Nalaganje ...
Projekti / Programi vir: ARIS

Toksinologija

Obdobja
Raziskovalna dejavnost

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

Koda Veda Področje
P310  Naravoslovno-matematične vede  Beljakovine, encimologija 
P320  Naravoslovno-matematične vede  Nukleinske kisline, sinteza beljakovin 
P340  Naravoslovno-matematične vede  Lipidi, steroidi, membrane 
B220  Biomedicinske vede  Genetika, citogenetika 
B330  Biomedicinske vede  Paleozoologija, filogeneza 
B470  Biomedicinske vede  Fiziologija 
Ključne besede
Fosfolipaza A2, nevrotoksin, sinapsa, receptor, izolacija, karakterizacija, mehanizem delovanja, struktura genov, gensko inženirstvo, proteinsko inženirstvo, aktivno mesto, molekularna evolucija, retropozoni, Bov-B LINE, CR1 LINE, horizontalni transfer
Vrednotenje (pravilnik)
vir: COBISS
Raziskovalci (16)
št. Evidenčna št. Ime in priimek Razisk. področje Vloga Obdobje Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  20942  dr. Benjamin Gorinšek  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2001 - 2003  17 
2.  01083  dr. Franc Gubenšek  Biokemija in molekularna biologija  Vodja  2001 - 2003  535 
3.  15968  dr. Gabriela Ivanovski  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2001 - 2003  34 
4.  15587  Igor Koprivec    Raziskovalec  2001 - 2003 
5.  07673  dr. Dušan Kordiš  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2001 - 2003  215 
6.  00412  dr. Igor Križaj  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2001 - 2003  725 
7.  18802  dr. Adrijana Leonardi  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2001 - 2003  156 
8.  20213  dr. Toni Petan  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2001 - 2003  177 
9.  19422  Polonca Pirš    Raziskovalec  2001 - 2003 
10.  04570  dr. Jože Pungerčar  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2001 - 2003  320 
11.  15813  dr. Boris Rogelj  Nevrobiologija  Raziskovalec  2001 - 2002  412 
12.  14315  dr. Ana Schweiger  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2001 - 2002  62 
13.  21553  dr. Jernej Šribar  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2001 - 2003  108 
14.  22326  mag. Anita Štrekelj  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2002 - 2003 
15.  20214  dr. Nina Vardjan  Nevrobiologija  Raziskovalec  2001 - 2003  267 
16.  15640  dr. Vera Župunski  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2001 - 2003  185 
Organizacije (1)
št. Evidenčna št. Razisk. organizacija Kraj Matična številka Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  0106  Institut "Jožef Stefan"  Ljubljana  5051606000  90.664 
Povzetek
Program izhaja iz rezultatov raziskav zadnjih 10 do 15 let. Določili smo primarne strukture treh presinaptično toksičnih, ene miotoksične in dveh netoksičnih fosfolipaz A2. Klonirali smo njihove cDNA in uspešno izrazili proteine v neaktivni obliki v bakterijah. Amoditoksine smo zvili in aktivirali "in vitro". S tem smo dobili možnost za pripravo mutant s katerimi podrobneje raziskujemo vlogo posameznih aminokislin pri nevrotoksičnosti. Pred tem smo že dobili podatke o položaju toksičnega mesta v molekuli s pomočjo monoklonskih protiteles. Pojasnili smo tudi strukturo genov teh encimov, in dobili vpogled v evolucijo nevro- in miotoksičnih lastnosti teh molekul. Odkrili smo tudi, da se je BovB-LINE element horizontalno prenesel iz prednika strupenih kač na prežvekovalce, kar je nenavadna posebnost v molekularni evoluciji. Nekatere fosfolipaze A2 (PLA2) s specifičnim delovanjem na živčnem končiču preprečijo živčno-mišično komunikacijo, mednje spadajo tudi modrasovi amoditoksini. Preliminarni rezultati so že pokazali, da obstajata v sesalčjih nevronih vsaj dva receptorja, ki tako aktivnost posredujeta. Identiteta in vloga teh receptorjev še nista jasni. Prav tako je slabo poznan celoten mehanizem delovanja nevrotoksičnih PLA2. Rezultati kažejo, da se vežejo strukturno različni PLA2 nevrotoksini, kljub praktično identičnemu patomorfološkemu delovanju, na različne receptorje. Eden od ciljev naših raziskav je izolacija nevronskih receptorjev za amoditoksine. Določili bomo delno sekvenco receptorjev, bodisi s pomočjo klasične Edmanove kemije ali pa z masno spektroskopijo, in tako dobili potrebne podatke za izolacijo gena receptorskega proteina. S kloniranjem bomo nato določili celotno primarno strukturo receptorja. Proti izoliranim ali rekombinantnim receptorjem, bomo pripravili specifična protitelesa, ki jih bomo uporabili za lokalizacijo receptorja. Raziskave molekularnega mehanizma delovanja amoditoksinov bomo nadaljevali s pomočjo nevronskih celičnih linij. Nadaljevali bomo z iskanjem toksičnega mesta na