Laboratórium proteomiky a mitochondriopatií

O laboratóriu

Jednou z nosných tém práce v nášom laboratóriu je proteinologická a proteomická analýza modelových systémov Parkinsonovej choroby a  pacientského materiálu získaného od pacientov s Parkinsonovou chorobou, Miyoshiho syndrómom/myopatiou, alebo syndrómom spektra MIDD (v maternálnej línii zdedený diabetes a hluchota) – MELAS (mitochondriálna encefalopatia, laktoacidóza a porážkam podobné epizódy). 

Vzhľadom na to, že sa jedná o ochorenia spojené so systémovou, metabolickou a/alebo nervovou degeneráciou, ktorá je priamo spriahnutá s poškodením mitochondriálnej homeostázy a energetického profilu v bunkách, ďalšia nosná oblasť štúdia v našom laboratóriu je zameraná na etiopatogenézu primárnych a sekundárnych mitochondriopatií.

Pracovníci

Videoprehliadka

Prezrite si videoprehliadku nášho Laboratória proteomiky a mitochondriopatií.

Infraštruktúra laboratória

Ako nosné technológie v našom laboratóriu používame bežné techniky molekulárno-biologických a genetických analýz, ktoré kombinujeme so state of the art MALDI-TOF hmotnostnou spektrometriou, ESI-IT hmotnostnou spektrometriou a NMR spektroskopiou. Tieto technológie nám umožňujú analýzu tak proteómu ako aj fosfo-proteómu buniek, ktorá sa velmi dobre kombinuje  s následnou analýzou zameranou na zhodnotenie aktivity signalómu, na čo používame čipovú technológiu.

Meranie spotreby kyslíka na bunkovej úrovni (základná respirácia, maximálna respirácia, respiračná rezerva) a bioenergetický profil stanovujeme obyčajne v bunkových kultúrach, alebo v bielych krvinkách izolovaných z plnej venóznej krvi s použitím Oroboros O2k respirometra. Cirkulujúce pacientské bunky sú jedinečné v tom, že prichádzajú do kontaktu so všetkými orgánmi v tele, a teda obyčajne reflektujú zmenou na úrovni mitochondriálnej homeostázy a funkcií na rôzne patologické stavy. Jedná sa o metódu, ktorej výstupy môžu slúžiť ako biomarker(y) komplexnej bunkovej energetiky.

Mitochondriálna dysfunkcia (teda poruchy mitochondriálnej respirácie) je spájaná s rôznymi degeneratívnymi ochoreniami (ako napríklad mitochondriálnou encefalopatiou, Parkinsonovou a Alzheimerovou chorobou, Kearns-Sayre sydrómom, syndrómom MIDD/MELAS, diabetom, svalovými dystrofiami, schizofréniou, ALS) a jej štúdium vo vzťahu k uvedeným ochoreniam má obrovský význam,  či už z vedeckého, alebo klinického hľadiska. Stanovenie bioenergetického profilu má svoje opodstatnenie aj v oblasti preventívnej medicíny, napríklad v diagnostike, terapii a výskume metabolického syndrómu a obezity, alebo kardiovaskulárnych ochorení.

Virtuálna prehliadka

Predstavujeme vám virtuálnu prehliadku nášho moderného Laboratória proteomiky a mitochondriopatií.

Riešené projekty

Kolísek M. (zodpovedný riešiteľ), zdroj: Vláda SR – projekt „Návrat domov“, názov: Vplyv delécie Na+/Mg2+výmenníka SLC41A1 a mitochondriálneho Na+-dependentného Mg2+ exportéra SLC41A3 na morfológiu a molekulárnu skladbu mozgu v myšom MPTP-indukovanom parkinsonskom modeli; doba riešenia: 2016-2017

Kolísek M. (spoluriešiteľ), Tatarková Z. (zodpovedný riešiteľ), zdroj: Agentúra pre vedu a výskum, číslo: APVV-SK-KR-18-0001, názov: Nanočastice podobné mitochondriám v liečbe Parkinsonovej choroby a ďalších degeneratívnych ochorení; doba riešenia: 2018-2019

