Aperçu de la Recherche
Le laboratoire fait partie du département de biochimie de l'université Nicolas Copernic de Torun, en Pologne. Nous nous concentrons sur l'étude des mécanismes moléculaires impliquant la fonction et la régulation des récepteurs canaux pentamérique (pLGICs). La famille des pLGIC, chez les mammifères, comprend les excitateurs : récepteurs nicotiniques de l'acétylcholine (nAChRs), les récepteurs de la sérotonine de type 3 (5-HT3Rs) et les canaux ioniques activés par le zinc, et les inhibiteurs : les récepteurs de l'acide γ-aminobutyrique de type A (GABAARs) et les récepteurs de la glycine. (GlyRs). La famille pLGIC relaie la transduction de signalisation chimique-électrique des neurones. La liaison des neurotransmetteurs synaptiques libérés stabilise l'ouverture d'un canal intrinsèque conduisant passivement les ions à travers la membrane, ce qui déclenche ainsi la dépolarisation ou l'hyperpolarisation cellulaire. Comme ils sont exprimés de manière ubiquitaire dans pratiquement tous les neurones, les pLGIC contribuent à toutes les fonctions majeures du système nerveux central; y compris : traitement sensoriel et moteur, contrôle autonome central, mémoire et attention, sommeil et éveil, récompense, douleur, anxiété, émotions et cognition. La toxicomanie, en particulier le tabagisme, et les désordres neurologiques tels que la maladie d'Alzheimer, la schizophrénie et la maladie de Parkinson sont depuis longtemps liés au système cholinergique, en particulier aux nAChRs. Malheureusement, les nombreuses années d'études pharmacologiques n'ont pas abouti à des thérapies robustes pour les malédictions causées par un dysfonctionnement des nAChRs qui assaillent les individus. Et donc, en utilisant de nombreuses facettes des techniques biochimiques, de la biologie moléculaire, de la biochimie des protéines, de l'électrophysiologie, de l'immunofluorescence et de la pharmacologie, notre objectif est de faire briller des informations sur le domaine intracellulaire et donc la régulation/le trafic de ces récepteurs. Cibler leurs protéines régulatrices peut mieux combattre les troubles neurodégénératifs que cibler les récepteurs eux-mêmes.
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Enquête sur le mécanisme de régulation des récepteurs nicotiniques de l'acétylcholine
POLS-2020/37/K/NZ3/04098
Les troubles neurologiques tels que la maladie d'Alzheimer, la schizophrénie et la maladie de Parkinson, en plus de la toxicomanie, ont longtemps été liés au système cholinergique, et plus particulièrement aux récepteurs nicotiniques de l'acétylcholine. Ces récepteurs fixent un signal chimique (neurotransmetteurs) et le convertissent en signal électrique (conductance ionique). Ils appartiennent à une classe de canaux ioniques pentamériques ligand-dépendants composés de cinq sous-unités protéiques individuelles similaires ou parfois identiques qui forment un canal ionique. Ils ont une structure générale conservée qui comprend trois domaines. Le domaine extracellulaire, la région protéique située à l'extérieur de la cellule, contient le site de liaison du neurotransmetteur. Le domaine transmembranaire forme le pore du canal ionique qui permet sélectivement aux ions de circuler le long de leur gradient de concentration. On pense que le domaine intracellulaire, la région protéique à l'intérieur de la cellule, est principalement impliqué dans la régulation et le trafic du récepteur. Cette famille de récepteurs est impliquée dans toutes les fonctions majeures du système nerveux central. Une meilleure compréhension des mécanismes de modulation fonctionnelle, en plus de la détermination structurelle du site de liaison des neurotransmetteurs, a permis de nombreuses avancées pharmacologiques. Pourtant, les nombreuses années de recherche n'ont pas produit de thérapies robustes pour les malédictions causées par un dysfonctionnement des récepteurs nicotiniques de l'acétylcholine.
