Projekti / Programi
01. januar 1999
- 31. december 2003
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 |
B470 |
Biomedicinske vede |
Fiziologija |
B200 |
Biomedicinske vede |
Citologija, onkologija, kancerologija |
T490 |
Tehnološke vede |
Biotehnologija |
B725 |
Biomedicinske vede |
Diagnostika |
proteaze, inhibitorji, cistatini, stefini, katepsini, struktura in funkcija, mehanizem delovanja, proencimi, encimi, proteinsko inženirstvo, gensko inženirstvo, tumorji in metastaze, apoptoza, antigensko procesiranje in prezentacija
Raziskovalci (36)
Organizacije (1)
št. |
Evidenčna št. |
Razisk. organizacija |
Kraj |
Matična številka |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
1. |
0106 |
Institut "Jožef Stefan" |
Ljubljana |
5051606000 |
90.649 |
Povzetek
Razgradnja beljakovin je poznana tudi kot biokemijski proces proteoliza. To je visoko kontroliran proces v katerem igrajo celiene proteaze kljueno vlogo tako v normalnih kot tudi patoloških stanjih v organizmu. Ti encimi s svojo proteolizno aktivnostjo vplivajo direktno na regulacijo in/ali delovanje drugih proteinov, in to specifieno in ireverzibilno. Cisteinske proteaze kot eden od štirih mehanistienih razredov proteoliznih encimov se nahajajo ne le v živalih in eloveku, pae pa tudi v rastlinah in mikroorganizmih. Med vee kot že 40 znanimi družinami cisteinskih proteaz sodijo med najbolj raziskane encimi papainove družine. V dosedanjem delu smo okarakterizirali katepsine B, C, H, L in S in doloeili tridimenzionalno strukturo katepsinov B in H. Doloeitev strukture prokatepsina B je omogoeila razumevanje prehoda iz neaktivne v aktivno obliko encima. Velik doprinos podroeju predstavlja tudi odkritje stefinov in nekaterih drugih cistatinov kot endogenih proteinskih inhibitorjev cisteinskih proteaz, kar je vodilo do pojasnitve mehanizma interakcije med katepsini in cistatini. Naše odkritje, da je invariantna veriga MHC molekul II. razreda moean reverzibilen inhibitor katepsina L, vnaša nov koncept razumevanja procesiranja antigenov in njihove prezentacije. Hkrati pa to pomeni tudi odkritje nove naddružine proteinskih inhibitorjev cisteinskih proteaz, imenovanih vsaj zaeasno tiropini. Novo odkriti inhibitor je dobil svojo potrditev v strukturno podobnem inhibitorju ekvistatinu, izoliranem iz morske vetrnice Actinia equina ter nekaterih drugih proteinih, ki so strukturno podobni tiroglobulinski domeni tipa-1 kot npr. saksifilin, IGFBP, nidogen in drugi. Preliminarni rezultati so tudi pokazali, da je ena od treh domen ekvistatina moean inhibitor aspartatne proteaze katepsina D, kar predstavlja hkrati odkritje prvega inhibitorja aspartatnih proteaz živalskega izvora. Vse te raziskave podajajo solidno osnovo in smernice za nadaljnje delo, ki bo usmerjeno v podrobnejše razumevanje mehanizmov regulacije lizosomalnih cisteinskih proteaz. Prav tako bomo raziskali naravo aktivacije kaspaz, ki se nahajajo v citozolu in tudi spadajo med cisteinske proteaze. Kaspaze sodelujejo pri procesu programirane celiene smrti, imenovane apoptoza. Preliminarni rezultati kažejo na možnost, da jih lizosomalni katepsini aktivirajo. Raziskave že znanih proteinskih inhibitorjev stefinov in drugih cistatinov, novo odkritih tiropinov ter iskanje proteinskih inhibitorjev kaspaz je in bo usmerjeno v nadaljne razumevanje mehanizmov interakcije s proteazami. Poznavanje strukture proteinov bo omogoeilo naertovanje mutant v smeri pojasnitve odnosa strukture in funkcije. Oeitno je tudi, da obstajajo poleg že znanih proteaz in inhibitorjev še neznani proteini (strukturno podobni ali razlieni), kar kažejo zadnje raziskave. V ta namen bomo iskali homologne sekvence po genskih bankah humanih in drugih organizmov. Te bomo klonirali in eksprimirali v razlienih sistemih ter raziskovali njihovo vlogo v delovanju celice. Za mnoge od teh predvidevamo, da sodelujejo v procesu apoptoze, ki še ni dobro pojasnjen. Vse te raziskave pa bodo usmerjene v nadaljnje razumevanje nekaterih obolenj - npr. razvoju in napredovanju raka in njegovem diagnosticiranju, prognozi in odzivu na terapijo. Podobno velja za nevrodegenerativna obolenja kot posledico apoptoze.
