Instytut Mikrobiologii Wydział Biologii UW

Transkrypt

1 Zakład ad Wirusologii Ogólnej Instytut Mikrobiologii Wydział Biologii UW ul. Miecznikowa Warszawa

2 Zakład Wirusologii Ogólnej Instytutu Mikrobiologii UW Struktura Zakładu Dr Monika Radlińska kierownik (+22) Prof. dr hab. Andrzej Piekarowicz (prof. emerytowany) (+22) Dr Monika Adamczyk Popławska (+22) Dr Agnieszka Kwiatek (+22) Mgr Aneta KłyŜ (+22) Doktorant: Mgr Michał Lower

3 Gdzie jesteśmy.. IV piętro budynku A Wydziału Biologii ul. Miecznikowa 1 Pokoje: 411A, A, A; inne pomieszczenia (436 - chłodnia, 437/8 - ciemnia) Studenci nie mają wyodrębnionej oddzielnej sali ale we wspólnych z pracownikami laboratoriach, zajmują samodzielne stanowiska pracy.

4 Zajęcia dydaktyczne Przedmiot obowiązkowy dla IIIr kierunku Biotechnologia (wykład i ćwiczenia): Biologia Molekularna Wyspecjalizowane zajęcia fakultatywne z Wirusologii Molekularnej (ćwiczenia + wykład) Wykłady monograficzne: Wirusologia Molekularna Wirusologia Lekarska Zastosowanie wirusów w inŝynierii genetycznej Pracownie: licencjacka, specjalizacyjna i magisterska Seminaria

5 Pracownia Licencjacka Prace licencjackie wykonywane w Zakładzie mają charakter eksperymentalny bądź teoretyczny. Prace doświadczalne to najczęściej wyodrębnione zadania duŝych projektów badawczych prowadzonych przez naszych pracowników. Praca laboratoryjna na tym etapie edukacji stanowi przygotowanie do bardziej samodzielnej pracy w ramach eksperymentów pracowni magisterskiej. Prace teoretyczne mogą dotyczą tematyki badań prowadzonych w ZW ale jesteśmy otwarci na propozycje studentów, którzy chcieliby pogłębić wiedzę na interesujące ich tematy szeroko pojętej biologii molekularnej i wirusologii.

6 Warunki przyjęcia na studia licencjackie Jako kryterium będą brane pod uwagę oceny z egzaminów z Mikrobiologii, Biochemii i Genetyki. Idealny kandydat nie będzie miał oceny niedostatecznej z jakiegokolwiek przedmiotu z II roku studiów. Na rok akademicki 2012/13 planujemy przyjęcie 5 osób.

7 Techniki badawcze Podstawowe i zaawansowane techniki biologii molekularnej i mikrobiologii Techniki biologii molekularnej DNA: - izolacja i analiza DNA, - klonowanie, zastosowanie róŝnych wektorów - elektroforeza (agaroza, poliakryloamid), - amplifikacja DNA metodą PCR - Southern blotting - izolacja RNA, RT-PCR - sekwencjonowanie Białka: - nadprodukcja i izolacja białek, - oczyszczanie białek w kolumnach metalopowinowactwa, - chromatografia jonowymienna - sączenie molekularne białek (filtracja Ŝelowa) - analizy ilościowe białek - techniki badania aktywności białek - elektroforeza białek (PAGE) - Western blotting, - opóźniona migracja kompleksów białkowych w Ŝelach - metody wykrywania i badania oddziaływań pomiędzy białkami (technika Phage display, system dwuhybrydowy) Techniki mikrobiologiczne: - prowadzenie hodowli bakteryjnych, - przygotowanie komórek kompetentnych, - transformacja bakterii - metodologia pracy z bakteriami chorobotwórczymi z rodzaju Neisseria i Haemophilus - namnaŝanie, mianowanie i oczyszczanie bakteriofagów wirulentnych i łagodnych - transfekcja - izolacja materiału genetycznego wirusów Analizy bioinformatyczne: - wykorzystanie róŝnych programów komputerowych do symulacji klonowania i rysowania map graficznych - wykorzystanie baz danych do poszukiwania podstawowych informacji o białku i genie - wykonywanie przyrównania sekwencji aminokwasowej (ang. alignment) i drzew filogenetycznych

