Nalaganje ...
Projekti / Programi vir: ARIS

Toksini in biomembrane

Obdobja
Raziskovalna dejavnost

Koda Veda Področje Podpodročje
1.05.00  Naravoslovje  Biokemija in molekularna biologija   

Koda Veda Področje
P004  Naravoslovno-matematične vede  Biokemija, presnova 
P310  Naravoslovno-matematične vede  Beljakovine, encimologija 
P320  Naravoslovno-matematične vede  Nukleinske kisline, sinteza beljakovin 
P340  Naravoslovno-matematične vede  Lipidi, steroidi, membrane 
Ključne besede
nevrotoksična sekretorna fosfolipaza A2 (sPLA2), amoditoksin (Atx), Atx-receptor, tvorci por v membranah: ekvinatoksin, perforin, ostreolizin, parborlizin alkilpiridinijevi polimeri biomembrana, liposom, lipidni monosloj, rak, živčni sistem, receptor, sinapsa, citoliza, hemoliza, proteinsko inženirstvo, molekularna evolucija, retropozon, funkcijska in primerjalna genomika, kvasovka.
Vrednotenje (pravilnik)
vir: COBISS
Raziskovalci (34)
št. Evidenčna št. Ime in priimek Razisk. področje Vloga Obdobje Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  15686  dr. Gregor Anderluh  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2004 - 2008  970 
2.  27539  dr. Biserka Bakrač Bremec  Biokemija in molekularna biologija  Mladi raziskovalec  2006 - 2008  29 
3.  27751  Andrej Bavdek  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2008  30 
4.  21407  dr. Sabina Berne  Biotehnologija  Raziskovalec  2004  166 
5.  23477  dr. Mojca Beseničar  Biokemija in molekularna biologija  Mladi raziskovalec  2004 - 2008  40 
6.  22470  dr. Katarina Črnigoj Kristan  Biokemija in molekularna biologija  Mladi raziskovalec  2004 - 2005  35 
7.  01083  dr. Franc Gubenšek  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2004 - 2008  535 
8.  15968  dr. Gabriela Ivanovski  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2004 - 2005  34 
9.  24263  dr. Zala Jenko Pražnikar  Javno zdravstvo (varstvo pri delu)  Mladi raziskovalec  2005 - 2008  231 
10.  26231  dr. Borut Jerman  Biokemija in molekularna biologija  Mladi raziskovalec  2007 - 2008  24 
11.  15587  Igor Koprivec    Tehnični sodelavec  2004 - 2008 
12.  07673  dr. Dušan Kordiš  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2004 - 2008  215 
13.  25628  dr. Lidija Kovačič  Biokemija in molekularna biologija  Mladi raziskovalec  2005 - 2008  82 
14.  00412  dr. Igor Križaj  Biokemija in molekularna biologija  Vodja  2004 - 2008  729 
15.  18802  dr. Adrijana Leonardi  Biokemija in molekularna biologija  Tehnični sodelavec  2004 - 2008  157 
16.  24267  dr. Uroš Logonder  Biokemija in molekularna biologija  Mladi raziskovalec  2005 - 2008  15 
17.  19649  dr. Marija Nika Lovšin  Mikrobiologija in imunologija  Raziskovalec  2005 - 2008  126 
18.  06994  dr. Peter Maček  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2004 - 2008  523 
19.  26460  dr. Mojca Mattiazzi Ušaj  Biokemija in molekularna biologija  Mladi raziskovalec  2006 - 2008  62 
20.  17422  Irena Pavešič    Tehnični sodelavec  2004 - 2008 
21.  20213  dr. Toni Petan  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2004 - 2008  178 
22.  20653  dr. Uroš Petrovič  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2004 - 2008  293 
23.  19422  Polonca Pirš    Tehnični sodelavec  2004 - 2006 
24.  29424  dr. Tilen Praper  Biokemija in molekularna biologija  Mladi raziskovalec  2008  25 
25.  19648  dr. Petra Prijatelj Žnidaršič  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2004 - 2008  37 
26.  04570  dr. Jože Pungerčar  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2004 - 2008  320 
27.  27541  dr. Andrej Razpotnik  Naravoslovje  Mladi raziskovalec  2006 - 2008  18 
28.  24291  dr. Katja Rebolj  Nevrobiologija  Mladi raziskovalec  2005 - 2008  57 
