Projekti / Programi
Encimatika pri prenosu signalov
01. januar 1999
- 31. december 2003
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 3.03.00 |
Medicina |
Nevrobiologija |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| P004 |
Naravoslovno-matematične vede |
Biokemija, presnova |
| P310 |
Naravoslovno-matematične vede |
Beljakovine, encimologija |
| B640 |
Biomedicinske vede |
Nevrologija, nevropsihologija, nevrofiziologija |
prenos signalov, sinaptieni prenos, holinesteraze, G-proteini, substrati in inhibitorji, biološko aktivni peptidi, encimska kinetika in termodinamika, kinetieni in molekulski mehanizmi, matematieno in molekulsko modeliranje, raeunalniški programi
Raziskovalci (7)
Organizacije (1)
Povzetek
Program predstavlja usmerjene temeljne raziskave na področju proteinske nevrokemije in temelji na proučevanju medmolekulskih interakcij, in sicer beljakovina - beljakovina ter beljakovina - male molekule. Kot modelne sisteme uporabljamo različne vrste holinesteraz in G-proteinov. S pomočjo metod encimske kinetike in termodinamike, metod čiščenja in identifikacije beljakovin, metod za usmerjeno sintezo peptidnih molekul ter metod molekularnega modeliranja bomo povezali matematične modele mehanizmov interakcij z molekularno vizualizacijo aktivnih in regulatornih mest (površin) proučevanih beljakovin. Rezultati prispevajo k razumevanju vloge holinesteraz pri sinaptičnem prenosu in razumevanju prenosa signalov v G-proteinskih kaskadah, konkretno pa omogočajo načrtovanje ustreznejših učinkovin za tretiranje različnih bolezni, ki so povezane z motnjami pri prenosu signalov (n. pr. Alzheimerjeva bolezen), načrtovanje selektivnih insekticidov, pa tudi vektorskih molekul za prenos učinkovin skozi membrane in hemato-encefalno bariero. Na področju holinesteraz bomo poskusili postaviti univerzalni model molekulskega mehanizma pozitivne in negativne homotropične substratne kooperativnosti pri teh encimih, in to za nevretenčarske (vinska mušica) in vretenčarske acetil- in butirilholinesteraze (električni skat, električna jegulja, konj, miš). Pri tem bomo uporabljali različne periferne in na aktivno mesto usmerjene ligande ter izolirane naravne, rekombinantne in z usmerjeno mutagenezo pripravljene encime. Na področju G-proteinov bomo poskusili razložiti njihovo interakcijo z različnimi receptorji (predvsem galaninskim), z amiloidnim proteinom ter s presenilini. Proučevali bomo tudi regulacijo prenosa signalov na ravni G-alfa - G-betagama povezav ter razvijali vektorske molekule za prenos različnih vrst učinkovin v celico in skozi hemato-encefalno bariero, pri katerih bomo proučevali tudi njihove interakcije s celično membrano in komponentami signalne kaskade. Uporabljali bomo različne ciljano sintetizirane peptide, kot izvor G-proteinov pa izolirane membrane iz možganskih tkiv ter različnih vrst gojenih celic, pa tudi očiščene in rekombinantne G-proteine različnih tipov.Predlagani program predstavlja smiselno zaokroženo dolgoročno usmeritev raziskovalne skupine "Laboratorij za proučevanje encimov".
Pomen za razvoj znanosti
Tema predlaganega programa je nedvomno izredno aktualna v svetovnem smislu in se uvršča med tiste raziskave na področju nevrobiologije, ki se najhitreje razvijajo. Poznavanje signalnih poti, ki predstavljajo osnovo komunikacij med organi, tkivi in celicami v živih bitjih, odločilno prispeva k razumevanju razvoja z njimi povezanih patoloških situacij v živčnih ter drugih tkivih ter tako ustvarja pogoje za njihovo diagnosticiranje in tretiranje. Tako n. pr. pri Alzheimerjevi bolezni študij molekulskega delovanja holinesteraz omogoča razvoj novih selektivnih inhibitorjev teh encimov, ki so potencialno uporabni za zaviranje patologije te bolezni, študij interakcij fragmentov amiloidnega proteina in presenili-nov z različnimi G-proteini pa nakazuje morebitne nove vloge teh proteinov pri nastanku Alzheimerjeve bolezni, ki ogroža velik del hitro se starajočega prebivalstva v razvitem svetu. Poleg tega naše raziskave holinesteraz vodijo tudi v podrobno poznavanje razlik v mehanizmu delovanja teh encimov pri različnih organizmih, kar med drugim omogoča pripravo zelo selektivnih insekticidov. Pomembno se nam zdi tudi, da z našimi raziskavami sodelujemo pri razvoju peptidnih vektorjev za prenos molekul (n.pr. zdravil) skozi celično membrano in hemato-encefalno bariero, posebno s študijem kinetike prenosa in študijem vpliva vektorskih peptidov na komponente signalnih sistemov v celici, s čimer osvetljujemo morebitne stranske učinke teh molekul.
Pomen za razvoj Slovenije
V splošnem je pomen naših raziskav v slovenskem okviru enak kot v svetovnem znanstvenem prostoru. Specifično za Slovenijo pa je dodatno pomembno še:1. S tovrstnimi raziskavami, predvsem v zvezi z Alzheimerjevo boleznijo, se v Sloveniji ne ukvarja nobena druga raziskovalna skupina, kar pomeni, da s tem pokrivamo in razvijamo področje, ki postaja tudi pri nas vse pomembnejše.2. V okviru predlaganega program enakopravno sodelujemo z uveljavljenimi raziskovalnimi skupinami v tujini: - na področju raziskav holinesteraz s skupino prof. Didiera Fourniera iz Toulousa, Francija, - na področju G-proteinov in vektorskih peptidov pa s skupino prof. Ula Langla iz Stockholma, Švedska.3. Metode, ki jih uporabljamo in razvijamo, so na voljo tudi drugim raziskovalnim skupinam pri nas in nekatere skupine jih z našo pomočjo že uspešno izkoriščajo.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Zaključno poročilo
