Badania

Tematyka badawcza Katedry Biochemii dotyczy ekto-enzymów i receptorów uczestniczących w metabolizmie i sygnalizacji komórek. Realizujemy projekty o charakterze podstawowym i aplikacyjnym.  Przeprowadzamy analizy właściwości białek, w tym białek immobilizowanych na nanomateriałach, określamy ich rolę biologiczną i cytotoksyczność w modelach in vitro.

Sygnalizacja z udziałem ektonukleotydów (K. Roszek, J. Czarnecka, A. Hetmann, N. Forbott, B. Szymczak)

Zewnątrzkomórkowe nukleotydy i nukleozydy są cząsteczkami sygnalizacyjnymi, które uczestniczą w regulacji wielu procesów fizjologicznych. Biorą m. in. udział w transmisji synaptycznej, regulacji hemostazy, procesach zapalnych i odpowiedzi immunologicznej. Na poziomie komórkowym cząsteczki te, poprzez aktywację specyficznych receptorów, regulują procesy proliferacji, apoptozy i różnicowana komórek. Stężenie ekto-nukleotydów i ekto-nukleozydów regulowane jest dzięki aktywności enzymów metabolizujących puryny w przestrzeni zewnątrzkomórkowej: ekto-nukleotydaz i ekto-kinaz.

Realizowane projekty dotyczą określenia roli kinazy adenylanowej w procesie różnicowania mezenchymalnych komórek macierzystych (MSC) w warunkach fizjologicznie prawidłowych oraz w warunkach stresu, a także opracowania systemów biokatalitycznych do kontrolowania równowagi nukleotydowej in vitro, np. w schorzeniach i procesach patologicznych o etiologii nukleotydowej.

Biosynteza i fizjologiczna rola koniugatów IAA (M. Ostrowski, A. Ciarkowska, P. Wojtaczka)

Koniugaty IAA są uważane za nieaktywne biologicznie formy związane hormonu, w których jest on połączony z innymi związkami mało- lub wielkocząsteczkowymi za pomocą wiązań kowalencyjnych. Powstawanie form związanych auksyny jest jednym z mechanizmów regulujących poziom wolnej, aktywnej biologicznie auksyny.

Badamy enzymy uczestniczące w syntezie i hydrolizie koniugatów IAA  w roślinach jednoliściennych (nasiona i siewki ryżu oraz kukurydzy) i dwuliściennych (nasiona i siewki grochu). Badania koncentrują się na klonowaniu genów, izolacji i charakterystyce białek (natywnych i rekombinowanych), analizie zmian ekspresji genów, poziomu białka i aktywności katalitycznej pod wpływem różnych czynników, np. światło, wysoki poziom auksyny, inne fitohormony, herbicydy, susza, sole metali ciężkich.

Funkcja i regulacja nikotynowych receptorów acetylocholiny (Á. Nemecz, D. Nemecz)

nemeczlab.umk.pl

Skupiamy się na badaniu mechanizmów molekularnych związanych z funkcją i regulacją pentamerycznych kanałów jonowych bramkowanych ligandem (pLGIC). Rodzina pLGIC u ssaków obejmuje receptory pobudzające (nikotynowe receptory acetylocholiny (nAChR), receptory serotoninowe typu 3 (5-HT₃R) i aktywowane cynkiem kanały jonowe) oraz hamujące (receptory kwasu γ-aminomasłowego typu A (GABA_AR) i receptory glicynowe (GlyR)). Rodzina pLGIC odpowiada za chemiczno-elektryczną transdukcję sygnału w komórkach nerwowych. Związanie uwolnionych neuroprzekaźników synaptycznych stabilizuje otwarcie wewnętrznego kanału, którym jony przechodzą biernie przez błonę, co prowadzi do depolaryzacji lub hiperpolaryzacji komórki. Ponieważ receptory te są zlokalizowane w praktycznie wszystkich neuronach, pLGIC pełnią ważna rolę we wszystkich głównych funkcjach ośrodkowego układu nerwowego, w tym: przetwarzanie sensoryczne i motoryczne, centralna kontrola autonomiczna, pamięć i uwaga, sen i czuwanie, nagroda, ból, lęk, emocje i funkcje poznawcze. Uzależnienia, w szczególności palenie tytoniu i zaburzenia neurologiczne, takie jak choroba Alzheimera, schizofrenia i choroba Parkinsona, od dawna są powiązane z układem cholinergicznym, w szczególności z nAChR. Niestety, wieloletnie badania farmakologiczne nie przyniosły skutecznych terapii schorzeń spowodowanych dysfunkcją nAChR. I tak, wykorzystując wiele aspektów technik biochemicznych, od biologii molekularnej przez biochemię białek, elektrofizjologię, immunofluorescencję i farmakologię, naszym celem jest uzyskanie informacji o domenie wewnątrzkomórkowej nAChR, a tym samym o procesie regulacji/przemieszczaniu tych receptorów. Celowanie w białka regulatorowe receptorów może stanowić lepszy cel w zwalczaniu zaburzeń neurodegeneracyjnych niż celowanie w same receptory.