Nalaganje ...
Projekti / Programi vir: ARIS

Strukturna biologija

Obdobja
Raziskovalna dejavnost

Koda Veda Področje Podpodročje
1.05.00  Naravoslovje  Biokemija in molekularna biologija   
4.06.00  Biotehnika  Biotehnologija   

Koda Veda Področje
B000  Biomedicinske vede   

Koda Veda Področje
1.06  Naravoslovne vede  Biologija 
3.04  Medicinske in zdravstvene vede  Medicinska biotehnologija 
Ključne besede
Strukturna biologija Pridobljeni imunski odziv Antigen Razgradnja proteinov Molekule MHC razreda II Cisteinski katepsini
Vrednotenje (pravilnik)
vir: COBISS
Upoš. tč.
2.207,55
A''
468,81
A'
1.291,54
A1/2
1.707,85
CI10
6.577
CImax
850
h10
41
A1
8,21
A3
2,96
Podatki za zadnjih 5 let (citati za zadnjih 10 let) na dan 16. julij 2024; A3 za obdobje 2018-2022
Podatki za razpise ARIS ( 04.04.2019 - Programski razpis , arhiv )
Baza Povezani zapisi Citati Čisti citati Povprečje čistih citatov
WoS  240  13.400  11.619  48,41 
Scopus  220  13.653  11.874  53,97 
Raziskovalci (21)
št. Evidenčna št. Ime in priimek Razisk. področje Vloga Obdobje Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  06416  dr. Marko Dolinar  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2018 - 2024  344 
2.  56663  Klemen Dretnik  Biokemija in molekularna biologija  Mladi raziskovalec  2022 - 2024 
3.  38323  Marinka Horvat  Biotehnologija  Tehnični sodelavec  2020 - 2024 
4.  32503  dr. Katarina Karničar  Biotehnologija  Raziskovalec  2018 - 2024  27 
5.  52369  Ana Kump  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2022 - 2024  41 
6.  53528  dr. Jasna Lalić  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2019 
7.  31952  dr. Nataša Lindič  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2018 - 2024  33 
8.  39146  dr. Jure Loboda  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2018 - 2023  52 
9.  37797  dr. Georgy Mikhaylov  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2018  54 
10.  53532  Matej Novak  Biokemija in molekularna biologija  Mladi raziskovalec  2019 - 2024 
11.  55509  Tjaša Peternel    Tehnični sodelavec  2021 - 2022 
12.  36346  dr. Sara Pintar  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2018 - 2020  20 
13.  19422  Polonca Pirš    Tehnični sodelavec  2018 - 2024 
14.  24270  dr. Jure Pražnikar  Računalništvo in informatika  Raziskovalec  2018 - 2024  40 
15.  17096  Andreja Sekirnik  Biokemija in molekularna biologija  Tehnični sodelavec  2018 - 2024  31 
16.  35125  dr. Abelardo Manuel Silva  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2018 - 2019 
17.  29544  dr. Ajda Taler Verčič  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2018 - 2019  79 
18.  04988  dr. Dušan Turk  Biokemija in molekularna biologija  Vodja  2018 - 2024  628 
19.  08773  dr. Livija Tušar  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2018 - 2024  139 
20.  26515  dr. Aleksandra Usenik  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2018 - 2024  56 
21.  53274  Viktor Zupančič  Biotehnologija  Mladi raziskovalec  2021 - 2022 
Organizacije (2)
št. Evidenčna št. Razisk. organizacija Kraj Matična številka Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  0106  Institut "Jožef Stefan"  Ljubljana  5051606000  91.908 
2.  0103  Univerza v Ljubljani, Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo  Ljubljana  1626990  23.436 
Povzetek
Predlagani program Strukturna biologija temelji na predpostavki, da fiziološke procese lahko reproduciramo in vitro, ko poznamo vse njihove molekularne komponente in razumemo njihove lastnosti in interakcije. Takšno razumevanje molekularnih mehanizmov pa zahteva vpogled iz vidika strukturne, molekularne in računalniške biologije. Zato je tridimenzionalna struktura makromolekul tista, ki povezuje informacije iz zaporedij bioloških polimerov z vlogo posameznih ostankov v biofizikalnih in kemijskih mehanizmih, ki ženejo fiziološke procese.   