Naukowcy z Wydziału Biologii otrzymali grant NCN na badania molekularnych mechanizmów formowania błon sześciennych w roślinach

21 07 2025

Naukowcy z Zakładu Anatomii i Cytologii Roślin z Wydziału Biologii pod kierunkiem dr hab. Łucji Kowalewskiej, we współpracy z zespołem z Uniwersytetu Jagiellońskiego (dr Michał Gabruk), uzyskali dofinansowanie projektu „Od natury do biomimetyki: Molekularne mechanizmy formowania błon sześciennych typu diamentu w organizmach fotosyntetyzujących” w ramach programu OPUS 28 Narodowego Centrum Nauki.

Przyznane na 48 miesięcy dofinansowanie wynosi 3 153 542 zł, z czego 1 615 083 zł trafi do zespołu z Uniwersytetu Warszawskiego (lider projektu).

Błony sześcienne stanowią jedne z najbardziej fascynujących i słabo poznanych struktur w biologii komórki. Te złożone trójwymiarowe układy błonowe, występujące w organizmach należących do wielu grup taksonomicznych, strukturalnie są tożsame z opisywanymi przez geometrię różniczkową potrójnie okresowymi powierzchniami minimalnymi. Ciało prolamellarne (PLB) występujące w etioplastach roślinnych służy jako unikatowy model do badania tych struktur, będąc jedynym systemem błon sześciennych, dla którego udało się przeprowadzić pomyślnie wstępne etapy rekonstrukcji in vitro.

Projekt ma na celu wskazanie molekularnych mechanizmów formowania błon sześciennych typu diamentu w organizmach fotosyntetyzujących. Zespół badawczy zastosuje zintegrowane podejście łączące analizę ewolucyjną (prowadzoną we współpracy z dr. Jakubem Baczyńskim z Instytutu Biologii Ewolucyjnej), biologię strukturalną i analizy na układach in vitro. Kluczowe obszary badań obejmują określenie roli białek LPOR i CURT1 w organizacji błon sześciennych oraz zrozumienie, jak różnice w sekwencji aminokwasowej tych białek pomiędzy różnymi gatunkami organizmów fotosyntetyzujących wpływają na strukturę przestrzenną błon sześciennych.

Badania wykorzystują zaawansowane techniki mikroskopowe, w tym kriomikroskopię elektronową i tomografię, uzupełnione modelowaniem komputerowym i metodami uczenia maszynowego. Końcowa faza projektu obejmuje opracowanie sztucznej sieci neuronowej do przewidywania parametrów strukturalnych biomimetycznych błon sześciennych na podstawie składu molekularnego.

Zrozumienie naturalnych mechanizmów formowania błon może znacząco przyczynić się do rozwoju projektowania nowych materiałów biomimetycznych z zastosowaniem w systemach dostarczania leków, inżynierii tkankowej i biotechnologii. Projekt łączy badania podstawowe z zakresu biologii komórki z praktycznym projektowaniem biomateriałów, poszerzając wiedzę w zakresie procesów samoorganizacji złożonych układów błonowych, które pozostają nieuchwytne pomimo dziesięcioleci badań.