Zakład Regulacji Metabolizmu Instytut Biochemii UW 2015/2016

Metabolizm ssaków Struktura i funkcje błon chloroplastowych Prof. dr hab. Maciej Garstka, Dr Radosław Mazur Mgr Paulina Piotrowska Mgr Magdalena Łazicka dr hab. Katarzyna Winiarska dr Rafał Derlacz, dr Jakub Drożak, dr Adam Jagielski, dr Robert Jarzyna, dr Anna Kiersztan,

Dr hab. Katarzyna Winiarska - Oksydaza NADPH – jedno z głównych źródeł ROS w organizmie - rola Nox w patologii cukrzycy i nefropatii cukrzycowych - inhibicja Nox (apocynina) jako potencjalna strategia terapeutyczna - ścieżki sygnałowe (kinazy MAP) regulowane przez stan redoks komórki Tematyka badawcza: Temat pracy licencjackiej 2016/17 "Sirtuiny i ich rola w regulacji metabolizmu ssaka".

Dr hab. Jakub Drożak Tematyka badawcza: ● Identyfikacja genu kodującego znaną aktywność enzymatyczną ● Identyfikacja aktywności enzymatycznej produktu określonego genu Temat pracy licencjackiej 2016/17 1 osoba, temat do wyboru lub własny: „Metylacja białek – znaczenie biologiczne” „Lizosomalne Choroby Spichrzeniowe – patomechanizm i leczenie” „Metoda CRISPR/Cas9”

Dr Anna Kiersztan Tematyka badawcza: ● rola naturalnych i syntetycznych glikokortykoidów (GC) w regulacji procesu glukoneogenezy w nerkach Fizjologiczny poziom glikokortykoidów jest niezbędny m.in. do: zachowania homeostazy metabolizmu białek, cukrów i tłuszczy, utrzymania prawidłowego ciśnienia krwi, funkcjonowania układu immunologicznego. Natomiast ich podwyższony poziom jest korelowany z różnymi chorobami metabolicznymi tj: otyłość, cukrzyca typu 2, nadciśnienie oraz choroby sercowo-naczyniowe. ● wpływ DHEA na syntezę glukozy i stres oksydacyjny w warunkach insulinooporności oraz cukrzycy typu 1

Dr Robert Jarzyna Tematyka badawcza: ● Rola kinazy białkowej aktywowanej przez AMP (AMPK) w regulacji metabolizmu energetycznego na pozionie komórki, i całego organizmu. ● Patogeneza chorób cywilizacyjnych Temat pracy licencjackiej 2016/17: 1 osoba, temat do wyboru „Znaczenie spożycia glutenu w rozwoju chorób układu nerwowego” „Wpływ lektyn pokarmowych na zdrowie człowieka - fakty i mity.”

Dr Adam K Jagielski Wykorzystanie chromatografi i spektrometrii mas do analizy zwiazków wielkocząsteczkowych i drobnoczasteczkowych o znaczeniu biologicznym i medycznym MALDI Synapt G2 HDMS nanoAcquity UPLC Acquity UPLC

Basic chloroplast concept Organizacja i funkcja chloroplastów, tylakoidów i kompleksów barwnikowo-białkowych mgr Magdalena Łazicka dr Radosław Mazur prof. dr hab. Maciej Garstka mgr Paulina Piotrowska

dr Radosław Mazur, prof. dr hab. Maciej Garstka Badania prowadzone w oparciu o analizę związku między proteomem i lipidomem a przestrzenną strukturą chloroplastów i funkcjonowaniem układów fotosyntetycznych, w szczególności dotyczą: - związku budowy kompleksów fotosyntetycznych ze strukturą 3D chloroplastów - zmian składu błon tylakoidów oraz funkcji i struktury chloroplastów pod wpływem stresu chłodu i natężenia światła - znaczenia modyfikacji postranslacyjnych w utrzymaniu struktury chloroplastów - biogenezy chloroplastów Współpraca: Zakład Anatomii i Cytologii Roślin WB UW Instytut Fizyki PAN Zakład Biofizyki IF UMCS Zakład Biofizyki WF UW, Zakład Biologii Molekularnej WB UW

