Projekti / Programi
Vloga cisteinskih proteaz v procesu kancerogeneze
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.05.00 |
Naravoslovje |
Biokemija in molekularna biologija |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| B000 |
Biomedicinske vede |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| 1.06 |
Naravoslovne vede |
Biologija |
rak, kancerogeneza, proteoliza, proteaze, katepsini, proteomika, biomarkerji
Raziskovalci (12)
| št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
18801 |
dr. Marko Fonović |
Biokemija in molekularna biologija |
Vodja |
2013 - 2016 |
187 |
| 2. |
35024 |
dr. Michal Piotr Potempa |
Biokemija in molekularna biologija |
Raziskovalec |
2013 |
0 |
| 3. |
34315 |
Gregor Pretnar |
|
Tehnični sodelavec |
2014 |
13 |
| 4. |
34212 |
dr. Jelena Rajković |
Biokemija in molekularna biologija |
Raziskovalec |
2014 - 2016 |
21 |
| 5. |
29542 |
dr. Barbara Sobotič |
Biokemija in molekularna biologija |
Raziskovalec |
2013 - 2016 |
62 |
| 6. |
07561 |
dr. Boris Turk |
Biokemija in molekularna biologija |
Raziskovalec |
2013 - 2016 |
1.037 |
| 7. |
01085 |
dr. Vito Turk |
Biokemija in molekularna biologija |
Raziskovalec |
2013 |
1.490 |
| 8. |
21619 |
dr. Olga Vasiljeva |
Onkologija |
Raziskovalec |
2013 - 2016 |
183 |
| 9. |
33762 |
dr. Robert Vidmar |
Biokemija in molekularna biologija |
Tehnični sodelavec |
2013 - 2016 |
148 |
| 10. |
32171 |
dr. Matej Vizovišek |
Biokemija in molekularna biologija |
Raziskovalec |
2013 - 2016 |
142 |
| 11. |
37161 |
Tanja Vrabič |
Mikrobiologija in imunologija |
Raziskovalec |
2016 |
0 |
| 12. |
03368 |
dr. Eva Žerovnik |
Biokemija in molekularna biologija |
Raziskovalec |
2014 - 2016 |
389 |
Organizacije (2)
Povzetek
Proteaze imajo pomembno vlogo pri urejanju signalnih poti na celični površini in pri preurejanju izvenceličnega matriksa. Proteoliza lahko proteine na celični površini aktivira, inaktivira ali pa kako drugače vpliva na njihovo delovanje. Cisteinski katepsini so skupina papainu sorodnih cisteinskih proteaz. Večinoma se nahajajo v lizosomih, kjer poleg nespecifične razgradnje proteinov sodelujejo tudi pri številnih drugih fizioloških procesih, kot so procesiranje proteinov, prezentacija antigenov, preurejanje kostnega matriksa in apoptoza. Pod določenimi pogoji se katepsini iz lizosomov lahko prenesejo na površino celice ali pa se izločajo v izvencelični prostor. Takšne spremembe v lokalizaciji so pogoste pri razvoju raka, kjer katepsini pospešujejo angiogenezo, proliferacijo in invazivnost tumorjev. Kljub temu je do danes znanih le malo izvenceličnih substratov katepsinov, zato njihova vloga pri razvoju raka ostaja v veliki meri neznana. V okviru našega dosedanjega dela (projekt J1-0185) smo s proteomsko analizo na zunanji celični membrani odkrili več novih substratov katepsinov B, L in S. Kot prvi na svetu smo pokazali, da katepsini s celične površine lahko odcepijo celotne proteinske domene ter s tem povečajo invazivnost rakastih celic (članek v pripravi). Med odkritimi substrati so celični receptorji (CD71, CD109, pleksini, ephrinski receptorji in neuropilini), adhezivni proteini (CD44, CAM proteini), ter komponente desmosomov/hemidesmosomov (plektin, plakini, citokeratini). Za večino identificiranih substratov je znano, da sodelujejo pri različnih stopnjah razvoja raka. Osnovni cilj predlaganega projekta je identifikacija in validacija signalnih poti pri katerih sodelujejo identificirani substrati, pa tudi razširitev dosednjega dela z identifikacijo substratov treh novih proteaz: katepsina V, katepsina K in legumaina.
