Schéma cholinergní synapse.
1. Neurochemie
Tento tématický okruh zahrnuje studium fyziologie, biochemie a farmakologie cholinergních neuronů na molekulární úrovni, a molekulární farmakologii dalších GPCR. 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
- vliv beta-amyloidu na metabolismus acetylcholinu a přenos signálu muskarinovými receptory
- molekulární farmakologie muskarinových receptorů
- alosterická modulace aktivace receptorů
- interakce receptorů 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
Vzhledem k širokému rozsahu funkcí, které muskarinové receptory zastávají, je pro terapeutické využití u daných poruch zásadní najít podtypově selektivní ligandy.
Více
Ektopičtí agonisté představují novou skupinu látek, které se vážou mimo klasické vazebné místo a vykazují jedinečnou funkční podtypovou selektivitu, jejíž mechanismus není znám. Provádíme podrobnou analýzu aktivace receptorů vyvolanou ektopickými a klasickými agonisty s cílem odhalit molekulární mechanismy, které jsou odpovědné za funkční selektivitu.
Více
"Biased" agonista je ligand, který stabilizuje pro sebe specifickou aktivní konformaci receptoru, čímž aktivuje některé signální dráhy, ale jiné ne. Biased agonisté mohou představovat nový typ farmakoterapeutika s s potlačenými vedlejšími účinky.
Více
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
Bylo zjištěno, že cholesterol ko-krystalizuje s řadou GPCR. Naše současné experimenty ukazují, že membránový cholesterol se specificky váže na muskarinový receptor a zpomaluje jeho aktivaci.
Více
Zobrazit více
Úspěchy
Jakubík, J.; Randáková, A. Insights into the Operational Model of Agonism of Receptor Dimers. Expert Opin. Drug Discov. 2022, 17, 1181–1191, doi:10.1080/17460441.2023.2147502. Zvaný přehled.
Určení přesného pořadí účinnosti a potence agonistů je nepostradatelné při objevování nových selektivních agonistů.
Operační model agonismu (OMA) je současným standardem.
Mnoho receptorů funguje jako oligomery, které vyžadují rozšíření klasického modelu OMA.
Rozšíření modelu OMA o faktory sklonu křivek funkční odezvy poskytuje jednoduché rovnice, které lze snadno přizpůsobit experimentálním datům, ale výsledky mohou být zavádějící.
Rozšíření modelu OMA o kooperativní faktory poskytuje přesné, ale složité rovnice funkční odezvy.
Rozšíření molelu OMA o kooperativní faktory by mělo být preferováno před rozšířením faktorem sklonu.
Více
Randáková, A.; Jakubík, J. Functionally Selective and Biased Agonists of Muscarinic Receptors. Pharmacol. Res. 2021, 169, 105641, doi:10.1016/j.phrs.2021.105641.
Zvaný přehled.
Více
Abbondanza, A.; Ribeiro Bas, I.; Modrak, M.; Capek, M.; Minich, J.; Tyshkevich, A.; Naser, S.; Rangotis, R.; Houdek, P.; Sumova, A.; et al. Nicotinic Acetylcholine Receptors Expressed by Striatal Interneurons Inhibit Striatal Activity and Control Striatal-Dependent Behaviors. J. Neurosci. 2022, 42, 2786–2803, doi:10.1523/JNEUROSCI.1627-21.2022.
Velké množství nikotinových receptorů pro acfetylcholin (nAChR) je exprimováno ve striatu, oblasti mozku, která je klíčová při kontrole chování. Složitost vztahů receptorů s různými funkcemi brání našemu pochopení mechanismů, kterými striatální acetylcholin moduluje chování. Zaměřili jsme se na roli reletivně malé populace nAChR obsahujících beta2 podjednotku. Identifikovali jsme neuronální typy exprimující tyto receptory a určili jsme jejich vliv na kontrolu explorativního chování, chování podobného úzkosti, učení a citlivosti na stimulanty. Další experimenty ukázaly, že tyto změny byly spojeny s celkově zvýšenou aktivitou striatálních neuronů. Malá populace nikotinových receptorů tedy představuje zajímavý cíl pro modulaci odezvy na stimulační léky a další chování založené na striatálním stavu.
