Nalaganje ...
Projekti / Programi vir: ARRS

Spremembe lipidnih membran pri bolezni

Raziskovalna dejavnost

Koda Veda Področje Podpodročje
1.05.00  Naravoslovje  Biokemija in molekularna biologija   

Koda Veda Področje
P310  Naravoslovno-matematične vede  Beljakovine, encimologija 

Koda Veda Področje
1.06  Naravoslovne vede  Biologija 
Ključne besede
proteini, membrane, imunost, patogene bakterije, MACPF/CDC družina proteinov, spremembe membran, perforin, listeriolizin, ostreolizin
Vrednotenje (pravilnik)
vir: COBISS
Raziskovalci (21)
št. Evidenčna št. Ime in priimek Razisk. področje Vloga Obdobje Štev. publikacij
1.  15686  dr. Gregor Anderluh  Biokemija in molekularna biologija  Vodja projekta  2011 - 2014  935 
2.  24290  dr. Matej Butala  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2011 - 2014  224 
3.  33030  dr. Doron Kabaso  Fizika  Raziskovalec  2012  26 
4.  00385  dr. Nada Kraševec  Biotehnologija  Raziskovalec  2011 - 2014  202 
5.  00412  dr. Igor Križaj  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2011 - 2014  694 
6.  17276  Jelka Lenarčič    Tehnični sodelavec  2011 - 2014 
7.  36425  dr. Tea Lenarčič  Biokemija in molekularna biologija  Mladi raziskovalec  2013 - 2014  43 
8.  18802  dr. Adrijana Leonardi  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2011 - 2014  139 
9.  27526  dr. Maruša Lokar  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2014  37 
10.  06994  dr. Peter Maček  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2011 - 2014  524 
11.  05008  dr. Mojca Narat  Biotehnologija  Raziskovalec  2011 - 2014  675 
12.  33683  Nina Orehar    Tehnični sodelavec  2011 - 2014 
13.  24298  dr. Irena Oven  Živalska produkcija in predelava  Raziskovalec  2011 - 2014  81 
14.  30689  dr. Šarka Perutkova  Medicina  Raziskovalec  2013  54 
15.  06902  dr. Zdravko Podlesek  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2011  137 
16.  12048  dr. Marjetka Podobnik  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2011 - 2014  288 
17.  28393  dr. Nataša Resnik  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2011  80 
18.  15328  dr. Kristina Sepčić  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2011 - 2014  696 
19.  06905  dr. Tom Turk  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2011  596 
20.  08279  dr. Peter Veranič  Nevrobiologija  Raziskovalec  2011 - 2014  341 
21.  16381  dr. Nada Žnidaršič  Biologija  Raziskovalec  2011 - 2014  228 
Organizacije (4)
št. Evidenčna št. Razisk. organizacija Kraj Matična številka Štev. publikacij
1.  0104  Kemijski inštitut  Ljubljana  5051592000  20.387 
2.  0106  Institut "Jožef Stefan"  Ljubljana  5051606000  85.052 
3.  0381  Univerza v Ljubljani, Medicinska fakulteta  Ljubljana  1627066  44.180 
4.  0481  Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta  Ljubljana  1626914  64.118 
Povzetek
V mnogih temeljnih bioloških procesih in boleznih, vključno z bakterijskimi infekcijami in parazitozmom, imajo osrednjo vlogo interakcije med posebnimi proteini in tarčnimi membranami. Proteini, ki poškodujejo integriteto plazemske ali znotrajceličnih membran v končni fazi vodijo v celično smrt. Zato je bistvenega pomena razumevanje mehanizmov delovanja proteinov na membrane na molekulskem nivoju. Za številne proteine, ki reagirajo z membranami, še vedno ni zadovoljive razlage o tem, kako poškodujejo celično membrano. V evoluciji so se razvili subtilni mehanizmi, ki omogočajo invazijo molekul in celo organizmov v celice brez obsežnih poškodb membrane ali okolišnjega tkiva. Ti vključujejo dinamicno preoblikovanje membran, podobno tistim, ki se dogajajo pri celičnem gibanju, delitvi, podaljševanju dendritov in vezikularnem transportu. V tem projektu nameravamo raziskati nekatere od teh aktivnosti pri pomembni naddružini proteinov: kompleks membranskega napada/perforina in od holesterola odvisnih citolizinov (angl. membrane attack complex/perforin and cholesterol-dependent cytolysins, MACPF/CDC).   Proteinska naddružina MACPF/CDC ()350 članov) je definirana na osnovi podobnosti zaporedij proteinov imunskega sistema (kompleksa membranskega napada komplementa, ang. Membrane-Attack Complex, MAC, in PerForiNa, PFN) ter na osnovi strukturne podobnosti z od holesterola-odvisnimi citolizini (ang. cholesterol-dependent cytolysins, CDC). Podobna zgradba nakazuje na možne podobne mehanizme delovanja MACPF proteinov pri procesu tvorbe transmembranskih por. Proteini MACPF in CDC tako predstavljajo ohranjeno proteinsko naddružino, povezano s temeljnimi procesi pri okužbah in imunosti. Glavna funkcijska značilnost te proteinske naddružine je sposobnost tvorbe transmembranskih por, vendar ni edina. Pokazali so, da MACPF/CDC proteini na površini membrane tvorijo nepopolne prstane ali loke, ki so funkcionalni in morda skupaj z membranskimi lipidi tvorijo stene membranske pore. Poleg tega nekateri MACPF/CDC proteini sploh nimajo sposobnosti tvorbe por. Potrebno je torej določiti ali je interakcija z membranami sploh potrebna za aktivnost vseh proteinov te družine. MACPF/CDC protein so lahko vpleteni v različne mehanizme, vključno s fuzogenimi lastnostmi, ki jih imajo nekateri CDC-ji. Nedavno smo opazili, da človeški PFN povzroca invaginacije in/ali intraluminalne vezikle (ILV) v orjaških unilamelarnih veziklih (ang. giant unilamellar vesicles, GUV) (v dodatku Supplement). Tvorba teh struktur je odvisna od funkcionalenega PFN.   