Sdílet
21. ledna 2020
Od ledna 2020 má CEITEC Masarykova univerzita novou výzkumnou skupinu. Jejím vedoucím je Gabriel Demo, zkušený strukturní biolog, který se zabývá převážně bílkovinovou krystalografií a jednočásticovou mikroskopií. Gabriel se vrátil na svou alma mater po pěti letech působení na lékařské fakultě University of Massachusetts v americkém Worcestru. Hlavním předmětem jeho vědeckého zájmu jsou bakteriální infekce, kontrola translace a biologie ribonukleové kyseliny.
Jako nový vedoucí výzkumné skupiny se Gabriel Demo chystá vybudovat interdisciplinární výzkumný tým, který se zaměří na analýzu molekulárních detailů přepojeného transkripčního translačního aparátu v bakteriích a buňkách infikovaných virem. Cílem je vytvořit tým s jedinečnou kombinací odborných znalostí o transkripci, translaci a strukturní biologii. Gabriel získal vynikající vědecký trénink a nasbíral zkušenosti s řadou technik a metodických přístupů v chemii, výpočetní chemii, biochemii, molekulární biologii a strukturní biologii. Tento výcvik dokonale doplnil jeho předchozí odborné znalosti v oblasti strukturní biologie, biochemie a interakcí mezi hostitelem a patogenem, které získal během svého předchozího působení na Masarykově univerzitě. V současné době neexistují v České republice žádné vědecké týmy, které by se zaměřovaly na výzkum transkripce a translace pomocí kryo-elektronové mikroskopie. Výzkumná skupina Gabriela Dema tedy zaujme jedinečnou pozici v České republice a bude profitovat nejen z nejmodernější výzkumné infrastruktury obsluhované předními odborníky z CEITEC MU, ale i z celosvětové sítě vědeckých kontaktů, kterou si během svého působení ve Spojených státech amerických Gabriel vybudoval.
Seznamte se s vědcem: Krátký rozhovor s Gabrielem Demem
Jakými vědeckými otázkami se chcete na CEITEC MU zabývat?
Mým cílem je pochopit základní mechanismus spřažené transkripce-translace u bakterií a ověřit hypotézu, že replikace cytoplazmatických virů v eukaryotických buňkách si vyžaduje spřaženou transkripci-translaci.
U bakterií a archebakterií jsou nově transkribované ribonukleové kyseliny okamžitě navázány na ribozomy, čímž se váže transkripce na translaci. To je pravý opak eukaryotické transkripce a translace, při které jsou fyzicky odděleny jadernou obálkou. Některé viry dvouřetězcové DNA se replikují v cytoplazmatických továrnách infikovaných eukaryotických buněk, což zvyšuje možnost, že virová transkripce by mohla být přímo spojena s translací hostitelskými ribozomy in vivo.
Abychom porozuměli mechanismu spřažené transkripce a translace u bakterií, budeme vizualizovat tyto struktury komplexů pomocí kryo-elektronové mikroskopie (kryo-EM). Nejmodernější, v čase sledované kryo-EM studie nám umožní zachytit přechodné strukturní meziprodukty bakteriální RNA polymerázy a ribozomu během spřažené transkripce-translace. Pro zkoumání spřažené transkripce-translace virů v eukaryotických buňkách a k vizualizaci in situ uspořádání ribozomů ve virových továrnách infikovaných buněk použijeme kryo-elektronovou tomografii.
Tyto studie pomohou významně zlepšit naše současné poznatky o genové regulaci v bakteriálních buňkách a savčích buňkách infikovaných virem. Mohli by také objasnit stresové reakce v eukaryotických buňkách, což by zpochybnilo dlouhodobé dogma o funkční separaci transkripce a translace.
Navíc struktury těchto komplexů získané ve vysokém rozlišení můžou mít významné klinické důsledky pro vývoj specifických léčiv na zamezení virálních infekcí v savčích buňkách. Také nám umožní léčit dysregulaci odpovědi na teplotní šok, která je spojena s mnohými patologiemi od rakoviny po neurodegenerativní stavy.
