ZESPÓŁ MOLEKULARNYCH I STRUKTURALNYCH PODSTAW DZIAŁANIA CHLOROPLASTÓW

O Grupie

Chloroplasty, a w szczególności ich wewnętrzne błony – tylakoidy, stanowią jeden z najbardziej skomplikowanych układów przestrzennych występujących w przyrodzie. Nasza grupa badawcza zajmuje się kompleksową analizą zależności pomiędzy składem, strukturą i funkcją chloroplastów w zróżnicowanych warunkach środowiska oraz na różnych etapach rozwojowych. Stosując komplementarne metody pomiarowe badamy chloroplasty na rożnych poziomach organizacji; począwszy od składu białkowo-lipidowego (metody molekularne, HPLC, spektrometria mas), poprzez organizację i oddziaływania pomiędzy kompleksami fotosyntetycznymi (elektroforeza, metody spektroskopowe), strukturę przestrzenną błon tylakoidów (mikroskopia i tomografia elektronowa, mikroskopia konfokalna, modelowanie 3D), a na funkcjonalności aparatu fotosyntetycznego (pomiary fluorescencji in vivo) skończywszy.

Działalność badawcza

Na terenie CNBCh zlokalizowane jest nasza „Pracownia wysokociśnieniowego mrożenia i substytucji prób TEM”, w której utrwalane są próby mikroskopowe metodami mrożeniowymi i chemicznymi. W dalszych etapach preparaty wykorzystywane są do analiz w mikroskopii elektronowej i konfokalnej w zakresie analiz 2D i 3D.

Oferta

Utrwalanie chemiczne prób biologicznych w ramach wspólnej tematyki badawczej
Utrwalanie mrożeniowe prób biologicznych w ramach wspólnej tematyki badawczej

Naszym szczególnym osiągnięciem jest opracowanie dynamicznego przestrzennego modelu biogenezy sieci tylakoidów od parakrystalicznej tubularnej struktury ciała prolamellarnego do lamellarnego układu tylakoidów gran i stromy. Trójwymiarowe rekonstrukcje błon wewnętrznych plastydów metodą tomografii elektronowej wyjaśniły sposób bezpośredniej rearanżacji układów tylakoidów podczas ich rozwoju na świetle oraz wskazały na kluczowy udział helikalnej struktury gran w tworzeniu aktywnej fotosyntetycznie sieci
tylakoidów. Na ilustracji przedstawiono kolejne etapy rekonstrukcji 3D błon chloroplastowych.

Kierownik zespołu

Prof. dr hab. Agnieszka Mostowska (kierownik Zakładu Anatomii i Cytologii Roślin Inst. Biologii Eksp. i Biotech. Roślin Wydziału Biologi) prowadzi badania fotosyntetyczne obejmujące: biogenezę chloroplastów, związek struktury 3D tylakoidów z ich składem białkowym i lipidowymi, zmiany proteomu i lipidomu chloroplastów w warunkach stresu, mechanizmy programowanej śmierci komórki.

Najnowsze publikacje:

Mazur, R., Gieczewska, K., Kowalewska, Ł., Kuta, A., Proboszcz, M., Gruszecki, W. I., Mostowska, A. Garstka, M. (2020). Specific Composition of Lipid Phases Allows Retaining an Optimal Thylakoid Membrane Fluidity in Plant Response to Low-Temperature Treatment. Frontiers in plant science, 11, 723. https://doi.org/10.3389/fpls.2020.00723.

Bykowski, M., Mazur, R., Wójtowicz, J., Suski, S., Garstka, M., Mostowska, A.,

Kowalewska, Ł. (2020). Too rigid to fold: Carotenoid-dependent decrease in thylakoid fluidity hampers the formation of chloroplast grana. Plant physiology, 185(1), 210–227. https://doi.org/10.1093/plphys/kiaa009.

Bykowski, M., Mazur, R., Buszewicz, D., Szach, J., Mostowska, A., Kowalewska,

Ł. (2020). Spatial Nano-Morphology of the Prolamellar Body in Etiolated Arabidopsis

thaliana Plants With Disturbed Pigment and Polyprenol Composition. Frontiers in cell and developmental biology, 8, 586628. https://doi.org/10.3389/fcell.2020.586628.

Wójtowicz J.; Grzyb, J.; Szach, J.; Mazur, R.; Gieczewska, K. B. “Bean and pea plastoglobules change in response to chilling stress”. In: International Journal of Molecular Sciences. (2021), 2, p. 11895. DOI:10.3390/ijms222111895;

Wójtowicz, J.; Gieczewska, K. B. “The Arabidopsis accession selection is crucial: insight from the photosynthetic studies”. In: International Journal of Molecular Sciences, (2021), 22, p. 9866. DOI:10.3390/ijms22189866.

Hain T.M., Bykowski M., Saba M,. Evans Myfanwy ., Schröder-Turk G. E., Kowalewska Ł. SPIRE, Surface Projection Image Recognition Environment for bicontinuous phases: application for plastid cubic membranes Plant Physiology ( 2022) 188(1): 81–96. doi: 10.1093/plphys/kiab476.

Sandoval-Ibáñez, Sharma A., Bykowski M……… Kowalewska Ł , and Pribil M. Curvature thylakoid 1 proteins modulate prolamellar body morphology and promote organized thylakoid biogenesis in Arabidopsis thaliana (2022) PNAS 2021 Vol. 118 No. 42 doi.org/10.1073/pnas.2113934118