Ce projet vise expressément à étudier le(s) mécanisme(s) de régulation fonctionnelle des récepteurs nicotiniques de l'acétylcholine à travers leur domaine intracellulaire, pour lequel on connaît très peu de choses. Cibler le système de régulation de ces récepteurs peut constituer la base du développement de nouvelles thérapies contre les troubles neurologiques.
Dans le cadre du projet, une protéine composée d'un domaine intracellulaire de récepteurs nicotiniques de l'acétylcholine lié à une protéine homologue soluble sera créée. En utilisant cette protéine liée soluble comme outil pour identifier les protéines qui interagissent avec le domaine intracellulaire, ce projet déterminera de nouvelles cibles pour les objectifs thérapeutiques pharmaceutiques actuels. Ces cibles nouvellement découvertes généreront des remèdes plus efficaces pour les troubles neurologiques tels que la maladie d'Alzheimer et la schizophrénie.
De plus, ce projet étudiera les mécanismes d'action des protéines régulatrices identifiées. La régulation sélective du sous-type peut être identifiée en étudiant le rôle que jouent les différentes compositions de sous-unités du récepteur, autrement connu sous le nom de stoechiométrie, dans la liaison aux protéines régulatrices. Comprendre le mécanisme complexe de la régulation des récepteurs est important pour lutter contre les maladies neurodégénératives. Grâce au développement de petits anticorps à domaine unique, les nanocorps, contre des stoechiométries de récepteurs spécifiques, ce projet répondra aux questions sur les différences de régulation et développera une compréhension des mécanismes de régulation. Ces mêmes nanocorps seront également utilisés dans les projets futurs comme outils pour localiser correctement des stoechiométries données dans le cerveau, créant un pont translationnel entre les mécanismes biochimiques de régulation et la composition du système neurobiologique.
Comprendre les mécanismes de régulation des récepteurs nicotiniques de l'acétylcholine, un aspect qui est resté jusqu'ici insaisissable, est la clé pour développer des thérapeutiques efficaces pour les troubles neurologiques. Cette proposition tente de développer une telle compréhension dans l'espoir qu'une prochaine approche pharmaceutique plus efficace puisse en résulter.
Ce projet vise expressément à étudier le(s) mécanisme(s) de régulation fonctionnelle des récepteurs nicotiniques de l'acétylcholine à travers leur domaine intracellulaire, pour lequel on connaît très peu de choses. Cibler le système de régulation de ces récepteurs peut constituer la base du développement de nouvelles thérapies contre les troubles neurologiques.
Dans le cadre du projet, une protéine composée d'un domaine intracellulaire de récepteurs nicotiniques de l'acétylcholine lié à une protéine homologue soluble sera créée. En utilisant cette protéine liée soluble comme outil pour identifier les protéines qui interagissent avec le domaine intracellulaire, ce projet déterminera de nouvelles cibles pour les objectifs thérapeutiques pharmaceutiques actuels. Ces cibles nouvellement découvertes généreront des remèdes plus efficaces pour les troubles neurologiques tels que la maladie d'Alzheimer et la schizophrénie.
De plus, ce projet étudiera les mécanismes d'action des protéines régulatrices identifiées. La régulation sélective du sous-type peut être identifiée en étudiant le rôle que jouent les différentes compositions de sous-unités du récepteur, autrement connu sous le nom de stoechiométrie, dans la liaison aux protéines régulatrices. Comprendre le mécanisme complexe de la régulation des récepteurs est important pour lutter contre les maladies neurodégénératives. Grâce au développement de petits anticorps à domaine unique, les nanocorps, contre des stoechiométries de récepteurs spécifiques, ce projet répondra aux questions sur les différences de régulation et développera une compréhension des mécanismes de régulation. Ces mêmes nanocorps seront également utilisés dans les projets futurs comme outils pour localiser correctement des stoechiométries données dans le cerveau, créant un pont translationnel entre les mécanismes biochimiques de régulation et la composition du système neurobiologique.
