Pracownia Neurobiologii

Head: Leszek KACZMAREK

Zespół: Dr Anna Beroun, Ewa Banach (doktorantka), Łukasz Bijoch, Marta Doliwa (doktorantka), Katarzyna Gralec (doktorantka), Dr Artur Czupryn, Katarzyna Dyl, dr Adam Gorlewicz, dr Tomasz Jaworski, dr hab. Katarzyna Kalita-Bykowska, prof. ndzw., Dominik Kanigowski, Danylo Khomiak (doktorant), Klaudia Kogut (doktorantka), Anna Krysiak (doktorantka), Agnieszka Kostrzewska-Księżyk, Tomasz Lebitko (doktorant), Diana Legutko, dr Katarzyna Łepeta, Paweł Matryba, Lena Majchrowicz, dr Jarosław Mazuryk, dr Piotr Michaluk, dr Shiladitya Mitra, Karolina Nader, dr Jewgeni Nikolajew, dr Monika Pawłowska, dr Barbara Pijet-Binkiewicz, dr Rafal Płatek, dr Emilia Rejmak-Kozicka, Piotr Rogujski, Ahmad Salamian (doktorant), Bogusia Sudoł-Rutkowska, dr Marzena Stefaniuk, dr Joanna Urban-Ciećko, Zbigniew Zieliński (doktorant)


Profil badań

Dalekosiężnym celem naszych badań jest poznanie relacji mózg-umysł. Uważamy, że można zlokalizować w mózgu czynności umysłu oraz wyjaśnić ich molekularne i komórkowe podłoże. Podglądamy te zjawiska przez okno jakie tworzą uczenie się i pamięć, które można skutecznie poznawać u zwierząt doświadczalnych. Uważamy, że podstawą tych procesów jest tzw. plastyczność synaptyczna, czyli zmiany siły połączeń między komórkami nerwowymi w mózgu. Zmiany te zaś określają funkcjonowanie sieci neuronalnych, przechowujących, przenoszących i modyfikujących informacje. Ponad 25 lat temu odkryliśmy zjawisko zmian aktywności genów w komórkach nerwowych w mózgu w wyniku uczenia się i tworzenia pamięci długotrwałej. Zaobserwowane wówczas zmiany ekspresji genu c-fos, który koduje składnik regulatora aktywności genów, czyli czynnika transkrypcyjnego, zwanego AP-1 zainicjowały poszukiwania genów kontrolowanych przez AP-1 i doprowadziły nas do układu enzymów proteolitycznych macierzy zewnątrzkomórkowej na synapsie pobudzającej. W szczególności nasze dzisiejsze badania ogniskują się wokół MMP-9 (ang. Matrix metalloproteinase-9), metaloproteazy macierzowej. Odkryliśmy jej synaptyczne występowanie, lokalną translację i wydzielenie po pobudzeniu komórki nerwowej. Zidentyfikowaliśmy niektóre substraty. Wykazaliśmy także ważny udział MMP-9 w plastyczności synaptycznej, uczeniu się i pamięci. Obecnie badamy zwłaszcza uczenie apetytywne, czyli prowadzące do zapamiętania zdarzeń przyjemnych. Odkryliśmy, że pewna struktura mózgu, tzw. jądro środkowe ciała migdałowatego odgrywa tu wielką rolę.  Więcej informacji na stronie pracowni

Aktualna działalność badawcza

  • Metaloproteazy macierzy zewnątrzkomórkowe, zwłaszcza MMP-9 oraz ich endogenne inhibitory (np, TIMP-1) w plastyczności neuronalnej i neurodegeneracji.
  • Kinaza zależna od wapnia i kalmoduliny w plastyczności neuronalnej
  • Białko SRF, regulator transkrypcji plastyczności neuronalnej
  • Cyklina D2 w neurogenezie w mózgu dorosłego zwierzęcia, jej rola w uczeniu się, pamięci, depresji i uzależnieniach.

    Wybrane publikacje

    Radwanska K. , Medvedev N.I., Pereira G.S., Engmann O., Thiede N., Moraes M.F.D., Villers A., Irvine E.E., Maunganidze N.S., Pyza E., Ris L., Szymańska M., Lipiński M., Kaczmarek L., Stewart M.G., Giese K.P. A mechanism for long-term memory formation when synaptic strengthening is impaired. Proceedings of the National Academy of Sciences USA, 108: 18471–18475, 2011.

    Kiryk A., Mochol G., Filipkowski R.K., Wawrzyniak M., Lioudyno V., Knapska E., Gorkiewicz T., Balcerzyk M., Łęski S., , Van Leuven F., Lipp H.P., Wójcik D.K., Kaczmarek L. Cognitive abilities of Alzheimer’s disease transgenic mice are modulated by social context and circadian rhythm. Current Alzheimer Research, 8: 883-892, 2011.

    Michaluk P., Wawrzyniak M., Alot P., Szczot M., Wyrembek P., Mercik K., Medvedev N., Wilczek E., DeRoo M., Zuschratter W., Muller D., Wilczynski G.M., Mozrzymas J.W., Stewart M.G., Kaczmarek L., Wlodarczyk J. Influence of matrix metalloproteinase, MMP-9 on dendritic spine morphology. Journal of Cell Science, 124, 3369–3380, 2011.

    Konopka W., Kiryk A., Novak M., Herwerth M., Parkitna J.R., Wawrzyniak M., Kowarsch A., Michaluk P., Dzwonek J., Arnsperger T., Wilczyński G.M., Merkenschlager M., Theis F., Kohr G., Kaczmarek L., Schutz G. (2010) microRNA loss enhances learning and memory in mice. Journal of Neuroscience, 30: 14835-14842.

    Michaluk P., Mikasova L., Groc L, Frischknecht R, Choquet D., Kaczmarek L. (2009) Matrix metalloproteinase-9 controls NMDA receptor surface diff usion through integrin b1 signaling. Journal of Neuroscience, 29: 6007-6012.

    Rylski M., Amborska A., Żybura K., Mioduszewska B., Michaluk P., Jaworski J., Kaczmarek L. (2008) Yin Yang 1 is a critical repressor of matrix metalloproteinase-9 expression in brain neurons. Journal of Biological Chemistry, 283: 35140-35153.

    Wilczyński G.M., Konopacki F.A., Wilczek E., Lasiecka Z., Gorlewicz A., Michaluk P., Wawrzyniak M., Malinowska M., Okulski P., Kołodziej L.R., Konopka W., Duniec K., Mioduszewska B., Nikolaev E., Walczak A., Owczarek D., Gorecki D.C., Zuschratter W., Ottersen O.P., Kaczmarek L. (2008) Important role of matrix metalloproteinase 9 (MMP-9) in epileptogenesis. Journal of Cell Biology, 180: 1021-1035.