Oddělení neurochemie se zabývá studiem molekulárních mechanizmů, které regulují funkci glutamátových receptorů v savčím centrálním nervovém systému (CNS). Dále vyvíjíme nové farmakologické modulátory glutamátových receptorů s cílem léčby kognitivních poruch spojených s neurodegenerací. Naše experimentální práce je prováděna pomocí mikroskopických, biochemických a elektrofyziologických technik v savčích neuronech a lidských linií z pacientů trpících různými formami neurodegenerativních onemocnění. Získané výsledky přispívají k porozumění a budoucí terapii neurodegenerativních onemocnění lidského CNS včetně Alzheimerovy demence.
Zleva: Emily Langore, Štěpán Kortus, Marek Ladislav, Martin Horák, Jakub Netolický, Marharyta Kolcheva, Kristýna Řeháková, Matěj Hotovec, Petra Baráčková, Anna Misiachna
Mgr. Petra Baráčková
E-mail: petra.barackova@iem.cas.cz
Mgr. Martin Horák, Ph.D.
Ing. Štěpán Kortus, Ph.D.
Mgr. Marek Ladislav, Ph.D.
Mgr. Petra Baráčková
Mgr. Marharyta Kolcheva
Emily Langore, MSc.
Mgr. Anna Misiachna
Mgr. Jakub Netolický
Bc. Matěj Hotovec
Patogenní mutace v GluN1 podjednotce reguluje NMDA receptory v savčích neuronech
Pomocí in silico modelování, mikroskopie, biochemie a elektrofyziologie v kultivovaných HEK293 buňkách a hipokampálních neuronech jsme zjistili, že patogenní mutace S688Y v GluN1 podjednotce NMDA receptoru významně zvyšuje afinitu ke glycinu a rovněž snižuje povrchovou expresi NMDA receptorů obsahujících GluN3A podjednotku. Dále jsme zjistili, že mutace S688Y snižuje vtok Ca2+ prostřednictvím NMDA receptorů i excitotoxicitu vyvolanou NMDA. Více viz Skrenkova et al. 2020.
1) Glycinové vazebné místo v GluN1 podjednotce se znázorněným aminokyselinovým zbytkem S688 (červeně), který mění vazbu glycinu, a dalšími aminokyselinovými zbytky podílejícími se na vazbě tohoto agonisty (modře). 2) Hipokampální neurony infikované lidskou GluN1 nebo GluN1-S688Y podjednotkou ukazují, že přítomnost mutace S688Y nemění celkovou ani povrchovou expresi NMDA receptorů. 3) Ukázky odpovědí získané z hipokampálních neuronů metodou terčíkového zámku znázorňují výraznou změnu ve vazbě glycinu, pokud je v GluN1 podjednotce přítomna mutace S688Y. 4) V důsledku dlouhodobé expozice NMDA ve vysoké koncentraci dochází u hipokampálních neuronů exprimujících GluN1 podjednotku ke smrti více než 80 % neuronů. Přítomnost mutace S688Y v GluN1 podjednotce má neuroprotektivní efekt a snižuje smrt neuronů o 25 %.
Strukturní změny v glycinovém vazebném místě na GluN1 podjednotce ovlivňují počet NMDA receptorů v povrchové membráně neuronů
NMDA receptory jsou glutamátové receptory, které zprostředkovávají excitační synaptický přenos v centrální nervové soustavě. Pomocí mikroskopických a elektrofyziologických metod jsme zjistili, že strukturní determinanty glycinových vazebných míst včetně lidských patogenních mutací GluN podjednotek, jsou korelovány s transportem NMDAR na buněčný povrch. Naše výsledky poskytují důležité informace o fyziologických a patofyziologických procesech v savčím mozku. Více viz Skrenkova et al. 2019.