Kolísek M. (zodpovedný riešiteľ), zdroj: Vedecká grantová agentúra MŠVVaŠ SR a SAV, číslo: VEGA 1/0554/19, názov: Úloha STAT3 signálnej dráhy v regulácii promótora Na+/Mg2+ výmenníka SLC41A1: od zápalu k Parkinsonovej chorobe; doba riešenia: 2019-2022

Kolísek M. (zodpovedný riešiteľ), zdroj: Agentúra pre vedu a výskum, číslo: APVV-19-0222, názov: Stanovenie mitochondriálneho fitness v diagnostike a predikcii Parkinsonovej choroby; doba riešenia: 2020-2024

Kolísek M. (spoluriešiteľ), Hnilicová Petra (zodpovedný riešiteľ) zdroj: Agentúra pre vedu a výskum, číslo: APVV-SK-AT-20-0010, názov: Multiparametrické vyšetrenia Miyoshiho myopatie pomocou modalít magnetickej rezonancie; doba riešenia: 2021-2022

Najvýznamnejšie publikácie

Jurecek L, Rajcigelova T, Kozarova A, Werner T, Vormann J, Kolisek M. J Beneficial effects of an alkaline topical treatment in patients with mild atopic dermatitis. Cosmet Dermatol. 2021 Jan 14. doi: 10.1111/jocd.13936.

Brodnanova M, Hatokova Z, Evinova A, Cibulka M, Racay P. Differential impact of imipramine on thapsigargin- and tunicamycin-induced endoplasmic reticulum stress and mitochondrial dysfunction in neuroblastoma SH-SY5Y cells. Eur J Pharmacol. 2021 Mar 30:174073. doi: 10.1016/j.ejphar.2021.174073.

Pokusa M, Hajdúchová D, Menichová V, Evinová A, Hatoková Z, Kráľová-Trančíková A. Vulnerability of subcellular structures to pathogenesis induced by rotenone in SH-SY5Y cells. Physiol Res. 2021 Mar 17;70(1):89-99. doi: 10.33549/physiolres.934477.

Evinova A, Cizmarova B, Hatokova Z, Racay P. J Correction to: High-Resolution Respirometry in Assessment of Mitochondrial Function in Neuroblastoma SH-SY5Y Intact Cells. Membr Biol. 2020 Apr;253(2):137. doi: 10.1007/s00232-020-00112-7. PMID: 32146487

Evinova A, Cizmarova B, Hatokova Z, Racay P. High-Resolution Respirometry in Assessment of Mitochondrial Function in Neuroblastoma SH-SY5Y Intact Cells. J Membr Biol. 2020 Apr;253(2):129-136. doi: 10.1007/s00232-020-00107-4.

Jurek S, Sandhu MA, Trappe S, Bermúdez-Peña MC, Kolisek M, Sponder G, Aschenbach JR. Optimizing adipogenic transdifferentiation of bovine mesenchymal stem cells: a prominent role of ascorbic acid in FABP4 induction. Adipocyte. 2020 Dec;9(1):35-50. doi: 10.1080/21623945.2020.1720480.

Tatarkova Z, de Baaij JHF, Grendar M, Aschenbach JR, Racay P, Bos C, Sponder G, Hoenderop JGJ, Röntgen M, Turcanova Koprusakova M, Kolisek M. Dietary Mg2+ Intake and the Na+/Mg2+ Exchanger SLC41A1 Influence Components of Mitochondrial Energetics in Murine Cardiomyocytes. Int J Mol Sci. 2020 Nov 3;21(21):8221. doi: 10.3390/ijms21218221.

