Laboratorium Glikobiologii

Laboratorium bada rolę glikanów: glikoprotein i glikosfingolipidów w oddziaływaniach komórek z innymi komórkami oraz patogenami, takimi jak toksyny bakteryjne i merozoity zarodźca malarii, zajmuje się też molekularnymi podstawami różnicowania antygenów grupowych krwi.

Obecnie przedmiotem badań w Laboratorium jest:

  • Rola glikosfingolipidów i glikoprotein zawierających antygeny ludzkiego układu grupowego P1PK w oporności ptaków na toksyny Shiga.
  • Wpływ N-glikozylacji na aktywność ludzkiej syntazy Gb3/CD77, glikozylotransferazy syntezującej antygeny układu grupowego krwi P1PK.
  • Rola kwasów sjalowych (NeuAc oraz NeuGc) jako receptorów w swoistym rozpoznaniu erytrocytów gospodarza przez zarodźce z gatunku Plasmodium zakażające naczelne.
  • Rola glikozylacji w powstawaniu wielokomórkowości zwierzęcej.

Kontakt

Kierownik

Kierownik: Prof. dr hab. Marcin Czerwiński, profesor zwyczajny (0000-0003-2859-3699)  

Absolwent Wydziału Chemicznego Politechniki Wrocławskiej, który ukończył w 1982 r. W Instytucie pracuje od 1983 r., stopień doktora nauk przyrodniczych w zakresie biologii o specjalności biochemia uzyskał w 1991 r. na podstawie pracy „Badania nad degradacją transportera anionów z erytrocytów ludzkich z zastosowaniem przeciwciała monoklonalnego”, napisanej pod kierunkiem prof. Elwiry Lisowskiej.

W latach 1992–1994 przebywał na stypendium naukowym na Uniwersytecie Pensylwanii w Filadelfii w USA. W 2003 r. otrzymał stopień doktora habilitowanego na podstawie rozprawy: „Molekularna charakterystyka przeciwciał rozpoznających ludzką glikoforynę A”.

W 2016 r. uzyskał tytuł profesora nauk biologicznych. Od 2017 r. jest kierownikiem Laboratorium Glikobiologii w Instytucie Immunologii i Terapii Doświadczalnej PAN. Marcin Czerwiński jest współautorem 74 publikacji i 79 doniesień konferencyjnych. Był promotorem 6 prac licencjackich, 21 magisterskich i 5 doktorskich oraz kierownikiem 6 grantów MNiSW/KBN/NCN. Zainteresowania badawcze koncentrują się wokół glikobiologii i biologii molekularnej antygenów grupowych krwi u ludzi i zwierząt.  

Zespół

Profesor Instytutu:

Adiunkci:

  • dr inż. Łukasz Sobala (0000-0002-3807-6452)
  • dr Radosław Kaczmarek (obecnie na stypendium w USA)

Specjaliści:

  • mgr Katarzyna Szymczak-Kulus (0000-0003-2660-3662)
  • mgr Anna Bereźnicka
  • mgr Patrycja Burzyńska
  • Maria Banaś

Doktoranci:

