Laboratoř regulace genové exprese

Náš zájem je soustředěn na oblast genové exprese na modelech nižších eukaryot – kvasinek Saccharomyces cerevisiae a Schizosaccharomyces pombe. Zabýváme se sestřihem pre-mRNA a vztahem sestřihu a souvisejících fází genové exprese.

Sestřih pre-mRNA

Podstatná část komplexity informačních molekul mnohobuněčných organismů vzniká při transkripci, úpravách pre-mRNA a translaci. Samotný sestřih je sledem dvou "jednoduchých" reakcí. Kde a kdy k nim smí dojít je určováno složitou hrou signálů působících na sestřihové komplexy v jádře buňky.

Většina intronů Saccharomyces cerevisiae, organismu s funkčním sestřihovým aparátem, ale redukovaným počtem intronů, se vyskytuje v genech kódujících ribosomální proteiny. Tyto geny jsou navíc přítomny ve dvou částečně odlišných kopiích – a to jako pozůstatek genomové duplikace, která u předchůdce skupiny Saccharomycotina proběhla před cca 100 miliony let. Většina duplikovaných genů byla ztracena, duplikáty (paralogy) se zachovaly a postupně rozrůzňovaly pouze u několika skupin genů; jednou z nich jsou geny pro ribosomální proteiny.

Buňky jsou schopny měnit podíl ribosomálních paralogů v závislosti na životních podmínkách, čímž mohou získávat ribosomy s rozdílnými vlastnostmi. Podle části autorů tak ribosomy neodpovídají pouze jednomu typu, ale jedná se o populace variantních ribosomů, odlišujících se kombinací paralogů. Mechanismy regulace exprese ribosomálních paralogů zahrnují sestřih, a tam je zaměřen náš zájem. Spolu s dalšími laboratořemi jsme ukázali, že ribosomnální protein Rpl22 může kromě své ribosomální funkce regulavat sestřih své vlastní pre-mRNA, a to v závislosti na struktuře pre-mRNA, především intronu. Naším cílem je poznat jakou roli hrají 3D-struktury pre-mRNA v regulaci sestřihu.

Modelové organismy

Kvasinky Saccharomyces cerevisiae i Schizosaccharomyces pombe jsou vzdáleně příbuzné jednobuněčné eukaryotické organismy široce využívané při výzkumech v oblasti buněčné a molekulární biologie. Podobnost řady biologických procesů s buňkami vyšších eukaryot spolu s plně osekvenovaným a dobře anotovaným genomem, dostupností široké škály genetických, genově inženýrských a dnes také genomických nástrojů a technik činí z těchto modelových organismů neocenitelné pomocníky v poznávání řady fundamentálních aspektů života (např. buněčného cyklu, funkcí chromatinu, regulace transkripce).

Bakalářské projekty

Témata bakalářských prací zahrnují problematiku regulace genové exprese ve vztahu k projektům řešeným v laboratoři a jsou upřesňována na základě zájmu studenta. V průběhu bakalářského studia se studenti aktivně podílejí na výzkumu a mají možnost připravit se na práci na diplomce. Témata zahrnující sestřih pre-mRNA, struktury RNA, nebo regulaci genové exprese jsou zveřejněna v SIS spolu s anotacemi (lze je dohledat pod katedrou 151 a vyučujícím (P. Folk)).

Vybrané publikace

Abrhámová K, Nemčko F, Libus J, Převorovský M, Hálová M, Půta F, Folk P. (2018) Introns provide a platform for intergenic regulatory feedback of RPL22 paralogs in yeast. PLoS One. 5;13(1):e0190685. doi: 10.1371/journal.pone.0190685. eCollection 2018.

Hálová M, Gahura O, Převorovský M, Cit Z, Novotný M, Valentová A, Abrhámová K, Půta F, Folk P. (2017). Nineteen complex-related factor Prp45 is required for the early stages of cotranscriptional spliceosome assembly. RNA 23(10):1512-1524. doi: 10.1261/rna.061986.117. Epub 2017 Jul 12.

Převorovský M, Oravcová M, Zach R, Jordáková A, Bähler J, Půta F, Folk P. (2016) CSL protein regulates transcription of genes required to prevent catastrophic mitosis in fission yeast. Cell Cycle 15(22):3082-3093. Epub 2016 Sep 29.

Převorovský M, Oravcová M, Tvarůžková J, Zach R, Folk P, Půta F, Bähler J. (2015) Fission Yeast CSL Transcription Factors: Mapping Their Target Genes and Biological Roles. PLoS One. 10(9):e0137820. doi: 10.1371/journal.pone.0137820. eCollection 2015.

Gahura, O., Hamman, C., Valentova, A., Puta, F., and Folk. P. (2011) Secondary structure is required for 3′ splice site recognition in yeast. Nucleic Acid Res. 39(22): 9759-9767.

Kontaktní informace

Laboratoř: Viničná 5, I. suteren, č. dv. S08; tel. 22195 1785