8 Prace opublikowane od roku prace oryginalne Aktualnie prowadzone projekty badawcze: 3 granty MNiSW

9 Modele badawcze Bakterie Haemophilus influenzae Neisseria gonorrhoeae Neisseria meningitidis Bakteriofagi HP1 Fagi N. gonorrhoeae

10 Tematyka badawcza Prof. Andrzej Piekarowicz Interakcje pomiędzy bakteriami i ich wirusami (bakteriofagami) 1. Mechanizm restrykcji i modyfikacji (R-M) DNA u bakterii - obrona przed wnikaniem do komórki obcego DNA (w tym fagowego). 2. Właściwości bakteriofagów H. influenzae (w tym HP1); rola moronów w biologii wirusów bakteryjnych 3. Bakteriofagi Neisseria gonorrhoeae i Neisseria meningitidis i ich wykorzystanie do skonstruowania szczepionki przeciwko N. gonorrhoeae.

11 Dr Agnieszka Kwiatek Tematyka badawcza Badanie bakteryjnych systemów w naprawy DNA zapobiegających mutacjom wynikającym z deaminacji 5-metylocytozyny do tyminy Dokładne zbadanie funkcji biologicznych białek naleŝących do tych systemów. Identyfikacja i analiza biochemiczna mechanizmów regulujących ekspresję genów w/w systemów. ZróŜnicowanie tego typu systemów u róŝnych gatunków bakterii.

12 Dr Monika Adamczyk-Popławska Tematyka badawcza Określenie molekularnych mechanizmów zmienności bakterii z rodzaju Neisseria Zbadanie zjawiska fenotypowego przełączenia w systemach restrykcji-modyfikacji, którego efektem jest zmiana wzoru metylacji genomu, jako potencjalnego mechanizmu kontroli interakcji pomiędzy patogenną bakterią, jaką jest N. gonorrhoeae a gospodarzem (człowiek). Określenie związku pomiędzy hiperzmiennością genetyczną a fizjologicznym brakiem metylacji DNA typu Dam u N. gonorrhoeae.

13 Tematyka badawcza Identyfikacja determinantów w specyficzności ci metylotransferaz DNA Dr Monika Radlińska Badanie właściwości biochemicznych metylotransferaz DNA i określanie ich specyficzności. Naturalna wymiana domen determinujących specyficzność systemów restrykcji-modyfikacji jako mechanizm zwiększający potencjał obronny bakterii przed obcym DNA. InŜynieria genetyczna specyficzności metylotransferaz DNA i endonukleaz restrykcyjnych (badanie oddziaływań DNA-białko, uzyskanie enzymów o nowych właściwościach). Zbadanie wpływu metylacji adeniny w DNA wyŝszych eukariota z uŝyciem niespecyficznej adeninowej metylotransferazy DNA.

14 Wybrane tematy prac licencjackich Anna Puławska (2011) Konstrukcja i testowanie prototypowych wektorów dla szczepionek nowej generacji docelowych opartych o szczep Escherichia coli. Paulina Mrozek (2011) Aktywność enzymu HaeIV i jego pochodnej HaeIV_S2 wobec substratów z róŝną liczbą miejsc docelowych. Milena BaŜlekowa (2010) System naprawy DNA Very Short Patch repair. Uzyskanie konstruktów do badania komplementacji funkcji białka V.EcoKDcm przez endonukleazę V.NgoAXIII. Przemysław Gaweł (2009) Rola systemu restrykcji i modyfikacji NgoAV z Neisseria gonorrhoeae w globalnej ekspresji genów: konstrukcja mutanta NgoAV-. Martyna CięŜkowska (2010) Bakteriofag Mu. Mateusz Dworecki (2009) Nowe odkryte wirusy odpowiedzialne za infekcje układu oddechowego człowieka.

