ÚSTAV EXPERIMENTÁLNÍ BIOLOGIE Oddělení fyziologie a imunologie živočichů Pracovní skupiny studující Fyziologii buňky Jiří Pacherník Víťa Bryja Jiřina Medalová Marcela Buchtová Buňka je základní funkční jednotka organismu Laboratoře pro výzkum buněk ÚSTAV EXPERIMENTÁLNÍ BIOLOGIE Oddělení fyziologie a imunologie živočichů Laboratoř fyziologie kmenových buněk Jiří Pacherník Co jsou kmenové buňky? - buňky schopné vlastní obnovy (sebeobnova) - buňky schopné dávat vznik jiným typům buněk (schopnost diferenciace / rozrůzňování) Mechanismy sloužící k zachování kmenových buněk v organismu. http://www.itqb.unl.pt/labs/protein-modelling/activities/abc-transporters Cytoplazmatická membrána Transmembránové helixy Doména pro vazbu ATP a substrátu ABC transportéry (ATP-binding casette) Mgr. Jiřina Medalová, Ph.D. jipro@sci.muni.cz Směrtransportu cytoplazma Transmembránové pumpy závislé na ATP • Exportují metabolity buněk (nejčastější výskyt játra, ledviny, střevo, krevní buňky…) • Brání vniknutí toxických látek do buněk (krevně mozková bariéra, kmenové buňky…) Patologický výskyt nadměrné množství ABC transportérů na buňkách • Multiléková rezistence rakovinných buněk (ABC B1, ABC C1, BCRP) nedostatečné množství ABC transportérů nebo jejich špatná funkce • 16 dědičných onemocnění vedoucích ke kumulaci metabolitů uvnitř buněk • Neurodegenerativní onemocnění median 37.5 57.2 Běžící projekty • Rezistence melanomů způsobená MDR5 • Analýza vazebného místa STAT3 v MDR1 enhanceosomu  Vliv základních kinázových kaskád (p38) na transkripci ABC transportérů v nádorových a ES buňkách  Role ABC transportérů v buněčném cyklu Melanomová buněčná linie p38+/+ p38-/- Mezibuněčná signalizace – signální dráhy WNT a jiné Doc. Vítězslav Bryja Komunikace mezi buňkami (signály) buňky se musejí domluvit co budou dělat (růst, dělit se, měnit se, cestovat/migrovat, usazovat se, umírat, produkovat, plnit svou funkci,..) Problémy v komunikaci mají závažné důsledky! Cíle a nástroje • molekulární analýza fyziologických, vývojových a buněčných procesů, které jsou pod kontrolou ligandů z rodin WNT a FGF • analýza metodami vývojové, buněčné, molekulární biologie a proteomiky • přístup k nejmodernějším technologiím (průtoková cytometrie, hmotnostní spektroskopie, DNA microarrays atd.) Fucci – movie - Wnt signaling and the Cell Cycle Time: 22h Protein expression analysis Prickle 1 Vangl2 Dvl2 Dvl3 CK2 CK1 Api5 actin #1 #3#2 #1 #4#3#2 control (PBMC) B-CLL (PBMC) –stage III/IV #5 #8#7#6 #9 Ror1 Treatment and sampling 0 6 7 9CK1 inh. t (months) Birth Start of treatment End of treatment 2 month follow up CLL% vs Age 5 m o 6 m o 7 m o 8 m o 9 m o 0 20 40 60 80 %ofLeukemiccells Survival 0 100 200 300 400 0 20 40 60 80 100 CTRL CK1 inh. ** 0.0052/ Time (days) Percentsurvival Kvalitní vědecké výsledky Bohaté spolupráce doma a v zahraničí • FN Bohunice, Jihočeská univerzita, Ústav molekulární genetiky a Biofyzikální ústav AV ČR • Max-Planck Institute for Molecular Geneticks, Berlin • Karolinska Institutet, Stockholm (= místo, kde se udělují Nobelovy ceny) • University of Erlangen, Německo • National Institute of Health, Bethesda, USA • University of California a Ceders Sinai Medical Institute, Los Angeles, USA Cooperation between Masaryk University, Brno and Karolinska Institutet, Stockholm in the field of biomedicine The Education for