Projekti / Programi
Mehanizem signalizacije flagelina preko Tollu-podobnega receptorja 5
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 3.01.00 |
Medicina |
Mikrobiologija in imunologija |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| B500 |
Biomedicinske vede |
Imunologija, serologija, transplantacija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 3.05 |
Medicinske in zdravstvene vede |
Druge medicinske vede |
Tollu podobni receptor TLR5, flagelin, prirojena imunost, pridobljena imunost, Crohnovo obolenje, cistična fibroza
Raziskovalci (12)
Organizacije (2)
Povzetek
Aktivacija naravne imunosti preko Toll-u podobnih receptorjev (TLR) ima dvojno vlogo, služi kot obramba telesa pred patogeni in poškodbami tkiva in je ključna za aktivacijo pridobljene imunosti. Receptor TLR5, ki ga je mogoče zaznati pri večini epitelijskih celic gastrointestinalnega trakta, pljuč in maternice, prepoznava izvencelični bakterijski protein flagelin, ki je glavna sestavina bakterijskih bičkov in virulenčni faktor številnih Gram-pozitivnih in Gram-negativnih bakterij. Vezava flagelina na receptor verjetno vodi do dimerizacije, kar aktivira od MyD88 odvisno signalno pot naravne imunosti in sintezo vnetnih citokinov ključnih pri obrambi pred bakterijskimi okužbami. Prekomeren odziv naravne imunosti lahko privede do akutnih vnetnih bolezni, kot so: sepsa in septični šok. Izrazito povečana aktivnost receptorja TLR5 in posledično povečano izražanje vnetnih citokinov so značilnosti vnetja črevesnega epitelija pri Crohnovi bolezni, povečane dovzetnosti za pljučnico, katere povzročitelj so bakterije, kot sta Legionella pneumophila in Pseudomonas aeruginosa, ki povzroča kronično vnetje pljučnega tkiva pri bolnikih s cistično fibrozo.
Mehanizem aktivacije receptorja TLR5 ob vezavi flagelina še ni pojasnjen. Ugotovili so, da je za vezavo flagelina na TLR5 in njegovo aktivacijo potrebna N- in C- končni del heliksov flagelina. Področja pomembna za vezavo na receptor na ohranjenem C-končnem delu flagelina še niso natančno določena.
Na podlagi objav, molekularnega modeliranja in eksperimentalnih rezultatov tarčnih mutacij bomo pripravili molekularni model vezave flagelina na receptor TLR5. Vezavno mesto za flagelin v receptorju TLR5 naj bi bilo v predelu od aminokisline 377 – 425 receptorja, ki naj bi tvorila vezavno vdolbino. Vezavna mesta flagelina, ki vplivajo na aktivacijo TLR5 so v predelu okoli aminokislin 90 in 430 flagelina S. typhimurium. Predvidevamo, da bomo s točkovnimi mutacijami v receptorju TLR5 in flagelina S. typhimurium postavili zanesljiv model sidranja flagelina in aktivacijo receptorja. Molekularni model bomo podprli s pripravo konstitutivno aktivnim himernim proteinom, ki je fuzija med flagelinom in TLR5, kar bo omogočilo potrditev molekularnega mehanizma aktivacije TLR5 in priprave bioaktivnih spojin za potencilano imunoterapijo.
Pričakujemo, da bomo s pomočjo točkovnih mutant na človeškem receptorju TLR5 in flagelinu bakterije S. typhimurium določili mesta vezave flagelina na receptor TLR5 in postavili molekulski mehanizem vezave liganda na receptor, kot nam je že uspelo za receptorja TLR3 in TLR4. Na podlagi mehanizma vezave bomo določili biokemijsko podlago ter fiziološki pomen razlikovanja med flagelini različnih bakterij med različnimi organizmi, predvsem človeka in miši, ki sta različno občutljiva za aktivacijo s flagelinom S. typhimurium ali Serratie marcescens. V projektu nameravamo ugotoviti časovno odvisnost celične lokalizacije, kot je npr. morebitna endocitoza aktiviranih receptorjev in relevantnost endocitoze za procesiranje signala tako v modelnih celicah kot primarnih celičnih linijah.
