Loading...
Projekti / Programi vir: ARRS

MOLEKULSKE INTERAKCIJE

Obdobja
01. januar 2015 - 31. december 2021
Raziskovalna dejavnost

Koda Veda Področje Podpodročje
1.05.00  Naravoslovje  Biokemija in molekularna biologija   
4.06.00  Biotehnika  Biotehnologija   

Koda Veda Področje
B000  Biomedicinske vede   
Ključne besede
molekulske interakcije, patogeneza, mikobakterije, listerije, imunski sistem, virulenčni dejavniki, MACPF/CDC proteini, lipidi, lipidne membrane, nanobiotehnologija
Vrednotenje (pravilnik)
vir: COBISS
Raziskovalci (30)
št. Evidenčna št. Ime in priimek Razisk. področje Vloga Obdobje Štev. publikacij
1.  37453  dr. Saša Aden  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2015 - 2021  37 
2.  15686  dr. Gregor Anderluh  Biokemija in molekularna biologija  Vodja projekta/programa  2015 - 2021  924 
3.  16104  dr. Apolonija Bedina Zavec  Biotehnologija  Raziskovalec  2015 - 2021  132 
4.  18325  dr. Simon Caserman  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2015 - 2021  102 
5.  31814  Urška Dečko    Tehnični sodelavec  2020 - 2021 
6.  32068  dr. Ajda Flašker  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2015 - 2016  24 
7.  26055  dr. Gorazd Hribar  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2015 - 2016  49 
8.  39711  Maja Jamnik    Tehnični sodelavec  2019 - 2021  19 
9.  38255  dr. Andreja Kežar  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2015 - 2021  30 
10.  35382  dr. Matic Kisovec  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2015 - 2021  61 
11.  54671  Neža Koritnik  Biokemija in molekularna biologija  Mladi raziskovalec  2020 - 2021 
12.  34603  dr. Mirijam Kozorog  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2015 - 2021  28 
13.  00385  dr. Nada Kraševec  Biotehnologija  Raziskovalec  2015 - 2021  201 
14.  17276  Jelka Lenarčič    Tehnični sodelavec  2015 - 2019 
15.  36425  dr. Tea Lenarčič  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2015 - 2019  43 
16.  13627  dr. Franci Merzel  Računalniško intenzivne metode in aplikacije  Raziskovalec  2015 - 2016  187 
17.  23123  mag. Tatjana Milunović  Biotehnologija  Tehnični sodelavec  2015  28 
18.  34329  dr. Omar Naneh  Biokemija in molekularna biologija  Mladi raziskovalec  2015  22 
19.  35544  dr. Neža Omersa  Biokemija in molekularna biologija  Tehnični sodelavec  2015 - 2021  25 
20.  50709  Nejc Petrišič  Biokemija in molekularna biologija  Mladi raziskovalec  2018 - 2021  11 
21.  30762  dr. Katja Pirc  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2016 - 2021  44 
22.  12048  dr. Marjetka Podobnik  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2015 - 2021  276 
23.  31915  dr. Nejc Rojko  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2015  29 
24.  50612  Tina Snoj  Biokemija in molekularna biologija  Mladi raziskovalec  2017 - 2021  17 
25.  38479  dr. Aleksandra Šakanović  Biokemija in molekularna biologija  Tehnični sodelavec  2016 - 2018  23 
26.  38473  Tomaž Švigelj    Tehnični sodelavec  2016 - 2021 
27.  21684  Tea Tomšič    Tehnični sodelavec  2015 - 2020 
