Loading...
Projekti / Programi vir: ARRS

MEHANIZEM POŠKODB LIPIDNIH MEMBRAN POVZROČENIH Z Nep1-PODOBNIMI PROTEINI

Raziskovalna dejavnost

Koda Veda Področje Podpodročje
1.05.00  Naravoslovje  Biokemija in molekularna biologija   
1.03.02  Naravoslovje  Biologija  Botanika 

Koda Veda Področje
B230  Biomedicinske vede  Mikrobiologija, bakteriologija, virologija, mikologija 

Koda Veda Področje
1.06  Naravoslovne vede  Biologija 
Ključne besede
Nep1-podobni proteini; mikrobna patogeneza; lipidne membrane; poškodbe lipidnih membran; nanopore
Vrednotenje (pravilnik)
vir: COBISS
Raziskovalci (15)
št. Evidenčna št. Ime in priimek Razisk. področje Vloga Obdobje Štev. publikacij
1.  15686  dr. Gregor Anderluh  Biokemija in molekularna biologija  Vodja projekta  2019 - 2022  935 
2.  53439  dr. Magdalena Kulma  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2021 - 2022  29 
3.  33923  dr. Polona Mrak  Naravoslovje  Raziskovalec  2019 - 2022  92 
4.  39090  dr. Anastasija Panevska  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2019 - 2022  45 
5.  30762  dr. Katja Pirc  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2021 - 2022  46 
6.  12048  dr. Marjetka Podobnik  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2019 - 2022  288 
7.  15328  dr. Kristina Sepčić  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2019 - 2022  695 
8.  33137  dr. Matej Skočaj  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2019 - 2022  94 
9.  50612  Tina Snoj  Biokemija in molekularna biologija  Mladi raziskovalec  2019 - 2022  17 
10.  53732  Marija Srnko  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2019 - 2022  16 
11.  38479  dr. Aleksandra Šakanović  Nevrobiologija  Raziskovalec  2019 - 2020  24 
12.  38473  Tomaž Švigelj    Tehnični sodelavec  2019 - 2022  11 
13.  21684  Tea Tomšič    Tehnični sodelavec  2019 - 2020 
14.  06905  dr. Tom Turk  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2021 - 2022  596 
15.  16381  dr. Nada Žnidaršič  Biologija  Raziskovalec  2019 - 2022  228 
Organizacije (2)
št. Evidenčna št. Razisk. organizacija Kraj Matična številka Štev. publikacij
1.  0104  Kemijski inštitut  Ljubljana  5051592000  20.370 
2.  0481  Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta  Ljubljana  1626914  64.093 
Povzetek
Boj proti povzročiteljem bolezni in protimikrobna odpornost je velik in pereč problem sodobne družbe. Nove strategije in molekulske tarče za razvoj protimikrobnih snovi so zato bistvenega pomena na področjih, kot so medicina, proizvodnja varne hrane, itn. Člani proteinske družine "proteini, ki inducirajo nekroze in sproščanje etilena 1" (NEP1), t.i. proteini NLP, lahko izzovejo različne obrambne reakcije in povzročajo smrt celic pri rastlinah dvokaličnicah, vendar ne pri enokaličnicah. Proteini NLP so zastopani med taksonomsko nepovezanimi mikroorganizmi, kot so glive, bakterije in oomicete. Ti mikroorganizmi so zelo razširjeni, lahko okužijo vrsto različnih kulturnih rastlin, kot so krompir, paradižnik, soja in tobak, in lahko povzročajo ogromne gospodarske izgube po vsem svetu. Pokazalo se je, da proteini NLP delujejo kot citolitični toksini, ki povzročajo poškodbe plazemskih membran rastlinskih celic, kar povzroča citotoksičnost. Na podlagi podobnosti zgradbe sklepamo, da so proteini NLP sorodni z drugimi toksini živalskega izvora, ki tvorijo pore, kot so npr. aktinoporini iz morskih vetrnic. Mehanizem, s katerim proteini NLP povzročajo nekroze in smrt celic, je slabo razumljen. Nedavno smo identificirali glikozilinozitol fosforilceramide (GIPC), glavne rastlinske sfingolipide, kot tarčno molekulo za vezavo proteinov NLP na plazemske membrane (Lenarčič et al., Science, 2017). GIPC-ji so sestavljeni iz polarne glave, ki imajo različno število terminalnih sladkorjev in inozitol fosforilceramidnim delom. Rastline in rastlinska tkiva se zelo razlikujejo v vsebnosti in sestavi različnih GIPC-ev. Vezava terminalnega heksoznega dela GIPC inducira več konformacijskih sprememb znotraj proteina NLP. Temu sledi liza gostiteljskih celic, a o teh nadaljnjih korakih poškodb lipidnih membran se ne ve skoraj nič. V tem projektu želimo testirati osrednjo hipotezo, da proteini NLP poškodujejo lipidne membrane v večstopenjskem procesu, ki vodi do tvorbe por. Glavni cilji