Projekti / Programi
Peptidi za preprečevanje odziva na bakterijski endotoksin
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.09.00 |
Naravoslovje |
Farmacija |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| B740 |
Biomedicinske vede |
Farmakološke vede, farmakognozija, farmacija, toksikologija |
LPS; peptidni inhibitorji LPS; molekularno prepoznavanje; Tollu podobni receptorji; racionalno načrtovanje zdravil
Raziskovalci (6)
Organizacije (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Razisk. organizacija |
Kraj |
Matična številka |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
0104 |
Kemijski inštitut |
Ljubljana |
5051592000 |
20.996 |
Povzetek
Projekt predstavlja razširitev in nadaljevanje tekočega projekta Strukturni pristop k nevtralizaciji endotoksina s peptidi na področju Farmacija in evropskega projekta ANEPID - Antimicrobial endotoxin neutralizing peptides to combat infectious diseases.
Septični šok, ki je vzrok smrti v več kot 150.000 primerih letno samo v EU, nakazuje izredno potrebo po antimikrobnih učinkovinah, ki bi ne delovale le antibiotično, temveč bi tudi nevtralizirale septično dejstvo bakterijskega endotoksina (LPS). Ena pomembnih strategij preprečevanja sepse meri na znižanje koncentracije biološko aktivnega LPS s specifično vezavo na peptide. V našem laboratoriju bomo s pomočjo strukturnih raziskav z NMR in molekulskim modeliranjem razvili kationske peptide, ki so izpeljani iz laktoferina, LBP (LPS binding protein) in drugih proteinov, ki vežejo LPS. Dodatno bomo bistveno izboljšanje aktivnosti peptidov lahko dosegli z aciliranjem peptidov, kar so že pokazali dosedanji rezultati na fragmentu laktoferina. Drug inovativen pristop omejitve prekomerne reakcije imunskega sistema na bakterijske infekcije razvijamo v smeri prekinitve signalne poti LPS z delovanjem na transmembranski protein Toll-u podobni receptor 4 (TLR4), t.j. receptor LPS-a, preko katerega poteka signalizacija. Asociacija TLR4 je potrebna za signalizacijo. V pripravah na projekt smo pokazali, da dodatek peptida, ki vsebuje transmembranski (TM) predel TLR4, inhibira aktivacijo celic z LPS reko TLR4. V okviru projekta bomo raziskali interakcijo TM peptida v membranskem okolju, njegovo strukturo, z mutacijami identificirali strukturni predel odgovoren za to interakcijo, in specifičnost inhibicije za različne TLR. Uporabili bomo tako gensko kodirane kot tudi sintetične peptide. Vsa oprema in znanje za izvedbo tako kompleksnih načrtov je na razpolago, saj je naša skupina v svetu vodilna na področju strukturnih raziskav peptidov, ki nevtralizirajo endotoksin. Pri izbojšavah aktivnosti peptidov bomo uporabili strukture peptidov v kompleksu z LPS oz. v membranskih mimetikih, katere določamo s tehnikami jedrske magnetne resonance (NMR) in z računalniškim modeliranjem, ter različne metode merjenja biološke aktivnosti. Pričakujemo, da bomo s projektom vzpostavili osnove za racionalno načrtovanje novih peptidnih inhibitorjev delovanja LPS.
Pomen za razvoj znanosti
Novi pristopi k terapiji sepse ter infekcijam z resistentnimi organizmi so nujno potrebni. Možnosti peptidov ter peptoidov (peptidomimetikov) s povečanimi razpolovnimi časi, ki bi bili učinkoviti pri težkih kliničnih simptomih LPS-induciranega septičnega šoka, so obetavne. Naraščajoče strukturno znanje pa odpira poti k načrtovanju novih baktericidnih peptidov, ki se vrinejo v zunanjo membrano z vezavo na LPS in hkrati inhibirajo endotoksičnost sproščenega LPS. Delo prispeva k razumevanju molekularnega mehanizma prenosa signala v eni najbolj pomembnih neadaptivnih imunskih reakcij. Za biofizikalno kemijo je v prvem delu projekta pomembno razumevanje interakcij proteinov in izpeljanih peptidov z LPS/lipidom A, določitev molekularnih determinant prepoznavanja peptidov ter LPS/lipid A, razvoj in uporaba metodologije za obravnavo hidrofobne vezave z modeliranjem ter protokolov za sidranje liganda in receptorja v amfifilnih sistemih. V drugem delu smo razširili znanje o interakcijah alfa-vijačnic v lipidnem okolju in o mehanizmu homodimerizacije TLR4 in interakciji s transmembranskim delom.
Naš izrazito interdisciplinaren pristop s poznavanjem tako strukturne kot celične biologije predstavlja inovativen in originalen prispevek na tem zelo kompetitivnem področju. Naša raziskovalna skupina je na področju strukturnih raziskav peptidov, ki nevtralizirajo LPS, vodilna v svetu. Pričakujemo, da bodo rezultati pomembno prispevali k razumevanju mehanizmov za inhibicijo aktivacije LPS in vitro.
V zadnjih letih smo odkrili velik pomen receptorjev naravne imunosti, ki imajo poleg aktivacije obrambe pred mikrobno infekcijo pomembno vlogo tudi pri kroničnih vnetnih boleznih, kjer ni vdora mikroorganizmov v telo. V projektu smo odkrili dva nova tipa inhibicije celične signalizacije preko Tollu-podobnih receptorjev, kjer se ti vežejo na protein v signalni kaskadi. Tovrstni inhibitorji nam pomagajo pri razjasnitvi mehanizma aktivacije, imajo pa veliko potencialno terapevtsko uporabo za zdravljenje vnetnih bolezni.
Pomen za razvoj Slovenije
Izrabljanje in bogatenje lastnega znanja je najboljši način trajnostnega razvoja, saj zagotavlja visoko dodano vrednost ob hkratnem ohranjanju okolja. Raziskave na medicinsko pomembnih problemih lahko vodijo k izboljšanju zdravja oz. k zmanjšanju ekonomske in družbeno-socialne škode zaradi bolezni. Projekt je interdisciplinarnega značaja in je tako odprt tudi za sodelovanje z drugimi znanstvenimi institucijami v Sloveniji in širšem evropskem in svetovnem okolju.
Pomemben del dejavnosti predlaganih raziskav je tudi izobraževanje študentov na do- in podiplomski stopnji kot tudi predstavitev rezultatov raziskav strokovni javnosti na znanstvenih srečanjih (kolegi raziskovalci, strokovni kader v zdravstvu).
Svoje delo in njegov pomen za dvig kvalitete življenja so raziskovalci, ki so sodelovali pri predlaganem raziskovalnem projektu, doslej že predstavljali tudi širši javnosti, tako preko objav v tisku, intervjujev in oddaj na televiziji.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2008,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2008,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