Pomen za razvoj znanosti
Predloženi program raziskav ima svojo osnovo v že uspešnih raziskovalnih dosežkih skupine. Raven dosedanjih raziskav skupino uvršča med vodilne v svetu, kar kažejo npr. citiranost del in mnoga mednarodna sodelovanja z vrsto odličnih raziskovalcev v svetu. Odkritje novih encimov npr. katepsina S in inhibitorjev stefinov in cistatinov je bistveno doprineslo k razvoju proteinske biokemije in še zlasti procesa proteolize, tako v normalnih kot tudi patoloških stanjih (rakasta obolenja, vnetni procesi, osteoporoza, Alzheimerjevo obolenje itd.). Raziskave so omogočile določitev tridimenzionalne strukture encimov in inhibitorjev in tako doprinašajo k razumevanju mehanizmov interakcij in boljšemu poznavanju odnosa struktura-funkcija. Odkritje, da so nekateri proteini, ki vsebujejo tiroglobulinsko domeno tipa -1, kot npr. invariantna veriga MHC molekul II. razreda močni inhibitorji nakazujejo nov pogled na procese regulacije proteolizne aktivnosti cisteinskih proteaz v različnih fizioloških procesih, kot je npr. antigensko procesiranje in prezentacija, kar je izjemnega pomena v imunologiji. Strukturno podoben protein ekvistatin pa inhibira delovanje aspartatnih in cisteinskih proteinaz prebavnega trakta insektov, kar je velikega pomena v agronomiji - pri zatiranju rastlinskih škodljivcev. Tako se pripravlja transgeni krompir, odporen proti koloradskemu hrošču. Podobno bi lahko pripravili druge transgene rastline. Raziskave spadajo med najbolj atraktivna področja biomedicine, agronomije in farmacevtike, da naštejemo le nekatere.
Pomen za razvoj Slovenije
Raziskave programske skupine so predvsem bazičnega značaja in doprinašajo v svetovno zakladnico znanja. To pa po drugi strani omogoča, da to znanje iz te zakladnice tudi črpamo in koristno uporabljamo, ne le za nadaljnji razvoj znanosti in na njej temelječih raziskavah, pač pa tudi za prenos tako obogatenega znanja v okolico. Vrsta raziskovalcev, ki se je do sedaj usposabljala na teh raziskavah, je odšla v druge raziskovalne laboratorije ter v pedagoški proces na Univerzi v Ljubljani in predstavljajo osnovo delovanja Katedre za biokemijo FKKT. Drugi pa so odšli v klinične laboratorije bolnic ali v farmacevtsko industrijo. Velja omeniti, da je iz dosedanjih raziskav proteoliznih encimov in njihovih inhibitorjev bil tudi razvit program diagnostike v tovarni KRKA iz Novega mesta , ki prodaja svoje izdelke v klinične laboratorije bolnic po svetu. Tudi naj poudarimo, da se v tovarni KRKA zavedajo pomena raziskav na tem programu in ga zato že dolga leta tudi finančno podpirajo. Več kot 200 diplomantov iz smeri biokemija na sedanji FKKT in Fakulteti za farmacijo ter vključevanje mladih raziskovalcev v podiplomski interdisciplinarni študij biokemije in molekularne biologije predstavlja dobro osnovo za razvoj moderne biotehnologije. Velja omeniti, da je ta raziskovalna skupina veliko doprinesla k afirmaciji slovenske znanosti, o čemer pričajo številni citati (blizu 5000), kar je posledica objavljanja v uglednih mednarodnih revijah, prav tako pa je organizirala vrsto mednarodnih simpozijev in kongresov doma kot tudi v tujini. Vzpostavljene so bile mednarodne sodelave z vrsto uglednih raziskovalcev ter institucij in ne nazadnje velja omeniti nekatere vodilne funkcije v evropskih in svetovnih strokovnih organih združenj. Prav tako so bili raziskovalci na programu deležni mednarodnih in domačih priznanj.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Zaključno poročilo