Opis projektu
Wykorzystanie reaktywnych form tlenu w różnicowaniu komórek
Reaktywne formy tlenu to pochodne tlenu cząsteczkowego będące toksycznymi produktami ubocznymi metabolizmu, a ich powstawanie jest ściśle związane ze stresem oksydacyjnym. Z kolei pewne formy tlenu wytwarzane przez mitochondria – określane skrótem mROS – stanowią sygnały wykorzystywane w normalnych procesach biologicznych. W ramach finansowanego ze środków Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych projektu MitoSignal naukowcy zbadają wpływ mROS na różnicowanie komórek. Naukowcy wykorzystają pasożyty z rodzaju Trypanosoma, które wywołują śpiączkę afrykańską, w roli prostego organizmu modelowego zawierającego pojedyncze mitochondrium, które ulega różnym zmianom metabolicznym podczas zaprogramowanego cyklu rozwojowego. Wyniki badań zrealizowanych w ramach projektu MitoSignal będą źródłem wielu ważnych spostrzeżeń na temat wzajemnego oddziaływania mitochondriów i reszty komórki w decyzjach dotyczących losu komórki.
Cel
Mitochondria perform three essential functions: ATP production, metabolite synthesis and cellular signaling. These signals, communicating the bioenergetic and biosynthetic fitness of the organelle to the nucleus, play a powerful role in determining cellular fate. The incorporation of mitochondrial reactive oxygen species (mROS) in cellular signaling is an interesting evolutionary outcome, as excess levels of these potent oxidizers have been implicated in many pathologies. While most research focuses on these outcomes of oxidative stress, much less is known about how mROS drive a range of physiological responses. Furthermore, the available studies are limited to a few traditional model organisms, featuring complex cellular systems with numerous mitochondria at different energetic states. Here, we propose to utilize the unicellular parasites, Trypanosoma brucei and T. congolense, as simplified but elegant models to define mROS-driven cellular differentiation. As these protists undergo programmed development between several distinct life cycle forms, there are striking changes to the structure and physiology of their single mitochondrion that manifest in elevated ROS levels. Importantly, we demonstrated that these ROS molecules are essential for the developmental progression of the parasite. Employing these well-chosen models and combining next-generation biosensors, advanced bioenergetic methods, redox proteomics and a CRISPR/Cas9 genetic screen, we will answer the following fundamental questions: Does mROS drive Trypanosoma cellular differentiation? What molecular processes are responsible for the elevated mROS levels during differentiation? How is the redox signal propagated to the rest of the cell? The proposed research aspires to unravel the fundamental mechanisms underlying the intricate communication between mitochondria and the rest of the cell, featuring cellular hallmarks of cell fate decisions.
Dziedzina nauki
- engineering and technologyelectrical engineering, electronic engineering, information engineeringelectronic engineeringsensorsbiosensors
- natural sciencesbiological sciencesbiochemistrybiomoleculesproteinsproteomics
- medical and health sciencesbasic medicinepathology
- medical and health sciencesbasic medicinephysiology
Program(-y)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Temat(-y)
System finansowania
ERC - Support for frontier research (ERC)Instytucja przyjmująca
370 05 Ceske Budejovice
Czechy