendystka EIPOD (EMBL/Marie Curie actions), dołączyłam do grup doktorów Wolfganga Hubera, Larsa Steinmetza i Paula Bertone w EMBL i EBI. Głównym celem moich doświadczeń i analiz było określenie związku pomiędzy trójwymiarową strukturą chromatyny a plastycznością rozwojowa komórek. Używałam modeli różnicowania embrionalnych komórek macierzystych do prekursorów neuronalnych in vitro oraz technologii Hi-C, za pomocą której badałam topologie jadra komórkowego. Wykazaliśmy, że ograniczenie potencjału rozwojowego komórek macierzystych jest związane z globalna indukcja formowania pętli chromatyny (Pękowska A. et al., Cell Systems, In press).

W 2016 roku, rozpoczęłam pracę w laboratorium Dr. Rafaela Casselasa w NIAMS (NIH). W naszej najnowszej publikacji, opisujemy „architectural stripes” - wyspecjalizowaną strukturę chromatyny związaną z sekwencjami enhancerowymi (Vian L.#, Pękowska A.# et al. 2018 Cell). Przy pomocy CRISPR-Cas9, wykazujemy ze „stripes” zależą od czynnika transkrypcyjnego CTCF. Ponadto, używając ChIP-seq, pokazujemy ze formowanie „stripes” wymaga obecności kohezyn i energii w formie cząsteczek ATP.

 Dr Grzegorz Sumara:

W latach 1999-2004 studiowałem biologię na Uniwersytecie Jagiellońskim w Krakowie. Już podczas studiów rozpocząłem pierwsze szkolenia naukowe; w 2002 r. odbyłem praktykę w laboratorium prof. Erwina F. Wagnera w Instytucie Patologii Molekularnej (IMP) w Wiedniu, Austria, gdzie poznałem podstawy biologii molekularnej i genetyki. Następnie przeniosłem się do Szpitala Uniwersyteckiego w Zurychu w Szwajcarii, gdzie odbyłem kolejne szkolenie praktyczne w laboratorium prof. Lüschera pod bezpośrednim nadzorem prof. Romeo Ricciego. Pracę doktorską wykonałem w laboratorium prof. Romeo Ricci, najpierw na Uniwersytecie w Zurychu, a następnie w ETH w Zurychu. W tym czasie skupiłem się na moich aktualnych zainteresowaniach naukowych – na mechanizmach leżących u podstaw regulacji metabolizmu lipidów i glukozy, oraz ich wpływu na rozwój chorób metabolicznych. Podczas moich studiów doktoranckich interesowała mnie funkcja kinazy N-terminalnej c-Jun (JNK), przedstawiciela aktywowanej mitogenem kinazy białkowej (MAPK), w rozwoju miażdżycy. Pokazałem, że usunięcie genu JNK2 (ale nie JNK1) zmniejsza tworzenie się, za pośrednictwem receptora SRA, komórek piankowatych, co jest kluczowym krokiem w rozwoju wczesnych zmian miażdżycowych. W związku z tym odkryłem też, że myszy z pozbawione genu kodującego JNK2 są chronione przed miażdżycą (Ricci R *, Sumara G * i in., Science, 2004 * równy wkład). Jednak głównym przedmiotem moich studiów było poznanie roli innych członków rodziny MAPK, kinaz p38, w kontekście metabolizmu. W moich badaniach zidentyfikowałem całkowicie nowy szlak obejmujący p38δ i jego docelową białkową kinazę D1 (PKD1) w regulacji funkcji komórek β trzustki, wydzielania insuliny i homeostazy glukozy (Sumara G i in., Cell, 2009). Łącznie moje studia podyplomowe zaowocowały dwoma ważnymi publikacjami pierwszoautorskimi. Co więcej, pozwoliły mi uzyskać konkurencyjne i prestiżowe stypendium z Human Frontier Science Program (HFSP) na kolejny etap mojej kariery. Dzięki temu doświadczeniu przeniosłem się do laboratorium prof. Gerarda Karsenty'ego, endokrynologa i specjalisty w dziedzinie fizjologii kości, na Wydziale Genetyki i Rozwoju w Columbia University Medical Center w Nowym Jorku, USA. Zainteresowałem się tam hormonalną regulacją fizjologii komórki. W szczególności badałem mechanizmy działania osteokalcyny, hormonu wydzielanego przez kości, a dokładnie przez osteoblasty, a także fizjologiczne funkcje serotoniny pochodzącej z przewodu pokarmowego. Co ważne, nasze badania wykazały kluczową rolę osteokalcyny dla męskiej płodności, co sugeruje wcześniej nieprzewidzianą rolę szkieletu w tym procesie. W tym badaniu zidentyfikowałem Gprc6a jako receptor pośredniczący w działaniu osteokalcyny (Oury F *, Sumara G * i in., Cell, 2011, * równy wkład). Co więcej, interesowała mnie rola serotoniny pochodzącej z jelit (GDS) w regulacji homeostazy lipidów i glukozy. Co istotne, wykazałem, że GDS działa jako nowy hormon "głodu", który poprzez regulację lipolizy, glukoneogenezy i wątrobowego wychwytu glukozy integruje działanie tkanki tłuszczowej i wątroby w celu zwiększenia puli szybko dostępnych źródeł energii (Sumara G i in., Cell Metabolism, 2012). Po ukończeniu stażu podoktorskiego w USA postanowiłem skonsolidować moje niezależne plany badawcze podczas krótkiego szkolenia w laboratorium prof. Romeo Ricciego w IGBMC w Strasburgu we Francji. Dzięki wsparciu ze strony Human Frontiers Research Fellowship i the Rising Star Fellowship z Europejskiej Fundacji Studiów nad Cukrzycą, studiowałem mechanizmy regulacji wydzielania insuliny przez trzustkowe komórki β.

