Laboratoř mezibuněčné dynamiky

Zaměření

V naší laboratoři zkoumáme, jak mikrotubulární cytoskelet uspořádává vnitrobuněčné komponenty do specializovaných kompartmentů. Tato prostorová organizace — neboli kompartmentalizace — je charakteristickým znakem eukaryotických organismů a umožňuje buňkám efektivně koordinovat složité biochemické procesy. Zvláště nás zajímá, jak mikrotubuly a molekulární motory spolupracují na přesném transportu proteinů a organel uvnitř neuronů.

Metody

Vyvíjíme a využíváme experimentální nástroje, které kombinují pokročilé zobrazování jednotlivých molekul s precizní prostorově-časovou manipulací, kvantitativní analýzou a numerickým modelováním, abychom mohli vizualizovat molekulární dynamiku uvnitř živých buněk. S využitím senzorických neuronů C. elegans jako modelového systému přímo pozorujeme, jak dynamika mikrotubulů, motorické proteiny, MAPs a cargo adaptory společně vytvářejí a udržují neuronální a cilární kompartmenty.

Kompartmentalizace cilií

Významnou částí našeho výzkumu je porozumět mechanismům vnitrobuněčné dynamiky, které vymezují a udržují hranice cilárního kompartmentu — tedy tomu, jak proteiny do cilíí vstupují, jak se v nich pohybují a jak jsou z cilí zpětně recyklovány. Cilie jsou drobné, ale vysoce specializované struktury, které slouží jako senzorická a signální centra buňky. Poruchy jejich organizace vedou k celé řadě onemocnění označovaných jako ciliopatie, což z nich činí výjimečný model pro studium toho, jak selhává buněčná kompartmentalizace v průběhu chorobných procesů.

Vize

Odhalením mechanismů, kterými cytoskeletární transport utváří buněčnou organizaci, chceme objasnit obecné principy vysvětlující, jak se ze souhry molekulárních pohybů rodí struktura a funkce — a jak jejich narušení vede k senzorickým a neurologickým poruchám.

Hledáme nové kolegy

Do našeho týmu vždy rádi přijmeme motivované postdoky a studenty (Ph.D., magisterské i bakalářské), kteří by se chtěli k naší skupině připojit. V případě zájmu prosím kontaktujte přímo Aniruddhu.

2025

• Mitra, A. †, Gioukakis, E., Mul, W., Peterman, E.J.G. †, Delivery of intraflagellar transport proteins to the ciliary base and assembly into trains. Science Advances (2025); doi: 10.1126/sciadv.adr1716
• Mul, W., Mitra, A., Prevo, B., Peterman, E.J.G., DYF-5 regulates intraflagellar transport by affecting train turnaround. Molecular Biology of the Cell (2025). doi: 10.1091/mbc.E24-08-0378

2024

• Mitra, A., Loseva, E., Peterman, E.J.G., IFT cargo and motors associate sequentially with IFT trains to enter cilia. Nature Communications (2024); doi: 10.1038/s41467-024-47807-2
• Meiβner, L., Schüring, I., Mitra, A., Diez, S., Human kinesin-5 KIF11 drives the helical motion of anti-parallel and parallel microtubules around each other. The EMBO Journal (2024); doi: 10.1038/s44318-024-00048-x

2023

• Mitra, A.*, Loseva, E.*, Haasnoot, G. H., Peterman, E.J.G., A small excitation window allows long-duration single-molecule imaging, with reduced background autofluorescence, in C. elegans neurons. Optics Communications (2023); doi: 10.1016/j.optcom.2023.129700
• Loseva, E., van Krugten, J., Mitra, A., Peterman, E.J.G., Single-molecule fluorescence microscopy in sensory cilia of living Caenorhabditis elegans. Springer’s Protocols, Single Molecule Analysis: Methods and Protocols (2023); doi: 10.1007/978-1-0716-3377-9_7

2022

• Mul, W.*, Mitra, A.* †, Peterman, E.J.G. †, Mechanisms of Regulation in Intraflagellar Transport Cells (2022); doi: 10.3390/cells11172737
• Mitra, A., Peterman, E.J.G., Intraflagellar transport: Derailing causes turnarounds. Current Biology (2022); doi: 10.1016/j.cub.2022.07.061

2020

• Mitra, A., Meiβner, L., Gandhimathi, R., Ruhnow, F., Renger, R., Diez, S., The kinesin-14, Ncd, drives right-handed, helical motion of antiparallel microtubules around each other. Nature Communications (2020); doi: 10.1038/s41467-020-16328-z
• Mitra, A., Peterman, E.J.G., Motor Proteins: It Runs in the Family, but at Different Speeds. Current Biology (2020); doi: 10.1016/j.cub.2020.02.005

2019

• Mitra, A.*, Sune, M.*, Diez, S., Sancho, J.M., Oriola, D., Casademunt, J., A Brownian ratchet model explains the biased sidestepping movement of single-headed kinesin-3 KIF1A. Biophysical Journal (2019); doi: 10.1016/j.bpj.2019.05.011

2018

• Mitra, A., Ruhnow, F., Girardo, S., Diez, S., Directionally biased sidestepping of Kip3/kinesin-8 is regulated by ATP waiting time and motor-microtubule interaction strength. Proceedings of the National Academy of Sciences (2018); doi: 10.1073/pnas.1801820115
• Rank, M.*, Mitra, A.*, Reese, L., Diez, S., Frey, E., Limited resources induce bistability in microtubule length regulation. Physics Review Letters (2018); doi: 10.1103/PhysRevLett.120.148101
• Bugiel, M., Mitra, A., Girardo, S., Diez, S., Schäffer, E., Measuring microtubule supertwist and lattice defects by 3D-Force-Clamp tracking of single kinesin-1 motors. Nanoletters (2018); doi: 10.1021/acs.nanolett.7b04971

Starší

• Braun, M., Lansky, Z., Szuba, A., Schwarz, F., Mitra, A., Gao, M., Ludecke, A., tenWolde, P.R., Diez, S., Changes in microtubule overlap length regulate kinesin-14-driven microtubule sliding. Nature Chemical Biology (2017); doi: 10.1038/nchembio.2495
• Mitra, A., Ruhnow, F., Nitzsche, B., Diez, S., Impact-free measurement of microtubule rotations on kinesin and cytoplasmic-dynein coated surfaces. PLoS One (2015); doi: 10.1371/journal.pone.0136920
• Bormuth, V., Nitzsche, B., Ruhnow, F., Mitra, A., Storch, M., Rammner, B., Howard, J., Diez, S., The Highly Processive Kinesin-8, Kip3, switches microtubule protofilaments with a bias toward the left. Biophysical Journal (2021); doi: 10.1016/j.bpj.2012.05.024

AV ČR: Lumina quaeruntur LQ200972601, Ciliary compartmentalization: a dynamic single-molecule view, 2026 - 2030

GAČR Junior STAR: 26-22371M, Molecular mechanisms of protein sorting in sensory cilia, 2026 - 2030