Geenitehnoloogia ja biomeditsiini osakond | Keemia ja biotehnoloogia instituut

Biomeditsiini labori uurimisobjektiks on Helicobacter pylori (HP) ja tema roll erinevate maksahaiguste kujunemisel. HP on Gram-negatiivne bakter, kes on kohastunud eluks inimese mao happelises keskkonnas. Eestis on bakteriga nakatunud umbes 70% täiskasvanud elanikkonnast. HP põhjustab maos põletikku ja haavandeid, kuid raskematel juhtudel võib patsientidel kujuneda välja ka maovähk. Lisaks maole suudab HP mõjutada ka teisi organeid, nende seas maksa.

Meie teadustöö põhisuunad on järgmised:

• Helicobacter pylori poolt indutseeritud invadosoomide roll maksakahjustustes. Oleme varasemalt näidatud, et HP kutsub nakatatud maksarakkudes esile invadosoomide tekke. Hetkel uurime, millised molekulaarsed mehhanismid on selle fenomeni taga, kasutades nii in vitro meetodeid kui transkriptoomi sekveneerimist.

• Helicobacter pylori indutseeritud maksakahjustuste kliinilised aspektid. Kasutame oma töös HP-ga nakatatud katsehiirte maksasid ja uurime, millist mõju avaldab bakter maksale erineva ajaperioodi jooksul. Lisaks analüüsime selliste markerite ekspressioonitaseme muutust nagu YAP1 ja CD44.

• Helicobacter pylori mõjutatud soolestiku mikrobioota roll maksahaiguste arengus. Kaasame uuringusse Eesti patsiendid, et kirjeldada siin ringlevaid HP tüvesid, nende mõju suu/mao/soole mikrobiootale ja maksale.

UURIMISRÜHMA LIIKMED

Uurimisrühma juht: Pirjo Spuul
Doktorandid: Olga Smirnova, Kaisa Roots, Sadia Khalid
Magistrandid: Liisa Truu, Lilian Ventsel, Stella Marleen Hõlpus

Kontaktinfo

Pirjo Spuul, vanemteadur, biomeditsiini labori juhataja
E-mail: pirjo.spuul@taltech.ee
Aadress: Loodusteaduste maja, Akadeemia tee 15, ruum 140
CV: https://www.etis.ee/CV/PirjoSpuul/est

Varon, C. et al., (2021). Seminars in Cancer Biology, S1044-579X(21)00219-4. DOI: 10.1016/j.semcancer.2021.08.007

Durán, C. et al., (2021). Nature Communications, 12 (1), #1926. DOI: 10.1038/s41467-021-22135-x

Le Roux-Goglin, E. et al., (2012). European Journal of Cell Biology, 91 (3), 161−170. DOI: 10.1016/j.ejcb.2011.11.003

Link publikatsioonidele

Immunoloogia töögrupi peamine uurimissuund on leukotsüütide aktivatsioon ja selle reguleerimine. See on ülioluline nii terves organismis kui ka immuunvastuse ajal. Nende mehhanismide väärtalitlus on võtmeteguriks kasvajate, põletikuliste- ja autoimmuunhaiguste korral ning mõjutab tugevalt ka võimet patogeenidega võidelda.
Oleme uurimiseks valinud kaks regulaatorite perekonda, mille immuunregulatoorseid funktsioone on vähe uuritud – RGS (G valgu signaliseerimise regulaatorid, peamine uurimisobjekt RGS16) ja P2X (puriinergilised retseptorid, peamised uurimisobjektid P2X4 ja P2X7). Kasutades koos nii in vitro kui in vivo mudeleid, viime läbi funktsiooni kaotamise ja lisamise katseid, et iseloomustada nende geenide poolt vahendatud mehhanisme. Samuti kasutame võrdlusmeetodeid hindamaks nende geenide olulisust immuunsüsteemi evolutsiooni kontekstis. Näitasime et P2X7 retseptor tekkis P2X4 sarnase retseptori ja ballast domääni ühinemisel (Rump et al 2020a)
Iseloomustame mehhanisme, läbi mille RGS16 mõjutab eksperimentaalse autoimmuunse entsefalomüeliidi (EAE), hulgiskleroosi loommudeli, kulgu ja  RGS16 poolt reguleeritud signaaliradu. Kirjeldame P2X4 rolli ATP-vahendatud eosinofiilide (ja ka teiste rakutüüpide) aktiveerimisel koostöös PERHi-ga ning P2X4 geeni varieeruvust Eesti populatsioonis koostöös Eesti Geenivaramuga (Ph.D. projekt, kaasjuhendaja O. Smolander). 

Näitasime, et SARS-CoV-2-NP glükolüseerimine varjutab immunodominantseid epitoope. Paljudel juhtudel võib see viia valenegatiivsete seroloogiliste testideni. SARS-CoV-2-NP deglükolüseerimine suurendas märkimisväärselt positiivsete testide arvu (Rump et al 2020b).

Juht: Sirje Rüütel Boudinot, vanemlektor, Tallinna Tehnikaülikool 
Akadeemilised liikmed:
Doktorandid: Airi Rump, Kadri Orro, Roland Martin Teras
Teadurid: Viiu Paalme
Mitteakadeemilised liikmed: Emilia Di Giovanni (Erasmus tudeng, University of Palermo)

Juhendamisel väitekirjad
•  Airi Rump, doktorant, (juh) Sirje Rüütel Boudinot; Olli-Pekka Aukusti Smolander, Impact of the purinergic receptor P2X4R on inflammation and autoimmunity (Puriinergilise retseptori P2X4R olulisus põletiku- ja autoimmuunprotsessides), Tallinna Tehnikaülikool, Loodusteaduskond, Keemia ja biotehnoloogia instituut 

•  Kadri Orro, doktorant, (juh) Sirje Rüütel Boudinot; Toomas Neuman, Analysis of human skin cell population interactions using non-invasive method (Inimese naharakkude populatsioonide interaktsioonide uurimine mitteinvasiivsel meetodil), Tallinna Tehnikaülikool, Loodusteaduskond, Keemia ja biotehnoloogia instituut. 

