Laboratorium Strukturalnej Biologii Komórki

Badania

W naszych badaniach stosujemy podejście wielowymiarowe łączące obrazowanie w różnych skalach rozdzielczości (krystalografia rentgenowska białek, fluorescencyjna mikroskopia świetlna, oraz kriotomografia elektronowa) z metodami biochemicznymi (rekonstytucje biologicznych systemów in vitro) w celu mechanistycznego zrozumienia całych komórek.

Naszym celem jest rozpoznanie pewnych aspektów biologii komórek archeonów. Archeony są uznawane za jedną z trzech głównych domen życia. Mają one wspólne cechy biologiczne zarówno z bakteriami, jak i eukariotami: system przetwarzania informacji genetycznej w archeonach jest wspólny z eukariotami, podczas gdy szlaki metaboliczne są wspólne z bakteriami. Organizmy te są fascynujące z dwóch powodów. Po pierwsze, archeony często bytują w ekstremalnych warunkach środowisk, w związku z czym interesujący dla nauki jest fakt, w jaki sposób ich ultrastruktura komórkowa, na przykład niebłonowe organelle składające się z białek zdolnych do przejść fazowych ciecz-ciecz, im to ułatwia. Po drugie, niedawno odkryto, że archeony kodują wiele białek, które do tej pory były uważane za typowo eukariotyczne, na przykład białka zaangażowane w remodelowanie membran komórkowych, biogenezę pęcherzyków i transport komórkowy. Wierzymy, że zrozumienie biologii komórki archeonów w kontekście eukariogenezy jest warunkiem wstępnym do odszyfrowania przejścia morfologicznego charakteryzującego ewolucję złożonej eukariotycznej organizacji komórkowej.

Zrozumienie tego procesu jest ważne nie tylko z punktu widzenia badań ewolucyjnych dotyczących początków życia na Ziemi, ale  może również dostarczyć cennych informacji w kontekście podstawowych badań biomedycznych. Wiele białek ulegających przejściom fazowym ciecz-ciecz zawiera w swojej budowie domeny podobne do prionów, które w przypadku nieprawidłowego przejścia fazowego powodują powstanie nierozpuszczalnych włókien amyloidowych, podobnych do tych wywołujących choroby neurodegeneracyjne u ssaków. Zakładamy, że badania rozdziału faz ciecz-ciecz u archeonów, które są grupą blisko spokrewnioną z eukariotami, pozwoli na lepsze zrozumienie podstawowych zasad regulacji oraz genezy tego procesu. Stąd, wyniki naszych badań mogą dostarczyć wielu informacji istotnych dla ogólnych założeń agendy ReMedy.    

Naszą główną techniką badawczą jest kriotomografia elektronowa – technika kriomikroskopii elektronowej, która rozwiązuje unikalne struktury in situ, w stanie natywnym, w trzech wymiarach i w zakresie molekularnym, skutecznie umożliwiając badania strukturalne w nienaruszonych, zamrożonych komórkach.

W Centrum Nowych Technologii UW będziemy mieć dostęp do kriomikroskopu elektronowego 200 kV Thermo Fisher Glacios wyposażonego w bezpośredni detektor elektronów Falcon 3EC oraz płytkę fazową. Ponadto planujemy regularnie zbierać dane na kriomikroskopie elektronowym 300 kV Thermo Fisher Titan Krios G3i wyposażonym w płytkę fazową, filtr energii BioQuantum oraz bezpośrednie detektory elektronów K3 i Falcon 3EC, który będzie mieścił się w Krajowym Centrum Kriomikroskopii Elektronowej w Krakowie.

Piotr Szwedziak, PhD
Group Leader:
Piotr Szwedziak, PhD
Tytuł Termin nadsyłania aplikacji
PhD Student at ReMedy 30/04/2019

Kierownik

Piotr Szwedziak PhD
email: p.szwedziak@cent.uw.edu.pl
pokój: 02.101
tel.: + 48 (22) 5543860

 

Biography

2008-2012 – PhD at the MRC Laboratory of Molecular Biology and University of Cambridge, UK with Jan Löwe. Project: Biochemical and structural analysis of the FtsZ:FtsA complex and polymerising abilities of the FtsA protein.

2012-2015 – postdoctoral research at the MRC Laboratory of Molecular Biology, Cambridge, UK with Jan Löwe. Project: Reconstitution of bacterial cell membrane constriction in vitro.

2015-2019 – postdoctoral research at the Swiss Federal Institute of Technology (ETH), Zürich, CH with Martin Pilhofer. Project: Structure and function of the Type VI Secretion System in enteroaggregative Escherichia coli.

2019 – group leader at CeNT, University of Warsaw, PL

 

Publications

  • Szwedziak P and Pilhofer M (2019) Bidirectional contraction of a type six secretion system. Nature Communications 10.1038/s41467-019-09603-1
  • Kooger R*, Szwedziak P*, Böck D, Pilhofer M (2018) CryoEM of bacterial secretion systems. Curr Opin Struct Biol 52:64-70
  • Hussain S*, Wivagg CN*, Szwedziak P, Wong F, Schaefer K, Izore T, Renner LD, Holmes MJ, Sun Y, Bisson-Filho AW, Walker S, Amir A, Löwe J, Garner EC (2018) MreB filaments align along greatest principle membrane curvature to orient cell wall synthesis. eLife 10.7554/eLife.32471
  • Lariviere PJ, Szwedziak P, Mahone CR, Löwe J, Goley ED (2017) FzlA, an essential regulator of FtsZ filament curvature, controls constriction rate for Caulobacter division. Mol Microbiol 107:180-197
  • Szwedziak P*, Wang Q*, Bharat TAM, Tsim M, Löwe J (2014) Architecture of the ring formed by the tubulin homologue FtsZ in bacterial cell division. eLife 10.7554/eLife.04601
  • Szwedziak P, Löwe J (2013) Do the divisome and elongasome share a common evolutionary past? Curr Opin Microbiol 16:745-751
  • Szwedziak P, Wang Q, Freund SM, Löwe J (2012) FtsA forms actin-like filaments. EMBO J 31:2249-2260

Book chapters

  • Szwedziak P, Ghosal D (2017) FtsZ-ring architecture and its control by MinCD. Subcell Biochem 84:213-244

Google Scholar