Gliia rakubioloogia

Nimetus
Neuronite ja astrotsüütide interaktsioonid (kuni 2023)
Glial cell biology
Neuron-astrocyte interactions (until 2023)
Uurimisrühma juht
TalTech prioriteetne teadussuund
Klassifikaator (Frascati)
Ülevaade
Uurimisrühma töö eesmärkideks on arendada välja puromütsiin-märkimisel põhinev rakutüübi spetsiifiline proteoomi analüüsi meetod ning rakendada seda kesknärvisüsteemi rakkude uurimiseks. Lisaks kasutatakse Ribotag meetodit rakutüübi-spetsiifiliseks transkriptoomi analüüsiks. Üheks lähenemiseks interaktsioonide uurimisel on ühe rakutüübi aktiveerimine rakusisese Ca2+ vabastamisega (DREADD kemogeneetiline süsteemi) ning teise rakutüübi proteoomi/transkriptoomi analüüs. Lisaks uurime valgusünteesi regulatsiooni gliiarakkudes. Kompetentsid: neuronite ja gliiarakkude kasvatamine rakukultuuris; rakutüübi spetsiifiline RNA ja valkude analüüs; adeno-assiotsieeritud viirusvektorite (AAV) tootmine ja kasutamine.
The central nervous system tissues are made of a number of different cell types, among which astrocytes are one of the most abundant type. In the CNS tissue cells are highly intermixed, posing a challenge when trying to analyze their transcriptomes and proteomes separately. Owing to the difficulties separating these cells, bulk tissue analysis has been used previously to profile mRNA and protein in tissue, giving averaged readouts across the tissue. In the past decade, cell type specific RNA analysis has seen enormous progress with the advent of single cell RNA sequencing and genetic tools for cell type specific RNA isolation (TRAP, Ribotag). However, cell type specific proteome analysis is lagging behind and widely used, straightforward methods are not available. Our research aim is to develop a cell type-specific proteome analysis method that is based on puromycin labeling, and to apply the method to studying neuron-astrocyte interactions in an in vitro co-culture system. In addition, we shall use the Ribotag method for cell type-specific mRNA analysis. A key strategy we are planning to use for studying intercellular communication is activation of either neurons of astrocytes by triggering intracellular Ca2+ release by using the DREADD chemogenetic system – followed by proteomic and transcriptomic analysis of the other cell type in culture. Our additional research interest is regulation of neurotrophin BDNF in astrocytes and cardiomyocytes. Key competences: cell cultures of neurons, astrocytes and cardiomyocytes; cell type-specific RNA and protein analysis; adeno-associated virus(AAV) vector production and use
Doktorant
Võtmesõna
närvisüsteemi rakutüübid
cell types of the nervous system
rakutüübi spetsiifiline valkude ja RNA analüüs
cell type-specific RNA and protein profiling
valgusünteesi reguleerimine gliiarakkudes
neurotrofiin BDNF mitteneuronaalsetes rakkudes
neurotrophin BDNF in non-neuronal cells
Tähtsamad tulemused
2024. aasta tulemused: 1. Arendasime edasi rakuspetsiifilist proteoomi märgistamist puromütsiiniga (Puromycin Inactivation for Cell-Selective proteome Labelling ehk PICSL). Selles arendusetapis arendasime Cre-loxP märgistussüsteemi, testisime seda rakukultuuri süsteemides rakutüüp-spetsiifiliste promootoritega. Genereerisime DNA konstruktid transgeense hiireliini loomiseks, eesmärgiga arendada PICSL süsteemi välja imetaja kudedes toimuva valgusünteesi rakutüüp-spetsiifiliseks uurimiseks. 2. Uurisime valgusünteesi reguleeritavust roti primaarsete astrotsüütide kultuuris, C6 glioomirakkudes ja mikrogliia rakkudes puromütsiiniga märgistamise meetodil. 3. Kasutasime katsesüsteemi neuron-astrotsüüt interaktsioonide transkriptsioonilise väljundi uurimiseks, mis rajaneb rakutüüp-spetsiifilisel Gq GPCR signaalimise (rakusisese Ca2+ vabastamine) ja rakutüüpspetsiifilisel transkriptsiooni profileerimisel (Ribotag meetod). Viisime läbi RNA paralleelsekveneerimise eksperimendid uurimaks astrotsüütide aktiveerimise (Gq GPCR) abil geeniekspressioonile neuronites ja alustasime reguleeritud kandidaatgeenide valideerimist fluorestsents. RNA in situ hübridisatsiooni meetodil (FISH). 4. Koostöös Dr. Olga Jasnovidovaga (prof. Tõnis Timmuski rühmast) uurisime rakukultuuris kasvatatud roti astrotsüütides transkriptsioonilisi enhaansereid, mis reguleeruvad rakkude stimulatsioonil neuromodulaator norepinefriiniga.
2021 RESULTS:‚ We established a prenatal rat brain cortexneuron-astrocyte co-culture system anda method for cell-specific effector expression, using selective promoters and AAVtransduction.‚ In comparison of two cell-specific puromycin based proteome tagging methods, weselected a strategy based on enzymaticinactivation of puromycin and its derivatives.‚ We established a prenatal rat cardiomyocyte culture protocol and obtainedpreliminary results in BDNF regulationby catecholamines in these cells.