Zastosowanie metod biologii systemowej w celu zrozumienia ewolucji i roli ścieżek molekularnych powiązanych z wielokomórkowością

Komórki, z których składa się nasz organizm, to złożone maszyny molekularne. Nie są one niezawodne – czynniki zewnętrzne lub wewnętrzne mogą sprawić, że zaczną działać w sposób niepożądany. Przykładowo – rozstrojenie mechanizmu podziału komórkowego może prowadzić do niekontrolowanego ich namnażania się. Aby zapobiec temu procesowi, komórki wyposażone są w mechanizm programowanej śmierci (ang. programmed cell death; PCD). Wywołuje on „samozniszczenie” uszkodzonej komórki, które jest przeprowadzane w sposób niezagrażający sąsiednim komórkom. Zdarza się jednak, że sam mechanizm PCD zostaje uszkodzony, co prowadzi do namnażania się komórek w niekontrolowany sposób. Zjawisko to nazywamy nowotworem.

Dotychczasowe badania wskazują, że zarówno nowotwory, jak i mechanizmy PCD, obecne są nie tylko u ludzi i zwierząt, ale też u innych wielokomórkowych organizmów, takich jak rozgwiazdy, stułbie czy grzyby. Co interesujące, molekularne obwody (czyli grupy współdziałających białek) odpowiedzialne za PCD są obecne również u bakterii charakteryzujących się złożonym cyklem życiowym. Wskazuje to na pojawienie się mechanizmów pokrewnych do PCD na bardzo wczesnych etapach ewolucji życia.

W niniejszym projekcie stosujemy narzędzia biologii obliczeniowej, aby zidentyfikować, scharakteryzować i sklasyfikować elementy składowe systemów PCD i pokrewnych w tysiącach organizmów, dla których dostępne są sekwencje genomowe. Dzięki tym analizom staramy się zrozumieć różnice w budowie systemów PCD u różnych organizmów oraz opisać procesy ewolucyjne, które leżą u podstaw ich różnorodności. Analizy obliczeniowe pozwolą nam sformułować weryfikowalne doświadczalnie hipotezy dotyczące funkcjonowania i ewolucji PCD. W szczególności interesuje nas zbadanie kompatybilności pomiędzy komponentami PCD pochodzącymi z różnych gatunków oraz odkrycie czynników powodujących ich aktywację w komórkach bakteryjnych.