amoditoksinu. Približno sliko predelov molekulske površine, kjer se nahajajo aminokislinski ostanki, ki so odgovorni za presinaptično toksičnost teh encimov že poznamo. Da bi pojsnili vlogo posameznih aminokislin v molekuli, bomo pripravili več mutant amoditoksinov s katerimi bomo določili aminokislinske ostanke, ki so odgovorni za visoko toksičnost teh fosfolipaz A2. Predvidevamo, da bomo tako dobili podatke o vpletenosti posameznih delov toksina v interakcijo z reptorji v sinaptosomskih membranah, pa tudi tistih, ki so pomebni za nadaljnje interakcije toksina z doslej še nepoznanimi strukturami v živčnem končiču. S študijem genov multigenskih družin beljakovin iz živalskih strupov bomo poskušali pojasniti pospešeno adaptivno evolucijo teh genov pri katerih so intronske sekvence, v nasprotju s Kimurino nevtralno teorijo evolucije, bistveno bolj ohranjene kot eksonske. Prav tako nameravamo podrobneje raziskati evolucijo in razširjenost retrotranspozonov (zlasti Bov B LINE in CR1-LINE, ki smo jih tudi našli v modrasovem genomu) pri plazilcih in horizontalni prenos teh repetitivnih DNA elementov med oddaljenimi razredi vretenčarjev. S pomočjo teh študij bomo dobili natančnejši vpogled v mehanizme in potek molekularne evolucije proteinov, ki jih izločajo strupne žleze modrasa in nekaterih sorodnih kač.
Pomen za razvoj znanosti
Predlagane raziskave naj bi odprle pot uporabi amoditoksinov (in sorodnih PLA2 nevrotoksinov) kot specifičnih orodij za raziskave v nevrobiologiji in medicini. Pričakujemo, da bo pojasnitev mehanizma delovanja presinaptično nevrotoksičnih PLA2 na molekularni ravni imela velik pomen pri raziskavah membranske dinamike in celičnega sortiranja proteinov v celicah, v medicini pa pri pojasnjevanju in eventuelnem zdravljenju določenih živčnih obolenj. Raziskave genov beljakovin modrasovega strupa so pomembne, ker gre za razumevanje razvoja številnih proteinskih družin v živalskih strupih, ki so razvile s pospešeno evolucijo nove funkcije. Molekularni mehanizem pospešene (ali adaptivne) evolucije je še povsem neznan in bo potrebnih precej novih podatkov, da ga bo moč v celoti pojasniti. Poleg tega bodo naše raziskave pokazale, kateri deli amoditoksina so dostopni za razvoj novih funkcij, ne da bi se 3D struktura molekule porušila. Na osnovi teh podatkov bo kasneje možno načrtovati beljakovine s povsem novimi lastnostmi, kar ima pomen tudi za razvoj novih učinkovin. Nekaj podobnih dosežkov je v svetovni literaturi že objavljenih. Dejstvo, da nam je v zadnjem času uspelo brez tujih soavtorjev objaviti dva članka o nenavadnem horizontalnem prenosu DNA v izjemno uglednih revijah (glej 3.1: 1, 8) dokazuje, da v svetu zelo visoko cenijo naše raziskovalne dosežke in da niso nepomembni za znanost.
Pomen za razvoj Slovenije
Naše raziskave so predvsem bazičnega značaja, zato je težko ločevati njihov pomena v svetovnem merilu od domačega. Specifično v slovenskem merilu, predlagani program doprinaša k razvoju temeljnih raziskovalnih področij, saj razširja in poglablja tako teoretično kot praktično znanje na področjih kot so biokemija membran in bioloških receptorjev, struktura in funkcija beljakovin in molekularna evolucija. Povdariti velja, da iz naših raziskav toksinov izhaja uspešna uporaba monoklonskih protiteles v testih za določanje krvnih skupin AB0, ki smo jo začeli pri nas v sodelovanju z Zavodom za transfuzijo krvi, kjer je kolegica Čurinova zdaj tudi zaposlena in je teste dodelala, tako da so enakovredni tujim. Tudi testi na osnovi monoklonskih protiteles, ki jih izdeluje tovarna KRKA in so namenjeni diagnostiki raka, deloma izhajajo iz znanja in izkušenj, ki smo jih razvili v okviru raziskav toksinov. Pomemben vidik the raziskav je tudi vzgoja mladih raziskovalcev, ki se pri magistrskem in doktorskem študiju izpopolnjujejo na področjih kot sta biokemija in molekularna biologija, ki sta obe temelj moderne biotehnologije. Da se je naša raziskovalna skupina v svetu že dokaj uveljavila, pričajo številni citati naših del in odgovorna mesta v mednarodnih znanstvenih združenjih (vodja programske skupine je predsednik International Society on Toxinology, pred kratkim je postal tudi član prestižne Evropske organizacije za molekularno biologijo EMBO, že nekaj let tudi zastopa Slovenijo v Evropski znanstveni fundaciji in v EMBC), ki so posledica ugleda, ki ga skupina uživa v svetu. Naše raziskave so za Slovenijo tudi s tega vidika pomembne, saj doprinašajo k mednarodnemu ugledu slovenske znanosti, ki na tem področju nedvomno dosega svetovno raven.
Najpomembnejši znanstveni rezultati Zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati Zaključno poročilo
Zgodovina ogledov
Priljubljeno