Competitiveness Operational Programme KI-MU Skvělá parta a mnoho volnočasových aktivit! Laboratoř molekulární morfogeneze Marcela Buchtova - buněčné a molekulární procesy během embryonálního a postnatálního vývoje - změny buněčné proliferace, apoptózy a diferenciace buněk tvrdých i měkkých tkání - studium mechanismů vývoje končetin a kraniofaciálních struktur a poruch s nimi souvisejících Laboratoř molekulární morfogeneze Kraniofaciální morfogeneze - studium regulací podílejících se na stanovení identity obličejových prominencí - klonování nových transkripčních faktorů a studium jejich genové exprese - jejich začlenění do signálních drah - funkční studie kandidátních genů Hlavní oblasti studia ET ET EP EP CD CD Vývojové procesy podílející se na vzniku rozštěpů rtů a patra Hlavní oblasti studia - odhalení molekulárních a buněčných mechanizmů podílejících se na vzniku defektů v kraniofaciální oblasti - pozornost je věnována zejména interakcím mezi jednotlivými obličejovými prominencemi a sledování morfologických a molekulárních parametrů po experimentálním ovlivnění u modelových druhů Hlavní oblasti studia Odontogeneze - vývoj náhradní dentice - studium mechanizmu degradace zubní lišty - evoluční aspekty vývoje dentice - interakce zubů s podkladovou kostí - apoptotické procesy během odontogeneze Proč savci (včetně člověka) mohou iniciovat maximálně dvě generace zubů? - porovnání rozdílů ve vývoji monofyodontní, difyodontní a polyfyodontní dentice Náhradní dentice 17 - maxila 2 - premaxila 6 - palatrová kost 6-10 - pterygoid 18-19 - mandibula Morfogeneze končetin - raný vývoj končetin: anterio-posteriorní modelování skeletu, digitalizace - chondrogeneze a osteogeneze (endochondrální kosti) – buněčné a molekulární procesy: nové molekuly podílející se na diferenciaci buněk (c-Myb, Evi-1, .. ) - příčiny vzniku vývojových defektů Hlavní oblasti studia Hlavní oblasti studia Komparativní morfogeneze s využitím širokého spektra modelových druhů: - savci (myš, prase, králík, osmák) - ptáci (kur) - plazi (krajta, chřestýšovec, anolis, chameleon) - aplikace morfogenů do embryí -morfologické analýzy - mikromasy, „slice“ kultury, orgánové kultury - tkáňové rekombinace - in situ hybridizace - PCR, QPCR - PCRArrays, microarrays Využívané metody Aktivace Wnt dráhy ve vyvíjející se mozkové trubici: Chenn & Walsh, 2002: Science;297:365-369. cortex (nestin enhancer) Exencefalie (neuzavřená mozková trubice Děkujeme za pozornost! Molekulární mechanismus Celogenomové techniky Celoproteomové techniky Experimentální model (in vitro - tkáňové kultury, in vivo myš, C. elegans, Xenopus) Pacient Inhibitors Blocking/activating Abs Controls (DMSO, IgG,...) -------------------------------- Cell trackers (Calcein Green AM) In vivo ”homing” assay using NOD/SCID gammaC-/- mice Collect organs Fluorescent primary Abs Cell separation Cell sorting NOD SCID gamma c null mice – severe combined immunodeficiency mice Marcela Buchtová Mechanismus vývoje končetin a molekulární příčiny vzniku poruch formování jejich skeletu - studium mechanismů embryonálního vývoje a poruch s nimi souvisejících - kraniofaciální struktury, končetiny - modelové organismy: myš, prase, kuře, krajta, chameleon - sledování vliv několika různých inhibitorů FGF signalizace - NF449, PD161570 a PD173074 Studium mechanismů působení a funkce FGF dráhy FGF signalizace