Zakład Biochemii Lipidów

Kierownik Zakładu: prof. dr hab. Ewa Świeżewska

Badania prowadzone w naszym Zakładzie koncentrują się na ocenie roli wybranych lipidów w komórkach. Badania te prowadzone są przez dwie grupy. Grupa kierowana przez prof. Ewę Świeżewską zajmuje się różnymi aspektami badań nad biochemią i strukturą lipidów izoprenoidowych u roślin i ssaków. Grupa kierowana przez dr hab. Annę Szkopińską bada wpływ statyn na wybrane klasy lipidów w powiązaniu z mutacjami w genie kodującym ludzką HMGR używając jako modelu szczepu drożdżowego z delecją obu drożdżowych genów HMG1 i HMG2, do którego wprowadzono ludzki gen HMGR (formę dziką lub zmutowaną). Innym obiektem badań są ciałka lipidowe (‘lipid droplets’) i związane z nimi białka. Trzecim obiektem badań są metylotroficzne drożdże Pichia pastoris jako system ekspresyjny dla wybranych białek.
Główne wyniki uzyskane przez pierwszą z grup obejmują: opracowanie przestrzennego modelu biosyntezy dolicholu w korzeniach roślin, odkrycie nowego typu α-trans poliprenoli w liściach roślin, charakterystyka molekularna białka Rab Escort Protein z Arabidopsis – pomocniczej podjednostki Rab geranylogaranylotransferazy, oraz wskazanie ochronnej roli alkoholi poliizoprenoidowych u roślin w warunkach stresu biotycznego. Główne wyniki uzyskane przez drugą grupę obejmują: odkrycie, że poziom syntezy ergosterolu po traktowaniu komórki statynami jest zależny od typu mutacji w genie hHMGR, wykazanie że białko Nus1p kodowane przez gen NUS1, którego delecja jest letalna, zlokalizowane jest w błonach ciałek lipidowych, opracowanie zmodyfikowanego protokołu hodowli Pichia pastoris w celu zwiększenia ilości wydzielanych białek.

 


Występowanie i rola lipidów prenylowych i prenylowanych białek w tkankach roślinnych. Badania struktury i biosyntezy

Kierownik Zespołu: prof. dr hab. Ewa Świeżewska
Zespół:

              profesor emerytowany: prof. dr hab. Tadeusz Chojnacki
              postdocy: dr Karolina Skorupińska-Tudek, dr Liliana Surmacz, dr Agnieszka Witek
              badacz: dr Wiesław A. Jankowski
              doktoranci: mgr Ewa Ciepichał, mgr Katarzyna Gawarecka, mgr Adam Jóźwiak,
                               mgr Magdalena Wojtas
              student: Łukasz Woźniak
              szef laboratorium: Józefina Hertel
              byli członkowie zespołu: Vo Si Hung, Małgorzata Wanke, Małgorzata Gutkowska, Agnieszka Bajda,
                               Monika Zelman-Femiak, Izabela Szostkiewicz, Julita Terebińska, Julita Sternik

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Podsumowanie najnowszych wyników:

  • Przypisano wszystkie sygnały 1H and 13C w widmie Prenol-10 stosując spektroskopię 3D NMR [2];
  • Określono udział szlaków biosyntetycznych MVA i MEP w biosyntezie dolicholu w korzeniach roślin: ω-końcowe reszty izoprenowe są syntetyzowane z udziałem obu szlaków, podczas gdy α-końcowe reszty pochodzą wyłącznie ze szlaku MVA. Zaproponowany przestrzenny model biosyntezy dolicholu sugeruje plastydowo-cytoplazmatyczny transport intermediatów biosyntezy dolicholu [6, 8];
  • Wykazano, że alkohole polyizoprenoidowe oraz plastochinon są zaangażowane w odpowiedź obronną, lokalną i systemiczną, roślin tytoniu  na infekcje wirusem mozaiki tytoniowej [3, 11];
  • Zaobserwowano podwyższoną zawartość dolicholu w soczewkach oka ludzkiego w różnych typach katarakty [1];
  • Wykryto występowanie α-trans poliprenoli w liściach kilku gatunków roślin [14, 16]. Równocześnie zaobserwowano różny wpływ α-cis i -trans izomerów na fizyczne właściwości błon modelowych;
  • Scharakteryzowano wstępnie lipofekcyjne właściwości jodku heptaprenylotrimetylamoniowego, nowego typu kationowej pochodnej polirenoli [17 i zgłoszenie patentowe];
  • Zbadano poziom akumulacji poliizoprenoidów w tkankach roślinnych hodowanych in vitro [19];
  • Badano strukturę oksydowanych pochodnych poliizoprenoidów powstających w reakcji z tlenem singletowym, stwierdzono, że głównymi produktami tej reakcji są epoksydy i epoksyaldehydy;
  • Stwierdzono zmieniona lokalizacje komórkową niemodyfikowanych posttranslacyjnie (nie geranylogeranylowanych) białek Rab w mutancie insercyjnym Arabidopsis pozbawionym funkcjonalnej RabGGTazy, wykazano też zmniejszoną odporność roślin tego mutanta na zasolenie. Test in vitro potwierdził znacząco obniżoną aktywność RabGGTazy w ekstraktach z liści tego mutanta;
  • Opisano stymulujący wpływ epoksydów poliizoprenoidów na biosyntezę ubichinonu w komórkach ludzkich hodowanych in vitro [7 i zgłoszenie patentowe]. Ustalono modelowy układ przydatny do badania biosyntezy ubichinonu u ssaków [9].