V zadnjem desetletju je več raziskav nakazalo pomembno vlogo cisteinskih proteaz pri procesu razvoja raka. Prepričani smo, da bodo naša odkritja bistveno nadgradila trenutno razumevanje molekularnih mehanizmov kancerogeneze. Predlagano delo nudi izjemne možnosti za razkritje novih prognostičnih in diagnostičnih biomarkerjev in odpira pot k novim terapevtskim pristopom pri zdravljenju raka. V okviru predlaganega projekta bomo razvili in uporabili nove in inovativne znanstvene pristope, ki ne bodo oplemenitili samo naših raziskav, temveč tudi celotno slovensko znanstveno skupnost.
Pomen za razvoj znanosti
Cisteinske proteaze imajo pomembno vlogo v procesu razvoja raka. Čeprav je znano, da spodbujajo invazivnost, proliferacijo, apoptozo in angiogenezo, pa je njihov način delovanja na molekularnem nivoju večinoma neznan, saj je bilo do danes odkritih le malo njihovih fizioloških substratov. V primeru legumaina je tudi njegova redna fiziološka funkcija večinoma neznana in naše odkritje odvisnosti legumainske substratne specifičnosti od pH bi lahko imelo velik fiziološki pomen. Raziskave opravljene v okviru našega projekta so odkrile več novih substratov cisteinskih katepsinov in legumaina, ki bi lahko pojasnili opažen fenotip miši z izbitim genom za posamezno proteazo. Razkrili smo membranske substrate, ki funkcionalno povezujejo zunajcelično aktivnost cisteinskih proteaz z znotrajcelično signalizacijo in pokazali, da lahko vplivajo na aktivnost celičnih GTPaz. Naša raziskava je tako omogočila nov vpogled v molekularne mehanizme delovanja cisteinskih proteaz in njihove vloge pri razvoju raka. Poleg tega je odprla številne možnosti za nadaljnje mednarodno konkurenčne raziskave v projektih povezanih z rakom. Študija izvedena na kliničnih vzorcih raka debelega črevesa je tudi nakazala možno uporabo cepljenih substratov kot prognostičnih ali diagnostičnih bolezenskih markerjev.
Pomen za razvoj Slovenije
Čeprav so proteomski in degradomski eksperimentalni pristopi postali osnovni del sodobnih biomedicinskih raziskav je njihova uporaba v Sloveniji še vedno omejena zaradi splošnega pomanjkanja metodološkega znanja in razpoložljivosti ustreznih instrumentov. Naš laboratorij je trenutno edina slovenska akademska ustanova, ki lahko samostojno izvaja proteomsko analizo kompleksnih bioloških vzorcev z uporabo masne spektrometrije. Z izvajanjem tega projekta nismo pridobili le novih izkušenj na področju standardnih kvantitativnih proteomskih pristopov (SILAC in kvantifikacija brez označevanja), ampak smo dobili možnost uvajanja sodobnih degradomskih pristopov kot sta COFRADIC in PROTOMAP, razvili pa smo tudi dva nova degradomska pristopa (FPPS in DIPPS), ki sta se izkazala kot bolj zanesljiva od mnogih uveljavljenih protokolov. Z delom na tem projektu smo izboljšali tudi metodologijo obdelave naših proteomskih podatkov z uporabo programov MaxQuant in PEAKS. Zaradi naših prizadevanj smo postali prva slovenska raziskovalna skupina, ki je objavila svoje delo v najbolj prestižni proteomski znanstveni reviji Molecular and Cellular Proteomics, slovenska raziskovalna agencija (ARRS) pa je objavljeno raziskavo razglasila kot enega izmed odličnih znanstvenih dosežkov v letu 2015. Znanje in izkušnje pridobljene s tem projektom bodo razširjene preko naših številnih sodelav s slovenskimi raziskovalnimi ustanovami ter farmacevtskimi in biotehnološkimi podjetji. V okviru tega projekta smo na področju proteomske metodologije usposobili tri podiplomske študente, ki so tudi uspešno pridobili doktorski naziv. Prepričani smo, da bo znanje pridobljeno s tem projektom obogatilo slovensko raziskovalno skupnost, pospešilo tehnološki razvoj, ter pozitivno vplivalo na konkurenčnost Slovenije pri sodelovanju v vodilnih mednarodnih raziskovalnih projektih.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2013,
2014,
2015,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2013,
2014,
2015,
zaključno poročilo
