Nalaganje ...
Projekti / Programi vir: ARIS

Molekularna biotehnologija: od dinamike bioloških sistemov do aplikacij

Obdobja
Raziskovalna dejavnost

Koda Veda Področje Podpodročje
4.06.00  Biotehnika  Biotehnologija   
1.05.00  Naravoslovje  Biokemija in molekularna biologija   
1.09.00  Naravoslovje  Farmacija   
3.01.00  Medicina  Mikrobiologija in imunologija   

Koda Veda Področje
T490  Tehnološke vede  Biotehnologija 
B230  Biomedicinske vede  Mikrobiologija, bakteriologija, virologija, mikologija 
B510  Biomedicinske vede  Infekcije 
B725  Biomedicinske vede  Diagnostika 
P310  Naravoslovno-matematične vede  Beljakovine, encimologija 
Ključne besede
molekularne osnove bolezni, lipopolisaharid, celični receptorji, signalizacija, sepsa, biosenzorji, protitelesa, biotehnologije, prioni, antimikrobne učinkovine, primarni metabolizem, strukturna biologija, molekularno modeliranje
Vrednotenje (pravilnik)
vir: COBISS
Raziskovalci (32)
št. Evidenčna št. Ime in priimek Razisk. področje Vloga Obdobje Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  29065  Matevž Avbelj  Biotehnologija  Tehnični sodelavec  2008 
2.  25835  dr. Tanja Bagar  Biokemija in molekularna biologija  Mladi raziskovalec  2005 - 2008  256 
3.  14360  dr. Mojca Benčina  Biotehnologija  Raziskovalec  2004 - 2008  392 
4.  18675  Robert Bremšak    Tehnični sodelavec  2004 - 2008  11 
5.  22504  dr. Lorena Butinar  Biologija  Mladi raziskovalec  2004 - 2007  131 
6.  14136  mag. Maja Černilec  Mikrobiologija in imunologija  Raziskovalec  2006 - 2008  51 
7.  05236  dr. Vladka Čurin Šerbec  Mikrobiologija in imunologija  Raziskovalec  2004 - 2008  261 
8.  07731  dr. Jožefa Friedrich  Biotehnologija  Raziskovalec  2004 - 2008  184 
9.  15455  dr. Vesna Galvani  Mikrobiologija in imunologija  Raziskovalec  2004 - 2005  69 
10.  17915  dr. Helena Gradišar  Biotehnologija  Raziskovalec  2004 - 2008  130 
11.  23563  dr. Iva Hafner Bratkovič  Nevrobiologija  Mladi raziskovalec  2004 - 2008  212 
12.  28881  dr. Karolina Ivičak Kocjan  Biotehnologija  Tehnični sodelavec  2007  54 
13.  23940  dr. Boštjan Japelj  Fizika  Mladi raziskovalec  2005 - 2007  38 
14.  06628  dr. Roman Jerala  Biokemija in molekularna biologija  Vodja  2004 - 2008  1.192 
15.  06109  dr. Katarina Jernejc  Biotehnologija  Raziskovalec  2004 - 2007  107 
16.  02566  dr. Jurkica Kidrič  Farmacija  Raziskovalec  2004 - 2006  233 
17.  14830  dr. Gregor Kopitar  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2004  40 
18.  25973  dr. Simon Koren  Biokemija in molekularna biologija  Mladi raziskovalec  2006 - 2008  88 
19.  09354  dr. Matic Legiša  Biotehnologija  Raziskovalec  2004 - 2008  272 
20.  17917  dr. Andreja Majerle  Biotehnologija  Raziskovalec  2004 - 2008  92 
21.  21426  dr. Mateja Manček Keber  Farmacija  Raziskovalec  2004 - 2008  159 
22.  23939  dr. Martina Mohorčič  Biotehnologija  Raziskovalec  2005 - 2008  30 
23.  29991  Alja Oblak  Biokemija in molekularna biologija  Tehnični sodelavec  2008  60 
24.  17280  Darija Oven    Tehnični sodelavec  2004 - 2008 
25.  12060  dr. Primož Pristovšek  Kemija  Raziskovalec  2004 - 2008  135 
26.  28517  dr. Eva Sodja  Onkologija  Tehnični sodelavec  2007  67 
27.  17281  Irena Škraba    Tehnični sodelavec  2004 - 2008 
28.  24446  Tina Šolar  Biotehnologija  Mladi raziskovalec  2005 - 2008  21 
29.  14279  dr. Janja Trček  Biotehnologija  Raziskovalec  2004 - 2008  198 
