Oddělení mikroskopie

Vedoucí: doc. RNDr. Jan Malínský, Ph.D.

Tel.: +420 241 062 597

je zaměřeno na formování, distribuci a dynamiku buněčných struktur neohraničených membránou. Řada biomolekul je v buňce soustředěna ve specializovaných kompartmentech, které postrádají jasně definované hranice, v důsledku toho komunikují se svým okolím přímou difusí. Pomocí moderních mikroskopických metod je možné nejen přesně lokalizovat různé buněčné struktury, ale detekovat též jejich pohyb a potenciální interakce na molekulární úrovni.

Pracovníci
Významné výsledky
Aktuální granty
Publikace

Zástupce vedoucího oddělení:
Ing. Petra Veselá
E-mail: veselap@biomed.cas.cz
Tel.: +420 241 062 119

Vědecký pracovník:
doc. RNDr. Jan Malínský, Ph.D.

Postgraduální studenti:
Ing. Thuraya Awadová
Mgr. Katarína Vaškovičová
Mgr. Jakub Zahumenský

Techničtí pracovníci:
Jitka Eisensteinová
Mgr. Dagmar Folková
Lenka Hlavínová MD
RNDr. Miroslava Opekarová, CSc.
Ing. Petra Veselá

Významné výsledky v roce 2014

1. Membránový potenciál určuje zastoupení gelových sfingolipidových mikrodomén v plasmatické membráně

Ukázali jsme, že zastoupení vysoce uspořádaných sfingolipidových domén v plasmatické membráně živých buněk závisí na membránovém potenciálu. Nezávisle na mechanismu depolarizace, ztráta membránového potenciálu vždy vede k významné redukci těchto gelových membránových mikrodomén. Navrhli jsme, že napětím indukovaná reorganizace membránových lipidů by mohla hrát významnou roli v regulačních mechanismech, např. v rychlé odpovědi buňky na podmínky akutního stresu.

Dva vzájemně se doplňující pohledy mikrodomén v plasmatické membráně.

Spolupráce: MFF UK v Praze

Publikace:

Vecer J., Vesela P., Malinsky J., Herman P. Sphingolipid levels crucially modulate lateral microdomain organization of plasma membrane in living yeast. FEBS Lett. 588(3):443-9. doi: 10.1016/j.febslet.2013.11.038. (2014). IF 3,341.

Herman P, Vecer J, Opekarova M, Vesela P, Jancikova I, Zahumensky J, Malinsky J. Depolarization affects the lateral microdomain structure of yeast plasma membrane. FEBS J. doi: 10.1111/febs.13156. (2014). IF 3,986

2. Mezidruhový přenos membránové mikrodomény

Heterologní expresí specifických proteinových komponent jsme rekonstituovali nepůvodní mikrodoménu v plasmatické membráně hostitelské buňky. Ukázali jsme, že ultrastruktura i funkce této mikrodomény je v hostiteli zachována. Podle našeho nejlepšího vědomí se jedná o první mezidruhový přenos funkční mikrodomény plasmatické membrány.

Diferenciální stabilizace membránového prostoru CAN1 (MCC) pomocí specifických proteinů

Publikace:

Vaskovicova K, Stradalova V, Efenberk A, Opekarova M, Malinsky J. Assembly of fission yeast eisosomes in the plasma membrane of budding yeast: Import of foreign membrane microdomains. Eur J Cell Biol. 2015 Jan;94(1):1-11. doi: 10.1016/j.ejcb.2014.10.003. Epub 2014 Oct 22. IF 3,699.

Významné výsledky v roce 2013

1. Obsah sfingolipidů zásadním způsobem ovlivňuje laterální doménové uspořádání plasmatické membrány.

Pomocí fluorescenční spektroskopie jsme prokázali na sfingolipidech závislou reorganizaci gelových mikrodomén v plasmatické membráně Saccharomyces cerevisiae. Obsah těchto mikrodomén byl významně snížen v mutantu lcb1-100, deficientním v biosyntéze sfingolipidů. Stejné snížení nastalo po depleci sfingolipidů pomocí myriocinu. Tento fenotyp bylo možno potlačit dodáním exogenního dihydrosfingosinu. Naše data ukazují, že organizace laterálních mikrodomén je bytostnou úlohou sfingolipidů.

Obr. Dva komplementární pohledy na mikrodomény v plasmatické membráně.

Konfokální fluorescenční obraz integrálního membránového pro teinu, který se akumuluje ve specifických laterálních mikrodoménách plasmatické membrány kvasinek. A. Dvě charakteristické struktury membránových mikrodomén visualizovaných pomocí elektronové mikroskopie – žlábkové invaginace kvasniční plasmatické membrány (šipky) a proteolipidové shluky vykazující hexagonální symetrii hroty: (B., C.) Měřítka: 5μm A. 500μm

Spolupráce: MFF UK v Praze

Publikace:

2. Membránové mikrodomény, rafty a detergentům odolné membrány v buňkách opatřených buněčnou stěnou

V přehledném článku jsme shrnuli dosavadní stav poznání doménového uspořádání plasmatické membrány. Povětšinou imobilní mikrodomény v buňkách opatřených buněčnou stěnou byly přímo visualizovány. Tyto domény se daří uvádět do kontextu s mezibuněčnými (symbiotickými či patogenními) interakcemi, membránovým transportem, stresem a polarizovaným růstem. Dosud publikovaná data podporují nejméně tři různé mechanismy formování těchto mikrodomén.