Glavna biološka tema predlaganega programa je proces adaptivne imunosti, pri katerem se organizem nauči razlikovati med svojimi in tujimi proteini in razvije specifično obrambo pred napadom mikroorganizmov in pred svojimi lastnimi bolezensko spremenjenimi celicami. Ta proces se začne, ko endosomalne proteaze in drugi hidrolitični encimi s cepitvijo celici tujih proteinov proizvedejo kandidatne peptide za predstavitev na površini imunske celice. Proces selekcije kandidatov poteka dvostopenjsko, in sicer se najprej antigen veže na kompleks MHC razreda II, ta nastali kompleks pa nato prepoznajo T-celice.   Program Strukturna biologija predstavlja nadaljevanje desetletje dolgih raziskav. V tem času smo vzpostavili visoko prepustno platformo za vzporedno ter delno avtomatsko izražanje, čiščenje, kristalizacijo in določevanje struktur proteinov. Platforma nam omogoča, da lahko naenkrat delamo z velikim številom proteinov in obenem izvajamo funkcionalne študije kompleksnejših eksperimentalnih modelov. V prihodnje bomo nadaljevali s raziskovanjem endosomalnih proteaz, proučevali pa bomo tudi druge endosomalne encime, molekule MHC razreda II ter njihove antigene tarče iz površine patogenih bakterij Staphylococcus aureus, Clostridium difficile, in Enterococcus faecalis. Osredotočali se bomo tudi na procese selekcije antigena za antigeno prezentacijo. Naš cilj je pojasniti, kateri proteini lahko postanejo substrati cisteinskih katepsinov in razviti metodo, s katero bomo lahko to predvideli. Pričakujemo, da nam bo 3D struktura molekule MHC razreda II v kompleksu z invariantno verigo nakazala, kako interpretirati zapleten mehanizem procesiranja invariantne verige, ki se dogaja sočasno z proteolitično razgradnjo antigenih proteinov. Pričakujemo, da nam bo nadaljevanje raziskav proteinov iz patogenih bakterij, ki sodelujejo pri nastanku in preoblikovanje različnih delov bakterijske površine (S-plasti, peptidoglikana in biofilmov), nakazalo možnosti za razvoj novih proti-bakterijskih terapij. Za doseganje ciljev bomo uporabili biokemijo, molekularno in celično biologijo, makromolekulsko kristalografijo, elektronsko mikroskopijo, metodo ozkokotnega sipanja rentgenskih žarkov, organsko sintezo, proteomiko in računalniška orodja. Tako širok spekter tehnologij se lahko izvaja samo v okviru lokalnih in mednarodnih sodelav.
Pomen za razvoj znanosti
Izjemen napredek na področjih biokemije, molekularne biologije, celične biologije, fiziologije in biofizike v svetu, v zadnjem času z zamudo pa tudi pri nas, omogoča boljše razumevanje vrste procesov v živih organizmih, vključno s človekom. To je odprlo nove možnosti za boljše razumevanje mehanizmov delovanja bioloških molekul v normalnih in patoloških procesih, kar rešuje veda strukturna biologija. Program Strukturne biologije zajema pripravo rekombinantnih proteinov oz. njihovih mutant v primernih količinah. Proteini bodo uporabljeni za študije molekularnih struktur bioloških makromolekul s pomočjo rentgenske kristalografije in elektronske mikroskopije, s poudarkom na proteinih in razumevanju njihovih mehanizmov delovanja na molekularnem in atomskem nivoju. To vključuje raziskave vpliva zamenjave posameznih aminokislin na funkcijo proteina. Vse to omogoča načrtovano poseganje v biološke sisteme s predvidljivimi učinki, in s tem uporabo znanja za nove proizvode, kot so npr. zdravila, v dobrobit človeštva.   Razumevanje imunskega odziva na molekularni ravni je ključnega pomena za obrambo pred mnogimi nalezljivimi boleznimi in tistimi, ki so posledica avtoimunskega odziva ter bolezni, kot je na primer rak, ki se odzivu obrambnega sistema izogne. Karakterizacija in razumevanje interakcij med molekulami, ki pri tem sodelujejo, nam lahko pomaga pri razvoju učinkovin za zdravljenje in preprečevanje teh bolezni. Zato raziskave, ki se ukvarjajo s področjem imunskega sistema, spadajo v sam vrh biomedicinskih raziskav. Tako tovrstne raziskave vodijo do racionalnega načrtovanja proteaznih inhibitorjev kot zdravil pri raku ter drugih boleznih. Iz raziskovalnega programa je razvidno, da so preiskovani proteini tesno povezani z problematiko v medicini in posledično zdravljenjem različnih bolezni. Dodatno pa moramo omeniti, da za boljše razumevanje bioloških procesov vključuje program Strukturne biologije tudi sodelovanje z skupinami doma in v tujini, ki zajemajo raziskave proteinskega zvitja, elektronsko mikroskopijo ter različne spektroskopske metode.   