Přeskočit na hlavní obsah

Neurochemie

Výzkumné oddělení

Skupinový portrét týmu z Oddělení neurochemie

Oddělení neurochemie bylo založeno v roce 2018 s cílem provádět špičkový výzkum v oblasti regulace N-methyl-D-aspartátových (NMDA) receptorů v savčích neuronech za normálních i patologických podmínek. Konkrétně studujeme molekulární mechanismy, které regulují i) povrchové množství NMDA receptorů, včetně jejich zrání v endoplazmatickém retikulu a transportu přes Golgiho aparát, a povrchovou mobilitu a lokalizaci NMDA receptorů v synaptických a extrasynaptických oblastech savčích neuronů. Dále studujeme funkční dopad vybraných patogenních variant v genech kódujících GluN podjednotky NMDA receptorů spojených se vznikem epilepsie a dalších neurologických onemocnění a vyvíjíme farmakologické modulátory NMDA receptorů s unikátními mechanismy účinku. Naše výsledky přispívají k pochopení a budoucí terapii poruch spojených s abnormální regulací NMDA receptorů, zahrnujících například epilepsii, či Alzheimerovu chorobu.

Martin Horák

Vedoucí
Mgr. Martin Horák, Ph.D.

Telefonní číslo +420 241 063 623
Mailová adresa martin.horak@iem.cas.cz
Zobrazit více
Přeskočit navigaci

Pracovníci

Zástupce vedoucího oddělení:

Mgr. Petra Zahumenská

Vědečtí pracovníci

Mgr. Katarína Hemelíková, Ph.D.

Mgr. Martin Horák, Ph.D.

Mgr. Marharyta Kolcheva, Ph.D.

Ing. Štěpán Kortus, Ph.D.

Mgr. Marek Ladislav, Ph.D.

Postgraduální studenti

Mgr. Michaela Hrochová

Emily Langore, M.Sc.

Mgr. Anna Misiachna

Mgr. Jakub Netolický

Mgr. Petra Zahumenská

Techničtí pracovníci

Mgr. Anežka Pelikánová

  • Oddělení má k dispozici celkem ~140 m2 včetně laboratorních, kancelářských a skladovacích prostor. Naše kultivační místnost obsahuje laminární box, čtyři CO2 inkubátory, disekční lupu a mikroskop, dále máme k dispozici vybavení pro molekulární biologii (box pro dekontaminaci DNA/RNA pomocí UV záření, inkubátory, třepačky, PCR cyklery, centrifugy), biochemii (homogenizátory, sonikátory, gelovou elektroforézu, přístroj pro Western blot) a elektrofyziologii (mikropipetový tahač, tři plně vybavené elektrofyziologické aparatury s rychlými aplikačními systémy, jedna nově vybudovaná elektrofyziologická aparatura pro snímání z akutních tkáňových řezů). Náš experimentální výzkum probíhá za využití kombinace pokročilých metod molekulární biologie (příprava expresních DNA vektorů, cílená mutageneze, výroba lentivirových částic, genotypizace myších modelů), mikroskopie (klasická konfokální mikroskopie, živá mikroskopie s kvantovými tečkami, uPAINT, dSTORM), biochemie (SDS-PAGE, "Western blotting", kolorimetrické eseje) a elektrofyziologie (metoda terčíkového zámku v konfiguraci snímání z celé buňky nebo z jednotlivého iontového kanálu v buněčných kulturách nebo mozkových řezech). Udržujeme chovné kolonie myší nesoucích geny pro podjednotky NMDA receptorů s podmíněným „knock-out“ (cKO-Grin2A, cKO-Grin2B, cKO-Grin2A/Grin2B, cKO-Grin1), nebo "knock-in" (globálně exprimují Grin2aN615S gen; model epileptických záchvatů vyvolaných zvukem).