Comprendre les mécanismes de régulation des récepteurs nicotiniques de l'acétylcholine, un aspect qui est resté jusqu'ici insaisissable, est la clé pour développer des thérapeutiques efficaces pour les troubles neurologiques. Cette proposition tente de développer une telle compréhension dans l'espoir qu'une prochaine approche pharmaceutique plus efficace puisse en résulter.
Combattre l'addiction en ciblant les récepteurs α3β4*-nicotiniques de l'acétylcholine
OPUS21-2021/41/B/NZ7/03101
Selon l'Organisation mondiale de la santé, l'usage du tabac tue plus de 7 millions de personnes chaque année et coûte environ 1 400 milliards de dollars américains en fardeau économique mondial résultant de la perte de productivité et des coûts des soins de santé. L'addiction au tabac a longtemps été liée au système cholinergique, en particulier aux récepteurs nicotiniques de l'acétylcholine, via le principal composant addictif de la cigarette : la nicotine. Ces récepteurs fixent un signal chimique (neurotransmetteurs) et le convertissent en signal électrique (conductance ionique). Ils appartiennent à une classe de canaux ioniques ligand-dépendants composés de cinq sous-unités protéiques individuelles similaires ou parfois identiques qui forment un canal ionique, autrement connu sous le nom de canaux ioniques pentamériques ligand-dépendants. Cette famille de récepteurs est impliquée dans toutes les fonctions majeures du système nerveux central. De nombreuses années de recherche pharmacologique et thérapeutique ciblant les neurotransmetteurs et les sites de liaison modulateurs des récepteurs nicotiniques de l'acétylcholine n'ont pas encore produit de thérapies anti-addiction robustes. Des études génomiques récentes ont identifié un groupe de gènes spécifique et donc les sous-unités α3, β4 et α5 de la famille des récepteurs nicotiniques de l'acétylcholine qui sont corrélées à la dépendance au tabac. Il a été démontré qu'une inhibition de cet assemblage de sous-unités de récepteurs nicotiniques réduit l'effet de récompense causé par les interactions médicamenteuses dans le cerveau, et atténue ainsi la nicotine ainsi que d'autres toxicomanies.
Ce projet vise expressément à générer et isoler synthétiquement des anticorps sélectifs à domaine unique qui agissent comme des modulateurs inhibiteurs des sous-unités du récepteur nicotinique de l'acétylcholine α3-β4. Ces petits anticorps polyvalents sont dérivés de camélidés tels que les lamas, les alpagas, les chameaux et les dromadaires. Très récemment, il a été possible de créer des bibliothèques synthétiques d'anticorps à domaine unique et d'éviter ainsi l'utilisation de camélidés pour les générer. Ces nanocorps générés synthétiquement et sélectifs seront également utilisés comme outils pour localiser correctement divers assemblages de récepteurs α3β4 dans le cerveau, permettant ainsi de mieux comprendre le rôle qu'ils jouent dans la voie de récompense du cerveau.
Comprendre le rôle que jouent les récepteurs nicotiniques de l'acétylcholine dans la dépendance est un aspect important pour développer des thérapeutiques efficaces. Cette proposition tente de développer des thérapies pour aider à atténuer la dépendance à la drogue du tabagisme et d'autres toxicomanies, réduisant ainsi le fardeau économique que le cancer et d'autres maladies liées à la dépendance ont sur le système de santé. L'utilisation d'anticorps à domaine unique comme outils pour étudier la localisation des récepteurs approfondira également la compréhension actuelle de la voie de la dépendance/récompense dans le cerveau.
Ce projet vise expressément à générer et isoler synthétiquement des anticorps sélectifs à domaine unique qui agissent comme des modulateurs inhibiteurs des sous-unités du récepteur nicotinique de l'acétylcholine α3-β4. Ces petits anticorps polyvalents sont dérivés de camélidés tels que les lamas, les alpagas, les chameaux et les dromadaires. Très récemment, il a été possible de créer des bibliothèques synthétiques d'anticorps à domaine unique et d'éviter ainsi l'utilisation de camélidés pour les générer. Ces nanocorps générés synthétiquement et sélectifs seront également utilisés comme outils pour localiser correctement divers assemblages de récepteurs α3β4 dans le cerveau, permettant ainsi de mieux comprendre le rôle qu'ils jouent dans la voie de récompense du cerveau.