15 Przykładowe prace magisterskie Joanna Wronowska (2010) Badanie komplementacji funkcji białek MutL i MutS kodowanych przez Escherichia coli przez białka MutL i MutS kodowane przez Neisseria gonorrhoeae FA1090. Małgorzata Klein (2010) Zmienność fazowa systemu restrykcji i modyfikacji NgoAV związana z traktem homopolimerycznym obecnym w genie hsds. Marek DroŜdŜ (2009) Wstępna charakterystyka metylotransferaz DNA kodowanych w profagach Mupodobnych. Magdalena Pelc (2009) Wstępne określenie biologicznej roli białek V.NgoA302, MutL i MutS kodowanych przez Neisseria gonorrhoeae FA1090. Marcin Piechocki (2009) Analiza funkcjonalna sekwencji profagów typu ssdna występujących w genomie Neisseria gonorrhoeae. Zuzanna Tracz (2009) Charakterystyka holiny bakteriofaga HP1: właściwości lityczne oraz topologia w bakteryjnej błonie komórkowej. Ewa Szczęsna (2009) Analiza funkcjonalności wybranych białek profaga Ngoφ6. Anna Nowicka (2009) Wstępna charakterystyka potencjalnego systemu toksyna - antytoksyna kodowanego przez sekwencję profagową Ngo. φ1 z Neisseria gonorrhoeae FA1090.

16 Publikacje z udziałem studentów Drozdz M, Piekarowicz A, Bujnicki JM, Radlinska M. Novel non-specific DNA adenine methyltransferases Nucleic Acids Research Adamczyk-Poplawska M, Lower M, Piekarowicz A. Deletion of one nucleotide within the homonucleotide tract present in the hsds gene alters the DNA sequence specificity of type I restriction-modification system NgoAV Journal of Bacteriology,193: Kwiatek A, Luczkiewicz M, Bandyra K, Stein DC, Piekarowicz A. Neisseria gonorrhoeae FA1090 carries genes encoding two classes of Vsr endonucleases JBacteriol.192(15): Adamczyk-Poplawska M, Lower M, Piekarowicz A. Characterization of the NgoAXP: phasevariable type III restriction-modification system in Neisseria gonorrhoeae FEMS Microbiol Lett.;300(1): Zaleski P, Wojciechowski M, Piekarowicz A. The role of Dam methylation in phase variation of Haemophilus influenzae genes involved in defence against phage infection Microbiology 151(Pt 10): Kwiatek A, Kobes M, Olejnik K, Piekarowicz A. DNA methyltransferases from Neisseria meningitidis and Neisseria gonorrhoeae FA1090 associated with mismatch nicking endonucleases Microbiology.150(Pt 6):

17 A później p Wypromowaliśmy tylko w ostatnich latach co najmniej kilkunastu studentów. Nasi absolwenci znajdują zatrudnienie zgodne z ich wykształceniem, bez trudu wygrywają konkursy na studia doktoranckie w kraju i za granicą.

18 Oxford Cambridge A później p Jacobs University Bremen Georg-August-Universität Göttingen IIMCB IBB Instytut im. Nenckiego Instytut Medycyny Doświadczalnej i Klinicznej PAN Instytut Matki i Dziecka w Warszawie

19 NajwaŜniejsze odkrycia po roku Wykazanie moŝliwości zmiany specyficzności MTaz w wyniku ukierunkowanej mutagenezy genu kodującego białko 2. Wykazanie zmienności fazowej systemów RM typu I jako mechanizmu zwiększającego potencjał obronny bakterii 3. Zidentyfikowanie wielospecyficznych endonukleaz Vsr z systemu VSP naprawiających mylnie sparowane zasady T:G. 4. Odkrycie u N. gonorrhoeae sekwencji profagów zintegrowanych z chromosomem, które moŝna uaktywnić i otrzymać aktywne biologicznie fagi droga do otrzymania szczepionek przeciwko tym bakteriom 5. Wykrycie enzymów nowego typu systemu restrykcji-modyfikacji (typ IIB) posiadających wszystkie aktywności w postaci pojedynczej poliproteiny i wycinających małe fragmenty DNA.

