Projekti / Programi
Interakcija LPS s proteinom gp120 virusa HIV-1 kot osnova za nov tip inhibicije vezave virusa na T-celice
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 3.01.00 |
Medicina |
Mikrobiologija in imunologija |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| B230 |
Biomedicinske vede |
Mikrobiologija, bakteriologija, virologija, mikologija |
| B510 |
Biomedicinske vede |
Infekcije |
AIDS, virus HIV-1, glikoprotein gp120, peptid V3, bakterijska superinfekcija, inhibitor, endotoksin, LPS, lipid A, T celice, psevdovirus, NMR
Raziskovalci (7)
Organizacije (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Razisk. organizacija |
Kraj |
Matična številka |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
0104 |
Kemijski inštitut |
Ljubljana |
5051592000 |
20.968 |
Povzetek
Preprečevanje interakcije in fuzije virusa HIV-1 s T-celicami je ena najuspešnejših modernih strategij preprečevanja okužbe. Med protitelesi, ki nevtralizirajo interakcijo virusa HIV-1 s tarčnimi celicami, jih je precejšen del usmerjenih proti virusnemu glikoproteinu gp120, ki se nahaja na zunanji strani virusne ovojnice in je odgovoren za vstop virusa v tarčne celice. Najbolj učinkovita so protitelesa proti epitopu V3, ki je površinska zanka proteina gp120. Ta del je izpostavljen na površini proteina in je v kristalni strukturi gp120 neurejen. Poročilo o antimikrobnem delovanju peptida na osnovi V3 proti Gram-negativnim bakterijam nas je navedlo, da v preliminarnih eksperimentih testiramo vezavo peptida V3 na lipopolisaharid (LPS), ki je značilna sestavina Gram-negativnih bakterij. Omenjeno interakcijo smo potrdili tudi s pomočjo NMR in ugotovili, da se V3 veže na lipid A, ki je ohranjen del LPS. Spojine na osnovi strukture LPS bi lahko pomenile novo izhodišče za preprečevanje vezave HIV-1 na celične receptorje. V okviru projekta bomo določili strukturo peptida V3 vezanega na LPS, in sicer s pomočjo NMR s podobnim pristopom, kot prej za druge peptide, ki vežejo LPS. Izmerili bomo tudi vezavo LPS in njegovih analogov na integralen protein gp120. Na različne načine, od pretočne citometrije do konfokalne fluorescenčne mikroskopije, bomo izmerili, če LPS prepreči vezavo gp120 na receptorje na površini T-celic, kar bo pomembno za biološko relevantnost opažene interakcije. Poleg LPS bomo izmerili delovanje tudi za apirogene antagoniste - spojine sorodne lipidu A, ki bi lahko bile uporabne za terapijo brez nevarnosti endotoksemije. Testirali bomo spojine, ki imajo podoben strukturni vzorec (farmakofor) kot LPS. Za izbrane spojine bomo izmerili inhibicijo infektivnosti psevdovirusa HIV-1. Ker gre za tako-imenovano prepoznavanje strukturnega vzorca, lahko v primerjavi s protitelesi proti gp120 pričakujemo, da bodo tovrstni inhibitorji precej manj podvrženi inaktivaciji zaradi mutacij virusa. Pričakujemo, da bo projekt vzpostavil osnove za racionalno načrtovanje novih inhibitorjev delovanja HIV-1 na osnovi LPS, hkrati pa tudi dodaten vpogled v procese ob bakterijski superinfekciji pacientov okuženih s HIV-1.
