Süsteemibioloogia uurimisrühm
TalTech prioriteetne teadussuund
Klassifikaator (Frascati)
Uurimisrühma juht
Uurimisrühma liige
Võtmesõna
süda
biofüüsika
bioenergeetika
elektrofüsioloogia
biomehaanika
rakusisene difusioon
fluorestsentsmikroskoopia
fluorestsentsi korrelatsioonispektroskoopia
Ülevaade
Süsteemibioloogia laboratoorium tegutseb biofüüsika ning bioenergeetika vallas, keskendudes südamerakus toimuvate protsesside uurimisele. Kasutades nii eksperimentaaltööd kui matemaatilist modelleerimist uuritakse rakusisest kompartmentatsiooni ning difusioonitakistusi ning nende mõju rakuenergeetikale; mitokondrite funktsionaalse struktuuri mõju rakuhingamisele; energia ülekande mehhanisme rakkudes ning südameraku mehaanika ning energeetika omavaheline seost.Uurimisrühma väljundiks on ka vabatarkvara arendamine rühmas väljatöötatud analüüsitehnikatele nagu näiteks bioloogiliste protsesside kineetika katseandme sisestus- ja töötlusplatform, dekonvolutsioon konfokaal mikroskoopia piltide parendamiseks, sarkomeeri pikkuse reaalajas määramise algoritm.
Tähtsamad tulemused
2023. aastal avaldasime uuringu sooliste erinevuste kohta südame füsioloogia aspektides. Meeste ja naiste südames on märkimisväärseid erinevusi selles, kuidas nad tervena toimivad ja millised südamehaigused neid mõjutavad. Eelkõige on märkimisväärne erinevus meeste ja naiste südamepuudulikkuse levinumate tüüpide vahel. Koostöös Oslo Ülikooli haigla (Norra) töörühmagauurisime meeste ja naiste südamepuudulikkuse unikaalseid omadusi. Eelkõige näitasime, et emaste ja isaste hiirte südamelihastes on erinevusi mitmete rakusiseste struktuuride korralduses.Uurisime ka rottide ja hiirte südame bioenergeetika sarnasusi ja erinevusi. Südame bioenergeetikat on rottidel põhjalikult uuritud. Kui uusi meetodeid rakendatakse transgeensete hiirte puhul, on oluline teada, kas varasemad tulemused rottide puhul kehtivad ka hiirte südame puhul. Lõpetasime avatud lähtekoodiga Western blot'i analüüsi tarkvara (IOCBIO Gel) esimese avaliku versiooni väljatöötamise. See töötleb eksperimentaalseid andmeid nii, et säilib seos lõpliku mõõtmise ja proovide vahel. Säilitades kõik analüüsietapid, dokumenteerib tarkvara kogu analüüsiprotsessi ja võimaldab seda hiljem reprodutseerida.
Seotud projektid
Uuenduslik digitaalne platvorm varjatud nähtuste avastamiseks bioloogilistes funktsioonides tehisintellekti abil
Processing of confocal microscopy images(collaboration with PerkinElmer, USA)
Uurimisrühma tegevusperiood
Seotud struktuuriüksus
Teadusgrupiga seotud publikatsioonid
- Birkedal, R., Laasmaa, M., Branovets, J., Vendelin, M. Ontogeny of cardiomyocytes : ultrastructure optimization to meet the demand for tight communication in excitation–contraction coupling and energy transfer // Philosophical Transactions of the Royal Society B : Biological Sciences (2022) vol. 377, 1864, art. 20210321.
https://doi.org/10.1098/rstb.2021.0321 - Shen, X., Brink, J. van den , Bergan-Dahl, A., Kolstad, T. R., Norden, E. S., Hou, Y., Laasmaa, M., Aguilar-Sanchez, Y., Quick, A. P., Espe, E. K. S. et al. Prolonged β-adrenergic stimulation disperses ryanodine receptor clusters incardiomyocytes and has implications for heart failure // eLife (2022) vol. 11, art. e77725.
https://doi.org/10.7554/eLife.77725 - Bartkova, S., Vendelin, M., Sanka, I., Pata, P., Scheler, O. Droplet image analysis with user-friendly freeware CellProfiler // Analytical methods (2020) vol. 12, 17, p. 2287-2294 : ill.
https://doi.org/10.1039/D0AY00031K - Barsunova, K., Vendelin, M., Birkedal, R. Marker enzyme activities in hindleg from creatine-deficient AGAT and GAMT KO mice - differences between models, muscles, and sexes // Scientific reports (2020) vol. 10, 1, Art. 7956, 9 p.