•  Roland Martin Teras  doktorant, (juh) Sirje Rüütel Boudinot; Dr Jüri Teras. Title of his doctoral thesis topic is “Validation of molecular markers for malignant melanoma of the skin and relevant aspects of surgical therapy of malignant melanoma and soft tissue tumors” Tallinna Tehnikaülikool, Loodusteaduskond, Keemia ja biotehnoloogia instituut

Uurimisrühma liikmete aruandeaastal juhitud olulisemad projektid/lepingud:
Estonian Research Council grant COVSG34, 2020-2021 (grandi hoidja Vitali Syritski, Department of Materials and Environmental Technology)
Projekti pealkiri eesti keeles 
Uued diagnostilised SARS-CoV-2 viirusnakkuse tuvastamise meetodid kliiniliseks ja portatiivseks kasutamiseks
Projekti pealkiri inglise keeles 
Novel diagnostic tools for detection of SARS-CoV-2 infection for clinical and point-of-care use

J. Suurvali, M. Pahtma, R. Saar, V. Paalme, A. Nutt, T. Tiivel, M. Saaremae, C. Fitting, J.M. Cavaillon, and S. Ruutel Boudinot, RGS16 restricts the pro-inflammatory response of monocytes. Scand J Immunol 81 (2015) 23-30.

M. Teras, E. Viisileht, M. Pahtma-Hall, A. Rump, V. Paalme, P. Pata, I. Pata, C. Langevin, and S. Ruutel Boudinot, Porcine circovirus type 2 ORF3 protein induces apoptosis in melanoma cells. BMC Cancer 18 (2018a) 1237.

Teras M, Rump A, Paalme V, Rüütel Boudinot S: Porcine Circovirus Type2      ORF3 protein            induces apoptoses in melanoma cells (abstract 2018- No  P.B1.03.15; Page 221; A-1919-ECI) Amsterdam, (2018b):       https://www.eci2018.org/fileadmin/user_upload/documents/ECI_2018_Abstra            ct_Book_web_21082018.pdf

Paalme, V.; Rump, A.; Mädo, K.; Teras, M.; Truumees, B.; Aitai, H.; Ratas, K.; Bourge, M.; Chiang, C.-S.; Ghalali, A.; Tordjmann, T.; Teras, J.; Boudinot, P.; Kanellopoulos, J.; Rüütel Boudinot, S. (2019). Human peripheral blood eosinophils express high level of the purinergic receptor P2X4. Frontiers in Immunology.10.3389/fimmu.2019.02074

Rump, A.; Smolander, O.-P.; Rüütel Boudinot, S.; Kanellopoulos, J. M; Boudinot, P. (2020).  Evolutionary origin of the P2X7 C-ter region: capture of an ancient ballast domain by a P2X4-like gene in ancient jawed vertebrates. Frontiers in Immunology, 11, 113−113. DOI: 10.3389/fimmu.2020a.00113. 

Teras, J.; Kroon, H. M.; Thompson, J. F.; Teras, M.; Pata, P.; Mägi, A.; Teras, R. M.; Rüütel Boudinot, S. (2020). First Eastern European Experience of Isolated Limb Infusion for In-Transit Metastatic Melanoma Confined to the Limb: Is it still an Effective Treatment Option in the Modern Era? European Journal of Surgical Oncology.  Vol 46, Feb 2020, p272-276. 

Rump, A.; Risti, R.; Kristal M.-L.; Reut, J.; Syritski, V.; Lõokene, A., Rüütel Boudinot, S. (2021). Dual ELISA using SARS-CoV-2 N protein produced in E. coli and CHO cells reveals epitope masking by N-glycosylation. Biochemical and Biophysical Research Communications, 534, 457−460. DOI: 10.1016/j.bbrc.2020b.11.060

Kanellopoulos J, Almeida-da-Silva CLC, Rüütel Boudinot S and Ojcius DM (2021) Structural and Functional Features of the P2X4 Receptor: An Immunological Perspective. Front. Immunol. 12:645834. doi: 10.3389/fimmu.2021.645834

Me uurime ja arendame automatiseeritud tehnoloogiaid ja instrumente laborkiibil rakenduste jaoks. Me keskendume tööstuse 4.0 lähenemist probleemide lahendamiseks Laborkiibil süsteemides: masinõpe erinevate bioloogiliste objektide eristamiseks, juhtmevaba kommunikatsioon bioanalüütiliste vahendite vahel, digitaalne instrumentide vamistamine, jne. Meie eesmärk on tuua välja kasutajasõbralikke ja avatud (open source) tehnoloogiaid kõigile.
Inimesed
Grupijuht - Dr. Tamas Pardy (tamas.pardy@taltech.ee),
Professor emeritus Toomas Rang,
Nafisat Gyimah,
Rauno Jõemaa

https://orcid.org/0000-0003-1360-4201

Uurismisrühma põhitemaatika on seotud lipiidide ja lipoproteiinide metabolismi fundamentaalsete aspektide väljaselgitamisega. Lipoproteiinide metabolism on seotud mitmete terviseseisunditega nagu hüpertriglütserideemia, südame-veresoonkonna haigused, pankreatiit, ülekaalulisus ning diabeet. Uurimise põhifookuses on lipiidide ja lipoproteiinide metabolismis osalevate võtme ensüümide (lipaaside) regulatsiooni mehhanismid. Meil on kompetents ja kogemused valkude struktuuri ja omaduste uurimises, biomolekulaarsete interaktsioonide analüüsis, ensümoloogias ja lipidiide analüüsis. Uurimistöös kasutame kromatograafiat, kalorimeetriat, pinnaplasmonite resonantsi, massi spektromeetriat ning fluorestsentsil põhinevaid tehnoloogiaid. Meie uurimisrühma teadustöö on leidnud rakendust ka rahvusvahelises ettevõtluses koostöös firmadega Opocrin SPA (Itaalia) ning Lipigon Pharmaceuticals (Rootsi).

MEIE TEADUSTÖÖ PÕHISUUNAD ON JÄRGMISED:

• Lipoproteiinlipaasi aktiivsuse regulatsiooni mehhanismide uurimine

• Lipoproteiinlipaasi aktiivsuse määramine erinevates vereplasmades.