20 Publikacje od roku 2000 DrozdzM, Piekarowicz A, Bujnicki JM, RadlinskaM. Novel non-specific DNA adenine methyltransferases. Nucleic Acids Research 2011 Nov 18. Adamczyk-PoplawskaM, Lower M, Piekarowicz A. Deletion of one nucleotide within the homonucleotidetract present in the hsdsgene alters the DNA sequence specificity of type I restriction-modification system NgoAV. Journal of Bacteriology 2011;193(23): DziewitL, KuczkowskaK, AdamczukM, RadlinskaM, BartosikD. Functional characterization of the type II PamIrestriction-modification system derived from plasmid pami7 of Paracoccus aminophilus JCM FEMS Microbiol Letters 2011;324(1): RaczkowskaA, BrzóstkowskaM, KwiatekA, BieleckiJ, BrzostekK. Modulation of inv gene expression by the OmpRtwo-component response regulator protein of Yersinia enterocolitica. Folia Microbiol(Praha). 2011;56(4): Adamczyk-Poplawska M, Markowicz S, Jagusztyn-Krynicka EK. Proteomics for development of vaccine. J Proteomics. 2011;74(12): KwiatekA, LuczkiewiczM, BandyraK, Stein DC, Piekarowicz A. Neisseria gonorrhoeaefa1090 carries genes encoding two classes of Vsr endonucleases. J Bacteriol. 2010;192(15): Adamczyk-PoplawskaM, Lower M, Piekarowicz A. Characterization of the NgoAXP: phase-variable type III restriction-modification system in Neisseria gonorrhoeae. FEMS Microbiol Lett. 2009;300(1): TchernaenkoV, RadlinskaM, LubkowskaL, Halvorson HR, KashlevM, LutterLC. DNA bending in transcription initiation. Biochemistry. 2008;47(7): KwiatekA, Piekarowicz A. The restriction endonuclease R.NmeDIfrom Neisseria meningitidisthat recognizes a palindromicsequence and cuts the DNA on both sides of the recognition sequence. Nucleic Acids Res. 2007;35(19): Ma CH, Kwiatek A, Bolusani S, Voziyanov Y, Jayaram M. Unveiling hidden catalytic contributions of the conserved His/Trp-III in tyrosine recombinases: assembly of a novel active site inflp recombinaseharboring alanine at this position. J Mol Biol. 2007;368(1): Du Q, Livshits A, Kwiatek A, Jayaram M, Vologodskii A. Protein-induced local DNA bends regulate global topology of recombination products. J Mol Biol. 2007;368(1): Piekarowicz A, Kłyz A, Majchrzak M, Adamczyk-Poplawska M, Maugel TK, Stein DC. Characterization of the dsdna prophage sequences in the genome of Neisseria gonorrhoeae and visualization of productive bacteriophage. BMC Microbiol. 2007;7:66.

