Intranet Areál web

Fyziologický ústav AV ČR

Špičková věda pro zdraví

Neurochemie

Neurochemie Schéma cholinergní synapse.

1. Neurochemie

Studujeme fyziologii, biochemii a farmakologii cholinergních neuronů na molekulární úrovni. Ke studiu využíváme především buněčných linií, ale i zvířecích modelů. Zabýváme se hlavně výzkumem v těchto oblastech:

  • biochemická fyziologie a farmakologie cholinergních neuronů
  • vývoj a diferenciace cholinergních neuronů
  • syntéza, skladování a uvolňování acetylcholinu
  • regulace uvolňování acetylcholinu presynaptickými receptory
  • cholinergní mechanismy v patogenezi Alzheimerovy nemoci
  • interakce mezi peptidem beta-amyloidem, acetylcholinem, muskarinovými acetylcholinovými receptory, přenosem signálu přes membránu a aktivací signálních drah
  • muskarinové receptory pro acetylcholin
  • vazebné ortosterické a alosterické vlastnosti
  • interakce s G-proteiny, modelování přenosu signálu do buňky.

2. Biochemie membránových receptorů

Tento tématický okruh zahrnuje studium buněčných a molekulárních mechanismů desenzitizace. Tento proces se podílí na regulaci intenzity účinku vyvolaném vazbou hormonů na receptory spřažené s G proteiny (GPCR). Receptory spřažené s G proteiny jsou integrálními bílkovinami plazmatické membrány, které zprostředkují přenos extracelulárních signálů do nitra buňky. GPCR hrají klíčovou roli v regulaci řady fyziologických procesů a funkcí. Význam GPCR rovněž dokládá skutečnost, že tyto bílkoviny jsou místem působení téměř poloviny celosvětově předepisovaných léků. Hlavní směry našeho výzkumu jsou:

  • úloha buněčné membrány a membránové domény
  • opioidní receptory a drogová závislost
  • vliv monovalentních iontů na delta-opioidní receptory - analýza účinku lithia v živých buňkách a izolovaných buněčných membránách.

Prezentace, přednášky a práce studentů   Publikace 2015 - 2021

Aktuální projekty

Cholinergní modulace striatem řízeného chování

Cílem projektu je za využití  myšího modelu s delecí podjednotky β2 nikotinového receptoru pro acetylcholin v GABAergních interneuronech ve striatu zjistit, jak narušení cholinergní aktivace GABAergních interneuronů ve striatu mění signalizaci a striatem řízené chování. Více

Opioidní receptory a drogová závislost

Užívání drog a léčiv na bázi opioidů je dlouhodobý celospolečenský problém. Drogová závislost postihuje lidstvo po staletí. Opium patří mezi nejstarší známé drogy a je používáno pro své léčebné a euforické účinky po tisíce let. Opakované vystavení lidského organismu působení opioidů vede ve výsledku ke stavu závislosti na těchto látkách. Při vzniku drogové závislosti hrají rozhodující úlohu změny v centrální nervové soustavě (CNS) vyvolané dlouhodobým podáváním opioidů jako jsou například morfin, kodein, heroin a podobně.   Více

Úspěchy

Agonist-specific conformations of the M<sub>2</sub> muscarinic acetylcholine receptor assessed by molecular dynamics

Structurally diverse agonists for a given receptor induce receptor conformations specific to each structural family. These agonist-specific conformations can lead to non-uniform modulation of signalling pathways. This preferential orientation of signalling of a given receptor towards a subset of its signal transducers is termed signalling bias. This property may be employed to develop drugs that selectively produce desired effects while avoiding side effects associated with activation of unwanted signalling pathways. We modelled conformations of the M2 receptor specific to individual agonists, including the newly developed Gi-biased agonists. Více

Role of membrane cholesterol in differential sensitivity of muscarinic receptor subtypes to persistently bound xanomeline

Our new publication in journal Neuropharmacology in which we demonstrate that membrane cholesterol plays an important and subtype-specific role in activation of muscarinic acetylcholine receptors. To our knowledge, this is the first demonstration of pharmacological selectivity due to differences in receptor-membrane interactions at any GPCR. The possibility to achieve pharmacological selectivity based on receptor-membrane interactions changes our view on the molecular basis of pharmacological selectivity and opens new ways for the development of a novel pharmaceutics. Více

