Відділ фізико-хімічної біології клітинних мембран

Тематика досліджень

Наукова робота відділу зосереджена на дослідженні ролі мембранних білків, зокрема іонних каналів та рецепторів, у функціонуванні окремих нейронів, нейронних мереж та органів. Головними напрямками досліджень є:

• вивчення біофізичних властивостей каналів та рецепторів клітинних мембран, вплив різних хімічних сполук на їхнє функціонування
• вивчення механізмів епілептогенезу та пошук шляхів корекції наслідків епілептичних нападів
• вивчення ролі мембранних рецепторів та іонних каналів в формуванні синаптичної пластичності, навчання, системної активності нервової системи та поведінки
• вивчення периферійних та центральних механізмів формування болю та пошук шляхів його блокади
• дослідження біофізичних властивостей і фармакологічної чутливості високопровідних катіонних каналів (LCC-каналів) ядерної мембрани та зʹясування їх фізіологічної ролі
• застосування стовбурових клітин для корекції неврологічних розладів (хвороби Альцгеймера, Паркінсона, епілепсія, інсульт) та травматичних уражень спинного мозку

Методи

Методи, які ми використовуємо, дозволяють проводити дослідження від молекулярного до організмового рівнів організації:

• дослідження іонних каналів за допомогою patch-clamp на культурах клітин та на виділених нейронах (пірамідні нейрони гіпокампу, неокортекса, гіпоталамуса, нейрони Пуркіньє, зернисті клітини мозочка, нейрони спинальних гангліїв та спинного мозку, гліальні клітини, ракові клітинні лінії, HEK293, CHO та PC-12 лінії, тощо), а також ізольованих ядрах клітин
• дослідження експресії іонних каналів імуногістохімічним методом;
• дослідження Са²⁺-сигналізації з використанням флуоресцентної та конфокальної мікроскопії
• виділення та культивування стовбурових клітин та тканинна інженерія
• дослідження ноцицепції на шкірно-нервовому препараті
• дослідження пароксизмальної епілептогенної активності на виділених та культивованих мозкових зрізах
• широкий ряд поведінкових тестів (відкрите поле, лабіринти різних конфігурацій, водний лабіринт Морріса, тощо), які дозволяють оцінювати загальну локомоторну активність, тривожність та депресивно-подібну поведінку, пам'ять та навчання, соціальну поведінку
• реєстрація активності окремих нейронів, потенціалів ближнього поля, електроенцефалограми у тварин, в тому числі в умовах вільної поведінки

Колаж (за годинниковою стрілкою): Зміни довготривалої синаптичної потенціації у гіпокампі при блокуванні ASIC1a каналів (А. Бута та ін., J. Med. Chem. 2015); робота за петч-клемп установкою (В. Кулик); конфокальна мікроскопія культури нейральних стовбурових клітин та нейросфер - астроцити червоні, нейрони сині (О. Рибачук); запис електричної активності структур головного мозку у щура в умовах вільної поведінки та спектрограма сигналу (Р. Боговик); зустріч із колегами на конференції (А. Чернінський та Е. Кнапська); приготування штучної цереброспинальної рідини (О. Єгорова); у центрі — мікроскопічне дослідження зразків (М. Федорюк).

Співробітники відділу

Кришталь Олег Олександрович — завідувач відділу, д.б.н., акад. НАН України

Максимюк Олександр Петрович — пров.н.с., к.б.н., ст.досл.

Сторожук Максим Вікторович — пров.н.с., д.б.н.

Ісаєв Дмитро Сергійович — пров.н.с., к.б.н., ст.досл.

Чижмаков Ігор Володимирович — с.н.с., к.б.н.

Чернінський Андрій Олександрович — с.н.с., к.б.н., ст.досл.

Савотченко Аліна Володимирівна — с.н.с., к.б.н

Котлярова Анна Борисівна — с.н.с., к.б.н.

Кулик В’ячеслав Борисович — н.с., к.б.н.

Єгорова Олена Володимирівна — н.с., к.б.н.