„Kolekcja Poliprenoli” (Collection of Polyprenols) dostarczyła preparaty poliizoprenoidów i ich pochodnych szeregu współpracującym laboratoriom.

Kierunki aktualnie prowadzonych badań:

  • Badania właściwości lipofekcyjnych pochodnych poliizoprenoidów;
  • Mechanizmy wczesnych etapów biosyntezy isoprenoidów u roślin;
  • Występowania, struktura i biologiczne funkcje lipidów poliizoprenoidów u roślin i zwierząt;
  • Utlenianie chemiczne poliizoprenoidów i rola powstających produktów utleniania;
  • Roślinna Rab GGTaza – rola podjednostki REP;
  • Czynniki regulujące metabolizm ubichinonu w komórkach ssaków.

 

 

Projekty badawcze:

2009-2013Zastosowanie pochodnych poliizoprenoidów jako nośników leków i regulatorów (Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego)
2009-2012Poliizoprenoidy - biosynteza oraz rola produktów ich utleniania (Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego)
2006-2011Rola prenylacji białek i lipidów prenylowych w transporcie pęcherzykowym u roślin (Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego)
2005-2007Genetics of coenzyme Q deficiency in humans (EU FP6)
2005-2007Genetyczne podstawy niedoboru koenzymu Q (Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego)
2004-2008Udział lipidów prenylowych w obronie komórki roślinnej przed stresem biotycznym i abiotycznym (Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego)

 

Patenty i zgłoszenia patentowe:
Patent: Chojnacki T., Świeżewska E.
„Sposób wytwarzania znakowanych trytem ubichinonów i ich analogów strukturalnych” P364116, Urząd Patentowy RP (2008)

Zgłoszenie patentowe: "Polyisoprenoid epoxides useful for decreasing cholesterol and/or increasing Coenzyme Q biosynthesis" Nr EP08380055.7 (2007)

Zgłoszenie patentowe: Chojnacki T., Ciepichał E., Jankowski W., Świeżewska E., Chmielewski M., Łysek R., Masnyk M., Madeja Z. „Trimetyloaminowe pochodne poli-cis i poli-trans liniowych oligomerów izoprenowych, sposób ich wytwarzania oraz ich zastosowanie" nr PL 382488, Urząd Patentowy RP (2007)


Wybrane publikacje:

