Zakład Neurobiologii Molekularnej i Komórkowej

Kierownik
Prof. Leszek Kaczmarek


e-mail: l.kaczmarek@nencki.gov.pl

Zakład Neurobiologii Molekularnej i Komórkowej składa się z niezależnych pracowni kierowanych przez profesorów: Annę Filipek, Leszka Kaczmarka, Małgorzatę Kossut, Katarzynę Łukasiuk, Katarzynę Nałęcz, Katarzynę Radwańską, Jakuba Włodarczyka oraz dr. Rafała Czajkowskiego. Tematyka badawcza poszczególnych pracowni wzajemnie się uzupełnia i przenika wchodząc wspólny obszar zainteresowań obejmujący neurobiologię komórkową i molekularną.

Grupa kierowana przez doc. dr hab. A. Filipek bada procesy związane z proliferacja i różnicowaniem komórek. W szczególności zespół zajmuje się; badaniem funkcji białka wiążącego wapń – S100A6 oraz jego ligandów: CacyBP/SIP, Sgt1 i p53 w ubikwitylacji białek, reorganizacji cytoszkieletu, odpowiedzi komórki na czynniki stresowe. Zespół bada tez. transkrypcyjna; i epigenetyczna; regulacje; ekspresji genów kodujących białków S100A6 i jego ligandy.

Prof. dr hab. Leszek Kaczmarek wraz z zespołem bada molekularne podstawy plastyczności neuronalnej, w tym procesy uczenia się i tworzenia pamięci oraz neurodegenerację noszącą cechy apoptozy. W centrum badań znajdują się czynniki transkrypcyjne i ich geny docelowe. Szczególna uwaga poświęcona jest  MMP-9, zewnątrzkomórkowej proteazie, operującej na synapsach pobudzających i modulującej ich funkcję

Laboratorium doc. dr hab. Katarzyny Łukasiuk zajmuje się badaniem mechanizmów prowadzących do powstania padaczki, w szczególności rolą zmian w ekspresji genów w tym procesie. Ponadto poszukuje nowych metod, które umożliwiłyby zapobieganie rozwojowi choroby lub łagodziły jej przebieg.

Badania prof. dr hab. Małgorzaty Kossut i zespołu koncentrują się wokół wizualizacji neuronalnych mechanizmów procesów uczenia się oraz plastyczności po udarze w dorosłym i starzejącym się mózgu. Stworzone w tym laboratorium techniki wywoływania modelowych zmian plastycznych służą określeniu wpływu modyfikacji genetycznych i chorób na funkcjonowanie kory mózgowej.

Badania Pracowni prof. dr hab. Katarzyny Nałęcz ogniskują się wokół wyjaśnienia różnic w funkcjonowaniu i ekspresji różnych systemów transportujących, w szczególności karnityny i aminokwasów, w wysoko wyspecjalizowanych komórkach mózgu, w tym tych, które tworzą barierę krew-mózg. Inne kierunki badawcze rozwijane w Pracowni dotyczą karnityny i palmityloilokarnityny i jej roli w ścieżkach sygnalizacyjnych.

Badania Pracowni dr hab. Katarzyny Radwańskiej koncentrują się wokół zaangażowania plastyczności synaptycznej w zjawisko uzależnienia od alkoholu etylowego. Szczególnie ważnym białkiem, którym zajmuje się zespól jest kinaza zależna od wapnia i kalmoduliny. Laboratorium wchodzi w skład europejskiej sieci Network of European Neuroscience Institutes ENI-NET.

Badania Pracowni dr hab. Jakuba Włodarczyka dotycza plastyczności synaptycznej, w tym roli zewnątrzkomórkowej proteolizy. W badaniach wykorzystywane są najnowocześniejsze metody obrazowania z warsztatu biofizyki molekularnej. Laboratorium wchodzi w skład europejskiej sieci Network of European Neuroscience Institutes ENI-NET.

Badania Pracowni dr. Rafała Czajkowskiego mają na celu zrozumienie powstawania i działania pamięci przestrzennej, a zwłaszcza roli tylnej kory obręczy (kory retrosplenialnej) w tych zjawiskach.

W Zakładzie odbywają się cotygodniowe seminaria. Zakład aktywnie uczestniczy w organizacji sympozjów, konferencji i warsztatów oraz szkół naukowych organizowanych m. in. w ramach International Brain Research Organization (IBRO) oraz Federation of European Neuroscience Societies (FENS). Członkowie Zakładu aktywnie pracują na rzecz całej, szeroko rozumianej społeczności naukowej. Znajduje to swój wyraz w pełnieniu odpowiedzialnych funkcji w międzynarodowych i krajowych komitetach i towarzystwach naukowych.

