Руководитель лаборатории - Шупляков Олег Викторович, профессор, к.б.н., Dr. Med. Sci.
Цель исследований:
Исследования лаборатории биологии синапсов направлены на выявление молекулярных механизмов в синаптических соединениях, участвующих в патологических процессах при нейродегенеративных заболеваниях и на поиск терапевтических подходов и препаратов, для восстановления функций нервных клеток. В наших исследованиях используются генетические, молекулярно-биологические, физиологические, морфологические и другие клеточные технологии. В качестве модельных систем используются трансгенные животные, изолированные препараты мозга животных, клеточные культуры и для модельных экспериментов - синтезированные белки и липиды.
Работы лаборатории проводятся по четырем направлениям:
1. Изучение роли фазовых состояний пресинаптических белков в норме и при образовании патологических агрегатов и амилоидных структур в нервных клетках.
Нам удалось показать, что фазовые переходы синаптических белков имеют функциональное значение для работы синапса. В исследованиях in vitro было показано, что фазовый переход также имеет ключевое значение для образования амилоидов. Результаты наших экспериментов позволяют предполагать, что такие патологические структуры могут возникать в нервных терминалях при нейродегенративных заболеваниях. Мы исследуем молекулярные механизмы этих процессов.
2. Анализ молекулярных механизмов выделения нейроактивных веществ в нейронах и нейросекреторных клетках.
Ранее нами был описан новый АТФ-зависимый механизм, который включает образования поры, через которую происходит слияние мембраны пузырька с клеточной мембраной при участии актинового цитоскелета. Было показано, что таким образом происходит секреция нейроактивных веществ в нейронах и нейросекреторных клетках. Было показано, что данный процесс зависит от осмотического давления в клетке. С помощью микроскопии высокого разрешения (STED) мы изучаем динамику этого процесса в живых клетках, проводим математическое моделирование и поиск препаратов способных регулировать процесса прохода мембраны через узкую пору.
3. Исследование роли митохондриальных генов, мутации в которых приводят к возникновению нейродегенеративных заболеваний.
Мы изучаем последствия условного выключения митохондриальных генов, мутации в которых приводят к возникновению нейродегенеративных заболеваний у человека. У мышей эти гены могут выключаться у взрослых животных с сформированной здоровой нервной системой. При этом гены могут селективно выключаться в нейронах определенных модальностей, например в дофаминергических нейронах, которые погибают при Болезни Паркинсона. Это позволяет моделировать определенные нейродегенеративные заболевания на мышах. Совместно с исследователями в Каролинском Институте (Швеция) мы изучаем механизмы возникновения ранних патологических изменений в нервной системе на этих модельных системах.
4. Идентификация молекулярных механизмов дифференцировки мультипотентных клеток с целью получения функциональных нервных клеток для замены поврежденных нейронов.
Мы изучаем молекулярные механизмы, контролирующие переходные состояния, которые клетки принимают во время эмбрионального развития, способно пролить свет на то, каким образом происходит переключение программ развития нейронов. Мы полагаем, что это позволит нам направлять дифференцировку иПК в нейроны в функциональными синаптическими соединениями. Эти исследования также проводятся в тесном сотрудничестве с лабораториями Каролинского Института.
Исследования лаборатории поддерживаются: Грантом РНФ 21-15-00227, фондами СпбГУ грант №76118589 и международной научной программой в рамках договора о сотрудничестве между СПбГУ и Каролинским Медицинским Институтом (Швеция).