Na podlagi potrjenega modela vezave flagelina na dimer receptorja TLR5 bomo pripravili boljše peptide, agoniste in antagoniste receptorja TLR5. Pripravljene peptide bomo uporabili za terapevtsko intervencijo pri vnetnih boleznih, kot sta: Crohnova bolezen in cistična fibroza.
Pomen za razvoj znanosti
Poznavanje molekularnih mehanizmov aktivacije TLR je pomembno za razumevanje delovanja naravne imunosti in aktivacije adaptivne imunosti. Aktivacija prirojenega imunskega odziva preko Tollu-podobnih receptorjev je pomembna za zaščito gostitelja pred patogeni, hkrati pa lahko prekomerna reakcija sproži nastanek avtoimunih obolenj in kroničnih in akutnih vnetij, kar oboje predstavlja velik problem za zdravje v svetovnem merilu. Zdravljenje enega problema tako lahko pripelje do drugega. Razumevanje aktivacije receptorjev TLR in mehanizem znotrajceličnega prenosa signalov je eden od temeljnih problemov imunologije. Naše raziskave, razumevanje procesa sistemskega vnetnega odgovora ob bakterijski okužbi in povezave le tega s signalizacijo preko znotrajceličnih TLR receptorjev, so relevantni za medicino, farmacijo in biotehnologijo, saj predstavljajo podlago za razvoj zdravil. Na področju poznavanja mehanizmov prirojene imunosti smo uspeli pojasniti ključne točke signalnih poti sistemskega vnetnega odgovora na bakterijske infekcije preko flagelina. To je omogočilo načrtovanje agonistov in preverjanje strategije povezovanja agonistov z antigeni za izboljšanje učinkovitosti cepiva. Z inovativnim pristopom, inovativnimi metodami smo razširili spekter znanj (raziskovalcev, mladih raziskovalcev, diplomantov), kar smo preko objav v medijih, konferenc prenesli na širšo strokovno javnost.
Pomen za razvoj Slovenije
Izobraževanje. V projektno skupino smo vključili mlade raziskovalce in dodiplomske študente in s tem prispevali k povečanju števila visoko izobraženega kadra s celovitim znanjem na področju naravoslovja. Projekt je vpeljal inovativne metode in nove tehnologije, kar je pripomoglo k razširitivi portfelja znanja. Prenos znanja je potekal tudi preko izmenjave izkušenj na znanstvenih konferencah ter s sodelovanjem s tujimi inštitucijami, s katerimi ima projektna skupina vzpostavljeno navezavo. Preko izmenjave raziskovalcev med tujimi in domačimi institucijami smo zagotovili, ne samo znanstveno povezanost institucij, temveč nadgradnjo pridobljenih raziskovalnih izkušenj podiplomskih študentov kot doktorjev znanosti, ki so vključeni v projekt. Inovativen pristop pri reševanju zastavljenega problema je bil osnova za inovacijo, ki smo jo ustrezno zaščitili in kot taka je na voljo za prenos v gospodarstvo. Predvsem se zgoraj navedeno nanaša na peptidne modulatorje imunskega odziva, ki so potencialno zanimivi za farmacevtsko industrijo. Preko raziskovalcev projektne skupine, ki so se zaposlili v industriji, smo pridobljena znanja neposredno prenesli v industrijo. Promocija naravoslovja in države. V obdobju preteklih let smo člani projektne skupine preko izjemnih uspehov na tekmovanjih raziskovalnih projektov v najbolj eminentni akademski konkurenci 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, spletnih straneh. Rezultate projekta smo objavili v uveljavljenih mednarodnih revijah in na konferencah preko predavanj in krajših predstavitev, kar je pomembno prispevalo k odmevnosti raziskav in prepoznavnost raziskovalne skupine in države.
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,
2012,
2013,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