  1. Gajjar  D.,  Jozwiak A., Swiezewska E., Alapure B., Parmar T., Johar K., Vasavada A.R. Quantification of dolichol in the human lens with different types of cataracts. Molecular Vision (2009) 15: 1573-1579
  2. Misiak M., Koźmiński W., Kwasiborska M., Wójcik J., Ciepichał E., Swiezewska E. Complete 1H and 13C spectral assignment of prenol-10 with 3D NMR spectroscopy. Magn. Resonance Chem. (2009) 28: 167-175
  3. Bajda A., Konopka-Postupolska D., Krzymowska M., Hennig J., Skorupinska-Tudek K., Surmacz L., Wojcik J., Matysiak Z., Chojnacki T., Skorzynska-Polit E., Drazkiewicz M., Patrzylas P., Tomaszewska M., Kania M., Swist M., Danikiewicz W., Piotrowska W., Swiezewska E. Role of polyisoprenoids in tobacco resistance against biotic stresses. Physiol. Plantarum (2009) 135: 351-364
  4. Liav A., Ciepichal E., Swiezewska E., Bobovská A., Dianišková P., Blaško J., Mikušová K.J., Brennan P.J. Stereoselective syntheses of heptaprenylphosphoryl beta-D-arabino-and beta-D-ribo-furanoses. Tetrahedron Lett. (2009) 50: 2242-2244
  5. Lewandowska M., Bajda A., Swiezewska E., Sirko A. Influence of short term sulfur starvation on photosynthesis-related compounds and processes in tobacco. In: Sulfur metabolism in plants. Regulatory aspects, significance of sulfur in the food chain, agriculture and the environment. eds. A. Sirko, L.J. De Kok, S. Haneklaus, M.J. Hawkesford, H. Rennenberg, K. Saito, E. Schnug and I. Stulen. Backhuys Publishers, Leiden, Margraf Publishers GmbH, Weikersheim 2009, pp. 79-83
  6. Skorupinska-Tudek K., Poznanski J., Wojcik J., Bienkowski T., Szostkiewicz I., Zelman-Femiak M., Bajda A., Chojnacki T., Olszowska O., Grunler J., Meyer O., Rohmer M., Danikiewicz W., Swiezewska E. Contribution of the mevalonate and methylerythritol phosphate pathways to the biosynthesis of dolichols in plants. J. Biol. Chem. (2008) 283: 21024-21035
  7. Bentinger M., Tekle M., Brismar K., Chojnacki T., Swiezewska E., Dallner G. Polyisoprenoid epoxides stimulate biosynthesis of CoQ and inhibit cholesterol synthesis. J. Biol. Chem. (2008) 283: 14645-14653
  8. Skorupinska-Tudek K., Wojcik J., Swiezewska E. Polyisoprenoid alcohols – recent results of structural studies. Chemical Records (2008) 8: 33 – 45
  9. Tekle M., Turunen M., Dallner G., Chojnacki T., Swiezewska E. Investigation of coenzyme Q biosynthetic system in human fibroblast and hepatoblastoma cells. J. Biochem. Biophys. Methods (2008) 70: 909-917
  10. Maltsev S., Sizova O., Utkina N., Shibaev V., Chojnacki T., Jankowski W., Swiezewska E. Prenyl sulfates as alkylating reagents for mercapto amino acids. Acta Biochim. Pol. (2008) 55: 807-815
  11. Kruk J., Szymanska R., Strzalka K., Bajda A., Swiezewska E., Chojnacki T. Terpenoids. In: Research Methods in Plant Sciences: Allelopathy. Ed R. Bogatek-Leszczynska (2008) - in press
  12. Chen M.M., Weerapana E., Ciepichal E., Stupak J., Reid C.W., Swiezewska E., Imperiali B. Polyisoprenol specificity in the Campylobacter jejuni N-Linked g lycosylation pathway. Biochemistry (2007) 46: 14342-14348
  13. Chojnacki T., Bajda A., Ciepichal E., Hertel J., Swiezewska E., Behl H.M., Sidhu O.P. The search for plant polyprenols in the arboretum of the National Botanical Garden Research Institute in Lucknow (U.P. India). In: Monographs of Botanical Gardens. Eds. J. Rybczynski and J. Puchalski. (2007) vol. 1, pp.147-153
  14. Ciepichal E., Wojcik J., Bienkowski T., Swist M., Danikiewicz W., Marczewski A., Hertel J., Matysiak Z., Swiezewska E., Chojnacki T. Alloprenols: Novel α-trans-polyprenols of Allophylus caudatus. Chem.Phys.Lipids (2007) 147: 103-112
  15. Grinco M., Kulcicki V., Jankowski W., Chojnacki T., Vlad P.F. Superacid-catalyzed cyclization of methyl (6Z)-geranylfarnesoates. Helvetica Chimica Acta (2007) 90: 1223-1229
  16. Liav A., Swiezewska E., Ciepichal E., Brennan P.J. Stereoselectivity in the synthesis of polyprenylphosphoryl β-D-ribofuranoses. Tetrahedron Lett. (2006) 47: 8781-8783
  17. Madeja Z., Rak M., Wybieralska E., Różański I., Masnyk M., Chmielewski M., Łysek R., Chojnacki T., Jankowski W., Ciepichal E., Swiezewska E., Tekle M., Dallner G. New cationic polyprenyl derivative proposed as lipofecting agent. Acta Biochim. Pol. (2007) 54: 873-876
  18. Marczewski A., Ciepichal E., Le Canh X., Bach T.T., Swiezewska E., Chojnacki T. The search for polyprenols in dendroflora of Vietnam. Acta Biochim. Pol. (2007) 54: 727-732
  19. Skorupinska-Tudek K., Pytelewska A., Zelman-Femiak M., Mikoszewski J., Olszowska O., Gajdzis-Kuls D., Urbanska N., Syklowska-Baranek K., Hertel J., Chojnacki T., Swiezewska E. In vitro plant tissue cultures accumulate polyisoprenoid alcohols. Acta Biochim. Pol. (2007) 54: 847-852
  20. van Daum V., Sijbrandi R., Kol M., Swiezewska E., de Kruijff B., Breukink E. Transmembrane transport of peptidoglycan precursors across model and bacterial membranes. Molecular Microbiology (2007) 64: 1105–1114