29.  15328  dr. Kristina Sepčić  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2004 - 2008  734 
30.  21553  dr. Jernej Šribar  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2004 - 2008  108 
31.  22326  mag. Anita Štrekelj  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2004 
32.  06905  dr. Tom Turk  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2004 - 2008  620 
33.  29601  dr. Ana Zovko  Biokemija in molekularna biologija  Mladi raziskovalec  2008  17 
34.  15640  dr. Vera Župunski  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2004 - 2008  187 
Organizacije (3)
št. Evidenčna št. Razisk. organizacija Kraj Matična številka Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  0103  Univerza v Ljubljani, Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo  Ljubljana  1626990  23.283 
2.  0106  Institut "Jožef Stefan"  Ljubljana  5051606000  91.322 
3.  0481  Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta  Ljubljana  1626914  66.949 
Povzetek
Marsikateri farmakološko-aktivni proteini so že bili s pridom uporabljeni v biomedicini bodisi kot raziskovalno orodje, diagnostično ali terapevtsko sredstvo, žal pa tudi v bioterorizmu. Natančno poznavanje mehanizmov delovanja takšnih beljakovin je predpogoj za njihovo koristno uporabo pa tudi za obrambo pred njimi. Sekretorne fosfolipaze A2 (sPLA2) so encimi, ki izražajo številne fiziološke in patološke učinke kot so vnetni procesi, razgradnja lipidov, celična signalizacija, obramba oganizma, imajo pa tudi pomembno vlogo pri rakastih obolenjih. Nas še posebej zanima amoditoksin (Atx), presinaptično nevrotoksična modrasova sPLA2. Živčni končič izpostavljen Atx ima močno prizadete mitohondrije, na plazmalemi so vidne vbokline, ki se ne morejo endocitirati, v citosolu pa se močno zmanjša število sinaptičnih veziklov. Izoliramo in karakteriziramo bomo vezavne proteine za Atx v živčnih, pa tudi drugih tkivih. Ugotavljamo vpletenost teh proteinov v proces nevrotoksičnosti in v druge (pato)fiziološke procese, s tem pa iskali ali pojasnjevali tudi vloge sorodnih organizmu lastnih (endogenih) sPLA2, ki so v glavnem še zelo slabo poznane. Za študij evolucije naddružine fosfolipaz A2 pri evkariontih uporabljamo številne nove genomske podatke, ki nam bodo precej olajšali razumevanje te velike skupine proteinov. Študij adaptivne evolucije bomo nadaljevali pri različnih multigenskih družinah, ki kodirajo proteine, vključene v obrambo različnih organizmov kot so metaloproteinaze, inhibitorji serinskih proteinaz, perforini in tionini. Raziskave evolucije transpozicijskih elementov (TE) pri evkariontih bomo nadaljevali z iskanjem TE po različnih podatkovnih bazah z genomskimi zaporedji številnih organizmov ("in silico" pristop), ki so večinoma nepreiskane. V povezavi z evolucijskimi analizami bomo dobili globalen vpogled v izvor, evolucijo in raznolikost TE pri evkariontih, ki je še vedno precej fragmentarna. Neencimsko delujejo na biomembrane snovi-tvorci por, ki so najbolj razširjena skupina med toksini nasploh. Ožigalkarskemu ekvinatoksinu, človeškemu perforinu, gobjemu ostreolizinu, nemertinskemu parborlizinu in alkilpiridinijevim polimerom iz spužev je skupno, da tvorijo trajne ali začasne pore v lipidnem delu biomembran, s čimer povzročijo v celici vrsto nekontroliranih procesov in končno nekrotično ali apoptotično celično smrt. Alkilpiridinijevi polimeri iz spužve Reniera sarai so se izkazali za inhibitorje acetilholinesteraze ter učinkovite, nedetergentske tvorce por v bioloških membranah. Glede na preliminarne rezultate bomo raziskali možnost njihove uporabe za preprečevanja naseljevanja podvodnih površin z organizmi (t.i. antifouling).