• Pankrease- ja mao lipaasi aktiivsuste mõõtmismetoodika arendus

• Inimese lipoproteiinlipaasil põhineva hüpertriglütserideemia ravimipreparaadi  väljatöötamine

UURIMISRÜHMA LIIKMED:

Uurimisrühma juht: Aivar Lõokene
Uurimisrühma liikmed: Robert Risti, Ly Villo, Ivar Järving
Doktorandid: Naatan Seeba
Magistrandid: Liise Hämarmets
Järeldoktorid: Mart Reimund

Patendid: Method for calorimetric determination of the lipoprotein lipase activity in human plasma environment https://www.etis.ee/Portal/IndustrialProperties/Display/03b7bf76-e353-4b1c-8746-9e1100b2c51f

KONTAKTINFO:

Aivar Lõokene, juhtivteadur, lipiidide ja lipoproteiinide metabolismi labori juhataja
E-mail: aivar.lookene@taltech.ee
Tel: +372 56159006, +372 6204378
Aadress: Loodusteaduste maja, Akadeemia tee 15, ruum 320
CV: https://www.etis.ee/CV/Aivar_L%C3%B5okene/est/

• Combined action of albumin and heparin regulates lipoprotein lipase oligomerization, stability, and ligand interactions: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0283358
• Lipoprotein Lipase Activity Does Not Differ in the Serum Environment of Vegans and Omnivores: https://doi.org/10.3390/nu15122755
• Leptin increases hepatic triglyceride export via a vagal mechanism in humans: https://doi.org/10.1016/j.cmet.2022.09.020
• Calorimetric approach for comparison of Angiopoietin-like protein 4 with other pancreatic lipase inhibitors: https://doi.org/10.1016/j.bbalip.2019.158553
• Apolipoprotein C-II mimetic peptide is an efficient activator of lipoprotein lipase in human plasma as studied by a calorimetric approach: https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2019.08.130
• Lipoprotein lipase activity and interactions studied in human plasma by isothermal titration calorimetry: https://doi.org/10.1194/jlr.D071787
• Evidence for Two Distinct Binding Sites for Lipoprotein Lipase on Glycosylphosphatidylinositol-anchored High Density Lipoprotein-binding Protein 1 (GPIHBP1): https://doi.org/10.1074/jbc.M114.634626

Prof. Peep Palumaa juhitav uurimisrühm on keskendunud kahe ülimalt olulise siirdemetalli – vase  ja tsingi – bioloogilise rolli ja regulatsiooni uurimisele. Vase peamiseks ülesandeks organismides on molekulaarse hapniku osalusel toimuvate redoksreaktsioonide katalüüs - ensüümidega seotud vaskioonide abil tagatakse nii hingamine raku tasandil kui ka aktiivsete hapnikuühendite kahjutuks tegemine ja paljud redoksprotsessid. Tsink toetab oluliselt raku metabolismi ja suunab geeniregulatsiooni, kuna tsingi ioonid on katalüütilise kofaktorina vajalikud enam kui 200-le ensüümile ning nad osalevad enam kui 600 transkriptsioonifaktori (tsink sõrm valgud) struktureerimises. Mõlemate metallide ioonide homöostaasi rikkumine arvatakse olevat seotud ka neurodegeneratiivsete haigustega, eelkõige Alzheimeri tõvega. Vase ainevahetuse põhiensüümide kahjustused  põhjustavad nii Wilsoni (vase üleküllus) kui ka Menkese tõve (vase puudus), mis on rasked geneetilised haigused.

Uurimisrühm on pikka aega tegelenud tsingi ja vase metabolismi võtmevalkude struktuuri ja funktsioonide uurimisega „katseklaasis“, kuid viimastel aastatel on lisandunud ka töö rakukultuuride ja äädikakärbestega, mis võimaldab uurida muutusi organismides ja samuti otsida uusi ravimeid, mis võiks vase ainevahetust korrastada seda eriti Alzheimeri tõve puhul. Uurimisrühma käsutuses on kaasaegne metalloproteoomika aparatuur – LC – ICP MS metallide ülitundlikuks määramiseks, MALDI MS, spektrofluorimeeter, FPLC, HPLC ja UHPLC kromatograafid tööks valkudega jne.

Uurimisgrupi juht Prof. Peep Palumaa sai oma teadustööde eest 2011. aastal Eesti riikliku teaduspreemia keemia ja molekulaarbioloogia alal ning 2012. aastal TalTechi parima teadlase preemia. Oma lõputööde ja publikatsioonide eest on meie üliõpilased korduvalt võitnud auhindu üliõpilaste teadustööde riiklikel ja teadusseltside korraldatud konkurssidel.

Uurimisrühm ootab lõputööd tegema nii magistrante kui ka bakalaureusetudengeid. Huvilistel palun kirjutada peep.palumaa@taltech.ee .

Peep Palumaa, professor
Vello Tõugu, dotsent
Julia Smirnova, teadur
Andra Noormägi, insener
Merlin Sardis, insener
Katrina Laks, insener
Julia Gavrilova, insener
Kristel Metsla, doktorant
Sigrid Kirss, doktorant
Jekaterina Kabin, doktorant
Gertrud Hanna Sildnik, magistrant
Tatjana Golubeva, magistrant

Kirsipuu, T.; Zadorožnaja, A.; Smirnova, J.; Friedemann, M.; Plitz, T.; Tõugu, V.; Palumaa, P. (2020). Copper(II)-binding equilibria in human blood. Scientific Reports, 10 (1), #5686. DOI: 10.1038/s41598-020-62560-4.

Krištal, J.; Metsla, K.; Bragina, O.; Tõugu, V.; Palumaa, P. (2019). Toxicity of Amyloid-β Peptides Varies Depending on Differentiation Route of SH-SY5Y Cells. Journal of Alzheimer's Disease, 879−887. DOI: 10.3233/JAD-190705.

Wallin, C.; Friedemann, M.; Sholts, S. B; Noormägi, A.; Svantesson, T.; Jarvet, J.; Roos, P. M.; Palumaa, P.; Gräslund, A.; Wärmländer, S. K. T. S. (2019). Mercury and Alzheimer's disease: Hg(II) ions display specific binding to the amyloid-β peptide and hinder its fibrillization. Biomolecules, 10 (1), 1−23. DOI: 10.3390/biom10010044.

Smirnova, J.; Kabin, E.; Järving, I.; Bragina, O.; Tõugu, V.; Plitz, T.; Palumaa, P. (2018). Copper(I)-binding properties of de-coppering drugs for the treatment of Wilson disease. α-Lipoic acid as a potential anti-copper agent. Scientific Reports, 8 (1, 1463), 1−9. DOI: 10.1038/s41598-018-19873-2.

Krishtal, J.; Bragina, O.; Metsla, K.; Palumaa, P.; Tõugu, V. (2017). In situ fibrillizing Amyloid-beta 1-42 Induce Neurite Degeneration and Apoptosis of Differentiated SH-SY5Y Cells. PLoS ONE. DOI: 10.1371/journal.pone.0186636.

Brancaccio, D.; Gallo, A.; Mikolajczyk, M.; Zovo, K.; Palumaa, P.; Novellino, E.; Piccioli, M.; Ciofi-Baffoni, S.; Banci, L. (2014). Formation of [4Fe-4S] clusters in the mitochondrial iron-sulfur cluster assembly machinery. Journal of the American Chemical Society, 136, 16240−16250.

Palumaa, P. (2013). Copper chaperones. The concept of conformational control in the metabolism of copper. FEBS Letters, 587 (13), 1902−1910.

Tiiman, Ann; Palumaa, Peep; Tõugu, Vello (2013). The Missing Link in the Amyloid Cascade of Alzheimer's Disease - Metal Ions. Neurochemistry International, 62 (4), 367−378.

Banci, L.; Bertini, I.; Cantini, F.; Kozyreva, T.; Massagni, C.; Palumaa, P.; Rubino, JT.; Zovo, K. (2012). Human superoxide dismutase 1 (hSOD1) maturation through interaction with human copper chaperone for SOD1 (hCCS). Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 109 (34), 13555−13560.

Tõugu, V.; Palumaa, P. (2012). Coordination of zinc ions to the key proteins of neurodegenerative diseases: amyloid-β peptide, APP, α-synuclein and prion protein. Coordination Chemistry Reviews, 256, 2219−2224.

Tõugu, Vello; Tiiman, Ann; Palumaa, Peep (2011). Interactions of Zn(II) and Cu(II) ions with Alzheimer’s amyloid-beta peptide. Metal ion binding, contribution to fibrillization and toxicity. Metallomics, 3, 250−261.10.1039/c0mt00073f.

Zovo, Kairit; Helk, Eneken; Karafin, Ann; Tõugu, Vello; Palumaa, Peep (2010). Label-Free High-Throughput Screening Assay for Inhibitors of Alzheimer’s Amyloid-β Peptide Aggregation Based on MALDI MS. Analytical Chemistry, 82 (20), 8558−8565. DOI: 10.1021/ac101583q.

Banci, L.; Bertini, I.; Ciofi-Baffoni, S.; Kozyreva, T.; Zovo, K.; Palumaa, P. (2010). Affinity gradients drive copper to cellular destinations. Nature, 465 (7298), 645−648. DOI: 10.1038/nature09018.

Mikrofluidika tegeleb biotehnoloogia alaste eksperimentide teostamisega väikestes vedelike kanalites ja tibatillukestes katsemahtudes. See võimaldab miniaturiseerida ja automatiseerida laboris teostatavaid katseid. Mikrofluidika tehnoloogiaid saab kasutada paljudes eri valdkondades: meditsiinilises diagnostikas, molekulaarbioloogia alastes baasuuringutes, ravimiuuringutes, analüütilises keemias ja paljudes muudes valdkondades.

KODULEHT

Meie juures saab teha bakalaureuse ja magistritöid ning ka doktorantuuri projekte. Huvi korral pöörduge grupijuhi Prof. Ott Scheler-i poole.

Käimasolevad teadusprojektid:

• Tilgad suuremahulisteks katseteks: siin me kasutame väikeseid vesi-õlis tilku (pL-nL suuruseid), mis on nagu tibatillukesed katseklaasid, erinevateks mikrobioloogia ning rakubioloogia alasteks uuringuteks. Me tekitame neid tilkasi mikrofluidika või traditsiooniliste emulsiooni tegemise vahenditega. Tüüpiline tilga eksperiment võib endas kätkeda sadu tuhandeid (või isegi miljoneid) tilkasid. See võimaldab läbi viia näiteks erinevate rakkude kasvu uurimist ühe raku tasemel väga suures parallellide arvus
  • Me rakendame tilkasid, et uurida erinevaid mikrobioloogias olulisi suundi: i) antimikroobne resistentsus, ii) mikroplastiku ja metalli reostus, iii) biofilmide teke, iv) mikrovetikad toksikoloogia uuringutes
  • Samuti töötame välja erinevaid tööriistu tilkade analüüsimiseks
• Laborikatsete automatiseerimine: selles teemas me arendame uusi seadmeid mikrofluidika ja teiste laborikatsete automatiseerimise jaoks. Seda teeme koostöös Dr. Tamas Pardy juhitava Laborkiibil töögrupiga

Grupi liikmed:

Teadlased: Prof. Ott Scheler, Dr. Simona Bartkova, Dr. Immanuel Sanka, Pille Pata
PhD tudengid: Veiko Rütter (IKT PhD tudeng, kaasjuhendaja Dr. Tamas Pardy)
MSc tudengid: Allar Lillepruun, Saari Anete Loog, Merili Saar, Mai-Ly Kristal (Põhijuhendaja Dr. Agne Velthut-Meikas)
BSc tudengid: Karoline Lindpere, Triini Olman, Ats Oskar Laansalu, Eva Katarina Tambets (Põhijuhendaja Dr. Agne Velthut-Meikas)

Vilistlased ja külalised:

Fenella Lucia Sulp     MSc 2023, BSc 2021
Katri Rüüson     Gümnaasiumi projekt 2023
Immanuel Sanka    PhD 2023
Maryna Lazouskaya      PhD 2023
Daniel Bereznõi     BSc 2023 (Infotehnoloogia teaduskond)
Justyna Gruszka    Erasmus+ külalistöötaja 2022
Katri Kiir    BSc 2022
Julia Vetik    MSc 2022
Monika Meinberg    Gümnaasiumi projekt 2022
Sophie Carpin    Erasmus+ tudeng 2021
Natali Agu    Gümnaasiumi projekt 2021
Adam Opalski    Erasmus+ külalistöötaja 2019
Aap Muromägi    Gümnaasiumi projekt 2020
Toomas Teekivi    BSc 2019

https://scholar.google.com/citations?hl=en&user=hi85YY4AAAAJ&view_op=list_works

Viimase 10 aasta olulisemad publikatsioonid 
2021 eLife 
Tuvikene J., Esvald E.E., Rähni A., Uustalu K., Zhuravskaya A., Avarlaid A., Makeyev E. V.  Timmusk T. Intronic enhancer region governs transcript-specific BDNF expression in neurons. eLife, 2021, 10:e65161.

https://elifesciences.org/articles/65161

2020 Disease Models and Mechanisms 
Tamberg L., Jaago M., Säälik K., Sirp A., Tuvikene J., Shubina A., Kiir C. S., Nurm K., Sepp M., Timmusk T., Palgi M. Daughterless, the Drosophila orthologue of TCF4, is required for associative learning and maintenance of the synaptic proteome. Dis Model Mech, 2020, Dis Model Mech, 2020, 13: dmm042747.

https://journals.biologists.com/dmm/article/13/7/dmm042747/225154/Daughterless-the-Drosophila-orthologue-of-TCF4-is

2020 Journal of Neuroscience
Esvald, E. E.; Tuvikene, J.; Sirp, A.; Patil, S.; Bramham, C. R.; Timmusk, T. CREB Family Transcription Factors Are Major Mediators of BDNF Transcriptional Autoregulation in Cortical Neurons. Journal of Neuroscience, 2020, 40,1405-1426. 

https://www.jneurosci.org/content/40/7/1405

2018 Glia 
Koppel I., Jaanson K., Klasche A., Tuvikene J., Tiirik T., Pärn A., Timmusk T. Dopamine cross-reacts with adrenoreceptors in cortical astrocytes to induce BDNF expression, CREB signaling and morphological transformation. Glia, 2018, 66, 206-216.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/glia.23238 

2017 Journal of Neuroscience
Sepp M., Vihma H., Nurm K., Urb, M., Page S. C., Roots K., Hark A., Maher B. J., Pruunsild, P., Timmusk T. The intellectual disability and schizophrenia associated transcription factor TCF4 is regulated by neuronal activity and protein kinase A. Journal of Neuroscience, 2017, 37, 10516-10527.

https://www.jneurosci.org/content/37/43/10516 

2016 Journal of Neuroscience
Tuvikene J., Pruunsild P., Orav E., Esvald E.E., Timmusk T. AP-1 transcription factors mediate BDNF-positive feedback loop in cortical neurons. Journal of Neuroscience, 2016, 36, 1290-1305. 

https://www.jneurosci.org/content/36/4/1290 

2016 Journal of Neurochemistry 
Vihma H., Luhakooder M., Pruunsild P., Timmusk T. Regulation of different human NFAT isoforms by neuronal activity. Journal of Neurochemistry, 2016, 137, 394-408. 

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/jnc.13568
 
2016 European Journal Medicinal Chemistry
Tammiku-Taul J., Park R., Jaanson K., Luberg K., Dobchev D. A., Kananovich D., Noole A., Mandel M., Kaasik A., Lopp M., Timmusk T., Karelson M. Indole-like Trk receptor antagonists. European Journal Medicinal Chemistry, 2016, 121, 541-552.

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0223523416304809 

2015 Biology Open 
Tamberg L, Sepp M, Timmusk T., Palgi M. Introducing Pitt-Hopkins syndrome-associated mutations of TCF4 to Drosophila daughterless. Biol. Open, 2015, 4, 1762-1771.

https://journals.biologists.com/bio/article/4/12/1762/1373/Introducing-Pitt-Hopkins-syndrome-associated

2015 Journal of Neurochemistry
Koppel I., Tuvikene J., Lekk I., Timmusk T. Efficient use of a translation start codon in BDNF exon I. J. Neurochem., 2015, 134,1015-1025.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/jnc.13124

2014 Handbook of Experimental Pharmacology 
West A. E., Pruunsild P., Timmusk T. Neurotrophins: transcription and translation. Handb. Exp. Pharmacol., 2014, 220, 67-100.

https://link.springer.com/chapter/10.1007%2F978-3-642-45106-5_4

2014 Journal of Biological Chemistry 
Kannike K., Sepp M., Zuccato C., Cattaneo E., Timmusk T. Forkhead transcription factor FOXO3a levels are increased in Huntington disease because of overactivated positive autofeedback loop. J. Biol. Chem., 2014, 289, 32845-32857.

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021925820474848?via%3Dihub

2013 Neuropharmacology
Koppel I., Timmusk T. Differential regulation of Bdnf expression in cortical neurons by class-selective histone deacetylase inhibitors. Neuropharmacology, 2013, 75, 106-115.

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0028390813003328?via%3Dihub

2012 Human Molecular Genetics
Sepp M., Pruunsild P., Timmusk T. Pitt-Hopkins Syndrome associated mutations in TCF4 lead to variable impairment of the transcription factor function ranging from hypomorphic to dominant negative effects. Hum. Mol. Genet., 2012, 21, 2873-2888.

https://academic.oup.com/hmg/article/21/13/2873/2900619

2011 PLoS ONE 
Sepp M., Kannike K., Eesmaa A., Urb M., Timmusk T. Functional diversity of human basic helix-loop-helix transcription factor TCF4 isoforms generated by alternative 5' exon usage and splicing. PLoS ONE, 2011, 6, e22138.

https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0022138

2011 Journal of Neuroscience
Pruunsild P., Sepp M., Orav E., Koppel I., Timmusk T. Identification of cis-elements and transcription factors regulating neuronal activity-dependent transcription of human BDNF gene. J. Neurosci., 2011, 31, 3295-3308.

https://www.jneurosci.org/content/31/9/3295.long

Valik varasemaid publikatsioone

2010 Journal of Neurochemistry
Luberg K., Wong J., Weickert C.S., Timmusk T. Human TrkB gene: novel alternative transcripts, protein isoforms and expression pattern in the prefrontal cerebral cortex during postnatal development. J. Neurochem., 2010, 113, 952-964.

2007 Genomics 
Pruunsild P, Kazantseva A, Aid T, Palm K, Timmusk T. Dissecting the human BDNF locus: bidirectional transcription, complex splicing and multiple promoters. Genomics, 2007, 90, 397-406.

2007 Journal of Neuroscience Research
Aid T., Kazantseva A., Piirsoo M., Palm K., Timmusk T. Mouse and rat BDNF gene structure and expression revisited. J Neurosci. Res, 2007, 85, 525-535.

2007 Nature
Lindholm P., Voutilainen M.H., Laurén J., Peränen J., Leppänen V.M., Andressoo J.O., Lindahl M., Janhunen S., Kalkkinen N., Timmusk T., Tuominen R.K., Saarma M. Novel neurotrophic factor CDNF protects and rescues midbrain dopamine neurons in vivo. Nature, 2007, 448, 73- 77. 

2003 Nature Genetics 
Zuccato, C., Tartari, M., Crotti, A., Goffredo, D., Valenza, M., Conti, L., Cataudella, T., Leavitt, L., Hayden, M. R., Timmusk, T., Rigamonti D., Cattaneo, E. Huntingtin interacts with REST/NRSF to modulate the transcription of NRSE-controlled neuronal genes. Nature Genetics, 2003, 35, 76-83.

2001 Science 
Zuccato, C., Ciammola, A., Rigamonti, D., Leavitt, B. R., Goffredo, D., Conti, L., MacDonald, M. E., Friedlander, R. M., Silani, V., Hayden, M. R., Timmusk, T., Sipione, S., Cattaneo, E. Loss of Huntingtin-Mediated BDNF gene transcription in Huntington's disease. Science, 2001, 293, 493-498.

1999 Journal of Biological Chemistry 
Timmusk T., Palm K., Lendahl U., Metsis M. Brain-derived neurotrophic factor expression in vivo is under the control of neuron-restrictive silencer element. J. Biol. Chem., 1999, 274, 1078-1084.

1998 Neuron 
Shieh P. B., Hu S.C., Bobb K., Timmusk T., Ghosh A. Identification of a signaling pathway involved in calcium regulation of BDNF expression. Neuron, 1998, 20, 727-740.

1998 Journal of Neuroscience
Palm K., Belluardo N., Metsis M., Timmusk T. Neuronal expression of zinc finger transcription factor REST/NRSF/XBR gene. J. Neurosci., 1998, 18, 1280-1296.

1995 Journal of Cell Biology
Timmusk T., Lendahl U., Funakoshi H., Arenas E., Persson H., Metsis M. Identification of BDNF promoter regions mediating tissue-specific, axotomy- and neuronal activity-induced expression in transgenic mice. J. Cell Biol., 1995, 128, 185-199.

1993 European Journal of Neuroscience
Timmusk T., Belluardo N., Metsis M., Persson H. Widespread and developmentally regulated expression of neurotrophin-4 mRNA in rat brain and peripheral tissues. Eur. J. Neurosci., 1993, 5, 605-613.

1993 Neuron 
Timmusk T., Palm K., Metsis M., Reintam T., Paalme V., Saarma M., Persson H. Multiple promoters direct tissue-specific expression of the rat BDNF gene. Neuron, 1993, 10, 475-489.

Neurogliia hulka kuuluvad astrotsüüdid on üks põhilistest kesknärvisüsteemi rakutüüpidest. Nende hooleks on paljude oluliste ülesannete täitmine pea- ja seljaajus, näiteks sünapilise ioonse tasakaalu hoidmine ja neurotransmitterite tagasihaare, samuti kontroll hematoentsefaalse barjääri toimimise üle. Molekulaarse neurobioloogia abil on viimaste kümnenditel avastatud põnevad suhtlusmehhanismid neuronite ja astrotsüütide vahel, mis toimivad neurotransmitterite (astrotsüüdi poolelt lähtuvalt kutsutakse neid gliotransmitteriteks) ja muude signaalmolekulide kaasabil.

Oma töös üritame me aru saada, kuidas rakusiseste signaaliradade selektiivne aktiveerimine kas astrotsüütides või neuronites mõjutab vastavalt teise rakutüübi füsioloogiat ja geeniekspressiooni.  Selleks kasutame uudseid geneetilisi tööriistu rakutüübi-spetsiifiliseks signaaliradade aktiveerimiseks ja samuti rakutüübi-spetsiifiliseks transkriptoomide ning proteoomide profileerimiseks.

Veel oleme huvitatud neurotrofiinide rollidest mitteneuronaalsetes rakkudes nagu gliiarakud ja kardiomüotsüüdid.

Grupi liikmed

Dr. Indrek Koppel
Dr. Florencia Cabrera Cabrera

1: Doron-Mandel E, Koppel I, Abraham O, Rishal I, Smith TP, Buchanan CN, Sahoo
PK, Kadlec J, Oses-Prieto JA, Kawaguchi R, Alber S, Zahavi EE, Di Matteo P, Di
Pizio A, Song DA, Okladnikov N, Gordon D, Ben-Dor S, Haffner-Krausz R, Coppola
G, Burlingame AL, Jungwirth P, Twiss JL, Fainzilber M. The glycine arginine-rich
domain of the RNA-binding protein nucleolin regulates its subcellular
localization. EMBO J. 2021 Sep 13:e107158. doi: 10.15252/embj.2020107158. Epub
ahead of print. PMID: 34515347.

2: Mentrup T, Cabrera-Cabrera F, Schröder B. Proteolytic Regulation of the
Lectin-Like Oxidized Lipoprotein Receptor LOX-1. Front Cardiovasc Med. 2021 Jan
20;7:594441. doi: 10.3389/fcvm.2020.594441. PMID: 33553253; PMCID: PMC7856673.

3: Gradtke AC, Mentrup T, Lehmann CHK, Cabrera-Cabrera F, Desel C, Okakpu D,
Assmann M, Dalpke A, Schaible UE, Dudziak D, Schröder B. Deficiency of the
Intramembrane Protease SPPL2a Alters Antimycobacterial Cytokine Responses of
Dendritic Cells. J Immunol. 2021 Jan 1;206(1):164-180. doi:
10.4049/jimmunol.2000151. Epub 2020 Nov 25. PMID: 33239420.

4: Marvaldi L, Panayotis N, Alber S, Dagan SY, Okladnikov N, Koppel I, Di Pizio
A, Song DA, Tzur Y, Terenzio M, Rishal I, Gordon D, Rother F, Hartmann E, Bader
M, Fainzilber M. Importin α3 regulates chronic pain pathways in peripheral
sensory neurons. Science. 2020 Aug 14;369(6505):842-846. doi:
10.1126/science.aaz5875. PMID: 32792398.