Рибачук Оксана Андріївна — н.с., к.б.н.

Мельник Марія Ігорівна — н.с., к.б.н.

Дринь Дарія Олегівна- н.с., к.б.н.

Волкова Тетяна Михайлівна - н.с.

Бута Андрій Зіновійович - н.с.

Запухляк Ольга Сергіївна - м.н.с.

Ніколаєнко Людмила Михайлівна - м.н.с.

Хмиз Володимир Васильович - м.н.с.

Ткаченко Юрій Миколайович - м.н.с.

Романов Артур Костянтинович - м.н.с.

Лунько Олексій Олександрович - м.н.с.

Лунько Олеся Володимирівна - м.н.с.

Боговик Руслан Ігорович - м.н.с.

Федорюк Михайло Петрович - м.н.с.

Котик Олена Адамівна - м.н.с.

Венгренюк Артем Васильович - пров.інж

Аспіранти

Демченко Софія Олександрівна

Стефаненко Марія Володимирівна

Семеніхіна Маргарита Олексіївна

Ніколаєнко Оксана Миколаївна

Новіков Павло Костянтинович

Нестеренко Юлія Анатоліївна

Вибрані публікації

Li, HS; Su, XY; Song, XL; Qi, X; Li, Y; Wang, RQ; Maximyuk, O; Krishtal, O; Wang, TT; Fang, HQ; Liao, LJ; Cao, H; Zhang, YQ; Zhu, MX; Liu, MG; Xu, TL Protein Kinase C Lambda Mediates Acid-Sensing Ion Channel 1a-Dependent Cortical Synaptic Plasticity and Pain Hypersensitivity // JOURNAL OF NEUROSCIENCE, 39 (29), 2019, P. 5773-5793 DOI: 10.1523/JNEUROSCI.0213-19.2019

Rybachuk, O; Kopach, O; Pivneva, T; Kyryk, V Isolation of Neural Stem Cells from the Embryonic Mouse Hippocampus for in vitro Growth or Engraftment into a Host Tissue // BIO-PROTOCOL, 9 (4), 2019, Article Number: e3165 DOI: 10.21769/BioProtoc.3165

Semenikhina, M; Bogovyk, R; Fedoriuk, M; Nikolaienko, O; Al Kury, LT; Savotchenko, M; Krishtal, O; Isaeva, E Inhibition of protease-activated receptor 1 ameliorates behavioral deficits and restores hippocampal synaptic plasticity in a rat model of status epilepticus // NEUROSCIENCE LETTERS, 692, 2019, P. 64-68 DOI: 10.1016/j.neulet.2018.10.058

Kopach, O; Rybachuk, O; Krotov, V; Kyryk, V; Voitenko, N; Pivneva, T Maturation of neural stem cells and integration into hippocampal circuits - a functional study in an in situ model of cerebral ischemia // JOURNAL OF CELL SCIENCE, 131 (4), 2018, pii: jcs210989 DOI: 10.1242/jcs.210989

Luo, JL; Qian, AH; Oetjen, LK; Yu, WH; Yang, P; Feng, J; Xie, ZL; Liu, SB; Yin, SJ; Dryn, D; Cheng, JZ; Riehl, TE; Zholos, AV; Stenson, WF; Kim, BS; Hu, HZ TRPV4 Channel Signaling in Macrophages Promotes Gastrointestinal Motility via Direct Effects on Smooth Muscle Cells // IMMUNITY, 49 (1), 2018, P. 107-119 DOI: 10.1016/j.immuni.2018.04.021

Kononenko, O; Galatenko, V; Andersson, M; Bazov, I; Watanabe, H; Zhou, XW; Iatsyshyna, A; Mityakina, I; Yakovleva, T; Sarkisyan, D; Ponomarev, I; Krishtal, O; Marklund, N; Tonevitsky, A; Adkins, DL; Bakalkin, G Intra- and interregional coregulation of opioid genes: broken symmetry in spinal circuits // FASEB JOURNAL, 31 (5), 2017, P. 1953-1963 DOI: 10.1096/fj.201601039R