Hnilicová P, Štrbák O, Kolisek M, Kurča E, Zeleňák K, Sivák Š, Kantorová E. Current Methods of Magnetic Resonance for Noninvasive Assessment of Molecular Aspects of Pathoetiology in Multiple Sclerosis. Int J Mol Sci. 2020 Aug 25;21(17):6117. doi: 10.3390/ijms21176117.

Cibulka M, Brodnanova M, Grendar M, Grofik M, Kurca E, Pilchova I, Osina O, Tatarkova Z, Dobrota D, Kolisek M.SNPs rs11240569, rs708727, and rs823156 in SLC41A1 Do Not Discriminate Between Slovak Patients with Idiopathic Parkinson’s Disease and Healthy Controls: Statistics and Machine-Learning Evidence. Int J Mol Sci. 2019 Sep 21;20(19):4688. doi: 10.3390/ijms20194688.

Werner T, Kolisek M, Vormann J, Pilchova I, Grendar M, Struharnanska E, Cibulka M. Assessment of bioavailability of Mg from Mg citrate and Mg oxide by measuring urinary excretion in Mg-saturated subjects. Magnes Res. 2019 Aug 1;32(3):63-71. doi: 10.1684/mrh.2019.0457.

Chiang YF, Chen HY, Lee IT, Chien LS, Huang JH, Kolisek M, Cheng FC, Tsai SW. Magnesium-responsive genes are downregulated in diabetic patients after a three-month exercise program on a bicycle ergometer. J Chin Med Assoc. 2019 Jun;82(6):495-499. doi: 10.1097/JCMA.0000000000000112.

Kolisek M, Sponder G, Pilchova I, Cibulka M, Tatarkova Z, Werner T, Racay P. Magnesium Extravaganza: A Critical Compendium of Current Research into Cellular Mg2+ Transporters Other than TRPM6/7. Rev Physiol Biochem Pharmacol. 2019;176:65-105. doi: 10.1007/112_2018_15.

Merolle L, Sponder G, Sargenti A, Mastrototaro L, Cappadone C, Farruggia G, Procopio A, Malucelli E, Parisse P, Gianoncelli A, Aschenbach JR, Kolisek M, Iotti S. Metallomics. Overexpression of the mitochondrial Mg channel MRS2 increases total cellular Mg concentration and influences sensitivity to apoptosis. 2018 Jul 18;10(7):917-928. doi: 10.1039/c8mt00050f.

Sponder G, Abdulhanan N, Fröhlich N, Mastrototaro L, Aschenbach JR, Röntgen M, Pilchova I, Cibulka M, Racay P, Kolisek M. Overexpression of Na+/Mg2+ exchanger SLC41A1 attenuates pro-survival signaling. Oncotarget. 2017 Dec 22;9(4):5084-5104. doi: 10.18632/oncotarget.23598. eCollection 2018 Jan 12.

Miersch C, Stange K, Hering S, Kolisek M, Viergutz T, Röntgen M. Molecular and functional heterogeneity of early postnatal porcine satellite cell populations is associated with bioenergetic profile. Sci Rep. 2017 Mar 27;7:45052. doi: 10.1038/srep45052.

Kolisek M, Touyz RM, Romani A, Barbagallo M. Magnesium and Other Biometals in Oxidative Medicine and Redox Biology. Oxid Med Cell Longev. 2017;2017:7428796. doi: 10.1155/2017/7428796. Epub 2017 Oct 4. PMID: 29109833

Sandhu MA, Jurek S, Trappe S, Kolisek M, Sponder G, Aschenbach JR. Influence of Bovine Serum Lipids and Fetal Bovine Serum on the Expression of Cell Surface Markers in Cultured Bovine Preadipocytes. Cells Tissues Organs. 2017;204(1):13-24. doi: 10.1159/000472708.

Mastrototaro L, Smorodchenko A, Aschenbach JR, Kolisek M, Sponder G. Solute carrier 41A3 encodes for a mitochondrial Mg(2+) efflux system. Sci Rep. 2016 Jun 15;6:27999. doi: 10.1038/srep27999.