28.  32008  dr. Saša Vrhovec Hartman  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2018 - 2019  23 
29.  53612  Nika Žibrat  Biokemija in molekularna biologija  Mladi raziskovalec  2019 - 2021 
30.  34459  dr. Simon Žurga  Farmacija  Raziskovalec  2017  25 
Organizacije (1)
št. Evidenčna št. Razisk. organizacija Kraj Matična številka Štev. publikacij
1.  0104  Kemijski inštitut  Ljubljana  5051592000  19.558 
Povzetek
Molekulske interakcije so ključnega pomena za večino bioloških procesov in osnovne značilnosti interakcij so ohranjene v vseh kraljestvih živih bitij. Raziskovanje interakcij med molekulami je izjemno pomembno za razumevanje kompleksnosti in delovanja različnih bioloških procesov. Programska skupine Molekulske interakcije se bo ukvarjala z raziskovanjem molekulskih interakcij proteinov v različnih bioloških procesih, s poudarkom na patogenezi in delovanju imunskega sistema. Naš glavni cilj bo razumeti strukturne osnove molekulskih interakcij, plastičnost interakcij in posledično delovanja proteinov. Osredotočili se bomo na nekatere pomembne virulenčne dejavnike človeških bolezni kot so tuberkuloza, listerioza, malarija, aspergiloza, kot tudi na nekatere pereče rastlinske bolezni, kot npr. krompirjeva plesen. S teoretičnega vidika bomo prispevali k razumevanju evolucije proteinov in evolucije vezavnih mest na proteinih za različne ligande. Raziskovali bomo predvsem: i) mehanizem delovanja proteinov intracelularnih bakterij kot so mikobakterije, listerija in druge, in njihovo vlogo v patogenezi, ii) mehanizem delovanja naddružine proteinov MACPF/CDC in iii) evolucijo majhnih tesno zvitih vezavnih modulov na osnovi znanih struktur proteinov, ki poškodujejo membrane. Nameravamo tudi razvijati nove pristope za regulacijo aktivnosti proteinov, na osnovi poznavanja njihovih interakcij z drugimi molekulami. Poleg temeljnega razumevanja delovanja proteinov iz izbranih bioloških procesov bomo pridobljeno znanje poskusili uporabiti tudi v namene razvoja medicinskih in farmacevtskih pristopov pri boju proti različnim boleznim, in tudi drugje v biotehnologiji, kjer uporabljajo biološke molekule v tehnoloških procesih. Naše znanje in izkušnje bomo uporabili tudi pri nanobiotehnoloških aplikacijah kot so razvoj novih pristopov za pridobivanje proteinov, sintetski biologiji bioloških membran, uporabi proteinov v nanobiotehnoloških aplikacijah in farmakoloških aplikacijah velikih proteinskih kompleksov. Predlagane raziskovalne aktivnosti bomo izvajali v Laboratoriju za molekularno biologijo in nanobiotehnologijo na Kemijskem inštitutu. V laboratoriju združujemo znanje, izkušnje in opremo za raziskave proteinov, lipidov in molekulskih interakcij. Skupina ima dolgoletne izkušnje pri pridobivanju proteinov, čiščenju in opredelitvi njihove aktivnosti. Člani raziskovalne skupine so razvili nekatere najsodobnejše pristope za raziskave molekulskih interakcij. Pridobljeni rezultati bodo imeli pomembne učinke na zdravje rastlin, živali in človeka, kakor tudi na industrijske aplikacije, ki vključujejo proteine.