Kononenko, O; Bazov, I; Watanabe, H; Gerashchenko, G; Dyachok, O; Verbeek, DS; Alkass, K; Druid, H; Andersson, M; Mulder, J; Svenningsen, AF; Rajkowska, G; Stockmeier, CA; Krishtal, O; Yakovleva, T; Bakalkin, G Opioid precursor protein isoform is targeted to the cell nuclei in the human brain // BIOCHIMICA ET BIOPHYSICA ACTA-GENERAL SUBJECTS, 1861 (2), 2017, P. 246-255 DOI: 10.1016/j.bbagen.2016.11.002

Feng, J; Yang, P; Mack, MR; Dryn, D; Luo, JL; Gong, X; Liu, SB; Oetjen, LK; Zholos, AV; Mei, ZN; Yin, SJ; Kim, BS; Hu, HZ Sensory TRP channels contribute differentially to skin inflammation and persistent itch // NATURE COMMUNICATIONS, 8, 2017, Article Number: 980 DOI: 10.1038/s41467-017-01056-8

Storozhuk, M; Kondratskaya, E; Nikolaenko, L; Krishtal, O A modulatory role of ASICs on GABAergic synapses in rat hippocampal cell cultures // MOLECULAR BRAIN, 9, 2016, Article Number: 90 DOI: 10.1186/s13041-016-0269-4

Liu, MG; Li, HS; Li, WG; Wu, YJ; Deng, SN; Huang, C; Maximyuk, O; Sukach, V; Krishtal, O; Zhu, MX; Xu, TL Acid-sensing ion channel 1a contributes to hippocampal LTP inducibility through multiple mechanisms // SCIENTIFIC REPORTS, 6, 2016, Article Number: 23350 DOI: 10.1038/srep23350

Tesoriero, C; Codita, A; Zhang, MD; Cherninsky, A; Karlsson, H; Grassi-Zucconi, G; Bertini, G; Harkany, T; Ljungberg, K; Liljestrom, P; Hokfelt, TGM; Bentivoglio, M; Kristensson, K H1N1 influenza virus induces narcolepsy-like sleep disruption and targets sleep-wake regulatory neurons in mice // Proceedings Of The National Academy Of Sciences Of The United States Of America, 113 (3), 2016, E368-E377 DOI: 10.1073/pnas.1521463112

McGarvey L.P., Butler C.A., Stokesberry S., Polley L., McQuaid S., Abdullah H., Ashraf S., McGahon M.K., Curtis T.M., Arron J., Choy D., Warke T.J., Zholos, A Bradding P., Ennis M., Costello R., Heaney L.G. Increased expression of bronchial epithelial transient receptor 1 potential vanilloid 1 channels in severe asthma // Journal of Allergy and Clinical Immunology 133 (3), 2014, 704-712 DOI: 10.1016/j.jaci.2013.09.016

Krishtal O Receptor for protons: First observations on Acid Sensing Ion Channels // NEUROPHARMACOLOGY, 94, 2015, P. 4-8 DOI: 10.1016/j.neuropharm.2014.12.014

Ievglevskyi O, Isaev D, Netsyk O, Romanov A, Fedoriuk M, Maximyuk O, Isaeva E, Akaike N, Krishtal O Acid-sensing ion channels regulate spontaneous inhibitory activity in the hippocampus: possible implications for epilepsy // The Royal Society Phil. Trans. R. Soc. B, 2016, 371(1700). pii: 20150431 DOI: 10.1098/rstb.2015.0431

Buta A, Maximyuk O, Kovalskyy D, Sukach V, Vovk M, Isaev D, Ievglevskyi O, Isaeva E, Savotchenko A, Krishtal O Novel potent orthosteric antagonist of ASIC1a prevents NMDAR-dependent LTP induction // J Med Chem. 2015 Jun 11;58(11):4449-61 DOI: 10.1021/jm5017329