30.  25436  dr. Jožica Vašl  Naravoslovje  Mladi raziskovalec  2005 - 2008  37 
31.  21335  dr. Tanja Vranac  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2004 - 2008  40 
32.  25437  dr. Mateja Zorko Kern  Farmacija  Mladi raziskovalec  2005 - 2008  40 
Organizacije (3)
št. Evidenčna št. Razisk. organizacija Kraj Matična številka Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  0104  Kemijski inštitut  Ljubljana  5051592000  21.282 
2.  0311  Zavod Republike Slovenije za transfuzijsko medicino  Ljubljana  5053960  1.737 
3.  1509  Limnos, podjetje za aplikativno ekologijo, d.o.o.  Brezovica pri Ljubljani  5834112  209 
Povzetek
V vedah o življenju prihaja do prehoda od molekularnega na sistemski nivo, kar obeta razvoj nove kvalitete v razumevanju kompleksnih bioloških sistemov kot sta imunski in metabolni sistem. Izhodišče programa je povezovanje osnovnih raziskav na mednarodno primerljivem znanstvenem nivoju z razvojem njihovih aplikacij oz. na vsebinah raziskav, ki obetajo potencialno uporabnost, predvsem na področju skrbi za zdravje. Poudarek programa je na razumevanju odgovora človeškega organizma na bakterijske infekcije in mehanizma konformacijskih bolezni na molekularnem nivoju in na razumevanju delovanja metabolizma mikroorganizmov usmerjenega v povečanje produkcije različnih farmacevtsko pomembnih produktov. V raziskavah receptorjev za LPS bomo raziskovali izven-celične (MD-2, TLR4 in CD14) kot tudi na znotraj-celične receptorje. Razumevanje interakcij na molekulskem nivoju lahko vodi k novim spojinam, s katerimi bomo lahko nevtralizirali prekomeren imunski odziv. Cilj teh raziskav je pojasnitev biokemijske specifičnosti t.i. PAMP receptorjev, to je receptorjev, ki prepoznavajo molekularne vzorce patogenih mikroorganizmov. Na osnovi povezave med strukturo in biološko aktivnostjo (SAR) bomo razvili nove (lipo)peptide in ugotovili razlike v vezavi na bakterijske membrane in njihovi selektivnosti. Na področju skrbi za zdravje raziskujemo tudi bolezni povezane s konformacijskimi spremembami proteinov, predvsem TSE (prenosljive spongiformne encefalopatije). Monoklonska protitelesa so se uveljavila kot nepogrešljivo diagnostično orodje in kot potencialna zdravila. S kombiniranjem imunokemije z metodami proteinske in strukturne biokemije smo naredili prvi korak pri analizi specifičnosti protiteles, ki prepoznajo patogeno obliko prionskega proteina (PrPSc), povezano z Creutzfeldt-Jakobovo boleznijo. Ta in druga orodja nam bodo omogočila izboljšati detekcijo in zgodnjo diagnostiko bolezni in po drugi strani prispevati k pojasnitvi mehanizma infektivnosti TSE. Program vključuje tudi raziskave metabolizma industrijskih mikroorganizmov. Z raziskavami primarnega metabolizma ter vplivom sprememb v okolju na regulacijo metabolizma se bomo osredotočili na 6-fosfofrukto-1-kinaza (pfkA), pri kateri smo ugotovili, da se njene encimske lastnosti močno spremenijo med procesom post-translacijske modifikacije. Okrajšan gen za sintezo bolj aktivnega encima nameravamo prenesti v drug komercialno pomemben mikroorganizme. Za opazovanje celičnih sprememb in vivo predvsem pri evkariontih je potreben tudi razvoj novih znotrajceličnih senzorjev na osnovi fluorescenčnih proteinov, s katerimi bomo lahko spremljali strukturo in dinamiko celičnih funkcij. Študij signalizacije v mikroorganizmih bomo usmerili na analizo Ca++, cAMP in pH znotraj živih celic.