mgr Paulina Piotrowska, mgr Magdalena Łazicka, prof. dr hab. Maciej Garstka Badania, mieszczące się w szerokim nurcie sztucznej fotosyntezy, mają na celu zbudowanie układu pomiarowego (bioczujnika) zbudowanego z elektrody węglowej i kompleksów fotosyntetycznych lub sztucznych białek fotoaktywnych. Graphite electrode GE (CE) graphite (RE) Ag|AgCl2 (WE) [LHCII]GE Multilayer of [LHCII] Współpraca: Zakład Anatomii i Cytologii Roślin WB UW Zakład Chemii Analitycznej i Nieorganicznej WCh UW Instytut Fizyki PAN Zakład Biofizyki IF UMCS

Proponowane zakresy tematyczne prac dyplomowych Organizacja i funkcja chloroplastów, tylakoidów i kompleksów barwnikowo-białkowych Proponowane zakresy tematyczne prac dyplomowych 3 miejsca   1) Bioczujniki oparte o struktury fotoaktywne – podstawy działania i zastosowanie Bioczujniki są to hybrydowe układy pomiarowe zbudowane z układu elektrodowego i immobilizowanego na powierzchni elektrody układu biologicznego. Jednym z ich rodzajów są układy gdzie aktywnym składnikiem są izolowane kompleksy fotosyntetyczne lub białka fotoaktywne. Budowa i badanie tak skonstruowanych elektrod związana jest zarówno z pomiarami elektrochemicznymi, biofizycznymi i mikroskopowymi. Istotnym elementem konstrukcji układu hybrydowego jest dobór materiału elektrody i sposobów immobilizacji materiału biologicznego. 2) Strategie adaptacyjne roślin w warunkach stresu - relacje między proteomem, lipidomem i stanem redoks komórki Utrzymanie optymalnej równowagi redoks komórki, kluczowej dla przeżycia roślin w zmiennych warunkach środowiskowych, jest efektem działania szeregu mechanizmów molekularnych umożliwiających szybkie dostosowanie wydajności procesu fotosyntezy. W efekcie następują zmiany składu białkowo-lipidowego błon tylakoidów umożliwiające adaptację do panujących warunków stresowych. Zbudowanie modelu wiążącego te zmienne pozwoli prognozować strategie adaptacyjne roślin. 3) Dynamiczne zmiany struktury przestrzennej systemu błon tylakoidów Tylakoidy, wewnętrzne błony chloroplastów, tworzą skomplikowany układ przestrzenny będący efektem hierarchicznej organizacji kompleksów chlorofilowo-białkowych zlokalizowanych w błonach tylakoidów. Dynamiczne zmiany struktury przestrzennej tylakoidów zachodzące w odpowiedzi na czynniki środowiskowe są jednym z głównych mechanizmów regulujących wydajność procesu fotosyntezy. Współczesne techniki mikroskopowe umożliwiają obserwacje tych zmian in situ i w czasie rzeczywistym oraz w trzech wymiarach przestrzeni. 4) Spektroskopia błon tylakoidów Obecność w błonach tylakoidów różnorodnych barwników, kofaktorów oraz przenośników elektronów, a także białek i lipidów umożliwia zastosowanie różnorodnych metod spektroskopowych w badaniu struktury i właściwości błon tylakoidów. Umożliwia to stworzenie nieinwazyjnych, czyli nieuszkadzających tkanek, i jednocześnie niezwykle czułych metod badawczych.