Více
Dolejší, E.; Szánti-Pintér, E.; Chetverikov, N.; Nelic, D.; Randáková, A.; Doležal, V.; Kudová, E.; Jakubík, J. Neurosteroids and Steroid Hormones Are Allosteric Modulators of Muscarinic Receptors. Neuropharmacology 2021, 199, 108798, doi:10.1016/j.neuropharm.2021.108798.
Některé neurosteroidy a steroidní hormony se váží na muskarinové acetylcholinové receptory s afinitou 100 nM nebo vyšší
Steroidy působící v nanomolárních koncentracích představují nový farmakofor alosterických modulátorů muskarinových receptorů
Kortikosteron a progesteron alostericky modulují muskarinové receptory ve fyziologicky relevantních koncentracích
Více
Proper determination of agonist efficacy is indispensable in the evaluation of agonist selectivity and bias to activation of specific signalling pathways. The operational model of pharmacological agonism is a useful means for achieving this goal.
Více
Zobrazit více
Publikace
Urushadze; Anna - Janíček; M. - Abbondanza; Alice - Janíčková; Helena
.
Timed Sequence Task: A New Paradigm to Study Motor Learning and Flexibility in Mice
.
ENEURO. 2023; 10(10); 1-13
.
IF = 3.4
[ASEP]
[
doi
]
Ujčíková; Hana - Hejnová; L. - Novotný; J. - Svoboda; Petr
.
Protracted morphine withdrawal induces upregulation of peroxiredoxin II and reduces 14-3-3 protein levels in the rat brain cortex and hippocampus
.
Brain Research. 2023; 1813(Aug 15); 148428
.
IF = 2.9
[ASEP]
[
doi
]
Szczurowska; Ewa - Szánti-Pintér; Eszter - Chetverikov; Nikolai - Randáková; Alena - Kudová; Eva - Jakubík; Jan
.
Modulation of Muscarinic Signalling in the Central Nervous System by Steroid Hormones and Neurosteroids
.
International Journal of Molecular Sciences. 2023; 24(1)); 507
.
IF = 5.6
[ASEP]
[
doi
]
Randáková; Alena - Nelic; Dominik - Jakubík; Jan
.
A critical re-evaluation of the slope factor of the operational model of agonism: When to exponentiate operational efficacy
.
Scientific Reports. 2023; 13(1); 17587
.
IF = 4.6
[ASEP]
[
doi
]
Ujčíková; Hana - Roubalová; Lenka - Lee; Y. S. - Slaninová; Jiřina - Brejchová; Jana - Svoboda; Petr
.
The Dose-Dependent Effects of Multifunctional Enkephalin Analogs on the Protein Composition of Rat Spleen Lymphocytes; Cortex; and Hippocampus; Comparison with Changes Induced by Morphine
.
Biomedicines. 2022; 10(8)); 1969
.
IF = 4.7
[ASEP]
[
doi
]
Zobrazit více
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)
NPY+ interneurony (zeleně) v myším striatu injikovaném AAV5-mCherry (červeně)
Neurony v myším gyru dentatu exprimujici GFP (zeleně).
Oddělení neurochemie, červenec 2019
Oddělení neurochemie
Oddělení neurochemie
Oddělení neurochemie, červenec 2016
Model postsynaptické cholinergní membrány. βA fibrila, ACh - acetylcholin, APP - amyloidní prekurzor, Go G-protein, Kir draslíkový kanál, M2 mukarinový receptor
Acetylcholin (ACh) je v cytoplazmě synaptického zakončení nervu syntetizován cholinacetyltransferázou (ChAT) z cholinu a acetylkoenzymu A (AcCoA). ACh je pomocí váčkového přenašeče pro acetylcholin (VAChT) transportován do váčků, kde je uskladňován až do doby jeho uvolnění. Po příchodu signálu ve formě akčního potenciálu do synaptického zakončení váčky splynou s buněčnou membránou a ACh je tak uvolněn do synaptické štěrbiny. Na post synaptické membráně ACh buď otevírá neselektivní kanály pro kationty – tzv. nikotinové receptory (NAChR) – nebo aktivuje s G proteiny spřažené muskarinové receptory (MAChR). ACh může regulovat své uvolňování prostřednictvím presynaptických MAChR. Účinek ACh je ukončem acetylcholinesterázou, která ACh rozštěpí na cholin a acetát. Cholin je vychytáván zpět do synaptického zakončení cholinovým transportérem (ChT).