Najważniejsze osiągnięcia naukowe
  • Wykazanie, że antygen grupowy NOR, który jest przyczyną poliaglutynacji NOR (aglutynacja, czyli zlepianie, erytrocytów przez przeciwciała innych osób), powstaje w wyniku punktowej mutacji w genie kodującym ludzką syntazę Gb3/CD77 powodującej zmianę reszty aminokwasowej w pozycji 211 z glutaminy na kwas glutaminowy. Enzym z takim podstawieniem aminokwasowym uzyskuje zdolność syntezy rzadkich antygenów NOR (2012).
  • Określenie swoistości ludzkiej syntazy Gb3/CD77 i wykazanie, że enzym ten syntezuje trzy rodzaje antygenów glikosfingolipidowych, zgodnie z zasadą „jeden enzym, trzy antygeny, cztery fenotypy”. Dodatkowo, aktywność enzymu jest związana z obecnością N-glikanów w miejscach N-glikozylacji (N121 i N203), których brak powoduje delokalizację enzymu w komórce (2016, 2020).
  • Wykazanie, że glikoforyny C i D są receptorami dla liganda EBA-140 zarodźca Plasmodium falciparum i Plasmodium reichenowi, które powoduję malarię odpowiednio u człowieka i szympansa (2017, 2019).
Metody badawcze
  • Badanie oddziaływań między glikoproteinami i glikosfingolipidami komórek jako receptorami dla patogenów (Plasmodium falciparum) i toksyn (toksyna Shiga): cytofluorymetria przepływowa, rezonans plazmonów (SPR), Western blotting, ELISA, chromatografia cienkowarstwowa, spektrometria masowa.
  • Analiza aktywności enzymatycznej glikozylotransferaz: mutageneza ukierunkowana, otrzymywanie enzymów w różnych systemach ekspresyjnych (komórki owadzie Sf9 i HighFive, Leishmania tarentolae, HEK293) oraz ich oczyszczanie, badanie kinetyki, analiza swoistości donorowej oraz akceptorowej za użyciem syntetycznych oligosacharydów.
  • Badania glikomów protistów i zwierząt: filogenetyka, glikogenomika, hodowla i transfekcje organizmów z rodzin Capsaspora, Salpingoeca oraz Nematostella.
Kluczowa aparatura badawcza
  • Biologia molekularna: termocykler do reakcji PCR, zestawy do elektroforezy białek i kwasów nukleinowych, urządzenie do wizualizacji żeli agarowych, żeli PAA i membran (G-Box), czytnik ELISA, czytnik luminescencji, spektrofotometr, cieplarki do hodowli bakteryjnych.
  • Hodowla komórek: inkubatory CO2 do hodowli komórek ssaczych, inkubatory do hodowli komórek owadzich i pierwotniaków, komory laminarne, bioreaktor, automatyczny licznik komórek, mikroskopy świetlne i fluoroscencyjny.
  • Analiza glikolipidów: wyparka obrotowa, aparat do zagęszczania próbek lipidowych w obecności azotu, cieplarki.
Najważniejsze projekty badawcze (ostatnie 10 lat)
  • Grant MNiSW nr N302 281436 (2009-2013): Charakterystyka struktury i wiązania liganda (BAEBL) Plasmodium falciparum do receptora (glikoforyny C) na erytrocytach ludzkich z myślą o hamowaniu inwazji zarodźca malarii. Kierownik: dr hab. Ewa Jaśkiewicz.
  • Grant MNiSW nr N302 662940 (2011-2014): Glikozylotransferaza o nowej aktywności enzymatycznej znaleziona u osób z poliaglutynacją NOR. Kierownik: prof. dr hab. Marcin Czerwiński.
  • Grant MNiSW nr N401 631640 (2011-2012): Genetyczne podstawy  dziedzicznej poliaglutynacji NOR. Kierownik: Dr Anna Suchanowska (opiekun: prof. dr hab. Marcin Czerwiński).
  • Grant Polonium nr 27691NH (2012-2013): Charakterystyka fragmentów VHH (rekombinowanych pochodnych wielbłądzich przeciwciał) rozpoznających białka ważne dla ludzkiego zdrowia. Kierownik: prof. dr hab. Marcin Czerwiński. Partner: Olivier Bertrand, Narodowe Centrum Transfuzji Krwi w Paryżu.
  • Grant NCN PRELUDIUM 3 nr 2012/05/N/NZ6/00667 (2013-2016): Badanie aktywności oraz immunogenności rekombinowanego antygenu EBA-140 Plasmodium falciparum, otrzymanego w komórkach owadzich. Kierownik: dr Joanna Rydzak (opiekun: dr hab. Ewa Jaśkiewicz).
  • Grant NCN OPUS 7 nr 2014/13/B/NZ6/00227 (2015-2019): Antygeny układów grupowych P1PK i GLOB jako receptory dla toksyn Shiga. Kierownik: prof. dr hab. Marcin Czerwiński.
  • Grant MNiSW „Diamentowy Grant” nr 0097/DIA/2017/46 (2017-2020): Ludzka syntaza Gb3/CD77: czy N-glikany mogą wpływać na syntezę glikosfingolipidów? Kierownik: mgr Krzysztof Mikołajczyk (opiekun: prof. dr hab. Marcin Czerwiński).