2021
Horak M, Barackova P, Langore E, Netolicky J, Rivas-Ramirez P and Rehakova K. The Extracellular Domains of GluN Subunits Play an Essential Role in Processing NMDA Receptors in the ER . Front. Neurosci. March 2021
Kaniakova M , Korabecny J, Holubova K, Kleteckova L, Chvojkova M, Hakenova K, Prchal L, Novak M, Dolezal R, Hepnarova V, Svobodova B, Kucera T, Lichnerova K, Krausova B, Horak M, Vales K, Soukup O. 7-phenoxytacrine is a dually acting drug with neuroprotective efficacy in vivo. Biochem Pharmacol 2021 Feb 8;186:114460
2020
Konecny J, Misiachna A, Hrabinova M, Pulkrabkova L, Benkova M, Prchal L, Kucera T, Kobrlova T, Finger V, Kolcheva M, Kortus S, Jun D, Valko M, Horak M, Soukup O, Korabecny J. Pursuing the Complexity of Alzheimer's Disease: Discovery of Fluoren-9-Amines as Selective Butyrylcholinesterase Inhibitors and N-Methyl-d-Aspartate Receptor Antagonists. Biomolecules 2020 Dec 22;11(1):3.
Skrenkova K , Song J, Kortus S, Kolcheva M, Netolicky J, Hemelikova K, Kaniakova M, Hrcka Krausova B, Kucera T, Korabecny J, Suh YH, Horak M. The pathogenic S688Y mutation in the ligand-binding domain of the GluN1 subunit regulates the properties of NMDA receptors. Scientific reports 10:18576
Park DH, Park S, Song JM, Kang M, Lee S, Horak M, Suh YH. N‐linked glycosylation of the mGlu7 receptor regulates the forward trafficking and transsynaptic interaction with Elfn1. FASEB J 2020 Nov;34(11):14977-14996
2019
Skrenkova K , Hemelikova K, Kolcheva M, Kortus S, Kaniakova M, Krausova B, Horak M. Structural features in the glycine-binding sites of the GluN1 and GluN3A subunits regulate the surface delivery of NMDA receptors. Scientific reports 9:12303.
Hemelikova K , Kolcheva M, Skrenkova K, Kanikova M, Horak M. Lectins modulate the functional properties of GluN1/GluN3A – containg receptors. Neuropharmacology 157, 107671.
Kaniakova M , Nepovinova E, Kleteckova L, Skrenkova K, Chrienova Z, Hepnarova V, Vales K, Soukup O, Korabecny J*, Horak M*. Combination of Memantine and 6-Chlorotacrine as Novel Multi-Target Compound against Alzheimer’s Disease. Current Alzheimer Research 2019;16(9):821-833.
2018
Kaniakova M , Kleteckova L, Lichnerova K, Holubova K, Skrenkova K, Korinek M, Krusek J, Smejkalova T, Korabecny J, Vales K, Soukup O, Horak M*. 7-Methoxyderivative of tacrine is a 'foot-in-the-door' open-channel blocker of GluN1/GluN2 and GluN1/GluN3 NMDA receptors with neuroprotective activity in vivo. Neuropharmacology. 2018;140:217-232.
Skrenkova K , Lee S, Lichnerova K, Kaniakova M, Hansikova H, Zapotocky M, Suh YH*, Horak M*. N-Glycosylation Regulates the Trafficking and Surface Mobility of GluN3A-Containing NMDA Receptors. Front Mol Neurosci. 2018 Jun 4;11:188.
Pokročilý vývoj léčiv na Alzheimerovu nemoc
TAČR,
TO01000078, 2021-2024
Duálně účinné potenciátory kognice pro paliativní léčbu Alzheimerovy choroby
AZV, NU20-08-00296, 2020-2024
Studium mechanizmů regulujících specifické podtypy NMDA receptorů v savčích neuronech
GAČR, 20-12420S, 2020-2023
Nové neuroprotektivní látky na bázi antagonismu NMDA receptorů a cholinergní stimulace
GAČR, 20-12047S, 2020-2023
Ústav organické chemie a biochemie AV ČR, v. v. i, Praha, Česká republika
Mgr. et Mgr. Evžen Bouřa, Ph.D.
Fyziologický ústav AV ČR, v.v.i., Praha, Česká republika
RNDr. Martin Zápotocký, Ph.D.
Národní ústav duševního zdraví, Klecany, Česká republika
RNDr. Karel Valeš, Ph.D.
Centrum biomedicínského výzkumu, Hradec Králové, Česká republika
doc. PharmDr. Ondřej Soukup, Ph.D. a PharmDr. Jan Korábečný, Ph.D.
Neuroscience Research Institute, Seoul National University College of Medicine, Soul, Republic of Korea
Assoc. Prof. Young Ho Suh, Ph.D.
© Copyright 2018. All Rights Reserved. Stránky vytvořila agentura WebMotion.