Comprendre le rôle que jouent les récepteurs nicotiniques de l'acétylcholine dans la dépendance est un aspect important pour développer des thérapeutiques efficaces. Cette proposition tente de développer des thérapies pour aider à atténuer la dépendance à la drogue du tabagisme et d'autres toxicomanies, réduisant ainsi le fardeau économique que le cancer et d'autres maladies liées à la dépendance ont sur le système de santé. L'utilisation d'anticorps à domaine unique comme outils pour étudier la localisation des récepteurs approfondira également la compréhension actuelle de la voie de la dépendance/récompense dans le cerveau.
L'actualités du Labo
- Nous recherchons un(e) étudiant(e) exceptionnel(le) pour un poste de doctorant rémunéré:
Doctoral Student w/ Stipend Announcement within NCN OPUS-21 Project
Wydział Nauk Biologicznych i Weterynaryjnych/Faculty of Biological and Veterinary Sciences
Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu/Nicolaus Copernicus University in Toruń
Start Date: April 1st 2024
Stipend Level: 5,000 PLN/month (gross/gross [brutto/brutto]: employer taxes, pension, health insurance and income taxes are deducted from this amount
Stipend Duration: 48 months
Project Description: Generation and characterization of synthetic single domain VHH antibodies against nicotinic acetylcholine receptor subtypes. Under the supervision of the project leader: Dr. Ákos Nemecz. More information about the lab and projects may be found at: nemeczlab.umk.pl
Requirements:
- Master of Science in biochemistry, pharmacology, biology, or related field, completed before beginning of doctoral dissertation.
- Experience in a biochemical laboratory
- Good communication skills.
- Proficiency in written and spoken English.
- A cover/motivation letter
- CV
- A list of contact information (name, email, position/institution) for two references included in either the CV or cover letter
- A signed GDPR statement: Found here
- Master of Science in biochemistry, pharmacology, biology, or related field, completed before beginning of doctoral dissertation.
- Le Nemecz Lab a un poste de postdoctoral ouvert:
Post-Doctoral Position Announcement within NCN OPUS-21 Project
Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu/Nicolaus Copernicus University in Toruń
Start Date: As soon as possible
Funding: 10,000 PLN/month (gross/gross: employer taxes, pension, health insurance and income taxes are deducted from this amount ≈7608 PLN/month [gross: personal income tax and social security deducted from this amount] with 13th month)
Duration: 24month initial contract with possibility to extend an additional year.
Candidatures will be evaluated on a rolling basis, until the position is filled.
Project Description: Generation and characterization of synthetic single domain VHH antibodies against nicotinic acetylcholine receptor subtypes. Localization of these subtypes in the brain tissue samples. Under the supervision of the project leader: Dr. Ákos Nemecz. More information about the lab and projects may be found at: nemeczlab.umk.pl
Requirements:
- Ph.D. in biochemistry, pharmacology, biology, or related field.
(PhD degree must be awarded by another institution than UMK w Toruniu or a continuous post-doctoral fellowship of at least 10 months has been completed, in another country than Poland, prior to hire); - Ability to work independently on a scientific project including: planning, completing, analyzing experiments as well as the ability to properly present the results;
- Fluent in written and spoken English.
- Experience in protein purification techniques and immunostaining
- Good communication and team working skills
- A cover/motivation letter
- CV, including list of publications/abstracts
- A list of contact information (name, email, position/institution) for three references included in either the CV or cover letter
- A signed GDPR statement: Found here
- Ph.D. in biochemistry, pharmacology, biology, or related field.
- 2023-02-20: dr Dorota Nemecz présentera son abstract lors de la réunion annuelle de la Biophysical Society à San Diego. Venez nous voir @13:45 Exhibit Hall BC Poster#:LB75.