Za izvajanje kompleksnih nalog makromolekularne kristalografije skupina nadaljuje z razvojem parametrov, tehnik in konceptov strukturnega “refinementa”. Prav tako pa je pomembna interaktivna programska računalniška oprema MAIN, ki jo je razvil vodja programa in je bila objavljena v odlični reviji Acta crystallogr. D, ki je prva v področju. Dosedanje raziskovalno delo na področju strukturne biologije te skupine, ki je predvsem raziskovala strukturo cisteinskih proteaz in njihovih inhibitorjev stefinov in cistatinov, je doprineslo k boljšemu razumevanju biološkega procesa proteolize v širšem smislu in s tem afirmacije slovenske znanosti v svetu, kar je razvidno tako iz kvalitetnih objav ter njihove citiranosti, kot tudi vabljenih predavanj na uglednih univerzah ter kongresih.
Pomen za razvoj Slovenije
Začetki strukturne biologije segajo v leto 1934, ko je Dorothy Hodgkin odkrila in začela uporabljati x-žarkovno difrakcijo za slikanje proteinov. Prva struktura proteina je bila odkrita leta 1958, ko je John Kendrew določil strukturo mioglobina. V Sloveniji se je strukturna biologija začela razvijati pred 25 leti na Institutu Jožef Stefan. Korak naprej v znanju na tem področju je bil, ko je vodja tega programa delal doktorat pri Nobelovem nagrajencu Robertu Huberju na Max-Planckovem Institutu v Martinsriedu pri Munchenu. Leta 1996 je ustanovil skupino za strukturno biologijo. Določene so bile prve kristalne strukture cisteinskih katepsinov, njihovih proteinskih inhibitorjev stefinov (imenovani po Institutu Jožef Stefan) in cistatinov ter mehanizmi njihove interakcije. S tem so se slovenski raziskovalci uveljavili ne le doma, pač pa tudi v tujini. Objavili so nove strukture v uglednih publikacijah z visoko citiranostjo, vključno s kristalno strukturo kompleksa invariantne verige (li) p41 s katepsinom L (Gunčar et al, 1999). Postali so mednarodno ugledna skupina, na tem področju edina v Sloveniji, ter s tem potrdili ugled slovenske znanosti v svetu. Kasneje so se vključili tudi v Okvirne Programe EU. Tovrstne raziskave so pomembne tudi za gospodarstvo, saj kažejo svoj potencial v farmacevtski industriji ter biotehnoloških SMEs. Drugi pomembni korak naprej je predstavljalo sodelovanje s farmacevtsko industrijo, ki je tudi sofinancirala nabavo opreme. S tem so bili postavljeni temelji strukturne biologije na Institutu Jožef Stefan, Univerzi v Ljubljani in Mednarodni podiplomski šoli IJS. Rezultat tega so številna opravljena doktorska dela, magisteriji ter diplome. Nekdanji diplomanti in doktorandi so se zaposlili v industriji, različnih inštitutih, dveh slovenskih univerzah, administraciji (npr. EU) in v tujini. Pomanjkanje investicij v preteklosti je resno vplivalo na naše raziskave. Razvoj na tem področju je povezan z ogromnimi vlaganji v raziskave same, kot tudi drago infrastrukturo za proizvodnjo, kristalizacijo proteinov in določanje strukture. Tretji korak naprej se je zgodil leta 2010, ko je skupina aktivno sodelovala pri razvoju Centra odličnosti za integrirane pristope v kemiji in biologiji proteinov CIPKeBiP. CIPKeBiP je s svojimi infrastrukturnimi platformami omogočil skupini, da je nadoknadila zamujeno in dosegla vrhunske rezultate kar se kaže v zadnjih objavah raziskav Sosnowski in Turk 2016, Usenik in sod., 2017 ter Mihelič in sod., 2017. Velikost skupine, ki je pod kritično maso (4.7 FTE) in upadajoči stroški za materialne izdatke so postali resna omejitev pri izvedbi raziskav na mednarodno kompetitivnem nivoju. Ne glede na navedeno, pa je razvoj področja strukturne biologije pri nas pokazal, da je to področje znanosti izjemno pomembno in da ima ta kvalitetna skupina mednarodni ugled.
Najpomembnejši znanstveni rezultati Vmesno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati Vmesno poročilo
Zgodovina ogledov
Priljubljeno