Genomika trojrozměrných kvasinkových kolonií: Model pro studium vývoje nádorů a resistence biofilmů
Abstrakt
Studium buněčné diferenciace, prostorové lokalizace, mezibuněčných interakcí a signalizace v rámci organizovaných kvasinkových společenstev jako jsou kolonie a biofilmy odhalilo existenci jedinečných procesů spojených s životním stylem mnohobuněčných společenstev kvasinek. Výzkum ukázal, že řada specifických vlastností dříve přisuzovaných pouze mnohobuněčným organismům má svoji obdobu v mnohobuněčných strukturách kvasinek. Příkladem je právě buněčná diferenciace a specializace. I z těchto důvodů se kvasinkové kolonie v poslední době staly výborným, relativně jednoduchým modelem pro výzkum procesů hrajících roli v mnohobuněčnosti; molekulární principy těchto procesů jsou často konzervovány i napříč eukaryoty, včetně lidí. Výhodou výzkumu kvasinek je existence širokého spektra dostupných technik manipulace.
Nedávná zjištění obou českých týmů účastnících se projektu ukázala, že kolonie se chovají jako jednoduché mnohobuněčné organismy, v nichž buňky diferencují, získávají specifické vlastnosti a navzájem mezi sebou komunikují. Hlavním cílem projektu je pomocí pokročilých technik DNA/RNA sekvenace, které poskytne norský partner, identifikovat nové molekulární mechanismy podílející se na vývoji těch kvasinkových buněk v diferencovaných koloniích, které se podobají savčím nádorovým buňkám, a rovněž identifikovat molekulární procesy uplatňující se při tvorbě ochranných mechanismů kvasinkových kolonií podobných biofilmům (tzv. biofilmových kolonií).
Výzkum je založen jednak na nedávných zjištěních obou českých partnerů, že mezi diferenciovanými koloniemi kvasinek a organismem s nádorovým onemocněním existují metabolické podobnosti, jednak na jejich poznatcích o diferenciaci a obranných strategiích biofilmových kolonií. Projekt YEASTSEQ může poskytnout nový náhled na fyziologii nádorových buněk a přispěje k objasnění specifických vlastností biofilmů, jejich enormní rezistence a adaptability k různým podmínkám prostředí, jež jsou příčinou obtížného potírání biofilmů v lékařství, průmyslu i ekologii.
Objevy v této oblasti mohou rovněž pomoci identifikovat molekulární mechanismy účastnící se interakce patogenních kvasinek s lidskými tkáněmi a do budoucna mohou pomoci zdokonalit prevenci a léčbu mykóz u pacientů s oslabeným imunitním systémem. YEASTSEQ také ustaví novou dlouhodobou spolupráci mezi českými a norským týmem a výrazně rozvine znalosti a dovednosti zúčastněných týmů, včetně postgraduálních studentů a mladých výzkumných pracovníků.
Specifické cíle zahrnují:
- Kvantitativní analýzu transkriptomů rozdílných typů diferencovaných buněk kvasinkových kolonií metodou RNA sekvenace.
- Stanovení rychlosti vzniku mutací v hlavních buněčných subpopulacích kolonií pomocí resekvenace DNA celého genomu.
- Určení epigenetických regulací potencionálně se podílejících na reprogramování strukturovaných biofilmových kolonií s využitím metod FAIRE a imunoprecipitace chromatinu (ChIP).