W sierpniu 2013 r. założyłem własną niezależną grupę badawczą w Rudolf Virchow Zentrum (RVZ) na Uniwersytecie w Würzburgu w Niemczech, gdzie badam kaskady sygnałowe regulujące metabolizm wątroby i tkanki tłuszczowej. Na podstawie mojej wiedzy sformułowałem niezależny program badawczy, który umożliwił mi uzyskanie prestiżowego grantu Emmy Noether (1,2 mln Euro) od Niemieckiej Fundacji na Rzecz Badań Naukowych na pracę nad hormonalnie indukowanymi kaskadami sygnałowymi

w adipocytach i hepatocytach. Wsparcie z tego grantu pozwoliło nam do tej pory zidentyfikować kinazy wymagane do wywołania lipolizy w adipocytach. Początkowy okres mojej niezależnej kariery badawczej zaowocował także generowaniem wstępnych danych, zdobywaniem wiedzy i formułowaniem nowych pomysłów badawczych, w wyniku czego uzyskałem grant ERC Starting Grant (SicMebol, 2016). W ramach tego grantu odkryliśmy, że członkowie rodziny kinazy białkowej D (PKD) są kluczowymi regulatorami metabolizmu energetycznego. W szczególności wykazaliśmy, że usunięcie PKD1 u myszy powoduje konwersję białych adipocytów w beżowe, a zatem sprzyja rozpraszaniu energii i chroni przed otyłością (M. Loeffler i in., EMBO Journal, 2018, przed drukiem). Ponadto wykazaliśmy, że inni członkowie rodziny PKD są kluczowi w regulacji metabolizmu wątroby i wchłaniania trójglicerydów z jelita. Wspomniane granty pozwoliły nam również rozszerzyć nasze badania o obszar niekanonicznych kaskad sygnalizacyjnych (fosfataz i sygnalizacji za pośrednictwem ubikwityny). Wszystko to pozwoliło mi na ustanowienie programu naukowego dla przyszłego Centrum Doskonałości Naukowej Dioscuri w Instytucie Nenckiego w Warszawie, gdzie moja grupa badawcza skoncentruje się na wyjaśnianiu przenikania się różnych cząsteczek sygnałowych w regulacji funkcji adipocytów podczas chorób metabolicznych, takich jak otyłość lub kacheksja związana z rakiem.

Źródło: Narodowe Centrum Nauki, Instytut Nenckiego