Grupa Badawcza Neuroplastyczności i Metabolizmu
Tematyka badawcza
Obecne badania koncentrują się na określeniu zależnej od aktywności ekspresji genów w neuronach, lokalnej plastyczności synaptycznej oraz funkcji mikroRNA w neuronach i tkance tłuszczowej. Ostatecznym celem wszystkich wprowadzanych manipulacji genetycznych jest pokazanie ich wpływu na zachowanie i metabolizm całego organizmu.
MikroRNA w plastyczności synaptycznej
Celem projektu jest określenie roli mikroRNA w plastyczności synaptycznej neuronów biorących udział w tworzeniu śladu pamięciowego. Poszukujemy mikroRNA zaangażowanych w regulację szlaku PI3K-Akt-mTOR, np. miR-103/107. Niedawno wykazaliśmy, że utrata wszystkich mikroRNA wzmacnia formowanie pamięci u myszy (Konopka i in., 2010).
Do badań szlaku PI3K-Akt-mTOR wykorzystujemy indukowalne, warunkowe nokauty genów Dicer i Pten. Do długoterminowych testów poznawczych u myszy opracowaliśmy specjalne protokoły dla systemu IntelliCage (Kiryk i in., 2020).
Rola mikroRNA w neuronach AgRP w rozwoju otyłości
Identyfikacja subpopulacji komórek w podwzgórzu, które są kluczowe dla rozwoju fenotypu otyłości po utracie mikroRNA w przodomózgowiu transgenicznych mutantów (Vinnikov i in., 2014).
Badania koncentrują się na zrozumieniu, jak mikroRNA wpływają na aktywność neuronów AgRP (agouti-related peptide) w podwzgórzu, które odgrywają kluczową rolę w regulacji apetytu i bilansu energetycznego. Utrata mikroRNA w tych neuronach może prowadzić do zaburzeń homeostazy metabolicznej, nadmiernego poboru pokarmu i przyrostu masy ciała.
Analizujemy zmiany w ekspresji genów docelowych oraz ścieżki sygnalizacyjne zaangażowane w rozwój fenotypu otyłości. Stosując techniki transgeniczne i sekwencjonowanie RNA, dążymy do identyfikacji konkretnych mikroRNA, które mogą być potencjalnymi celami terapeutycznymi w leczeniu otyłości.
c-fos w jądrze łukowatym podczas głodzenia
Wykazaliśmy, że ekspresja c-Fos zmienia się w jądrze łukowatym podczas głodzenia. Silny sygnał c-Fos obserwuje się od 3 do 24 godzin po usunięciu pokarmu. Ekspresja c-Fos współlokalizuje się z neuronami AgRP/NPY w przyśrodkowej części jądra łukowatego.
Ponadto jesteśmy w stanie indukować ekspresję c-Fos za pomocą optogenetyki u najedzonych myszy. W celu zbadania jego roli w kontroli spożycia pokarmu pracujemy nad wyciszaniem ekspresji c-Fos przy użyciu wektorów LV i technologii CRISPR.
MikroRNA w białej i brunatnej tkance tłuszczowej
Rola mikroRNA w komórkach tkanek obwodowych biorących udział w metabolizmie, np. w tkance tłuszczowej. Skupiamy się na badaniu mikroRNA indukowanych podczas ograniczenia kalorii i ich wpływu na późniejszą motywację zwierząt do poszukiwania jedzenia. Dodatkowo badamy funkcję mikroRNA w termogenezie generowanej przez brunatną tkankę tłuszczową.
Wpływ różnych diet na mikrobiom myszy
Testujemy cztery diety: standardową, dietę zachodnią (Western Diet), dietę wysokotłuszczową (High Fat Diet) oraz dietę ketogeniczną i ich wpływ na skład mikrobiomu myszy. Monitorujemy także parametry metaboliczne oraz sposób, w jaki mózg kontroluje ilość spożywanych kalorii.
Ostatecznym celem laboratorium jest połączenie projektów poznawczych i metabolicznych oraz testowanie myszy karmionych różnymi dietami w zaawansowanych testach poznawczych w IntelliCage.
Odkrywanie nowych hormonów
Aby zbadać potencjał kodujący długich niekodujących RNA (lncRNA), w 2012 roku w grupie prof. Johna Matticka opracowano zestaw programów do integracji danych transkryptomicznych i proteomicznych o nazwie Pinstripe (Gascoigne i in., 2012). W celu potwierdzenia obecności zidentyfikowanych potencjalnych hormonów, we współpracy z Centrum Nauk Biologiczno-Chemicznych Uniwersytetu Warszawskiego, przeszukaliśmy dane proteomiczne uzyskane z ludzkiego płynu mózgowo-rdzeniowego względem bazy danych 226 nowych peptydów/hormonów. Zidentyfikowaliśmy jedno potencjalne białko/hormon, które jest intensywnie badane w kontekście regulacji głodu/sytości.