https://doi.org/10.1038/s41598-020-64740-8 - Branovets, J., Karro, N., Barsunova, K., Laasmaa, M., Lygate, C.A., Vendelin, M., Birkedal, R. Cardiac expression and location of hexokinase changes in a mouse model of pure creatine deficiency // American journal of physiology-heart and circulatory physiology (2021) vol. 320, 2, p. H613−H629.
https://doi.org/10.1152/ajpheart.00188.2020 - Vendelin, M., Laasmaa, M., Kalda, M., Branovets, J., Karro, N., Barsunova, K., Birkedal, R. IOCBIO Kinetics : an open-source software solution for analysis of data traces // PLoS computational biology (2020) vol. 16, 12, art. e1008475.
https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1008475 - Laasmaa, M., Branovets, J., Barsunova, K., Karro, N., Lygate, C. A., Birkedal, R., Vendelin, M. Altered calcium handling in cardiomyocytes from arginine-glycine amidinotransferase-knockout mice is rescued by creatine // American journal of physiology-heart and circulatory physiology (2020) vol. 320, 2, p. H805-H825.
https://doi.org/10.1152/ajpheart.00300.2020 - Kalda, M., Vendelin, M. Cardiac muscle regulatory units are predicted to interact stronger than neighboring cross-bridges // Scientific reports (2020) vol. 10, 1, art. 5530, 13 p. : ill.
https://doi.org/10.1038/s41598-020-62452-7 - Bartkova, S., Vendelin, M., Pata, P., Scheler, O. Cellprofiler is a fit tool for droplet digital image analysis // 23rd International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (MicroTAS 2019) Basel, Switzerland, 27 – 31 October 2019. New York : Chemical and Biological Microsystems Society, 2020. art. 163704, p. 1644-1645.
https://doi.org/10.1101/811869 - Lu, P., Veletić, M., Laasmaa, M., Vendelin, M. et al. Multi-nodal nano-actuator pacemaker for energy-efficient stimulation of cardiomyocytes // Nano Communication Networks (2019) vol. 22, dec., art. 100270, 11 p. : ill.
https://doi.org/10.1016/j.nancom.2019.100270 - Karro, N., Laasmaa, M., Vendelin, M., Birkedal Nielsen, R. Respiration of permeabilized cardiomyocytes from mice: no sex differences, but substrate-dependent changes in the apparent ADP-affinity // Scientific reports (2019) vol. 9, 1, art. 12592.
https://doi.org/10.1038/s41598-019-48964-x - Laasmaa, M., Lu, P., Veletic, M., Vendelin, M. et al. Energy-efficiency of cardiomyocyte stimulation with rectangular pulses // Scientific reports (2019) vol. 9, 1, art. 13307, p. 1−9.
https://doi.org/10.1038/s41598-019-49791-w - Laasmaa, M., Karro, N., Birkedal, R., Vendelin, M. IOCBIO Sparks detection and analysis software // PeerJ (2019) vol. 7, Issue 3, art. e6652, 28 p. : ill.
https://doi.org/10.7717/peerj.6652 - Engelbrecht, J., Peets, T., Tamm, K., Laasmaa, M., Vendelin, M. On the complexity of signal propagation in nerve fibres // Proceedings of the Estonian Academy of Sciences (2018) vol. 67, 1, p. 28-38 : ill.
https://doi.org/10.3176/proc.2017.4.28 http://www.ester.ee/record=b2355998*est - Laasmaa, M., Branovets, J., Stolova, J., Shen, X., Rätsepso, T., Balodis, M. J., Grahv, C., Hendrikson, E., Louch, W. E., Birkedal, R., Vendelin, M. Cardiomyocytes from female compared to male mice have larger ryanodine receptor clusters and higher calcium spark frequency // The journal of physiology (2023) vol. 601, 18, p. 4033-4052 : ill.
https://doi.org/10.1113/JP284515 - Risti, R., Gunn, K. H., Hiis-Hommuk, K., SeebaN-N., Karimi, H., Villo, L., Vendelin, M., Neher, S. B., Lõokene, A. Combined action of albumin and heparin regulates lipoprotein lipase oligomerization, stability, and ligand interactions // PLoS ONE (2023) vol. 18, 4, art. e0283358, 24 p. : ill.
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0283358 - Branovets J., Soodla K., Vendelin M., Birkedal R. Rat and mouse cardiomyocytes show subtle differences in creatine kinase expression and compartmentalization // PLoS ONE (2023) art. 18, 11, art. e0294718.
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0294718