Profil badań

Badania prowadzone w naszej Pracowni skupiają się na molekularnych mechanizmach aktywacji receptorów zlokalizowanych w błonie komórkowej komórek układu odpornościowego. Szczególną uwagę poświęcamy TLR4, receptorowi z rodziny Toll, który jest aktywowany przez bakteryjny lipopolisacharyd (LPS). Aktywacja receptora TLR4 prowadzi do produkcji mediatorów reakcji zapalnej przez makrofagi, która może wywołać ogólnoustrojowy stan zapalny, tzw. posocznicę (sepsę). TLR4 jest wspomagane przez białko CD14 zakotwiczone w nanodomenach błony komórkowej (tratwach) wzbogaconych w specyficzne lipidy, a udział tych lipidów w szlakach sygnałowych indukowanych przez  LPS jest w centrum naszych zainteresowań. Badamy zatem funkcję PI(4,5)P2, sfingolipidów, acylowanych (palmitoilownych) białek praz enzymów decydujących o ich przemianach w makrofagach stymulowanych przez LPS. Zmierzamy do wyjaśnienia mechanizmów, które kontrolują formowanie się wielocząsteczkowych kompleksów sygnałowych receptora TLR4 w błonie komórkowej i znaczenia tratw lipidowych dla tego procesu. Jesteśmy zainteresowani rolą lipidów w kontrolowaniu dynamiki receptoraTLR4 i białka CD14 w błonie komórkowej, ich interakcji z cytoszkieletem i endocytozy. W długoterminowej perspektywie nasze badania mają na celu identyfikację czynników, dzięki którym możliwe będzie modulowanie odpowiedzi prozapalnej makrofagów na LPS. Badania prowadzimy na liniach komórkowych i pierwotnych makrofagach przejściowo lub stabilnie pozbawionych/nadprodukujących różne białka szlaków sygnałowych indukowanych przez LPS.

Metody:

• biologia molekularna, wyciszanie ekspresji genów, nadprodukcja białek
• technika „click” i ABE połączone ze spektrometrią mas, zmierzające do wykrycia palmitoilacji białek
• testy ELISA, ELISA komórkowa, cytometria przepływowa
• mikroskopia konfokalna, mikroskopia elektronowa
• różnorodne podejścia biochemiczne mające na celu badanie składu, struktury i funkcji tratw lipidowych błony komórkowej

Aktualna działalność badawcza

• zbadanie regulacyjnej roli lipidów błony komórkowej, sfingomieliny i ceramidu, oraz białek „tratw”, w tym CD14, w przekazywaniu sygnału przez receptor TLR4, który prowadzi do produkcji cytokin prozapalnych. Badania obejmują analizę mikroskopową i biochemiczną kompleksu sygnałowego TLR4, endocytozy CD14 i TLR4 oraz odpowiedzi prozapalnej makrofagów.
• badanie roli retromeru w recyrkulacji CD14 i TLR4 w komórkach stymulowanych przez LPS.
• badania nad rolą S-acylacji (palmitoilacji) białek w szlakach sygnałowych makrofagów stymulowanych przez LPS. Badania te obejmują analizę proteomiczną zmian S-acylacji białek w oparciu o metaboliczne znakowanie makrofagów analogiem kwasu palmitynowego, a następnie jego detekcji przy użyciu tzw.”click chemistry”, a także przy użyciu techniki ABE oraz zastosowanie spektrometrii mas do identyfikacji znakowanych białek. Celem tych badań jest ustalenie, czy modyfikacja białek polegająca na przyłączeniu kwasu palmitynowego, typowego składnika zachodniej diety, może wpływać na sygnalizację prozapalną indukowaną przez LPS.
• wyjaśnienie roli lipidu błony komórkowej, PI(4,5)P2, w produkcji mediatorów prozapalnych indukowanej przez LPS. Naszym celem jest zbadanie wkładu CD14 i TLR4 w szlaki sygnałowe, które kontrolują obrót fosfatydyloinozytolu w komórkach stymulowanych LPS oraz zidentyfikowanie zaangażowanych enzymów.

