Přeskočit na hlavní obsah

Neurochemie

Výzkumné oddělení

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.

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

Claudia Valentina De Sanctis, M.Sc.

Jovana Doderović, MSc.

Mgr. Michaela Hrochová

Emily Langore, M.Sc.

Mgr. Anna Misiachna

Mgr. Jakub Netolický

Ms. Gregory Klein Schneider

Mgr. Petra Zahumenská

  • 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

Vyberte rok


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

Publikace

Vyberte rok