Pomen za razvoj znanosti
Proučevanje molekulskih interakcij ključnih proteinskih virulenčnih dejavnikov je v skladu s prednostnimi nalogami evropskega programa Obzorje 2020 (tema zdravje) in Nacionalnega raziskovalnega programa. Glavni fokus predlaganega raziskovalnega programa so molekulske lastnosti in mehanistične podrobnosti delovanja bakterijskih virulenčnih dejavnikov. Pričakujemo, da bodo rezultati tega predloga pomembno vplivali na razvoj znanosti na naslednjih področjih: 1. Proučevanje naddružin proteinov MACPF/CDC, aktinoporinom podobnih proteinov in proteinov, ki vežejo ciklične nukleotide, ter njihovih vezavnih partnerjev, bo omogočilo boljše razumevanje molekularnih mehanizmov nekaterih najbolj perečih bolezni sodobnega sveta, npr. listerioze, tuberkuloze, malarije in krompirjevi plesni. Boljše razumevanje molekularnih dogodkov, ki so podlaga za patogene učinke, bo omogočilo tudi boljše načrtovanje intervencijskih strategij. 2. Poleg razumevanja biološke vloge in mehanizma delovanja proteinov med njihovo patogenezo, bomo z našimi raziskavami prispevali tudi k boljšemu razumevanju osnovnih fizikalnih, kemijskih in termodinamskih lastnosti teh molekul. Npr., konformacijske spremembe molekul so ključnega pomena za večino bioloških procesov in so običajno časovno povezane z interakcijami z drugimi molekulami ali spremembami v okoljh, kot sta temperatura in pH. Kljub mnogim znanim obstoječim raziskavam, je za mnoge proteine prisotnost števila različnih možnih konformacij ter čas obstoja posamezne konformacije, še vedno uganka. V naših raziskavah bomo uporabili različne modelne sisteme, vključno s proteini, ki so vključeni v različne alosterične encimske reakcije ali v nastajanje por v lipidnih membranah, torej v procese, kjer se pričakujejo velike konformacijske spremembe. Poskušali bomo razložiti, kateri deli v strukturah proteinov in v kolikšni meri, so odgovorni za komformacijsko variabilnost teh molekul. To znanje bo prispevalo k boljšemu razumevanju osnovnih fizikalnih načel zgradbe proteinov in pomen konformacije ter plastičnosti bioloških molekul. Poleg tega bomo s spoznavanjem specifičnih delov struktur, ki najbolj prispevajo h konformacijski variabilnosti, lahko predvideli možen način regulacije teh molekul in jih s pomočjo mutageneze ali preko interakcije z drugimi molekulami obdržali v določenih konformacijske stanjih (v aktivni ali neaktivni konformacijski obliki). 3. Podrobno poznavanje porazdelitve nekaterih aktinoporinom podobnih proteinov bo omogočilo poglobljeno razumevanje vloge majhnih proteinov (ang. small secreted proteins), ki se izločajo iz celic. Ti majhni sekretorni proteini so definirani kot proteini, manjši od 200 aminokislin, ki ne vsebujejo transmembranske domene in se izločajo iz glivnih celic. Takšni majhni proteini, poleg sekundarnih metabolitov, veljajo za zlati rudnik "omik" raziskav, ki razkrivajo efektorje (glivne ali od drugih organizmov), ki so pomembni za preživetje in za interakcije z okoljem. Čeprav so bili ti majhni proteini najprej opredeljeni v glivah za spodbujanje interakcij med glivami in rastlinami, so lahko zelo razširjeni tudi med drugimi organizmi. Naddružina aktinoporinom podobnih proteinov se popolnoma ujema z definicijo teh majhnih proteinov, ki se izločajo iz celic. Razumevanje njihove razširjenosti v naravi bo ključnega pomena za razumevanje različnih interakcij gostiteljskih organizmov v okolju. Nekateri od aktinoporinom podobnih proteinov se intenzivno izločajo iz celic, vendar po neklasičnem principu, t. j. brez signalnega peptida za sekrecijo. 4. Z inovativno uporabo pristopov molekularne biologije, kot sta ribosomski prikaz (ang. ribosomal display) in druge visoko zmogljive metode, npr. naslednja generacija določanje nukleotidnega zaporedja, bomo bolje opredelili vezavna mesta za ligande na površini celic pri nekaterih virulenčnih dejavnikih, ki jih raziskujemo (od holesterola odvisni citolizini, aktinoporinom podobni proteini in proteini, ki se vežejo na ciklič
Pomen za razvoj Slovenije