21 Publikacje od roku 2000 cd KwiatekA, Piekarowicz A. The restriction endonuclease R.NmeDIfrom Neisseria meningitidisthat recognizes a palindromicsequence and cuts the DNA on both sides of the recognition sequence. Nucleic Acids Res. 2007;35(19): Piekarowicz A, MajchrzakM, KłyzA, Adamczyk-PopławskaM. Analysis of the filamentous bacteriophage genomes integratedinto Neisseria gonorrhoeae FA1090 chromosome. Pol J Microbiol. 2006;55(4): RadlinskaM,Kondrzycka-DadaA, Piekarowicz A, Bujnicki JM. Identification of amino acids important for target recognition by the DNA:m5C methyltransferase M.NgoPII by alanine-scanning mutagenesis of residues at the protein-dna interface. Proteins. 2005; 58(2): PawlakS, RadlinskaM, ChmielA, Bujnicki JM, SkowronekK Inference of relationships in the twilight zone of homologyusing a combination of bioinformaticsand site-directed mutagenesis: a case study of restriction endonucleasesbsp6i and PvuII. Nucleic Acids Res. 2005; 33(2): Chmiel AA,RadlinskaM, Pawlak SD,KrowarschD, Bujnicki JM, Skowronek KJ. A theoretical model of restriction endonuclease NlaIVin complex with DNA, predicted by fold recognition and validated by site-directed mutagenesis and circular dichroism spectroscopy. Protein Eng Des Sel. 2005; 18(4): ZaleskiP, WojciechowskiM, Piekarowicz A. The role of Dam methylation in phase variation of Haemophilus influenzaegenes involved in defence against phage infection. Microbiology. 2005;151(Pt 10): RadlińskaM, Piekarowicz A,GalimandM, Bujnicki JM. Cloning and preliminary characterization of a GATC-specific beta2-class DNA:m6A methyltransferase encoded by transposon Tn1549 from Enterococcus spp. Pol J Microbiol. 2005;54(3): KwiatekA, KobesM, OlejnikK, Piekarowicz A. DNA methyltransferases from Neisseria meningitidisand Neisseria gonorrhoeaefa1090 associated with mismatch nicking endonucleases. Microbiology. 2004;150(Pt 6): Zaleski P, Piekarowicz A. Characterization of a dam mutant of Haemophilus influenzae Rd. Microbiology. 2004;150(Pt 11): Adamczyk-PopławskaM, KondrzyckaA, UrbanekK, Piekarowicz A. Tetra-amino-acid tandem repeats are involved in HsdScomplementation in type IC restriction-modification systems. Microbiology. 2003;149(Pt 11): TchernaenkoV, RadlinskaM, DrabikC, Bujnicki J, Halvorson HR, LutterLC. Topological measurement of an A-tract bend angle: comparison of the bent and straightened states.j Mol Biol (3):

22 Publikacje od roku 2000 cd Bujnicki JM, FederM, RadlinskaM, BlumenthalRM. Structure prediction and phylogeneticanalysis of a functionally diverse family of proteins homologous to the MT-A70 subunit of the human mrna:m(6)a methyltransferase. J Mol Evol. 2002; 55(4): Bujnicki JM, RadlinskaM, ZaleskiP, Piekarowicz A. Cloning of the Haemophilus influenzae Dam methyltransferase and analysis of its relationship to the Dam methyltransferase encoded by the HP1 phage. Acta Biochim Pol. 2001; 48(4): RadlinskaM, Bujnicki JM. Site-directed mutagenesisdefines the catalytic aspartatein the active site of the atypical DNA: m4c methyltransferase M.NgoMXV. Acta Microbiol Pol. 2001; 50(2): RadlinskaM, Bujnicki JM. Cloning ofenterohemorrhagic Escherichia coliphage VT-2 dam methyltransferase. Acta Microbiol Pol; 2001; 50(2): Piekarowicz A,KłyzA, Kwiatek A,SteinDC. Analysis of type I restriction modification systems in theneisseriaceae: genetic organization and properties of the gene products. Mol Microbiol. 2001;41(5): Bujnicki JM,RadlinskaM. Cloning and characterization of M.LmoA118I, a novel DNA:m4C methyltransferase from thelisteria monocytogenes phage A118, a close homolog of M.NgoMXV. Acta Microbiol Pol. 2001; 50(2): Radlinska M, Drabik CE, Tong WS, Lutter LC. Generating tandem repeats by cloning with double initiator fragments.biotechniques (2):340-5, 347 Bujnicki JM,RadlinskaM,RychlewskiL.Polyphyleticevolution of type II restriction enzymes revisited: two independent sources of second-hand folds revealed. Trends Biochem Sci. 2001; 26(1):9-11. Bujnicki JM,FederM,RadlinskaM,RychlewskiL.mRNA:guanine-N7 cap methyltransferases: identification of novel members of the family, evolutionary analysis, homology modeling, and analysis of sequence-structure-function relationships. BMCBioinformatics. 2001;2(1):2. Bujnicki JM, Radlinska M, Rychlewski L. Atomic model of the 5-methylcytosine-specific restriction enzyme McrA reveals an atypical zinc finger and structural similarity to betabetaalphame endonucleases. Mol Microbiol. 2000; 37(5):1280-1

23 Podręcznik Andrzej Piekarowicz Podstawy Wirusologii Molekularnej Wydawnictwo Naukowe PWN, 2004 ISBN: