Augalinių ląstelių elektrinių signalų tyrimai - Neurobiologijos ir biofizikos katedra

Moksliniai tyrimai

Laboratorijoje atliekami unikalios augalų modelinės sistemos – menturdumblių ląstelės – elektrinių savybių tyrimai. Menturdumbliai, kaip tyrimo objektas, dėl išskirtinių sandaros ir fiziologinių ypatumų - didelių ląstelės matmenų, ryškios struktūrinės diferenciacijos, pagrindinių gyvybinių procesų stabilumo, nesudėtingo kultivavimo laboratorinėmis sąlygomis bei savybės lengvai generuoti veikimo potencialus plačiai taikomi elektrofiziologiniuose tyrimuose ląstelės lygmenyje.

Biochemijos ir biofizikos katedros ląstelės biofizikos laboratorijoje menturdumblių elektrofiziologiniai tyrimai pradėti 1972 metais, sukaupta daug eksperimentinių duomenų, leidžiančių nusakyti medžiagų transporto per augalinių ląstelių membraną dinamiką ir transportinių procesų priklausomybę nuo įvairių egzo- ir endogeninių faktorių.

Dideliu diskretizavimo dažniu registruojant membranos potencialų ir joninių srovių pokyčius, kompleksiškai vertinami įvairūs elektrofiziologiniai parametrai – membraninio ir veikimo potencialų savybės, joninių srovių dinamika, ląstelės fotocheminė reakcija ir kt. Laboratorijoje naudojama keletas elektrofiziologinių metodikų – išorinė ir viduląstelinė mikroelektrodinės technikos, fiksuotos įtampos, fiksuotos srovės, bei „Patch clamp“ metodai.

Tyrimų rezultatai gilina fundamentalias žinias apie augalus, gali būti pritaikomi sprendžiant ekologijos, evoliucijos ir kitų mokslų problemas, suteikia galimybę naudoti menturdumblius kaip greitus, jautrius ir patogius biosensorius aplinkos poveikio stebėsenai.

Laboratorijoje tiriamas neurocheminių molekulių, monochromatinės šviesos, stresinių aplinkos veiksnių – temperatūros, jonizuojančios spinduliuotės, sunkiųjų metalų – poveikis augalinės ląstelės bioelektrinių potencialų generacijai bei svarbiausių membranos pernašos sistemų funkcionavimui ląstelės bei bei atskirų kanalų lygmenyse.

Naudojami stiprintuvai: TEC-10CX, MultiClamp 700B, WPI DAM50.

Analogo-kodo keitikliai: Digidata 1440A, Digidata 2400, ADS7805P.

Mikromanipuliatoriai: MPC-385 (Sutter Instrument) , Patch Man (Ependorf). Clampex 10.2 ir Clampfit 10.2 programinė įranga. Stiklinių mikroelektrodų gamybos staklės Suter Instrument P-1000.

Dr. Indrė Lapeikaitė apgynė gamtos mokslų srypties, biofizikos srities (N011) disertaciją "Amino rūgščių ir NMDA įtaka menturdumblių Nitellopsis obtusa ląstelių elektrinių signalų parametrams" (2020 08 26).

Grupės nariai

Dr. Vilma Kisnierienė

Dr. Indrė Lapeikaitė

Dokt.. Vilmantas Pupkis

Kontaktai

+37052398232, +370868370724

Šis el. pašto adresas yra apsaugotas nuo šiukšlių. Jums reikia įgalinti JavaScript, kad peržiūrėti jį.,

Šis el. pašto adresas yra apsaugotas nuo šiukšlių. Jums reikia įgalinti JavaScript, kad peržiūrėti jį.

Bendradarbiavimas

• Baltarusijos valstybinis universitetas, Biologijos fakulteto Augalų Fiziologijos ir biochemijos katedra, Minskas, prof. V.M. Yurin

• Kobe universitetas, Biologijos katedra, Japonija, prof. Tetsuro Mimura

• Himachal Pradesh universitetas, Gamtos mokslų fakultetas, Indija, prof. Shanti S. Sharma

Projektai

2018-2021 m. vykdomas Lietuvos - Lenkijos kvietimo „Daina“ mokslo projektas „Elektrinių signalų perdavimo ilgais atstumais sistemos adaptacija augalams persikeliant iš vandens į sausumą” ("Long-distance electrical signaling systems in plants – adaptation to the change from water to terrestrial environment"), projekto kodas S-LL-18-1. Projekto vadovė doc. dr. Vilma Kisnierienė, dalyvauja dr. Indrė lapeikaitė, dokt. Vilmantas Pupkis. Projektas vykdomas kartu mokslininkų grupe iš Liublino Maria Curie-Skłodowska Universiteto Biologijos ir biotechnologijos fakulteto Biofizikos katedros (vadovas prof. Kazimierz Trebacz).

2017-2018. Vadovė: Kisnierienė V. Studentas: Pupkis V. „Blokatorių poveikio menturdumblio Nitellopsis obtusa tonoplasto joninių kanalų aktyvumui tyrimas „patch clamp“ metodu“, 09.3.3-LMT-K-712-03-0008. Projektas pagal 2014-2020 metų Europos Sąjungos fondų investicijų veiksmų programos 9 prioretiteto poveiklę „Studentų gebėjimų ugdymas vykdant tyrimus semestro metu“.

2013-2014. Kisnieriene V. Investigation of basic electrical characteristics and ion channel activity of plant membranes. Matsumae International Foundation, Japan.

Sakalauskas V. EUROPEAN COMMISSION, LEONARDO DA VINCI PROGRAMME Pilot project, “Computerised Laboratory in Science and Technology Teaching”, Agreement number: SI 143008, Contracting period: 01.12.2000 – 28.02.2004, Contractor: University of Ljubljana, Faculty of Education.

LEONARDO DA VINCI 2 PROGRAMME, project ComLab2 (“Computerised Laboratory in Science and Technology Teaching -2”), Project number SI-05-B-F-PP-176008, Contracting period: 01.12.2005 – 31.12.2007, Contractor: University of Ljubljana, Faculty of Education.

Projektas pagal Lietuvos 2004–2006 metų bendrojo programavimo dokumento 2 prioriteto „Žmogiškųjų išteklių plėtra“ 5 priemonę „Žmogiškųjų išteklių kokybės gerinimas mokslinių tyrimų ir inovacijų srityje“ ESF-2.5-027 „BIOFIZIKA: BIOFIZIKOS MAGISTRINIŲ IR DOKTORANTŪROS STUDIJŲ PROGRAMŲ MODERNIZAVIMAS

Apie mus kalba

Klausiame biofizikos daktarės: ar apsikabinus ąžuolą galima įgauti stiprybės? Moteris.lt. 2018

Ne gyvatės - augalai mus išvijo iš rojaus. Literatūra ir menas. 2017

Mokslininkė: problemų augalai turi daugiau negu žmonės arba gyvūnai. LRT.lt. 2015

Ar ryžiai protingesni už žmones. Lzinios. 2010

Publikacijos

Pupkis, V., Lapeikaite, I., Kavaliauskas, J., Trębacz, K., Kisnieriene, V. (2022). Certain calcium channel inhibitors exhibit a number of secondary effects on the physiological properties in Nitellopsis obtusa: a voltage clamp approach. Functional Plant Biology 50, pp. 195-205.
Kisnieriene, V., Trębacz, K., Pupkis, V., Koselski, M., & Lapeikaite, I. (2022). Evolution of long-distance signalling upon plant terrestrialization: comparison of action potentials in Characean algae and liverworts. Annals of Botany. 130(4), pp. 457-475
Koselski M., Pupkis V., Hashimoto K., Lapeikaite I., Hanaka A., Wasko P., Plukaite E., Kuchitsu K., Kisnieriene V. Trebacz, K. (2021). Impact of Mammalian Two-Pore Channel Inhibitors on Long-Distance Electrical Signals in the Characean Macroalga Nitellopsis obtusa and the Early Terrestrial Liverwort Marchantia polymorpha. Plants, 10(4), 647.
Lapeikaite I, Pupkis V, Neniskis V, Ruksenas O, Kisnieriene V (2020) Glutamate and NMDA affect cell excitability and Action Potential dynamics of single cell of macrophyte Nitellopsis obtusa. Funct. Plant Biol https://doi.org/10.1071/FP20074.
Pupkis V, Lapeikaite I, Kisnieriene V. Electrophysiological Examination of the Effects of Classical Pharmacological Agent Verapamil in Plant-Based Model System. 64^th Annual meeting of the Biophysical Society, 2020, San Diego (USA), Biophysical Journal 118 (3 Supplement 1), p. 591A.

Kisnieriene V, Pupkis V, Lapeikaite I. Exploring electrical signalling alterations of Nitellopsis obtusa cells in response to modulators of ion channels. Joint 12^th EBSA congress and 10th ICBP – IUPAP congress, 2019, Madrid (Spain), European Biophysics Journal with Biophysics Letters 48 (1 Supplement), p. S162.
Lapeikaite I, Dragunaite U, Pupkis V, Ruksenas O, Kisnieriene V (2019) Asparagine alters action potential parameters in single plant cell. Protoplasma 256, 511–519
Kisnieriene V, Lapeikaite I, Pupkis V, Beilby MJ (2019) Modeling the Action Potential in Characeae Nitellopsis obtusa: Effect of Saline Stress. Frontiers in Plant Science, 10, 1–15.
Kisnieriene V, Lapeikaite I, Pupkis V (2018) Electrical signalling in Nitellopsis obtusa: Potential biomarkers of biologically active compounds. Funct. Plant Biol. 45(2), 132-142.
Kisnieriene, V., Lapeikaite, I. and Pupkis, V. (2018). Neurotransmitters in Characeaen Electrical Signaling in Ramakrishna, A. and Roshchina, V.V. (eds.). Neurotransmitters in Plants: Perspectives and Applications, CRC Press; pp. 181-200.
Vilma Kisnieriene, Indre Lapeikaite, Olga Sevriukova, Osvaldas Ruksenas. The effects of Ni2+ on electrical signaling of Nitellopsis obtusa cells. Journal of Plant Research, 2016, DOI 10.1007/s10265-016-0794-3.
Vilma Kisnierienė, Indrė Lapeikaitė. When chemistry meets biology: the case of aluminium – a review. Chemija, 2015, 26 (3), p. 148–158.
Vilma Kisnierienė, Jonas Burneika, Indrė Lapeikaitė, Olga Sevriukova, Algis Daktariūnas. Investigation of membrane potential changes in Nitellopsis obtusa cells induced by blue and red light stimulation. Biologija, 2014. Vol. 60. No. 2. p. 71–78.
Olga Sevriukova, Auste Kanapeckaite, Vilma Kisnieriene, Rima Ladygiene, Indre Lapeikaite, and Vidmantas Sakalauskas. Modifying action of tritium on the charophytes bioelectrical response to anthropogenic pollution. Trace Elements and Electrolytes. 2014, 31 (2), p. 60-66.
Olga Sevriukova, Auste Kanapeckaite, Indre Lapeikaite, Vilma Kisnieriene, Rima Ladygiene, Vidmantas Sakalauskas. Charophyte Electrogenesis as a Biomarker for Assessing the Risk from Low-Dose Ionizing Radiation to a Single Plant Cell. Journal of Environmental Radioactivity. Journal of Environmental Radioactivity, 2014, 136, p. 10-15.
Olga Sevriukova, Auste Kanapeckaite, Indre Lapeikaite, Vilma Kisnieriene, Vidmantas Sakalauskas. Impact of low dose Tritium on the bioelectrical activity of Charophyte cell. Proceedings of 11th International Conference on Medical Physics Kaunas University of Technology, 2013, p. 61-66.
V. Kisnieriene, T. I. Ditchenko, A. P. Kudryashov, V. Sakalauskas, V. M. Yurin, O. Ruksenas. The effect of acetylcholine on Characeae K+ channels at rest and during action potential generation. Central European Journal of Biology, 2012 Vol. 7, No. 6, p. 1066-1075.
V. Kisnierienė, V. Sakalauskas, A. Pleskačiauskas,V. Yurin, O. Rukšėnas:The combined effect of Cd²⁺ and ACh on action potentials of Nitellopsis obtusa cells, Central European Journal of Biology, 2009 Vol. 4, No. 3, p. 343-350.
V. Kisnierienė, K. Beitas, V. Sakalauskas, A. Daktariūnas: Information technologies for biology education: computerized electrophysiology of plant cells, Informatics in education, 2008, Vol.7, No.1, p. 91-104.
V.Kisnieriene, V. Sakalauskas: The effect of aluminium on bioelectrical activity of the Nitellopsis obtusa cell membrane after H⁺-ATPase inhibition, Central European Journal of Biology, 2007, Vol.2, No.2, p. 222-232.
V. Kisnieriene, V. Sakalauskas: “Al3⁺ indused membrane potential changes in Nitellopsis obtusa cells”, Biologija,Vol 1, 2005, p. 31-34.