Významné výsledky


Patogenní varianta N650K v podjednotce GluN1 reguluje pravděpodobnost otevření NMDA receptorů a snižuje excitotoxicitu vyvolanou NMDA

Nejprve jsme ukázali, že patogenní varianta N650K v podjednotce GluN1 snižuje pravděpodobnost otevření (Po) receptorů GluN1-N650K/GluN2A v porovnání s divokým typem. Dále jsme pomocí metody NMDA-indukované excitotoxicity-inkubace hipokampálních neuronů exprimujících buď podjednotku GluN1, nebo GluN1-N650K po dobu 1 h s různými koncentracemi NMDA-zjistili, že neurony exprimující variantu GluN1-N650K mají zvýšenou odolnost vůči NMDA stimulům.

Reprezentativní snímky fluorescence YFP a Hoechst 33342 v hipokampálních neuronech s výsledkovými grafy. Detailní popis naleznete pod obrázkem.

Patogenní varianta N650K v podjednotce GluN1 reguluje pravděpodobnost otevření NMDA receptorů a snižuje NMDA indukovanou excitotoxicitu. (A) Strukturní model domén M1, M2 a M3 v heterotetrameru hGluN1/hGluN2A; studovaný zbytek je označen červeně. (B) Ukázky záznamů aktivity jednoho kanálu v buňce HEK293 exprimující buď GluN1/GluN2A (vlevo), nebo GluN1-N650K/GluN2A (vpravo) receptory. (C) Reprezentativní snímky fluorescence YFP a Hoechst 33342 v hipokampálních neuronech exprimujících podjednotky GluN1 nebo GluN1-N650K značené YFP. (D) Souhrn procenta mrtvých (tj. pyknotických) neuronů exprimujících uvedené podjednotky hGluN1-1a a ošetřených uvedenými koncentracemi NMDA.

 

Publikace:

Kolcheva, M., Ladislav, M., Netolicky, J., Kortus, S., Rehakova, K., Krausova, B.H., Hemelikova, K., Misiachna, A., Kadkova, A., Klima, M., Chalupska, D., Horak, M.: (2023) The pathogenic N650K variant in the GluN1 subunit regulates the trafficking, conductance, and pharmacological properties of NMDA receptors. Neuropharmacology, 1; 222:109297.


Projekty

Poskytovatel

Rok

2024–2026

Nové blokátory otevřených kanálů NMDA receptorů se zvýšenou inhibicí přes membránu
1. 5. 2020 – 31. 12. 2023

Duálně účinné potenciátory kognice pro paliativní léčbu Alzheimerovy choroby
1. 1. 2022 – 31. 12. 2024

Koncept racionálně navržených sloučenin pro Alzheimerovu chorobu s trojím mechanismem účinku
2022–2025

Národní ústav pro neurologický výzkum
2023–2028

Excelentní výzkum v regenerativní medicíně
  • ExRegMed
  • MŠMT
  • CZ.02.01.01/00/22_008/0004562
2020–2023

Nové neuroprotektivní látky na bázi antagonismu NMDA receptorů a cholinergní stimulace
  • GA ČR
  • 20-12047S

Publikace

7-phenoxytacrine is a dually acting drug with neuroprotective efficacy in vivo.

 OdděleníOddělení neurochemie AutořiKaniaková M.Korábečný J.Holubová K.Kletečková L.Chvojková M.Hakenová K.Prchal L.Novák M.Doležal R.Hepnarová V.Svobodová B.Kučera T.Lichnerová K.Hrčka Krausová B.Horák M.Valeš K.Soukup O. Datum vydání 2021 Metadata Biochemical Pharmacology. 186: 114460.

Morphing cholinesterase inhibitor amiridine into multipotent drugs for the treatment of Alzheimer's disease

 OdděleníOddělení neurochemie AutořiMezeiova E.Prchal L.Hrabinova M.Muckova L.Pulkrabkova L.Soukup O.Misiachna A.Janousek J.Fibigar J.Kucera T.Horák M.Makhaeva G. F.Korabecny J. Datum vydání 2024 Metadata Biomed Pharmacother. 2024 Apr:173:116399. doi: 10.1016/j.biopha.2024.116399. Epub 2024 Mar 15.