Predlagane raziskovalne usmeritve so medsektorske in ustrezajo slovenskim in evropskim raziskovalnim ciljem ter so z njimi usklajene. Na področu medicinskih raziskav daje Horizon 2020 prednost raziskavam nalezljivih in kroničnih bolezni. Z raziskavami usmerjenimi na ogrožene skupine kot so otroci, nosečnice in ostareli, deluje program v smeri posebnih smernic EU glede zdravja otrok, starajočega se prebivalstva in zdravstvenih vprašanj vezanih na spol. EU prav tako izpostavlja prenos raziskav ali tako imenovani pristop “from bench-to-bedside” za dosego praktičnih prednosti in izboljšanje kakovosti življenja. Vpeljava stratificiranega pristopa na osnovi “omik” in medicine po meri človeka omogoča boljše razumevanje osnov, dejavnikov tveganja in razvoja bolezni. Molekulske interakcije so ključ do razumevanja, zakaj posamezno zdravilo deluje pri enem in ne pri drugem bolniku. Zato se predlagani program dobro vklaplja v potrebe sodobnega časa ter slovensko in evropsko znanost v luči splošnega izboljšanja kakovosti življenja. Laboratorij za molekularno biologijo in nanobiotehnologijo že preko petnajst let plodno sodeluje z domačo farmacevtsko industrijo (Lek, član Sandoz-a, Novartis). V teh letih je razvoj podobnih bioloških zdravil v naših laboratorijih (človeški granulocitne kolonije stiumulirajoči dejavnik (G-CSF), PEGilirani G-CSF in eritropoetin) zorel do uspešnega prenosa znanja in vodil do investicij v proizvodne zmogljivosti ter zaposlovanja visoko usposobljenih delavcev. Osebje usposobljeno v naših laboratorijih trenutno podpira mnoga pomebna proizvodnja in razvojna področja Leka. Podobna biološka zdravila, ki so plod skupnega razvoja, so zdaj uvrščena v Sandozov nabor bioloških zdravil. Sodelovanje z Lekom na področju razvoja biofarmacevtikov nove generacije in na projektu “NanoBioPharmaceuticals” v okviru raziskav FP6 je ustvarilo velik obseg znanja na področju modificiranja proteinov in nanoformulacij za napredne dostavne sisteme. Razvoj bioloških orodij za merjenje aktivnosti rekombinantnih protiteles in pristopi za izboljšanje bioprocesov so nadalje razširili polje tega dobrega sodelovanja. Vzdržujemo navezave z domačo in tujo industrijo. Sodelujemo z domačim biotehnološkim podjetjem (BIA Separations d.o.o.), uspešnim razvijalcem in proizvajalcem sistemov za čiščenje bioloških molekul. Razvijamo in pripravljamo modelne biomateriale potrebne za specifične interakcije s kromatografskimi nosilci in vrednotimo njihove zmožnosti. Prav tako smo podpisali in izvajamo pogodbo s tujim podjetjem (Oxford Nanopore Technologies) na razvoju specifičnih bioloških molekul. Tesno povezanost z industrijo nadalje širimo z uvajanjem ključnih pristopov za opredelitev lastnosti proteinov v slovensko raziskovalno infrastrukturo. To bo prispevalo k bodočemu razvoju znanj o molekularni farmakologiji pri industrijskih partnerjih in omogočalo izvirne rešitve ter usposobljanje kadrov, ki so potrebni za nova slovenska zagonska podjetja. Tudi v bodoče se bomo usmerjali v krepitev raziskovalnih zmožnosti in opreme za študij molekulskih interakcij ter s tem povečevali znanstveno prepoznavnost laboratorija, KI in slovenske znanosti nasploh. S svojim dosedanjim delovanjem smo se dokazali pri vzpostavljanju odlične raziskovalne infrastrukture za analizo molekulskih interakcij. Prof. Gregor Anderluh je soustanovil in trenutno vodi Infrastrukturni center za raziskave molekulskih interakcij na Univerzi v Ljubljani. Ta infrastrukturni center je edinstven v širši regiji in je do zdaj omogočil raziskovalno delo 28 domačih in 7 tujih raziskovalnih skupin iz akademskih inštitucij in industrije. V prihodnosti načrtujemo, skupaj z drugimi raziskovalnimi skupinami, integracijo različnih znanj o analizi molekulskih interakcij v Sloveniji. Naši kratkoročni načrti vključujejo povezovanje laboratorija v evropsko omrežje biofizikalnih laboratorijev, ki bo najverjetneje ustanovljeno v bližnji bodočnosti (povabljeni smo bili na prvi “Pan-European Core Facilit
Najpomembnejši znanstveni rezultati Letno poročilo 2015, vmesno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati Letno poročilo 2015, vmesno poročilo
Zgodovina ogledov
Priljubljeno