Pomen za razvoj znanosti
Raziskave, ki so potekale v okviru predlaganega programa, lahko v grobem razdelimo na toksinološke raziskave, raziskave sesalskih sPLA2 in tvorcev por, fenomiko kvasovk in analizo genomov, tj. sklopov, ki se med seboj prepletajo in dopolnjujejo. Na področju toksinologije smo bili usmerjeni v analizo molekularnih mehanizmov delovanja različnih komponent živalskih strupov z namenom razvoja novih molekularnih orodij za raziskave v fiziologiji in medicini, za razvoj inovativnih bioloških zdravil (antitrombotiki, citostatiki, analgetiki, imunotoksini) in obrambo pred delovanjem strupov (detekcija in terapija, tako v povezavi z medicino kot bioterorizmom). Toksini, ki smo jih raziskovali, delujejo na različne načine in na različne tipe celic. Poudarek je bil na študiju mehanizma delovanja nevrotoksinov, zlasti presinaptično nevrotoksičnih sPLA2, citolizinov, zlasti tvorcev por in miotoksičnih sPLA2, ter komponent strupov, ki vplivajo na hemostazo. Dognanja na molekularni ravni bodo po pričakovanju imela velik pomen pri raziskavah strukture in dinamike bioloških membran (npr. regulirane ekso- in endocitoze), usmerjanja proteinov v celicah ter pri iskanju novih poti za terapijo trombo-embolitskih bolezni npr. akutnega srčnega infarkta, pljučne embolije, kapi in periferne arterijske okluzije. Naše raziskave so bile usmerjene v pojasnjevanje in zdravljenje nevroloških motenj, ki so posledica nepravilnosti kroženja sinaptičnih veziklov, in uravnavanje hemostaze. sPLA2 so prožilci signalnih kaskad (lipidno signaliziranje) in ključen dejavnik v metabolizmu lipidov pri sesalcih. Poznavanje uravnavanja teh procesov je ključnega pomena za razumevanje bolezni in motenj metabolizma, kot so nekatere nevrološke bolezni, npr. Zelwegerjev sindrom, Alzheimerjeva in Parkinsonova bolezen, kardiovaskularna obolenja, ateroskleroza, diabetes tipa 2 in debelost. Raziskave genov beljakovin modrasovega strupa so tudi pomembne za pojasnitev mehanizema pospešene ali adaptivne evolucije mnogih proteinskih družin v živalskih strupih. Raziskave med drugim nakazujejo, kateri deli toksinskih molekul so dostopni za razvoj novih funkcij, ne da bi se njihova 3D-struktura porušila. Na osnovi teh podatkov bo možno načrtovati beljakovine z novimi lastnostmi, kar je ključnega pomena za razvoj novih učinkovin. Raziskovalna problematika skupine je zelo aktualna naši že objavljeni rezultati pa mednarodno odmevni.