Wybrane publikacje Zakładu

 

Czajkowski R, Jayaprakash B, Wiltgen B, Rogerson T, Guzman-Karlsson MC, Barth AL, Trachtenberg JT, Silva AJ. Encoding and storage of spatial information in the retrosplenial cortex. Proc Natl Acad Sci U S A. 2014 Jun 10;111(23):8661-6

 

Czajkowski R, Sugar J, Zhang SJ, Couey JJ, Ye J, Witter MP. Superficially projecting principal neurons in layer V of medial entorhinal cortex in the rat receive excitatory retrosplenial input. J Neurosci. 2013 Oct 2;33(40):15779-92

 

Czupryn A, Zhou YD, Chen X, McNay D, Anderson MP, Flier JS, Macklis JD. Transplanted hypothalamic neurons restore leptin signaling and ameliorate obesity in db/db mice. Science. 2011 Nov 25;334(6059):1133-7.

 

Janusz A, Milek J, Perycz M, Pacini L, Bagni C, Kaczmarek L, Dziembowska M. The Fragile X mental retardation protein regulates matrix metalloproteinase 9 mRNA at synapses. J Neurosci. 2013 Nov 13;33(46):18234-41.

 

Kaliszewska A, Bijata M, Kaczmarek L, Kossut M. Experience-dependent plasticity of the barrel cortex in mice observed with 2-DG brain mapping and c-Fos: effects of MMP-9 KO. Cereb Cortex. 2012 Sep;22(9):2160-70.

 

Knapska E, Lioudyno V, Kiryk A, Mikosz M, Górkiewicz T, Michaluk P, Gawlak M, Chaturvedi M, Mochol G, Balcerzyk M, Wojcik DK, Wilczynski GM, Kaczmarek L. Reward learning requires activity of matrix metalloproteinase-9 in the central amygdala. J Neurosci. 2013 Sep 4;33(36):14591-600.

 

Knapska E, Macias M, Mikosz M, Nowak A, Owczarek D, Wawrzyniak M, Pieprzyk M, Cymerman IA, Werka T, Sheng M, Maren S, Jaworski J, Kaczmarek L. Functional anatomy of neural circuits regulating fear and extinction. Proc Natl Acad Sci U S A. 2012 Oct 16;109(42):17093-8

 

Laskowska-Macios K, Zapasnik M, Hu TT, Kossut M, Arckens L, Burnat K. Zif268 mRNA Expression Patterns Reveal a Distinct Impact of Early Pattern Vision Deprivation on the Development of Primary Visual Cortical Areas in the Cat. Cereb Cortex. 2015 Oct;25(10):3515-26.

 

Pitkänen A, Roivainen R, Lukasiuk K. Development of epilepsy after ischaemic stroke. Lancet Neurol. 2015

 

Radwanska K, Medvedev NI, Pereira GS, Engmann O, Thiede N, Moraes MF, Villers A, Irvine EE, Maunganidze NS, Pyza EM, Ris L, Szymańska M, Lipiński M, Kaczmarek L, Stewart MG, Giese KP. Mechanism for long-term memory formation when synaptic strengthening is impaired. Proc Natl Acad Sci U S A. 2011 Nov 8;108(45):18471-5.

 

Stawarski M, Rutkowska-Wlodarczyk I, Zeug A, Bijata M, Madej H, Kaczmarek L, Wlodarczyk J. Genetically encoded FRET-based biosensor for imaging MMP-9 activity. Biomaterials. 2014 Feb;35(5):1402-10.

 

Tang Z, Luo OJ, Li X, Zheng M, Zhu JJ, Szalaj P, Trzaskoma P, Magalska A, Wlodarczyk J, Ruszczycki B, Michalski P, Piecuch E, Wang P, Wang D, Tian SZ, Penrad-Mobayed M, Sachs LM, Ruan X, Wei CL, Liu ET, Wilczynski GM, Plewczynski D, Li G, Ruan Y. CTCF-Mediated Human 3D Genome Architecture Reveals Chromatin Topology for Transcription. Cell. 2015 Dec 17;163(7):1611-27.

 

Topolska-Woś AM, Shell SM, Kilańczyk E, Szczepanowski RH, Chazin WJ, Filipek A. Dimerization and phosphatase activity of calcyclin-binding protein/Siah-1 interacting protein: the influence of oxidative stress. FASEB J. 2015 May;29(5):1711-24.

 

van der Kooij MA, Fantin M, Rejmak E, Grosse J, Zanoletti O, Fournier C, Ganguly K, Kalita K, Kaczmarek L, Sandi C. Role for MMP-9 in stress-induced downregulation of nectin-3 in hippocampal CA1 and associated behavioural alterations. Nat Commun. 2014 Sep 18;5:4995.

 

Walczak A, Szczepankiewicz AA, Ruszczycki B, Magalska A, Zamlynska K, Dzwonek J, Wilczek E, Zybura-Broda K, Rylski M, Malinowska M, Dabrowski M, Szczepinska T, Pawlowski K, Pyskaty M, Wlodarczyk J, Szczerbal I, Switonski M, Cremer M, Wilczynski GM. Novel higher-order epigenetic regulation of the Bdnf gene upon seizures. J Neurosci. 2013 Feb 6;33(6):2507-11.