V okviru predlaganega projekta nameravamo raziskati biokemijske in nekatere strukturne lastnosti kompleksov proteini-lipidi, katerih nastanek inducirajo različni MACPF/CDC proteini: človeški PFN, listeriolizin O (LLO) iz bakterije Listeria monocytogenes in glivni dvokomponentni protein, ki tvori pore, ostreolizin (Oly). PFN in LLO sta biokemijsko dobro opredeljena, medtem ko so lastnosti in funkcija Oly in ostalih podobnih proteinov še vedno večinoma neznane. Glavni cilj projekta je opisati molekulske mehanizme, s katerimi navedeni proteini povzročajo večje in manjše spremembe v strukturi lipidnih membran. Večje spremembe, povezane s spreminjanjem oblike membrane, so posledica vezave proteina na membranski monosloj, kot smo pokazali v preliminarnih poskusih s PFN. Takšne spremembe membrane so povezane z njegovo biološko vlogo in lahko prispevajo k novim pogledom na mehanizm, s katerim PFN ubije tarčno celico. Majhne spremembe strukture membrane se odražajo v tvorbi nepopolnih por, ki jih opažamo v mehanizmih patogeneze z bakterijo L. monocytogenes, glavnim povzrocitelja listerioze. Specificni cilji projekta so: i) Opredelitev novih glivnih dvokomponentnih MACPF/CDC proteinov, ii) Razvoj sond za označevanje membran, iii) Določitev atomske strukture LLO, iv) Določitev strukturnih in funkcionalnih lastnosti por, ki jih povzročajo MACPF/CDC proteini in v) Opis večjih strukturnih sprememb membrane, ki jih povzročajo MACPF/CDC pr
Pomen za razvoj znanosti
Projekt je bil usmerjen v raziskovanje temeljnih biomedicinskih procesov in pomembnih molekul: vlogo proteinov pri modeliranju celicnih membran, 3D zgradbo membranskih proteinov in novo skupino MACPF proteinov, ki specifično reagira z membranskimi nanodomenami (»lipidnimi rafti«). Spremembe strukture celičnih membran posredovane s proteini so ključne za mnoge celične procese, kot npr fuzija ali fizija membran ali preoblikovanje oblike celičnih veziklov. Vsem dosedanjim modelom spreminjanja oblike membran je skupno, da se integriteta membrane med procesom ne spreminja. V projektu smo raziskali tvorbo por nekaterih medicinsko pomembnih proteinov in opredelili njihove funkcijske lastnosti. Pomembno smo prispevali k razumevanju interakcij med proteini in membranami. Opisali smo tudi novo skupino bikomponentnih MACPF/CDC proteinov, ki tvorijo pore in opredelitev njihovih lastnosti je bila potrebna v luči njihove aktivnosti in neznane biološke vloge. Še posebej zanimiva je nizkomolekularna komponenta, saj smo zanjo pokazali, da se specifično veže na lipidne rafte in pokazali, da je uporabna kot molekularno orodje v celični biologiji. Od njihovega odkritja so lipidni rafti izjemno zanimivi za znanstveno skupnost in nujno potreben je razvoj fluorescenčnih sond na osnovi OlyA za označevanje posameznih molekul ali skupkov molekul v raftih. Izsledki projekta so pomembni tudi zato, ker smo dodatno osvetlili razumevanje funkcije medicinsko pomembnih proteinov MACPF/CDC superdružine. Pripravili smo aktiven mišji perforin in opredelili njegove interakcije z lipidnimi membranami. Uspešna priprava funkcionalnega perforina in nekaterih novih modelnih sistemov, ki smo jih razvili v okviru projekta, bodo dali zagon novim raziskavam na celicah in eksperimentalnih živalih, ki bodo dokoncno razjasnili ta za imunski sitem pomemben proces. Tudi razumevanje mehanizma patogenosti bakterije L. monocytogenes je medicinsko zelo pomembno, uspelo pa nam je opredeliti lastnosti transmembranskih por listeriolizina, ki so bile do zdaj slabo poznane.
Pomen za razvoj Slovenije
Aplikativne vrednosti projekta za Republiko Slovenijo so naslednje: promocija znanosti in znanstvenih odkritij na podrocju proteinskih interakcij z lipidnimi membranami, trening in izobraževanje mlajših raziskovalcev za uporabo modernih tehnologij in metod, razvoj novih raziskovalnih orodij v lipidni biokemiji in celicni biologiji itn. Nadaljnji razvoj modernih biofizikalnih metod, kot sta npr. površinska plazmonska resonanca in termoforeza, skupaj z razvojem nekaterih modelnih lipidnih sistemov, bo omogočil, da bo slovenska znanost bolj kompetitivna. Ker so pristopi sorazmerno novi, pričakujemo, da ga bodo v svoje delo vključile tudi nove raziskovalne skupine v Sloveniji in tujini. Skupina glavnega raziskovalca ima vedno vec izkušenj s tem pristopom in postaja ena od vodilnih skupin za merjenje interakcij molekul v regiji. Ta projekt bo omogocil nadaljnji razvoj metodologije in s tem razširil možnosti eksperimentiranja s to metodo.
Najpomembnejši znanstveni rezultati Letno poročilo 2011, 2012, 2013, zaključno poročilo, celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati Letno poročilo 2011, 2013, zaključno poročilo, celotno poročilo na dLib.si
Zgodovina ogledov
Priljubljeno