Obr. Stabilizace membránového kompartmentu Can1 (MCC) pomocí specifických proteinů

Velikost jednotlivých mikrodomén MCC je určována eisosomem, cytosolickým proteinovým agregátem asociovaným s plasmatickou membránou. Lineární eisosom je stabilizován specializovanými coil-coiled proteiny – Seg1 (S. cerevisiae) a Sle1 (S. pombe). Kvantitativní morfologickou analýzou jsme porovnali průměrnou délku eisosomů v buňkách exprimujících samotný Seg1 v jedné nebo dvou genových kopiích a buňkách exprimujících oba stabilizační proteiny Seg1 a Sle1. A.Pozorované buňky byly roztříděny do tří kategorií: s krátkými (do 0,5μm; vlevo), prodlouženými (mezi 0,5 a 1,0μm; uprostřed) a dlouhými eisosomy (>1μm; vpra- vo). B. Změny v procentuálním zastoupení jednotlivých kategorií ve sledovaných buněčných liniích ukázaly, že efektivita Sle1 v procesu stabilizace eisosomu, vyjádřená jako průměrná délka MCC mikrodomén v buňce, je významně vyšší v porovnání s jeho S. cerevisiae homologem Seg1. Signál: fluorescence SpPil1-mRFP. Měřítko: 5μm.

Spolupráce: Department for Plant Biology, Carnegie Institution for Science, Stanford, CA, Institute of Cell Biology and Plant Physiology, University of Regensburg, Germany; Mikrobiologický ústav AV ČR

Publikace:

Malinsky J., Opekarova M., Grossmann G, and Tanner W. Membrane Microdomains, Rafts, and Detergent-Resistant Membranes in Plants and Fungi. Annu Rev Plant Biol 64:501–29 (2013). IF 25,962.

SAV-15-02, Prekurzory biosyntézy kardiolipinu: důvody pro abnormální akumulaci, vliv na funkci a morfologii mitochondrií, 2015-2017

GA ČR P302/15-10641S, Specifické mikrodomény plasmatické membrány v regulaci stárnutí, 2015-2017

2016

Chum, T., Glatzová, D., Kvíčalová, Z., Malínský, J., Brdička, T., Cebecauer, M.: (2016) The role of palmitoylation and transmembrane domain in sorting of transmembrane adaptor proteins. J. Cell Sci., 129(1): 95-107.

Malínský, J., Opekarová, M.: (2016) New Insight Into the Roles of Membrane Microdomains in Physiological Activities of Fungal Cells. Int. Rev. Cell Mol. Biol., 325: 119-180.

Malínský, J., Tanner, W., Opekarová, M.: (2016) Transmembrane voltage: Potential to induce lateral microdomains. Acta Mol. Cell Biol. Lipids, 1861(8 Pt B): 806-811.

Plecitá-Hlavatá, L., Engstová, H., Alán, L., Špaček, T., Dlasková, A., Smolková, K., Špačková, J., Tauber, J., Strádalová, V., Malínský, J., Lessard, M., Bewersdorf, J., Ježek, P.: (2016) Hypoxic HepG2 cell adaptation decreases ATP synthase dimers and ATP production in inflated cristae by mitofilin down-regulation concomitant to MICOS clustering. Faseb J., 30(5): 1941-1957.

Pokorná, L., Čermáková, P., Horváth, A., Baile, M.G., Claypool, S.M., Griač, P., Malínský, J., Balážová, M.: (2016) Specific degradation of phosphatidylglycerol is necessary for proper mitochondrial morphology and function. Biochim. Biophys. Acta-Bioenerg., 1857(1): 34-45.

Wang, H.X., Douglas, L.M., Veselá, P., Rachel, R., Malinský, J., Konopka, J.B.: (2016) Eisosomes promote the ability of Sur7 to regulate plasma membrane organization in Candida albicans. Mol Biol Cell., 27(10): 1663-1675.

2015

Grousl, T., Opekarová, M., Strádalová, V., Hašek, J., Malínský, J.: (2015) Evolutionarily Conserved 5'-3' Exoribonuclease Xrn1 Accumulates at Plasma Membrane-Associated Eisosomes in Post-Diauxic Yeast. PLoS One. 10(3): e0122770.

Herman, P., Večeř, J., Opekarová, M., Veselá, P., Jančíková, I., Zahumenský, J., Malinský, J.: (2015) Depolarization affects lateral microdomain structure of yeast plasma membrane. FEBS J. 282(3): 419-434.

Pokorná, L., Čermáková, P., Horváth, A., Baile, M.G., Claypool, S.M., Griač, P., Malínský, J., Balážová, M.: (2015) Specific degradation of phosphatidylglycerol is necessary for proper mitochondrial morphology and function. Biochim Biophys Acta. 1857(1): 34-45.

Vaškovičová, K., Strádalová, V., Efenberk, A., Opekarová, M., Malínský, J.: (2015) Assembly of fission yeast eisosomes in the plasma membrane of budding yeast: Import of foreign membrane microdomains. Eur. J. Cell Biol. 94(1): 1-11.

2014

Vecer, J., Veselá, P., Malínský, J., Herman, P.: (2014) Sphingolipid levels crucially modulate lateral microdomain organization of plasma membrane in living yeast. FEBS Lett. 588(3): 443-449.

2013

Malínský, J., Opekarová, M., Grossmann, G., Tanner, W.: (2013) Membrane microdomains, rafts, and detergent-resistant membranes in plants and fungi. Annu. Rev. Plant Biol. 64: 501-529.

Rinnerthaler, M., Slaba, R., Grousl, T., Strádalová, V., Heeren, G., Richter, K., Breitenbach-Koller, H., Malínský, J., Hasek, J., Breitenbach, M.: (2013) Mmi1, the yeast homologue of mammalian TCTP associates with stress granules in Heat-Shocked Cells and Modulates proteasome activity. PLoS One. 8(10): e77791.