Pursuing the Complexity of Alzheimer's Disease: Discovery of Fluoren-9-Amines as Selective Butyrylcholinesterase Inhibitors and N-Methyl-d-Aspartate Receptor Antagonists.

 OdděleníOddělení neurochemie AutořiKonečný J.Misiachna A.Hrabinová M.Pulkrábková L.Benková M.Prchal L.Kučera T.Kobrlová T.Finger V.Kolcheva M.Kortus S.Jun D.Valko M.Horák M.Soukup O.Korábečný J. Datum vydání 2020 Metadata Biomolecules. 11(1): 3.

Specific pathogenic mutations in the M3 domain of the GluN1 subunit regulate the surface delivery and pharmacological sensitivity of NMDA receptors.

 OdděleníOddělení neurochemie AutořiKolcheva M.Kortus S.Hrčka Krausová B.Baráčková P.Misiachna A.Danačíková Š.Kaniaková M.Hemelíková K.Hotovec M.Řeháková K.Horák M. Datum vydání 2021 Metadata Neuropharmacology. 189: 108528.

Structure-activity relationships of dually-acting acetylcholinesterase inhibitors derived from tacrine on N-methyl-d-Aspartate receptors.

 OdděleníOddělení neurochemie AutořiGorecki L.Misiachna A.Damborský J.Doležal R.Korábečný J.Čejková L.Hakenová K.Chvojková M.Zdarová Karasová J.Prchal L.Novák M.Kolcheva M.Kortus S.Kortus Š.Valeš K.Horák M.Soukup O. Datum vydání 2021 Metadata European Journal of Medicinal Chemistry. 219: 113434.

Structure-Guided Design of N-Methylpropargylamino-Quinazoline Derivatives as Multipotent Agents for the Treatment of Alzheimer’s Disease.

 OdděleníOddělení neurochemie AutořiSvobodová B.Pulkrabová L.Pánek D.Misiachna A.Kolcheva M.Andrýs R.Handl J.Čapek J.Nývltová P.Roušar T.Prchal L.Hepnarová V.Hrabinová M.Mucková L.Tosnerová D.Karabanovich G.Finger V.Soukup O.Horák M.Korabecný J. Datum vydání 2023 Metadata International Journal of Molecular Sciences. 24 (11): 9124.

Subunit-Dependent Surface Mobility and Localization of NMDA Receptors in Hippocampal Neurons Measured Using Nanobody Probes

 OdděleníOddělení neurochemie AutořiKortus S.Řeháková K.Klima M.Kolcheva M.Ladislav M.Langore E.Baráčková P.Netolický J.Misiachna A.Hemelíková K.Humpolickova J.Chalupska D.Silhan J.Kaniaková M.Hrčka Krausová B.Boura E.Zapotocky M.Horák M. Datum vydání 2023 Metadata J Neurosci. 2023 Jun 28;43(26):4755-4774. doi: 10.1523/JNEUROSCI.2014-22.2023. Epub 2023 Jun 7.

The Extracellular Domains of GluN Subunits Play an Essential Role in Processing NMDA Receptors in the ER.

 OdděleníOddělení neurochemie AutořiHorák M.Baráčková P.Langore E.Netolický J.Rivas-Ramirez P.Řeháková K. Datum vydání 2021 Metadata Frontiers in Neuroscience. 15: 603715.

The pathogenic N650K variant in the GluN1 subunit regulates the trafficking, conductance, and pharmacological properties of NMDA receptors.

 OdděleníOddělení neurochemie AutořiKolcheva M.Ladislav M.Netolický J.Kortus S.Řeháková K.Hrčka Krausová B.Hemelíková K.Misiachna A.Kádková A.Klíma M.Chalupská D.Horák M. Datum vydání 2023 Metadata Neuropharmacology. 222: 109297.

Spolupráce