- 2022-10-27: Séminaire départemental par Dr. Ákos Nemecz à 10h salle C226
- Le labo a remporté l'une des quatre places du concours Emerging Fields 2022 dans le cadre de la groupe collaboratif: Cells as EXperimental platforms and bioFACTories (CExFact) dirigé par le dr hab. Krzysztof Zienkiewicz. Voir l'annonce ici (en polonais):
- 2022-06-10: Dans le cadre du projet POWER “Universitas Copernicana Thoruniensis in Futuro - modernisation de l'Université Nicolaus Copernicus dans le cadre du Programme Universitaire Intégré” Dr. Pierre-Jean Corringer de l'Institut Pasteur donnera un seminaire: “Illuminating the gating transition of pentameric channel-receptors”
Le 10 Juin 2022, 11:00h dans la Salle Darwin Pub
Publications
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- Publications en Vedette
- Dr. Ákos Nemecz
- dr Dorota Nemecz
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- Van Renterghem C.§, Nemecz Á., Medjebeur K., Corringer P-J.§ “Short-chain mono-carboxylates as negative modulators of allosteric transitions in Gloeobacter violaceus ligand-gated ion channel, and impact of a pre-β5 strand (Loop Ω) double mutation on crotonate, not butyrate effect.” Physiol Rep (2024-02-11); 12(3):e15916. DOI: 10.14814/phy2.15916
- Van Renterghem C.§, Nemecz Á., Delarue-Cochin S., Joseph D., Corringer P-J.§ “Fumarate as positive modulator of allosteric transitions in the pentameric ligand-gated ion channel GLIC: Requirement of an intact vestibular pocket.” J Physiol (2023-06); 601(12):2447-2472. DOI: 10.1113/JP283765. Epub 2023-04-27
- Li Q., Nemecz Á.§, Aymé G.§, Dejean de la Bâtie G., Prevost M.S., Pons S., Barilone N., Baachaoui R., Maskos U., Lafaye P., Corringer P-J.§ “Generation of nanobodies acting as silent and positive allosteric modulators of the α7 nicotinic acetylcholine receptor.” Cell Mol Life Sci (2023-05-25); 80(6):164. DOI: 10.1007/s00018-023-04779-8
- Nemecz D.§, Golińska P. “Antibacterial Properties of Crotoxin from Crotalus durissus terrificus-Insight into the Mechanism of Action.” Molecules (2022-11-10); 27(22):7726. DOI: 10.3390/molecules27227726
- Nemecz D.*, Ostrowski M.*, Ravatin M., Saul F., Faure G.§ “Crystal Structure of Isoform CBd of the Basic Phospholipase A2 Subunit of Crotoxin: Description of the Structural Framework of CB for Interaction with Protein Targets.” Molecules (2020-11-13); 25(22):5290. DOI: 10.3390/molecules25225290
- Hu H.*, Nemecz Á.*, Fourati Z., Van Renterghem C., Sauguet L., Corringer P-J., Delarue M.§ “The active form of a new bacterial pentameric ligand-gated ion channel displays a widely open pore and is stabilized by an allosteric activator.” Proc Natl Acad Sci U S A (2018-04-24); 115(17):E3959-E3968. DOI: 10.1073/pnas.1717700115
- Bajek A., Olkowska J., Walentowicz-Sadłecka M., Sadłecki P., Grabiec M., Porowińska D., Drewa T., Roszkowski K.§ “Human Adipose-Derived and Amniotic Fluid-Derived Stem Cells: A Preliminary In Vitro Study Comparing Myogenic Differentiation Capability.” Med Sci Monit. (2018-03-24); 24:1733-1741. DOI: 10.12659/msm.905826
- Nemecz Á., Hu H., Fourati Z., Van Renterghem C., Delarue M., Corringer P-J.§ “Full mutational mapping of titratable residues helps to identify proton-sensors involved in the control of channel gating in the Gloeobacter violaceus pentameric ligand-gated ion channel.” PLoS Biol (2017-12-27); 15(12):e2004470. DOI: 10.1371/journal.pbio.2004470
- Maj M.*§, Bajek A.*, Nalejska E., Porowińska D., Kloskowski T., Gackowska L., Drewa T. “Influence of Mesenchymal Stem Cells Conditioned Media on Proliferation of Urinary Tract Cancer Cell Lines and Their Sensitivity to Ciprofloxacin.” J Cell Biochem. (2017-06); 118(6):1361-1368. DOI: 10.1002/jcb.25794. Epub 2016-11-30.