Mohl byste prosím popsat své vědecké aktivity na lékařské fakultě University of Massachusetts?
Rozhodl jsem se přijmout postdokotrální výzkumnou pozici v týmu Dr. Andreje Korosteleva v RNA Therapeutics Institute na lékařské fakultě University of Massachusetts. Tam jsem se zaměřil na studium velkých makromolekulárních částic - ribozomů - pomocí kryo-elektronové mikroskopie. Dostal jsem příležitost pracovat na několika velmi zajímavých projektech. Za použití kry-elektronové mikroskopie jsem zjistil, jak ribozomy dosáhnou a regulují precizní ukončení kanonické translace, bez akumulace předčasně uvolněných proteinů, které mohou být pro živé buňky toxické. Přispěl jsem také k řešení ribozomalních struktur, které odhalily dlouho hledané strukturní rozdíly, jak ribozom rozpoznává navázaní příbuzné a blízké tRNA, které objasňují mechanismus přesného dekódování. Kromě toho naše kryo-EM struktury E. coli RNA polymerázy navázané na malou ribozomální 30S podjednotku poskytly strukturální základ pro buněčnou ko-lokalizaci transkripčních a translačních mašinerií. Doufám proto, že se mi podaří své poznatky z oblasti spražené transkripce-translace spojit do velmi vzrušujícího příběhu, který by pomohl odhalit novou regulační cestu.
Proč jste se rozhodl právě pro CEITEC MU?
Především si myslím, že CEITEC MU je klíčovou součástí Masarykovy univerzity právě díky svému unikátnímu zaměření na interdisciplinární výzkum v různých oblastech věd o živé přírodě. Věřím, že pro můj tým budou velmi užitečné nejmodernější výzkumné infrastruktury dostupné ve sdílených laboratořích CEITEC. Navíc jsem na Masarykově univerzitě získal všechny své akademické tituly (BSc., MSc. A PhD.). Když jsem tedy měl možnost věnovat se samostatnému výzkumu, vybral jsem si pro takové prostředí, které zároveň považuji za svůj druhý domov. Ani na chvíli jsem neváhal se k výzkumné komunitě CEITEC MU připojit. CEITEC MU také nabízí skvělé a stimulující prostředí pro vědu a inovace. V dlouhodobém horizontu doufám, že se nám podaří vybudovat jeden z nejsilnějších výzkumných týmů zaměřených na transkripci a translaci ve strukturní biologii v zemi.
Jak se vám zatím líbí život v Brně?
Jak jsem již zmínil, považuji Brno za svůj druhý domov, protože jsem dříve v Brně přibližně 10 let žil. Toto město vždy patřilo studentům a je úžasné vidět všechny ty mladé lidi v brněnských ulicích. Lidé jsou zde vždy upřímní a velmi nápomocní. Také se mi líbí historická atmosféra města, když vstoupíte do jeho staré části.
Čeho si na pracovišti nejvíce ceníte?
Na každém pracovišti jsem dychtivě hledal další vědce, kteří jsou ochotni otevřeně sdílet a diskutovat o svých nápadech. To je ve vědě velmi důležité, protože se můžeme navzájem ovlivňovat různými novými směry, které by nás nikdy předtím nenapadly. Také sdílení laboratorního prostoru a společné schůzky a akce můžou zvýšit šanci ke spolupráci a sdílení znalostí mezi vědeckými skupinami. Myslím si, že CEITEC MU poskytuje přesně tento typ živého a interaktivního prostředí.
Mohl byste nám o sobě říct něco zajímavého nebo překvapujícího?
Během své vědecké kariéry jsem žil na různých místech po celém světě: Brno, Grenoble, Londýn, Washington D.C. a Worcester. Přesto jsem vždy miloval život v Brně a jsem nesmírně šťastný, že jsem se sem konečně vrátil. Jsem vášnivý turista, takže jsem rád, že si mohu znovu užít přírodu, která Brno obklopuje.