5: Mentrup T, Cabrera-Cabrera F, Fluhrer R, Schröder B. Physiological functions
of SPP/SPPL intramembrane proteases. Cell Mol Life Sci. 2020
Aug;77(15):2959-2979. doi: 10.1007/s00018-020-03470-6. Epub 2020 Feb 12. PMID:
32052089; PMCID: PMC7366577.

6: Urb M, Anier K, Matsalu T, Aonurm-Helm A, Tasa G, Koppel I, Zharkovsky A,
Timmusk T, Kalda A. Glucocorticoid Receptor Stimulation Resulting from Early
Life Stress Affects Expression of DNA Methyltransferases in Rat Prefrontal
Cortex. J Mol Neurosci. 2019 May;68(1):99-110. doi: 10.1007/s12031-019-01286-z.
Epub 2019 Mar 9. PMID: 30852742.

7: Mentrup T, Theodorou K, Cabrera-Cabrera F, Helbig AO, Happ K, Gijbels M,
Gradtke AC, Rabe B, Fukumori A, Steiner H, Tholey A, Fluhrer R, Donners M,
Schröder B. Atherogenic LOX-1 signaling is controlled by SPPL2-mediated
intramembrane proteolysis. J Exp Med. 2019 Apr 1;216(4):807-830. doi:
10.1084/jem.20171438. Epub 2019 Feb 28. PMID: 30819724; PMCID: PMC6446863.

8: Koppel I, Fainzilber M. Omics approaches for subcellular translation studies.
Mol Omics. 2018 Dec 3;14(6):380-388. doi: 10.1039/c8mo00172c. PMID: 30338329.

9: Rozenbaum M, Rajman M, Rishal I, Koppel I, Koley S, Medzihradszky KF, Oses-
Prieto JA, Kawaguchi R, Amieux PS, Burlingame AL, Coppola G, Fainzilber M.
Translatome Regulation in Neuronal Injury and Axon Regrowth. eNeuro. 2018 May
10;5(2):ENEURO.0276-17.2018. doi: 10.1523/ENEURO.0276-17.2018. PMID: 29756027;
PMCID: PMC5944006.

10: Terenzio M, Koley S, Samra N, Rishal I, Zhao Q, Sahoo PK, Urisman A, Marvaldi
L, Oses-Prieto JA, Forester C, Gomes C, Kalinski AL, Di Pizio A, Doron-Mandel E,
Perry RB, Koppel I, Twiss JL, Burlingame AL, Fainzilber M. Locally translated
mTOR controls axonal local translation in nerve injury. Science. 2018 Mar
23;359(6382):1416-1421. doi: 10.1126/science.aan1053. PMID: 29567716; PMCID:
PMC6501578.

11: Koppel I, Jaanson K, Klasche A, Tuvikene J, Tiirik T, Pärn A, Timmusk T.
Dopamine cross-reacts with adrenoreceptors in cortical astrocytes to induce BDNF
expression, CREB signaling and morphological transformation. Glia. 2018
Jan;66(1):206-216. doi: 10.1002/glia.23238. Epub 2017 Oct 6. PMID: 28983964.

12: Jaagura M, Taal K, Koppel I, Tuvikene J, Timmusk T, Tamme R. Rat NEURL1 3'UTR
is alternatively spliced and targets mRNA to dendrites. Neurosci Lett. 2016 Dec
2;635:71-76. doi: 10.1016/j.neulet.2016.10.041. Epub 2016 Oct 22. PMID:
27780737.

13: Tucci P, Estevez V, Becco L, Cabrera-Cabrera F, Grotiuz G, Reolon E, Marín M.
Identification of Leukotoxin and other vaccine candidate proteins in a
<i>Mannheimia haemolytica</i> commercial antigen. Heliyon. 2016 Sep
19;2(9):e00158. doi: 10.1016/j.heliyon.2016.e00158. PMID: 27699279; PMCID:
PMC5035357.

14: Fernández-Calero T, Cabrera-Cabrera F, Ehrlich R, Marín M. Silent
Polymorphisms: Can the tRNA Population Explain Changes in Protein Properties?
Life (Basel). 2016 Feb 17;6(1):9. doi: 10.3390/life6010009. PMID: 26901226;
PMCID: PMC4810240.

15: Koppel I, Tuvikene J, Lekk I, Timmusk T. Efficient use of a translation start
codon in BDNF exon I. J Neurochem. 2015 Sep;134(6):1015-25. doi:
10.1111/jnc.13124. Epub 2015 Apr 27. PMID: 25868795.

16: Garcia-Silva MR, Sanguinetti J, Cabrera-Cabrera F, Franzén O, Cayota A. A
particular set of small non-coding RNAs is bound to the distinctive Argonaute
protein of Trypanosoma cruzi: insights from RNA-interference deficient
organisms. Gene. 2014 Apr 1;538(2):379-84. doi: 10.1016/j.gene.2014.01.023. Epub
2014 Jan 23. PMID: 24463018.

17: Garcia-Silva MR, Cabrera-Cabrera F, das Neves RF, Souto-Padrón T, de Souza
W, Cayota A. Gene expression changes induced by Trypanosoma cruzi shed
microvesicles in mammalian host cells: relevance of tRNA-derived halves. Biomed
Res Int. 2014;2014:305239. doi: 10.1155/2014/305239. Epub 2014 Apr 9. PMID:
24812611; PMCID: PMC4000953.

18: Koppel I, Timmusk T. Differential regulation of Bdnf expression in cortical
neurons by class-selective histone deacetylase inhibitors. Neuropharmacology.
2013 Dec;75:106-15. doi: 10.1016/j.neuropharm.2013.07.015. Epub 2013 Aug 2.
PMID: 23916482.

19: Garcia-Silva MR, das Neves RF, Cabrera-Cabrera F, Sanguinetti J, Medeiros LC,
Robello C, Naya H, Fernandez-Calero T, Souto-Padron T, de Souza W, Cayota A.
Extracellular vesicles shed by Trypanosoma cruzi are linked to small RNA
pathways, life cycle regulation, and susceptibility to infection of mammalian
cells. Parasitol Res. 2014 Jan;113(1):285-304. doi: 10.1007/s00436-013-3655-1.
Epub 2013 Nov 17. PMID: 24241124.