- Wujak M., Hetmann A., Porowińska D., Roszek K.§ “Gene Expression and Activity Profiling Reveal a Significant Contribution of Exo-Phosphotransferases to the Extracellular Nucleotides Metabolism in HUVEC Endothelial Cells.” J Cell Biochem. (2017-06); 118(6):1341-1348. DOI: 10.1002/jcb.25791. Epub 2017-01-03.
- Czarnecka J., Porowińska D., Bajek A., Hołysz M., Roszek K.§ “Neurogenic Differentiation of Mesenchymal Stem Cells Induces Alterations in Extracellular Nucleotides Metabolism.” J Cell Biochem. (2017-03); 118(3):478-486. DOI: 10.1002/jcb.25664. Epub 2016-08-25.
- Bajek A.§, Olkowska J., Walentowicz-Sadłecka M., Walentowicz P., Sadłecki P., Grabiec M., Bodnar M., Marszałek A., Dębski R., Porowińska D., Czarnecka J., Kaźmierski Ł., Drewa T. “High Quality Independent From a Donor: Human Amniotic Fluid Derived Stem Cells-A Practical Analysis Based on 165 Clinical Cases.” J Cell Biochem. (2017-01); 118(1):116-126. DOI: 10.1002/jcb.25618. Epub 2016-06-28.
- Roszek K.§, Makowska N., Czarnecka J., Porowińska D., Dąbrowski M., Danielewska J., Nowak W. “Canine Adipose-Derived Stem Cells: Purinergic Characterization and Neurogenic Potential for Therapeutic Applications.” J Cell Biochem. (2017-01); 118(1):58-65. DOI: 10.1002/jcb.25610. Epub 2016-06-03.
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- Ostrowski M., Porowińska D., Prochnicki T., Prevost M., Raynal B., Baron B., Sauguet L., Corringer P-J., Faure G.§ “Neurotoxic phospholipase A2 from rattlesnake as a new ligand and new regulator of prokaryotic receptor GLIC (proton-gated ion channel from G. violaceus).” Toxicon (2016-06-15); 116:63-71. DOI: 10.1016/j.toxicon.2016.02.002. Epub 2016-02-05.
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- Roszek K.§, Porowińska D., Bajek A., Hołysz M., Czarnecka J. “Chondrogenic Differentiation of Human Mesenchymal Stem Cells Results in Substantial Changes of Ecto-Nucleotides Metabolism.” J Cell Biochem. (2015-12); 116(12):2915-23. DOI: 10.1002/jcb.25239
- Bajek A.*§, Porowińska D.*, Kloskowski T., Brzoska E., Ciemerych MA., Drewa T. “Cell therapy in Duchenne muscular dystrophy treatment: clinical trials overview.” Crit Rev Eukaryot Gene Expr. (2015); 25(1):1-11. DOI: 10.1615/critreveukaryotgeneexpr.2015011074
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- Sauguet L.*, Shahsavar A.*, Poitevin F.*, Huon C., Menny A., Nemecz Á., Haouz A., Changeux J-P, Corringer P-J, Delarue M.§ “Crystal structures of a pentameric ligand-gated ion channel provide a mechanism for activation.” Proc Natl Acad Sci U S A (2014-01-21); 111(3):966-71. DOI: 10.1073/pnas.1314997111
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- Yamauchi J.G., Nemecz Á., Nguyen Q.T., Muller A., Schroeder L.F., Talley T.T., Lindstrom J., Kleinfeld D., Taylor P.§ “Characterizing ligand-gated ion channel receptors with genetically encoded Ca2++ sensors.” PLoS One (2011); 6(1):e16519. DOI: 10.1371/journal.pone.0016519
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