Pomen za razvoj Slovenije
Raziskave programske skupine so bile tako bazičnega kot aplikativnega značaja. Poleg tega, da so prispevale v svetovno zakladnico znanja, imajo tudi praktično vrednost. Tako smo npr. razvijali postopke za pridobivanje bolj učinkovitih in varnih protistrupov, alternativnih protitumorskih sredstev, antikoagulantnih učinkovin, antitrombotikov in učinkovin za transfekcijo celic s tujerodno DNA (alkilpiridinijeve soli). Razvijali smo tudi netoksične antivegetativne premaze (antifouling) za zaščito podvodnih površin. Zelo pomemben vidik naših raziskav je bil usvajanje najnovejših tehnologij, zlasti na področjih funkcijske genomike. V okviru naših raziskav smo tako uvajali v svojih laboratorijih tehnologijo DNA-mikromrež, tehnologijo sistematičnega določanja genetskih interakcij (SGA), najnovejše bioinformacijske metode in proteomiko. Ob tem smo tudi aktivno sodelovali pri razvoju najnovejših raziskovalnih metod. V sodelavi z domačim visokotehnološkim podjetjem smo razvili manipulator za avtomatsko replikacijo urejenih kolonij mikroorganizmov (kvasovk), ki nam omogoča konkurenčnost v evropskem merilu pri analizi proteinskih toksinov in drugih biološko aktivnih snovi na genomski ravni, sodelovali smo pri razvoju novih bioinformatskih orodij za analizo rezultatov genomskih poskusov in pri razvoju nove metode za študij interakcij med proteini in lipidnimi membranami na osnovi SPR. Kot taka, naša skupina predstavlja jedro, iz katerega izhajajo kadri, usposobljeni za delo z najnovejšimi tehnikami biokemije, farmakologije, molekularne biologije in genetike. Dejavnost skupine je pomembna tudi za postavitev sodobnih, na biotehnologiji temelječih podjetij in laboratorijev kot sestavnega dela slovenskega gospodarstva. Zato je naše največje farmacevtsko podjetje Lek-Novartis, z našo skupino v preteklem obdobju intenzivno sodelovalo. Naša dejavnost je bila prav tako pomembna za zdravstvo in obrambo - interes za delovanje na slednjem področju se kaže v podpori NATA našim raziskavam, povezanih z bojem proti bioterorizmu, in pa zanimanju MORS za naš razvoj biosenzorjev za občutljivo, hitro in mobilno detekcijo kemijskih in bioloških toksinov na terenu. Zelo pomembna je bila sodelava pri vzgoji mladih raziskovalcev in posredovanje v raziskavah pridobljenih znanj slovenskim študentom. Večina članov programske skupine je intenzivno vpeta v pedagoško delo na dodiplomskem in podiplomskem nivoju, na UL, UM, UNG in na Mednarodni podiplomski šoli Jožefa Stefana. Nekateri člani programske skupine so bili nosilci prenove visokošolskih programov v skladu z bolonjsko reformo. Vrsta mladih raziskovalcev, ki se je usposabljala ob naših raziskavah (izdelava diplomskih, magistrskih in doktorskih del) je odšla v raziskovalne laboratorije različnih raziskovalnih inštitutov in univerz, medicinske klinične laboratorije in v farmacevtsko industrijo. S številnimi objavami v visoko citiranih mednarodnih znanstvenih revijah, s predavanji na mednarodnih kongresih in akademskih institucijah ter v industriji in z organizacijo mednarodnih znanstvenih srečanj je naša raziskovalna skupina nedvomno prispevala k uveljavljanju slovenske znanosti, tega pomembnega dela nacionalne kulture in samobitnosti, v svetu. Skupina je vzpostavila mednarodne sodelave z vrsto uglednih raziskovalcev in institucij širom sveta. Člani naše skupine so opravljali ali opravljajo nekatere vodilne funkcije v organih evropskih in svetovnih strokovnih združenj (trenutno dr. Igor Križaj opravlja nalogo sekretarja Evropske sekcije IST in člana sveta Mednarodne IST), kar vse dodatno krepi našo nacionalno identiteto in prepoznavnost v svetu. Del naših raziskav je prispeval tudi k ohranjanju bogastva naravne dediščine naše avtohtone favne in k razumevanju njene relativno velike biološke raznovrstnosti, ki je ena od pomembnih značilnosti majhne Slovenije.
Najpomembnejši znanstveni rezultati Zaključno poročilo, celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati Zaključno poročilo, celotno poročilo na dLib.si
Zgodovina ogledov
Priljubljeno