Publikace

Jakubík; Jan - El-Fakahany; E. E. Allosteric Modulation of GPCRs of Class A by Cholesterol . International Journal of Molecular Sciences. 2021; 22(4)); 1953 . IF = 4.556 [ASEP] [ doi ]
Brejchová; Jana - Holáň; Vladimír - Svoboda; Petr . Expression of Opioid Receptors in Cells of the Immune System . International Journal of Molecular Sciences. 2021; 22(1)); 315 . IF = 4.556 [ASEP] [ doi ]
Randáková; Alena - Nelic; Dominik - Ungerová; Dana - Nwokoye; P. - Su; Q. - Doležal; Vladimír - El-Fakahany; E. E. - Boulos; J. - Jakubík; Jan . Novel M-2-selective; G(i)-biased agonists of muscarinic acetylcholine receptors . British Journal of Pharmacology. 2020; 177(9); 2073-2089 . IF = 7.730 [ASEP] [ doi ]
Randáková; Alena - Nelic; Dominik - Doležal; Vladimír - El-Fakahany; E. E. - Boulos; J. - Jakubík; Jan . Agonist-Specific Conformations of the M-2 Muscarinic Acetylcholine Receptor Assessed by Molecular Dynamics . Journal of Chemical Information and Modeling. 2020; 60(4); 2325-2338 . IF = 4.549 [ASEP] [ doi ]
Jakubík; Jan - Randáková; Alena - Chetverikov; Nikolai - El-Fakahany; E. E. - Doležal; Vladimír . The operational model of allosteric modulation of pharmacological agonism . Scientific Reports. 2020; 10(1)); 14421 . IF = 3.998 [ASEP] [ doi ]

Fotogalerie oddělení

2D elektroforetická mapa proteinů plazmatických membrán z frontální mozkové kůry potkanů 2D elektroforetická mapa proteinů plazmatických membrán z frontální mozkové kůry potkanů
Vliv deplece cholesterolu na distribuci receptoru pro thyreoliberin (TRH) a morfologii buněk HEK293 stabilně exprimujících fúzní protein TRH-R-eGFP (linie VTGP) Vliv deplece cholesterolu na distribuci receptoru pro thyreoliberin (TRH) a morfologii buněk HEK293 stabilně exprimujících fúzní protein TRH-R-eGFP (linie VTGP)
NPY+ interneurony (zeleně) v myším striatu injikovaném AAV5-mCherry (červeně) NPY+ interneurony (zeleně) v myším striatu injikovaném AAV5-mCherry (červeně)
Celá fotogalerie

Lidé

Mgr. Jan Jakubík, PhD
vedoucí oddělení
MUDr. Vladimír Doležal, DrSc.
zástupce vedoucího oddělení
MUDr. et Mgr. Helena Janíčková, PhD
vědecká pracovnice
Mgr. Eva Dolejší, PhD
vědecká asistentka
Mgr. Alena Randáková, PhD
vědecká asistentka
Alice Abbondanza, MSc
postgraduální studentka

Nikolai Chetverikov, MSc

postgraduální student

Denise Greco, MSc

odborná pracovnice VaV
Bc. Jana Bláhová
studentka
Trisha Dhabalia
studentka

Bc. Mutale Jane Mulenga

studentka

Bc. Dominik Nelic

student
Bc. Alexandra Tyshkevich
studentka
Dana Ungerová
technická pracovnice
 

Bc. Jan Eliáš

externí odborný pracovník VaV
 

 

Biochemie membránových receptorů
Doc. RNDr. Petr Svoboda, DrSc.
vědecký pracovník
RNDr. Lenka Roubalová, PhD.
vědecký pracovník
RNDr. Hana Ujčíková, PhD.
vědecká asistentka
Ing. Miroslava Vošahlíková, PhD.
vědecká asistentka
Mgr. Jana Brejchová, PhD.
vědecká asistentka
  Mgr. Ivana Švandová
odborná pracovnice VaV
  Bc. Jonáš Kaufman
student

© 2021 Fyziologický ústav AV ČR