„W przypadku pracy z roślinami potrzebna jest cierpliwość, ale główną cechą, która powinna charakteryzować naukowców jest ciekawość” - mówi dr Sylwia Klińska-Bąchor z Międzyuczelnianego Wydziału Biotechnologii UG i GUMed, która znalazła się na liście 100 najzdolniejszych młodych naukowców w Polsce.

Urszula Abucewicz: - Jak to jest znaleźć się wśród najzdolniejszych młodych naukowców w Polsce?

Dr Sylwia Klińska-Bąchor: - To dla mnie ogromne wyróżnienie i docenienie ścieżki, którą obrałam. Moi koledzy i koleżanki pracujący nad roślinami również cieszą się, że to właśnie „roślinowiec” został uhonorowany.

- W czym tkwi nowatorstwo Pani badań?

- Badania, które realizuję w projekcie finansowanym w ramach OPUS 26, są interdyscyplinarne. Ich głównym celem jest poznanie roli enzymów zaangażowanych w metabolizm lipidów w adaptacji roślin do stresów środowiskowych. W ich realizacji skupiam się nie tylko na efekcie makroskopowym, czyli obserwacji, jakie fizjologiczne zmiany zachodzą we wzroście i rozwoju roślin, ale badam także zmiany na poziomie biochemicznym, czyli interesuje mnie, jak zwiększona lub zmniejszona aktywność enzymów wpływa na remodelowanie kwasów tłuszczowych występujących w membranach roślin. Aby uzyskać te zmiany, wykorzystuję także techniki biologii molekularnej. Nowatorskość moich badań polega na łączeniu fizjologii, biochemii i biologii molekularnej oraz badaniu długotrwałego działania warunków stresowych.

- Bada Pani, jak rośliny reagują na zmieniające się warunki klimatyczne.

- Tak jak wspomniałam, realizuję badania związane z metabolizmem lipidów roślin i ich rolą w adaptacji do różnych warunków środowiskowych. Ubiegając się o stypendium Start, zgłosiłam między innymi publikację dotyczącą adaptacji roślin do długotrwałego działania niskiej temperatury i roli, jaką w tym procesie odgrywają enzymy uczestniczące w metabolizmie triacylogliceroli (lipidów zapasowych), które również pośredniczą w procesie remodelowania lipidów membranowych, czyli edycji składu kwasów tłuszczowych. Nasze badania pokazują, że enzymy zaangażowane właśnie w metabolizm lipidów membranowych, czyli fosfolipidów, pełnią kluczową rolę w adaptacji roślin. W zależności od tego, jakie kwasy tłuszczowe je budują, membrany będą strukturą bardziej sztywną albo bardziej płynną. Wiemy, że do niskich temperatur lepiej zaadaptuje się roślina, której membrana jest bardziej płynna. Chcemy, żeby to remodelowanie, wymiana kwasów tłuszczowych, zachodziło efektywniej i szybciej na te kwasy, które są pożądane w danych warunkach środowiskowych. Naszym zadaniem jest więc zbadanie roli i funkcji poszczególnych enzymów związanych z procesem remodelowania. Chcemy sprawdzić, jak roślina będzie reagować na różne warunki środowiskowe, takie jak wysoka i niska temperatura czy susza, przy zwiększonej lub zmniejszonej aktywności tych enzymów.

Jest sporo publikacji dotyczących wpływu krótkoterminowego stresu na rośliny. My zajmujemy się długotrwałym działaniem stresu abiotycznego, czyli wywołanego warunkami klimatycznymi, jak choćby zmianami pogody. Na naszym wydziale mamy bardzo dobrze rozwiniętą infrastrukturę, która pozwala nam uprawiać rośliny nawet przez 3, 6 lub 9 miesięcy w niskiej temperaturze - 4-6 st. C lub w wysokiej temperaturze, sięgającej 35 st. C. Chcemy odwzorować warunki, które panują za oknem, czy to w lato, czy to w zimie.

- Pracuje Pani także nad modyfikacjami roślin, aby produkowały kwasy tłuszczowe omega-3.

- Kwasy tłuszczowe omega-3 są niezbędne do prawidłowego funkcjonowanie naszych organizmów, dlatego zaliczane są do niezbędnych nienasyconych kwasów tłuszczowych (NNKT), i choć mogą być produkowane w organizmie człowieka, to produkcja ta jest mało wydajna i niewystarczająca do pokrycia naszego zapotrzebowania. Możemy je dostarczać, spożywając np. ryby. Przy czym warto pamiętać, że ryby same w sobie nie produkują kwasów tłuszczowych EPA, DHA, czyli omega-3, tylko zdobywają je z pokarmu, zjadając mikroorganizmy morskie (np. okrzemki), które są głównymi producentami tych związków. W tych badaniach poszukuję kombinacji genów z organizmów morskich, które kodują enzymy uczestniczące w biosyntezie kwasów tłuszczowych omega-3. W pierwszej kolejności wprowadzam kombinację genów do tytoniu i sprawdzam, czy uzyskuję zamierzoną aktywność enzymatyczną i produkt. Następnie wprowadzam je do roślin Arabidopsis thaliana lub Camelina sativa i obserwuję, czy po takiej modyfikacji rośliny będą produkowały te związki.

