Nalaganje ...
Projekti / Programi vir: ARIS

Mehanske lastnosti celičnih membran in celični procesi

Obdobja
01. januar 1999 - 31. december 2003
Raziskovalna dejavnost

Koda Veda Področje Podpodročje
3.03.00  Medicina  Nevrobiologija   
1.02.00  Naravoslovje  Fizika   

Koda Veda Področje
B120  Biomedicinske vede  Molekularna biofizika 
B130  Biomedicinske vede  Fiziološka biofizika 
P340  Naravoslovno-matematične vede  Lipidi, steroidi, membrane 
Ključne besede
BIOLOŠKE MEMBRANE, RDEČA KRVNA CELICA, FOSFOLIPIDNI MEHURČKI
Vrednotenje (pravilnik)
vir: COBISS
Raziskovalci (15)
št. Evidenčna št. Ime in priimek Razisk. področje Vloga Obdobje Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  18078  Vesna Arrigler    Raziskovalec  2001 - 2003  31 
2.  08588  dr. Urška Batista  Nevrobiologija  Raziskovalec  2001 - 2003  106 
3.  18326  dr. Jure Derganc  Nevrobiologija  Raziskovalec  2001 - 2003  112 
4.  18383  Dušan Dragaš    Raziskovalec  2001 - 2003 
5.  18038  dr. Gregor Gomišček  Fizika  Raziskovalec  2001 - 2003  91 
6.  15575  dr. Daša Grabec  Onkologija  Raziskovalec  2001 - 2003  54 
7.  18384  Marijan Kozamernik    Raziskovalec  2001 - 2003 
8.  05916  dr. Veronika Kralj Iglič  Nevrobiologija  Raziskovalec  2001 - 2003  873 
9.  18355  dr. Drago Kuzman  Fizika  Raziskovalec  2001 - 2003  64 
10.  12001  dr. Janja Majhenc  Fizika  Raziskovalec  2001 - 2003  73 
11.  12531  dr. Primož Peterlin  Onkologija  Raziskovalec  2003  133 
12.  05488  dr. France Sevšek  Medicina  Raziskovalec  2001 - 2003  221 
13.  02013  dr. Saša Svetina  Nevrobiologija  Vodja  2001 - 2003  556 
14.  05919  dr. Sonja Vrhovec  Nevrobiologija  Raziskovalec  2001 - 2003  38 
15.  01068  dr. Boštjan Žekš  Nevrobiologija  Raziskovalec  2001 - 2003  644 
Organizacije (1)
št. Evidenčna št. Razisk. organizacija Kraj Matična številka Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  0381  Univerza v Ljubljani, Medicinska fakulteta  Ljubljana  1627066  48.238 
Povzetek
Na področju študija mehanskih lastnosti celičnih membran je prišlo v zadnjem desetletju do velikega napredka. Ker je osnovni gradnik biološke membrane fosfolipidna dvojna plast, je bilo veliko raziskav opravljenih ravno na tem modelnem sistemu oziroma na fosfolipidnih mehurčkih, ki predstavljajo modelne celice. Nedvoumno je bilo pokazano, da ravno ta dvoplastna struktura odločilno določa mehanske lastnosti, saj je bistveno to, da sta obe plasti v kontaktu, nista pa kemijsko povezani in zato lahko ob deformacijah prosto drsita ena ob drugi. Pokazano je bilo, da se da elastične lastnosti fosfolipidne dvojne plasti popisati z lokalno upogibno elastično konstanto, ki je značilna tudi za enoplastne strukture, ter z nelokalno upogibno elastično konstanto, ki pa je značilnost dvoplastne strukture. Glede na to je trenutno razumevanje mehanskih lastnosti fosfolipidnih dvojnih plasti zadovoljivo, obstaja pa še nekaj problemov pri natančnem eksperimentalnem določanju vrednosti elastičnih konstant za posamezne fosfolipide oziroma njihove mešanice. Tudi pri realnih bioloških membranah, na primer pri membrani rdeče krvne celice, ostaja dvoplastna fosfolipidna struktura tisti element, ki v glavnem določa njihove elastične lastnosti, tako da se precej izmerjenih rezultatov da lepo pojasniti kar z modelom za fosfolipidno dvojno plast. V nekaterih primerih pa je mehansko obnašanje bioloških membran ali rdečih krvnih celic bistveno drugačno od tako poenostavljenih teoretskih napovedi. Zato je bilo v zadnjih nekaj letih vloženega