20: Garcia-Silva MR, Cabrera-Cabrera F, Güida MC, Cayota A. Hints of tRNA-Derived
Small RNAs Role in RNA Silencing Mechanisms. Genes (Basel). 2012 Oct
10;3(4):603-14. doi: 10.3390/genes3040603. PMID: 24705078; PMCID: PMC3899978.

21: Pruunsild P, Sepp M, Orav E, Koppel I, Timmusk T. Identification of cis-
elements and transcription factors regulating neuronal activity-dependent
transcription of human BDNF gene. J Neurosci. 2011 Mar 2;31(9):3295-308. doi:
10.1523/JNEUROSCI.4540-10.2011. PMID: 21368041; PMCID: PMC6623925.

22: Koppel I, Aid-Pavlidis T, Jaanson K, Sepp M, Palm K, Timmusk T. BAC
transgenic mice reveal distal cis-regulatory elements governing BDNF gene
expression. Genesis. 2010 Apr;48(4):214-9. doi: 10.1002/dvg.20606. PMID:
20186743; PMCID: PMC2978326.

23: Koppel I, Aid-Pavlidis T, Jaanson K, Sepp M, Pruunsild P, Palm K, Timmusk T.
Tissue-specific and neural activity-regulated expression of human BDNF gene in
BAC transgenic mice. BMC Neurosci. 2009 Jun 25;10:68. doi:
10.1186/1471-2202-10-68. PMID: 19555478; PMCID: PMC2708170.

24: Mällo T, Kõiv K, Koppel I, Raudkivi K, Uustare A, Rinken A, Timmusk T, Harro
J. Regulation of extracellular serotonin levels and brain-derived neurotrophic
factor in rats with high and low exploratory activity. Brain Res. 2008 Feb
15;1194(5):110-7. doi: 10.1016/j.brainres.2007.11.041. Epub 2007 Dec 4. PMID:
18177844; PMCID: PMC2568862.

25: Francks C, Maegawa S, Laurén J, Abrahams BS, Velayos-Baeza A, Medland SE,
Colella S, Groszer M, McAuley EZ, Caffrey TM, Timmusk T, Pruunsild P, Koppel I,
Lind PA, Matsumoto-Itaba N, Nicod J, Xiong L, Joober R, Enard W, Krinsky B,
Nanba E, Richardson AJ, Riley BP, Martin NG, Strittmatter SM, Möller HJ, Rujescu
D, St Clair D, Muglia P, Roos JL, Fisher SE, Wade-Martins R, Rouleau GA, Stein
JF, Karayiorgou M, Geschwind DH, Ragoussis J, Kendler KS, Airaksinen MS,
Oshimura M, DeLisi LE, Monaco AP. LRRTM1 on chromosome 2p12 is a maternally
suppressed gene that is associated paternally with handedness and schizophrenia.
Mol Psychiatry. 2007 Dec;12(12):1129-39, 1057. doi: 10.1038/sj.mp.4002053. Epub
2007 Jul 31. PMID: 17667961; PMCID: PMC2990633.

Viljatus on ülemaailmne probleem, mis mõjutab hinnanguliselt 15% viljakas eas paaridest. Reproduktiivbioloogia grupp uurib molekulaarseid mehhanisme, mis tagavad inimese viljakuse või mille hälbed põhjustavad viljatust. Eelkõige keskendume naisepoolsele viljatusele ning täpsemalt nende munasarjas toimuvate protsesside uurimisele, mis tagavad elujõulise munaraku küpsemise. 

Oma töös kasutame nii klassikalisi laboratoorseid meetodeid kui ka suure läbilaskevõimega analüüsimeetodeid (geeniekspressiooni analüüs süvasekveneerimise teel, mikrokiibi või mass-spektromeetria meetodite abil, üksikrakkude sekveneerimine jpm). Lisaks tegeleme bioinformaatilise andmeanalüüsi, biostatistika ja signaaliradade modelleerimisega. Teeme tihedat koostööd Tervisetehnoloogia Arenduskeskusega ning kõikide Eesti viljatusravi kliinikutega.

Meie uurimisrühma üheks peamiseks mudeliks on munasarja folliikul. Kuna munarakku kasutatakse kehavälise viljastamise protseduuril viljastamiseks ja embrüo kasvatamiseks, on selle raku invasiivsed uuringud raskendatud. Küll aga on võimalik hinnata munaraku küpsemise keskkonda teda ümbritsevate granuloosrakkude ja follikulaarvedeliku kaudu, mis sisaldavad mitmesugust geneetilist ja biokeemilist informatsiooni.

Liikmed:
Agne Velthut-Meikas, PhD, dotsent, uurimisgrupi juht
Kristine Roos, MSc, doktorant
Inge Varik, MSc, doktorant
Mai-Ly Kristal, BSc, magistrant
Margit Paukson, BSc, magistrant
Katariina Johanna Saretok, bakalaureuseastme üliõpilane

 GRUPI KODULEHT

Link publikatsioonidele

Külasta Drug Hunter veebilehte lisainfo saamiseks suuvedeliku narkotesteri kohta: www.drughunter.eu
Meie juures saavad kokku erinevate instituutide, ülikoolide ja erasektori spetsialistid, selleks et teaduslikud avastused muuta reaalseteks toodeteks. Viimase 15. aasta jooksul oleme arendanud erinevaid analüsaatoreid (TRL 6-7) paljudele erinevatele partneritele (näit. Eesti Politsei ja Piirivalveamet). Meie tuumiktehnoloogiad on kapillaarelektroforees, fluorestsents, juhtivus, gaaskromatograafia, mikrofluidika ning teised instrumentaal ja analüütilised tehnoloogiad. Me teeme koostööd erinevate töögruppidega üle maailma ning pakume oma kompetentsi erinevates partnerlustes (näit Horizon Europe jt)
Inimesed
Grupijuth - Dr. Jekaterina Mazina-Šinkar ( jekaterina.mazina@taltech.ee),
Dr. Jelena Gorbatšova,
Dr. Evelin Halling,
Professor emeritus Mihkel Kaljurand,
Dr. Merike Vaher,
Dr. Martin Ruzicka,
Vyacheslav Bolkvadze,
Jana Budkovskaja

https://orcid.org/0000-0002-2430-0097, 

https://orcid.org/0000-0002-5903-6337, 

https://orcid.org/0000-0003-2289-188X