Tematy wybranych Prac Licencjackich ostanich lat 2015 Magdalena Chojak – „Danio pręgowany (Danio rerio) jako organizm modelowy w badaniach metabolicznych” Oksana Makoveychuk - „Iryzyna i inni, czyli wewnątrzwydzielnicza funkcja mięśni szkieletowych” Łukasz Komorowski; „Czynnik transkrypcyjny HIF-1 oraz jego rola w rozwoju i przebiegu chorób nowotworowych oraz cukrzycy” Izabela Niemyjska „Karnozyna i związki pokrewne: rola fizjologiczna i perspektywy użycia w terapii chorób człowieka” Joanna Sitek „Nowe leki w terapii otyłości” Sylwia Olszewska „Rola apeliny w regulacji metabolizmu energetycznego i jej potencjalne znaczenie w terapii cukrzycy typu 2 i otyłości” Khongorzul Gangaa  „Potencjalne wykorzystanie inhibitorów MR w terapii chorób sercowo-naczyniowych i metabolicznych” Patrycja Mikowska „ Wpływ spożycia mleka krowiego na rozwój chorób cywilizacyjnych” Anna Michalik „ Kluczowa rola kinazy białkowej aktywowanej przez AMP (AMPK) w procesach starzenia” Aleksandra Poniewozik – „ Rola kinazy białkowej aktywowanej przez AMP (AMPK) w regulacji funkcjonowania układu immunologicznego” 2014 Aleksandra Owczarek (2014) Znaczenie oksydazy NADPH w procesie nowotworzenia Sebastian Kwiatkowski (2014) „Enzymy korekty metabolicznej-znaczenie fizjologiczne” Zofia Demska „Tiazolidinediony w terapii cukrzycy”

Prace przeglądowe ZRM powstałe na bazie licencjatów Znaczenie zegara biologicznego dla utrzymania homeostazy glukozy-badania in vivo i in vitro ; licencjat Piotr Chrościcki; kierujący pracą Jadwiga Bryła Chrościcki P, Usarek M, Bryla J : "Znaczenie zegara biologicznego w trzymaniu homeostazy glukozy" (2013) Postępy Higieny i Medycyny Doswiadczalnej.- Postepy Hig Med Dosw. (online), 67: 569-583 Rola transporterów glukozy w regulacji metabolizmu człowieka. Licencjat Zofia Magier, kierujący pracą Robert Jarzyna Zofia Magier, Robert Jarzyna. (2013 r.) Rola transporterów glukozy w regulacji metabolizmu człowieka Postępy Biochemii, 59(1) 70-82. Rola mikroflory jelitowej w patogenezie otyłości, cukrzycy i innych zaburzeniach metabolicznych” licencjat Nina Stachowicz, kierujący pracą Anna Kiersztan; Nina Stachowicz, Anna Kiersztan (2013) Rola mikroflory jelitowej w patogenezie otyłości i cukrzycy. Postępy Higieny i Medycyny Doświadczaln – 67: 288-303 Remisja cukrzycy typu 2 w wyniku operacji bariatrycznych; licencjat Aleksandra Piechnik; kierujący pracą Anna Kiersztan; Paweł Nalepa, Aleksandra Piechnik, Anna Kiersztan (2011) Wpływ operacji bariatrycznych na ustępowanie cukrzycy typu 2. Postępy Higieny i Medycyny Doświadczalnej 65 (Online): 804-818 Aktywność fizyczna jako remedium na problemy zdrowotne krajów rozwiniętych współczesnego świata.; licencjat Ewa Grochowska; kierujący pracą Robert Jarzyna; Ewa Grochowska, Robert Jarzyna (2014) Aktywność fizyczna w profilaktyce i leczeniu chorób cywilizacyjnych – kluczowa rola kinazy białkowej aktywowanej przez AMP (AMPK) Postepy Hig Med Dosw (Online); 68:1114-28.