precej napora v izpopolnjevanje modela za dvojno lipidno plast z namenom, da bi prišli do modela, ki bi dobro opisoval tudi realne membrane, pri čemer se v tej fazi razvoja misli predvsem na membrano rdeče krvne celice. Pri teh preliminarnih posplošitvah modela dvojne lipidne plasti je šel razvoj v dveh smereh. Po eni strani se je skušalo upoštevati, da tudi fosfolipidni del membrane ni sestavljen le iz fosfolipidov, ampak vsebuje tudi proteinske molekule, ki plavajo po dvodimenzionalni lipidni tekočini in se po njej lahko neenakomerno razporejajo. Pri takih analizah se običajno predpostavi, da proteinske molekule zaradi svoje oblike interagirajo z lokalno ukrivljenostjo membrane. Po drugi strani so nekatere teoretske raziskave upoštevale, da membrano rdeče krvne celice sestavlja poleg fosfolipidnega dela tudi membranski skelet, ki se ga da obravnavati kot tretjo membransko plast, ki je pripeta na fosfolipidni del membrane. S predpostavko, da je membranski skelet zaradi svoje polimerne strukture napet, se je dalo pokazati, da ob določenih pogojih skelet lahko odstopi od membrane, kar lahko vodi do vesikulacije rdeče krvne celice, kjer v nastalih mehurčkih ni skeleta. V predlaganem raziskovalnem programu bomo glede na opisano problematiko študirali mehanske lastnosti fosfolipidnih membran, rdeče krvne celice in nekaterih živalskih celic.
Pomen za razvoj znanosti
Študije membran rdečih krvnih celic in fosfolipidnih vesiklov so zanimive zato, ker z obravnavanjem relativno preprostih sistemov osvetlijo bistvene značilnosti mehanskih lastnosti bioloških membran. S predlaganim raziskovalnim programom bomo nadaljevali delo skupine, ki je že prispevala k razvoju področja, enakopravno v primerjavi z raziskovalnimi skupinami v svetu. Mehanske lastnosti membran so npr. zelo pomembne za mehansko obnašanje rdečih krvnih celic in vplivajo na pretok krvi v cirkulatornem sistemu. Z razumevanjem fizikalnih mehanizmov v membranah tudi lahko opišemo različne procese, ki so pomembni pri delovanju celice, med katere lahko uvrstimo nastanek celičnih oblik, spreminjanje celične oblike pri citokinezi, nastanek celične polarnosti, zlitje membran celičnih organel, nastanek membranskih mehurčkov itd. Vloga mehanskih lastnosti membran pri večini teh procesov še ni razjasnjena, čeprav se z ustrezno problematiko ukvarja veliko razskovalnih skupin posebno v razvitem svetu. Predpostavimo lahko, da bomo z boljšim razumevanjem naštetih procesov tudi pripomogli k razkrivanju vzrokov za neustrezno delovanje celic, pri katerih je prišlo do različnih anomalij v njihovih membranah.
Pomen za razvoj Slovenije
Na nacionalni ravni dopolnjuje že opisani pomen raziskovalnega programa predvsem naslednje. Najprej se predlagane raziskave vključujejo v osrednje dogajanje v celični in molekularni biofiziki v svetovnem merilu, kar je pomembno s stališča kontinuiranega razvoja znanosti v Sloveniji. Kopičenje osnovnih znanj na tem področju je koristno za nadaljnji razvoj raziskav in stroke na področju biomedicine. Raziskovalno delo na področju biofizike je temeljni pogoj za vzdrževanje kvalitete pri pouku biofizike na Medicinski fakulteti v Ljubljani. Slednjič je važno še to, da bi se v program gotovo vključilo tudi več diplomantov in mladih raziskovalcev, ki bi v raziskovalni skupini brez dvoma našli primerno okolje za izobraževanje in izpopolnjevanje.
Najpomembnejši znanstveni rezultati Zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati Zaključno poročilo
Zgodovina ogledov
Priljubljeno