Wybrane publikacje

Traczyk G., Świątkowska A., Hromada-Judycka A., Janikiewicz J., Kwiatkowska K. (2022) An intact zinc finger motif of the C1B domain is critical for stability and activity of diacylglycerol kinase-ε. International Journal of Biochemistry and Cell Biology, 152:106295.

Ciesielska A., Krawczyk M., Sas-Nowosielska H., Hromada-Judycka A., Kwiatkowska K. (2022) CD14 recycling modulates LPS-induced inflammatory responses of murine macrophages. Traffic. 23:310-330.

Ziemlińska E., Sobocińska J., Świątkowska A., Hromada-Judycka A., Traczyk G., Malinowska A., Świderska B., Mietelska-Porowska A., Ciesielska A., Kwiatkowska K. (2021) Palm oli-rich diet affects murine liver proteome and S-palmitoylome. International Journal of Molecular Sciences, 22:13094.

Ciesielska A., Matyjek M., Kwiatkowska K. (2021) TLR4 and CD14 trafficking and its influence on LPS-induced pro-inflammatory signaling. Cellular and Molecular Life Sciences, 78:1233-1261.

Kwiatkowska K., Matveichuk O.V., Fronk J., Ciesielska A. (2020) Flotilins: at the intersection of protein S-palmitoylation and lipid-mediated signaling. International Journal of Molecular Sciences, 21:2283

Prymas K., Świątkowska A., Traczyk G., Ziemlińska E., Dziewulska A., Ciesielska A., Kwiatkowska K. (2020). Sphingomyelin synthase activity affects TRIF-dependent signaling of Toll-like receptor 4 in cells stimulated with lipopolysaccharide. Biochimica and Biophysica Acta, Molecular and Cellular Biology of Lipids, 1865:158549

Ciesielska A., Hromada-Judycka A., Ziemlińska E., Kwiatkowska K. (2019) Lysophosphatidic acid up-regulates IL-10 production to inhibit TNF-α synthesis in Mϕs stimulated with LPS. Journal of Leukocyte Biology 106:1285-1301.

Sobocińska J., Roszczenko-Jasińska P., Ciesielska A., Kwiatkowska K. (2018) Protein palmitoylation and its role in bacterial and viral infections. Frontiers in Immunology, 8:2003.

Sobocińska J., Roszczenko-Jasińska P., Zaręba-Kozioł M., Hromada-Judycka A., Matveichuk O.V., Traczyk G., Łukasiuk K., Kwiatkowska K. (2018) Lipopolysaccharide upregulates palmitoylated enzymes of the phosphatidylinositol cycle: An insight from proteomic studies. Molecular & Cellular Proteomics, 17:233-254

Ostatnio realizowane projekty badawcze:

Mechanisms controlling endocytosis of CD14 as a targets for regulation of inflammatory responses of macrophages. 2021 – 2014, NCN, Kraków, [2020/39/B/NZ3/02517, OPUS] PI: dr. Anna Ciesielska

The role of diacylglycerol kinase epsilon, an enzyme of the phosphatidylinositol cycle, in the regulation of LPS-induced pro-inflammatory signaling of macrophages. 2019 – 2022, NCN, Kraków, [2018/29/B/NZ3/00407, OPUS] Kierownik: prof. dr hab. Katarzyna Kwiatkowska

New plasma membrane lipid-dependent mechanisms of regulation of inflammatory responses induced by LPS. 2013 – 2019, NCN, Kraków, [2013/08/A/NZ3/00850, MAESTRO] Kierownik: prof. dr hab. Katarzyna Kwiatkowska

Role of retromer in a regulation of inflammatory responses of macrophages to lipopolysaccharide. 2017 – 2020, NCN, Kraków, [2016/23/D/NZ3/02212, SONATA] Kierownik: dr Anna Ciesielska

Palmitoylated proteins of plasma membrane microdomains as regulators of TLR4 signaling. 2016-2020, EU Horizon 2020 research and innovation program under the Marie Sklodowska-Curie grant No. 665735. Kierownik: prof. dr hab. Katarzyna Kwiatkowska

Lysobisphosphatidic acid – new signaling mediator and factor modulating pro-inflammatory activity of lysophosphatidic acid and lipopolysaccharide. 2013 – 2016, NCN, Kraków, [2013/08/S/NZ1/00844, FUGA ] Kierownik: dr Anna Ciesielska