Udało mi się stworzyć jedną linię, która produkuje EPA. Teraz pracuję nad wzmocnieniem biosyntezy i akumulacji tych związków, wprowadzając dodatkowy gen kodujący enzym odpowiedzialny za biosyntezę lipidów zapasowych, ponieważ zależy nam na tym, aby produkcja tych kwasów tłuszczowych zachodziła szczególnie wydajnie w nasionach.

- Była Pani na stażu w Szwecji. Jakie doświadczenia tam Pani zdobyła?

- Trzy lata temu, tuż po obronie pracy doktorskiej, wyjechałam do jednego z najlepszych uniwersytetów rolniczych na świecie - do Swedish University of Agriculture Science, na trzy miesiące. To było świetne doświadczenie, pojechać tam na chwilę, zobaczyć, jak wygląda laboratorium i popracować w międzynarodowym środowisku, ale musiałam wracać, ponieważ miałam możliwość pracy na uczelni jako postdoc.

Niemniej czas, jaki spędziłam w Szwecji, wykorzystałam od A do Z: to tam, przy wsparciu dr. Kamila Demskiego nauczyłam się transformacji tytoniu i wykonałam badania, które doprowadziły do powstania dwóch publikacji. Zgłosiłam je, ubiegając się o stypendium Fundacji na Rzecz Nauki Polskiej. Dotyczyły one poszukiwania kombinacji enzymów prowadzących do efektywnej syntezy kwasów tłuszczowych omega-3. Udało nam się wówczas zbadać dotychczas niepoznaną rolę acylotransferazy typu LPCAT z okrzemka. Badaliśmy, czy wprowadzenie jej do roślin sprawi, że dojdzie do zwiększenia akumulacji kwasów tłuszczowych omega-3. Przy okazji też zbadaliśmy rolę innej acylotransferazy z tego organizmu - enzymu DGAT, który okazał się być bardzo obiecujący w akumulacji tych związków w puli lipidów zapasowych.

- Na jakich roślinach prowadzi Pani badania? I gdzie je Pani uprawia?

- Rośliny uprawiamy w fitotronach, czyli pomieszczeniach, w których zapewniamy im kontrolowane przez nas warunki do rozwoju. Na specjalnych panelach ustawiamy odpowiednią temperaturę, wilgotność czy długość dnia i nocy, ponieważ chcemy odwzorować warunki naturalne, a czasem celowo „zestresować” rośliny.

W fitotronach uprawiamy między innymi Arabidopsis thaliana (rzodkiewnik pospolity), Nicotiana benthamiana (tytoń) i Camelina sativa (lnicznik siewny), jak i inne roślinny oleiste. Badamy ich fizjologię oraz mechanizmy związane z metabolizmem lipidów, przy których wykorzystujemy linie typu dzikiego, jak i linie posiadające wprowadzone przez nas zmiany w genomie, głównie te związane właśnie z metabolizmem lipidów. Te modyfikacje mogą polegać zarówno na wprowadzeniu obcego genu (transgeneza), jak i genu pochodzącego z tego samego gatunku (cisgeneza), a także na bezpośredniej modyfikacji już istniejącego poprzez na przykład mutagenezę ukierunkowaną i metodę CRISPR-Cas9, którą stosujemy w naszym laboratorium. Takie linie roślin umożliwiają nam szczegółowe badanie roli i funkcji poszczególnych genów i enzymów, które kodują, przy czym należy zaznaczyć, że nasze badania mają charakter badań podstawowych.

Do większości badań wykorzystujemy Arabidopsis thaliana, roślinę modelową powszechnie stosowaną w badaniach nad roślinami, ze względu na m.in. dobrze poznany genom, krótki cykl rozwojowy i łatwość hodowli. Jednak ja w mojej pracy doktorskiej zajmowałam się charakterystyką acylotransferaz obecnych w Camelina sativa, czyli enzymów biorących udział w biosyntezie lipidów, które przenoszą grupy acylowe. Moja praca polegała na biochemicznej charakterystyce tych enzymów, identyfikacji sekwencji kodujących je oraz zbadaniu roli wybranych z nich w odpowiedzi na stres temperaturowy.

Lnicznik siewny to roślina odporna na niską temperaturę o stosunkowo małych wymaganiach glebowych. Uprawiana przed II wojną światową lnianka przeżywała mrozy i rosła tam, gdzie nie udawała się uprawa innych roślin. Stąd wzięło się powiedzenie: „Lepszy rydz niż nic”, ponieważ lnianka ma nasiona, które mają nieco rdzawy kolor, stąd właśnie ten „rydz” w polskim przysłowiu. Produkuje się z niej olej rydzowy.

- Dlaczego lnianka nie jest tak popularna w polskiej uprawie?