Pomen za razvoj znanosti
Poudarek raziskav je bil na molekularnih mehanizmih fizioloških procesov, ki so pomembni za zdravje in uporabi temeljnih spoznanj za izboljšanje zdravja preko razvoja zdravilnih učinkovin in diagnostike. V raziskavah receptorjev naravne imunosti smo se v prejšnjem programskem obdobju osredotočili na prepoznavanje bakterijskega endotoksina (lipopolisaharida, LPS) preko kompleksa Tollu-podobnega receptorja 4 (TLR4) in MD-2, ki neposredno prepozna in veže bakterijski LPS. Postavili smo strukturni model MD-2, ki je receptor za bakterijski endotoksin (LPS). V seriji publikacij v uglednih znanstvenih revijah smo identificirali naravne ter sintetične spojine, ki se vežejo na MD-2 in delujejo kot antagonisti LPS, kar je zelo pomembno za terapijo v zgodnjih fazah bakterijske infekcije in za preprečevanje sepse. Ugotovili smo, da se v hidrofobnem žepu MD-2 nahaja prosti cisteinski preostanek. To predstavlja možnost za načrtovanje ireverzibilnih inhibitorjev novega tipa. Identificirali smo funkcijo človeškega polimorfizma MD-2 (G56R), ki zmanjša odzivnost na LPS. Poznavanje delovanja mehanizmov naravne imunosti in celične signalizacije nam omogoča spreminjanje signalizacijskega omrežja s pristopom sintezne biologije, s ciljem omogočiti človeškim celicam zaščito pred okužbami. V prvem projektu smo omejili pretiran odziv celic na aktivacijo z endotoksinom, kar bi lahko preprečilo razvoj sepse. Drugi projekt je bil usmerjen v prepoznavanje infekcije z virusom HIV-I, kjer je zaznavanje virusa neobčutljivo na mutacije, ki so sicer vzrok široko razširjene odpornosti na zdravila in neučinkovitosti cepiv. V povezavi z raziskavami mehanizmov delovanja bakterijskega endotoksina smo analizirali delovanje antibakterijskih učinkovin, kot so inhibitorji giraz, in (lipo)peptide, ki poleg antimikrobnega delovanja nevtralizirajo endotoksin. Izboljšali smo delovanje antibakterijskih peptidov na širok spekter bakterij ter sposobnost nevtralizacije endotoksina. Določili smo strukturo več peptidov v kompleksu z LPS, kjer smo odkrili nov strukturni motiv antimikrobnega peptida in pokazali velik pomen acilnega dela za strukturo lipopeptida, kar je omogočilo racionalno načrtovanje boljših učinkovin. Pod vplivom prionov se nativna celična oblika PrP pretvori v amiloidno obliko. Ugotovili smo, da se spojina naravnega izvora kurkumin veže na obe obliki z večjim deležem ß-strukture, tako na ß-oligomere kot tudi na amiloidne fibrile. Kurkumin prepozna tudi delno razvito obliko, ki je prisotna v kislem pH in ima podobno kot nativna oblika velik delež ?-strukture. V potrebe po učinkoviti diagnostiki v povezavi s transfuzijo krvi se vključujejo raziskave populacijske študije, v kateri smo določali prevalenco treh mutacij v genu povezano z dedno hemakromatozo HFE v slovenski populaciji z metodo, ki smo jo razvili na osnovi PCR v realnem času. Opisali smo tudi novo homozigotno delecijo v genu HFE. Poleg dela na sesalskih sistemih smo nadaljevali delo na raziskavah primarnega metabolizma gliv, kjer sprememba fosfofruktokinaze zagotavlja izboljšano produkcijo sekundarnih metabolitov, ki so pomembni za industrijo zdravil, na osnovi česar smo tudi prijavili več patentov. Pri glivi Aspergillus niger smo ugotovili, da nativni PFK1 encim po proteolitičnem odcepu dela proteinske molekule razpade na krajši fragment, ki obdrži encimsko aktivnost, vendar s spremenjenimi kinetičnimi lastnostmi. Nastali fragment ni občutljiv na inhibicijo s citratom, nekateri aktivatorji pa dvignejo njegovo aktivnost na višji nivo kot pri nativnem encimu. Rezultat posttranslacijske modifikacije PFK1 je tako ojačan metabolni pretok preko glikolize, ki je v normalnih celicah pod natančno kontrolo.
Pomen za razvoj Slovenije
Program je imel pomen za Slovenijo preko doseganja visokega mednarodnega nivoja znanosti in izobraževanja visoko usposobljenih kadrov. Raziskovalna tematika sega predvsem na področje skrbi za zdravje, kjer sodelujemo v svetovnem vrhu pri odkrivanju mehanizmov obrambe organizma pred patogeni. To znanje smo prenašali v konkretne rezultate, ki se bodo lahko uporabili za izboljšanje človekovega zdravja, ne samo v Sloveniji ampak globalno. Te rezultate bomo lahko tudi pretvorili v konkretne visokotehnološke produkte, ki jih nameravamo preko različnih načinov pripeljati do trga. V zadnjem programskem obdobju je naša programska skupina preko izjemnih uspehov na tekmovanjih raziskovalnih projektov v najbolj ugledni akademski konkurenci pomembno pripomogla k promociji naravoslovja in znanosti v širši javnosti in promociji Slovenije kot države z dobro znanostjo in izobraževanjem. Omenjeni uspehi so odmevali v Sloveniji pa tudi širom sveta z več sto objav v časopisih, revijah, vsi slovenski dnevniki, radio, TV, spletne strani (npr. EU komisija, več kot 18,000 zadetkov z vseh celin na spletni strani našega projekta). Razvoj inventivnih metod za testiranje prionskih bolezni oz. infektivnih prionov predstavlja z ekonomskega stališča odlično izhodišče za poslovne pobude. Potencialno uporabne rezultate bomo zaščitili s patenti, kar lahko omogoči bodisi prodajo licence bodisi ustanovitev podjetja, ki bi te rezultate poslovno izkoristilo. Predvsem lahko pričakujemo hitro možnost komercializacije novih metod za diagnostiko. Kot izkoriščanje rezultatov preteklega programskega obdobja nameravamo nadaljevati s komercializacijo patentnih pravic za uporabo modificiranega pfkA gena, ki po vgraditvi v komercialne mikroorganizme pospeši metabolni pretok preko glikolize in povzroči povečano produkcijo specifičnih končnih produktov.
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