Wybrane publikacje doświadczalne od roku 2013 Łucja Kowalewska, Radosław Mazur, Szymon Suski, Maciej Garstka and Agnieszka Mostowska (2016) Three-dimensional visualization of the internal plastid membrane network 11 during runner bean chloroplast biogenesis. Dynamic model of the tubular12 lamellar transformation. Plant Cell 28: 1-17 Winiarska K, Dzik JM, Labudda M, Focht D, Sierakowski B, Owczarek A, Komorowski L, Bielecki W (2016) Melatonin nephroprotective action in Zucker diabetic fatty rats involves its inhibitory effect on NADPH oxidase. J Pineal Res 60: 109-117 Konopińska K, Pietrzak M, Mazur R, Malinowska B. (2015) Analytical characterization of IgG–cTpp and IgG–Mn-cTpp conjugates. J. Porphyrins Phthalocyanines 19: 1177-1184 Winiarska K, Jarzyna R, Dzik JM, Jagielski AK, Grabowski M, Nowosielska A, Focht D, Sierakowski B. ERK1/2 pathway is involved in renal gluconeogenesis inhibition under conditions of lowered NADPH oxidase activity. Free Radical Biology and Medicine 81 (2015) 13-21 Peters V, Klessens CQF, Baelde HJ, Singler B, Veraar KAM, Zutinic A, Drozak J, Zschocke J, Schmitt CP, de Heer E. Intrinsic carnosine metabolism in the human kidney. Amino Acids (2015) 47(12):2541-50 Drożak J, Piecuch M, Poleszak O, Kozlowski P, Chrobok L, Baelde HJ, De Heer, EUPF0586 protein C9orf41 homolog is anserine-producing methyltransferase. Journal of Biological Chemistry 290 (2015) 17190-17205 Winiarska K, Focht D, Sierakowski B, Lewandowski K, Orlowska M, Usarek M. NADPH oxidase inhibitor, apocynin, improves renal glutathione status in Zucker diabetic fatty rats: A comparison with melatonin. Chemico-Biological Interactions 218 (2014) 12-19 Drożak J, Veiga-Da-Cunha M, Kadziolka B, Van Schaftingen E. Vertebrate Acyl CoA synthetase family member 4 (ACSF4-U26) is a β-alanine-activating enzyme homologous to bacterial non-ribosomal peptide synthetase. FEBS Journal 281(2014) 1585-1597 Usarek M, Jagielski AK, Krempa P, Dylewska A, Kiersztan, A, Drozak J, Girstun A, Derlacz RA, Bryla J.Proinsulin C-peptide potentiates the inhibitory action of insulin on glucose synthesis in primary cultured rabbit kidney-cortex tubules: Metabolic studies. Biochemistry and Cell Biology 92 (2014)1-8 Janik E, Bednarska J, Zubik M, Puzio M, Luchowski R, Grudzinski W, Mazur R, Garstka,M, Maksymiec W, Kulik A, Dietler G, Gruszeckia W.I. Molecular architecture of plant thylakoids under physiological and light stress conditions: A study of lipid-light-harvesting complex II model membranes . Plant Cell 25 (2013) 2155-2170 Drożak J, Chrobok L, Poleszak O, Jagielski AK, Derlacz R. Molecular Identification of Carnosine N-Methyltransferase as Chicken Histamine N-Methyltransferase-Like Protein (HNMT-Like). PLoS ONE 8 (2013) e64805

Kontakt dr Jakub Drożak 22 55 43 209 jdrozak@biol.uw.edu.pl prof. dr hab. Maciej Garstka 22 55 43 213 garstka@biol.uw.edu.pl dr Adam Jagielski 22 55 43 208 xleigaj@biol.uw.edu.pl dr Robert Jarzyna 22 55 43 204 rjarzyna@uw.edu.pl dr Anna Kiersztan 22 55 43 204 akiersztan@biol.uw.edu.pl dr hab. Katarzyna Winiarska 22 55 43 208 k.winiarska@biol.uw.edu.pl dr Radosław Mazur 22 55 43 213 rmazur@biol.uw.edu.pl mgr Paulina Piotrowska 22 55 43 215 p.piotrowska@biol.uw.edu.pl