predlaganega projekta so torej (i) določitev molekularnega mehanizma poškodb lipidnih membran, (ii) razjasnitev specifičnosti proteinov NLP za membrane dvokaličnic in (iii) določitev strukturnih značilnosti por, ki jih tvorijo proteini NLP na površini lipidnih membran. Pri raziskavah bomo uporabili biokemijske in biofizikalne pristope, metode strukturne biologije kot sta x-žarkovna kristalografija in krio-elektronska mikroskopija in molekulsko modeliranje. Rezultati tega projekta bodo omogočili razumevanje molekularne podrobnosti interakcij proteinov NLP s površino tarčnih celic, molekulske mehanizme poškodb lipidnih membran in lastnosti por, ki jih tvorijo proteini NLP. To bo pojasnilo korake v patogenezi mikrobnih patogenov in odprlo poti za razvoj novih strategij v borbi proti njim.
Pomen za razvoj znanosti
Protimikrobna odpornost je velik problem v medicini in na drugih področjih kot je npr. pridelava varne hrane. Ta projekt bo pomembno prispeval k borbi proti patogenim mikroorganizmom z razkritjem nekaterih osnovnih procesov, ki potekajo v procesu patogeneze nekaterih ključnih mikrobnih patogenov. Opis tvorbe pore in njenih lastnosti z visoko ločljivostjo bo odprl vrata za razvoj novih pristopov pri načrtovanju fitofarmacevtskih pripravkov, ki specifično delujejo zgolj na proteine NLP in imajo manj stranskih učinkov na druge proteine ali mikroorganizme. V preliminarnih raziskavah smo že opisali nekaj manjših spojin, ki specifično inhibirajo proteine NLP. Na ta način bomo prispevali k borbi proti patogenim mikroorganizmom. Zaradi široke distribucije in ohranjenosti zgradbe je družina proteinov NLP še posebej primerna za takšne pristope. V tem projektu želimo pojasniti mehanizem poškodb lipidnih membran povzročen s proteini NLP. Ti proteini so prisotni pri mnogih patogenih mikroorganizmih in imajo ključno vlogo pri poškodbah nekaterih kmetijsko pomembnih poljščinah kot sta npr. krompir in paradižnik. Rezultati tega projekta bodo pomembno prispevali k razumevanju interakcij proteinov NLP s površino tarčnih rastlinskih celic, mehanizmu tvorbe pore in samim lastnostim transmembranske pore proteinov NLP. Pričakujemo, da bomo uspeli opisati pore NLP proteinov z visoko ločljivostjo. Ker je zgradba proteinov NLP drugačna od ostalih citolitičnih proteinov upravičeno pričakujemo, da bomo razkrili nov mehanizem poškodb lipidnih membran. Nove nanopore bodo takoj uporabne tudi v aplikacijah senzorike in bodo omogočile razvoj novih biosenzorjev.
Pomen za razvoj Slovenije
Antimicrobial resistance is a big and pressing problem in medicine and other areas such as production of safe food. This project will importantly contribute to the fight against pathogenic microorganisms by clarifying basic steps in pathogenesis of some of the most important pathogenic microorganisms. The description of the NLP pore at high resolution will allow designing novel approaches for fighting pathogenic microorganisms. High-resolution structures are prerequisite for rational design of inhibitory substances that will specifically act upon NLP proteins and cause little damage to other organisms or environment. This will be important contribution to the fight against pathogenic microorganisms. Since NLP proteins are widely distributed and highly similar in structure they are perfect example for such approaches and development of antimicrobial substances. This project will allow clarification of membrane-damage mechanism induced by NLP proteins. These proteins are present in many different pathogenic microorganisms and have crucial role in pathogenesis. They act upon many agriculturally important crops such as potato or tomato. The results of this study will importantly contribute to our understanding of NLP proteins interactions with the surface of plant cells, the mechanism of membrane damage induced by NLP proteins and properties of pores formed by NLP proteins. We expect that we will be able to describe NLP pores at high resolution. Since the structure of NLP proteins is different from other cytolytic protein families it is reasonable to expect that we will reveal a novel mechanism of membrane damage. New nanopores will be employed in sensing applications and will thus also allow novel approaches in biosensing.
Zgodovina ogledov
Priljubljeno