  • Grant NCN PRELUDIUM 12 nr 2016/23/N/NZ6/01482 (2017-2020): Charakterystyka swoistości i immunogenności rekombinowanego regionu wiążącego liganda EBA-181 P. falciparum, otrzymanego w systemie bakulowirusowym – na tropie receptora na erytrocytach ludzkich. Kierownik: dr Agata Zerka (opiekun: dr hab. Ewa Jaśkiewicz).
  • Międzynarodowy grant NCN HARMONIA 10 nr 2018/30/M/NZ6/00653 (2019-2022): Molekularne podstawy swoistości zarodźców malarii z rodzaju Laverania. Kierownik: dr hab. Ewa Jaśkiewicz. Partner: Julian Rayner (University of Cambridge).
  • Grant NCN OPUS 16 nr 2018/31/B/NZ6/01828 (2019-2022): Antygeny układu grupowego krwi P1PK u ptaków: rola syntazy Gb3/CD77 w oporności na toksyny Shiga. Kierownik: prof. dr hab. Marcin Czerwiński.
  • Grant NCN SONATINA 4 nr 2020/36/C/NZ8/00081 (2020-2023): Rola glikozylacji w powstawaniu wielokomórkowości zwierzęcej. Kierownik: dr inż. Łukasz Sobala.
Wybrane publikacje
  • Czerwiński M., Kern J., Grodecka M., Paprocka M., Krop-Watorek A., Wasniowska K.: Mutational analysis of the N-glycosylation sites of Duffy antigen/receptor for chemokines. Biochemical and Biophysical Research Commununications, 2007, 356(3): 816-821 (http://doi.org/1016/j.bbrc.2007.03.054)
  • Suchanowska A., Kaczmarek R., Duk M., Łukasiewicz J., Smolarek D., Majorczyk E., Laskowska A., Jaśkiewicz E., Waśniowska K., Grodecka M., Lisowska E., Czerwiński M.: A single point mutation in the gene encoding Gb3/CD77 synthase causes a rare inherited polyaglutination syndrome. J Biol Chem, 2012, 287(45): 38220-38230 (https://doi.org/1074/jbc.M112.408286)
  • Kaczmarek R., Buczkowska A., Mikołajewicz K., Krotkiewski H.,Czerwinski M.: P1PK, GLOB, and FORS blood group systems and GLOB collection: biochemical and clinical aspects. Do we understand it all yet? Transfus Med Rev, 2014, 28(3):126-36 (https://doi.org/1016/j.tmrv.2014.04.007)
  • Kaczmarek R., Duk M., Szymczak K., Korchagina E., Tyborowska J., Mikolajczyk K., Bovin N., Szewczyk B., Jaskiewicz E.,Czerwinski M.: Human Gb3/CD77 synthase reveals specificity toward two or four different acceptors depending on amino acid at position 211, creating P(k), P1 and NOR blood group antigens. Biochem Biophys Res Commun, 2016, 470(1):168-174 (https://doi.org/1016/j.bbrc.2016.01.017)
  • Zerka A., Olechwier A., Rydzak J., Kaczmarek R., Jaskiewicz E.: Baculovirus-expressed Plasmodium reichenowi EBA-140 merozoite ligand is host specific. Parasitol Int, 2016, 65:708-714 (https://doi.org/1016/j.parint.2016.07.009)
  • Kaczmarek R., Mikołajewicz K., Szymczak K., Duk M., Majorczyk E., Krop-Watorek A., Buczkowska A., Czerwiński M.: Evaluation of an amino acid residue critical for the specificity and activity of human Gb3/CD77 synthase. Glycoconjugate J, 2016, 33:963-973 (https://doi.org/1007/s10719-016-9716-9)
  • Zerka A., Kaczmarek R., Czerwinski M., Jaskiewicz E.: Plasmodium reichenowi EBA-140 merozoite ligand binds to glycophorin D on  chimpanzee red blood cells, shedding new light on origins of Plasmodium falciparum. Parasites Vectors, 2017, 10(1):554 (https://doi.org/1186/s13071-017-2507-8)
  • Kaczmarek R., Szymczak-Kulus K., Bereźnicka A., Mikołajczyk K., Duk M., Majorczyk E., Krop-Watorek A., Klausa E., Skowrońska J., Michalewska B., Brojer E., Czerwinski M.: Single nucleotide polymorphisms in A4GALT spur extra products of the human Gb3/CD77 synthase and underlie the P1PK blood group system. PLoS One, 2018, 13(4):e0196627 (https://doi.org/1371/journal.pone.0196627)
  • Jaskiewicz E., Jodłowska M., Kaczmarek R., Zerka A.: Erythrocyte glycophorins as receptors for Plasmodium merozoites. Parasites Vectors, 2019, 12(1):317 (https://doi.org/1186/s13071-019-3575-8)
  • Mikolajczyk K., Kaczmarek R.,Czerwinski M.: How glycosylation affects glycosylation: the role of N-glycans in glycosyltransferase activity. Glycobiology,  2020:cwaa041 (http://doi.org/10.1093/glycob/cwaa041)