- Po II wojnie światowej zaczęto uprawiać na masową skalę rzepak i słonecznik, ponieważ rośliny te dają nieco większy plon, dlatego lnianka zeszła na margines, ale teraz zdobywa coraz większą popularność. Lnicznik siewny jest dość popularny chociażby w krajach Ameryki Północnej; produkuje się z niego głównie biopaliwa. Również od dłuższego czasu prowadzone są testy, w których biopaliwa uzyskane z oleju rydzowego po zmieszaniu z paliwem lotniczym używane są w odrzutowcach czy samolotach pasażerskich. Jedna z wiodących firm kosmetycznych na świecie stosuje go w produktach do pielęgnacji włosów i wypuściła na rynek całą linię opartą na oleju rydzowym. Niestety w Polsce nie udało mi się go kupić.

- Czy zawsze chciała Pani zostać naukowczynią?

- Prawdę mówiąc, nigdy o tym nie myślałam. Większość swojego życia mieszkałam w Helu, wciąż często tam wracam i dalej jestem tam zameldowana. W szkole podstawowej i gimnazjum prawie co roku chodziliśmy z klasą na bardzo ciekawe zajęcia do Stacji Morskiej Instytutu Oceanografii Uniwersytetu Gdańskiego – stąd chyba obecne zainteresowanie badaniem genów z organizmów morskich w celu poszukiwania tych kombinacji prowadzących do efektywnej syntezy kwasów tłuszczowych omega-3. Myślę, że to zamiłowanie do przyrody zaszczepiła we mnie moja nauczycielka przyrody w szkole podstawowej, pani Teresa Drop. Naturalnym więc wyborem w liceum była klasa o profilu biologiczno-chemicznym.

Jeśli zaś chodzi o studia, dostałam się na farmację i biotechnologię. Padło na biotechnologię. Na początku nie do końca wiedziałam, czym zajmuje się ten kierunek, bo w liceum były wprawdzie poruszane podstawy biotechnologii, ale mam wrażenie, że wtedy jeszcze w szkołach nie przywiązywano do tej dyscypliny dużej wagi.

Na początku czułam się na studiach dość niepewnie. Wszystko zmieniło się na trzecim roku, gdy zaczęłam pracować nad pracą licencjacką i trafiłam do laboratorium profesora Antoniego Banasia. Wtedy już wiedziałam, że chciałabym zostać na uczelni. Pod kierunkiem profesora napisałam pracę magisterską, która dotyczyła charakterystyki jednej z acylotransferaz obecnej w lniance. Wtedy nie wiedzieliśmy o tych enzymach występujących w lniance prawie nic. Teraz mamy linię z modyfikacją wprowadzoną metodą CRISPR-Cas9, która lepiej radzi sobie w niskiej temperaturze oraz ma nieco większy plon i większą zawartość kwasu linolenowego.

Po obronie pracy magisterskiej i ukończeniu studiów większość szuka dobrze płatnej pracy, ja jednak zdecydowałam się na studia doktoranckie. Przyznam, że miałam dużo szczęścia, ponieważ pan profesor dostał dofinansowanie z Narodowego Centrum Nauki w ramach konkursu OPUS 13 (2017/25/B/NZ3/00721). Najpierw więc byłam zaangażowana w jeden projekt dotyczący roli acylotransferaz acylo-CoA:lizofosfatydyloetanoloamina (LPEAT) w regulacji wzrostu roślin, a potem w drugi, SHENG 1 (2018/30/Q/NZ3/00497). Realizowaliśmy go we współpracy z uniwersytetem w Wuhan - w środku pandemii. Czasem w żartach tłumaczyłam, że wirusy to nie nasza działka i nie maczaliśmy w tym rąk, a projekt dotyczył zbadania specyficzności substratowej acylotransferaz typu LPCAT z fotosyntetyzujących glonów jednokomórkowych akumulujących oleje.

Aktualnie dalej z przyjemnością kontynuuję pracę naukową, a w ubiegłym roku otrzymałam wspomniane dofinansowanie z Narodowego Centrum Nauki w ramach konkursu OPUS 26 (2023/51/B/NZ3/00253) i razem z moim zespołem badam właśnie wpływ acylotransferaz acylo-CoA:lizofosfatydylocholiny (LPCAT) na wzrost i rozwój Arabidopsis thaliana w warunkach standardowych oraz warunkach stresu abiotycznego.  

- Jakie cechy powinien mieć dobry naukowiec?

- W przypadku pracy z roślinami potrzebna jest cierpliwość, ale główną cechą, która powinna charakteryzować naukowców, jest ciekawość. Dzień przed uroczystą galą na Zamku Królewskim odbyło się spotkanie w Fundacji na Rzecz Nauki Polskiej, podczas którego geochemiczka i polarniczka, profesor Monika Kusiak, wygłosiła power speech. Padły tam słowa, które utkwiły mi w głowie, że otrzymane przez nas stypendium Start to tylko szczyt jednej z gór, a przed nami jest ich jeszcze wiele, jednak ich zdobycie wymaga poświęceń i pracy. Trzeba więc być przygotowanym na to, że jeśli coś chce się osiągnąć, to trzeba wykonać ciężką pracę. Gdyby wszystko było łatwe, nie dawałoby takiej satysfakcji ani nie miałoby takiej wartości, dlatego tym bardziej cieszę się, że FNP doceniło mój wysiłek.

- Dziękuję za rozmowę!