Pomen za razvoj znanosti
Okužbe z virusom HIV-1 predstavljajo zdravstveni problem za cel svet. Na osnovi testiranja različnih aktivnih molekul LPS, antagonistov LPS ter drugih molekul, ki imajo podoben strukturni motiv kot LPS, smo identificirali nekatere molekule (npr. lipid IVa in Ec006, ki sta neendotoksična antagonista LPS), ki inhibirajo vezavo virusnega proteina gp120 na tarčne T-celice in so zato zanimive za nadaljne raziskave za razvoj zdravil proti HIV-1 na osnovi inhibicije gp120. Domnevamo, da bodo takšne molekule po eni strani zmanjšale obremenitev organizma s HIV-1, po drugi strani pa bi morda zaradi apirogenih lastnosti delovale tudi proti okužbam z oportunističnimi Gram-negativnimi bakterijami.
Vloga LPS pri istočasni okužbi s HIV-1 in Gram-negativnimi bakterijami še ni popolnoma pojasnjena. Doslej so raziskovalci pokazali le številne posredne učinke LPS na okužbo s HIV-1, mi pa smo se osredotočili na raziskovanje direktne interakcije LPS z virusnim proteinom gp120 oz. njegovim peptidnim delom V3, ki je ključen za vstop virusa v tarčne celice. Pričakujemo, da bo strukturni model interakcije V3 z LPS, ki smo ga pripravili na osnovi meritev z NMR, prispeval k poznavanju mehanizmov za inhibicijo interakcije gp120 s tarčnimi celicami.
Na področju poznavanja mehanizmov naravne odpornosti predvidevamo, da naš izrazito interdisciplinaren pristop s poznavanjem tako strukturne kot celične biologije predstavlja inovativen in originalen prispevek v zelo kompetitivnem področju raziskav virusa HIV-1 in zdravljenja AIDS-a. Znanje, ki smo ga pridobili, bo pomembno tudi za razumevanje vloge bakterijskih okužb, ki nastopajo pri bolnikih, okuženih z virusom HIV-1.
Z inovativnim pristopom in metodami tako razširjamo spekter znanj (raziskovalcev, mladih raziskovalcev, diplomantov), kar preko znanstvenih revij in znanstvenih konferenc prenašamo tudi na širšo strokovno javnost.
Pomen za razvoj Slovenije
Dostopanje do tujih znanj in vključevanje v mednarodno delitev dela: Enakopravno sodelovanje z raziskovalci iz drugih, predvsem evropskih, držav je pomembno za nacionalno samozavest in prepoznavnost Slovenije v svetu, kar raziskovalci, ki sodelujemo pri projektu, že počnemo, saj smo s svojim delom močno vpeti v mednarodno raziskovalno dejavnost preko bilateralne sodelave, neposredne sodelave z industrijo v tujini (multinacionalne firme) in sodelave v več evropskih raziskovalnih projektih.
V okviru projekta smo nadaljevali s sodelovanjem z raziskovalnimi enotami doma in iz tujine in izkoriščali že obstoječe formalne kot tudi neformalne mednarodne navezave. S tem smo zagotavljali povečano mobilnost v raziskovalni sferi in pretok znanja.
Vzgoja visoko usposobljenih raziskovalcev: V projekt so bili vključeni mlada raziskovalka in dodiplomski študente. S tem smo prispevali k povečanju števila visoko izobraženih raziskovalcev s celovitim znanjem na področju naravoslovja.
Promocija naravoslovja: V obdobju preteklih štirih let so raziskovalci projektne skupine preko izjemnih uspehov na tekmovanjih raziskovalnih projektov v najbolj eminentni akademski konkurenci (iGEM, opisan v dosežkih) pomembno pripomogli k promociji naravoslovja in znanosti v širši javnosti in promociji Slovenije kot države z dobro znanostjo in izobraževanjem. Omenjeni uspehi so odmevali po vsem svetu z objavami v časopisih, revijah, dnevnikih, na radiu, TV in spletnih straneh. Svoje delo in njegov pomen za dvig kvalitete življenja so člani projektne skupine predstavili širši javnosti preko objav v tisku, intervjujev in televizijskih oddaj ter tudi nastopa v Državnem zboru Republike Slovenije.
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
