Dandanes velike težave po vsem svetu izhajajo iz prisotnosti farmacevtsko aktivnih spojin v odpadnih vodah bolnišnic in zdravstvenih ustanov. Za reševanje tega vprašanja je v naši študiji opisana biološka transformacija diklofenaka z uporabo nativne in imobilizirane lakaze. Dokazana je stabilizacija lakaze z uporabo dveh različnih vrst imobilizacije: zamreženih encimskih skupkov (CLEA) in magnetnih zamreženih encimskih skupkov (mCLEA). Določena je visoka sposobnost odstranjevanja diklofenaka (DCF) s CLEAs in mCLEAs lakazo v primerjavi z nativno lakazo. V optimalnih pogojih je zmogljivost odstranjevanja nativne lakaze 11,5 ± 0,3 µg DCF/g lakaze, CLEAs 15,6 ± 0,4 µg DCF/g lakaze in mCLEAs 13,6 ± 0,4 µg DCF/g lakaze. Imobilizirana lakaza izraža tudi zelo dobro ponovno uporabnost, saj je razpolovni čas imobilizirane lakaze v obliki CLEA dosežen po drugem ciklu ponovne uporabe biokatalizatorja, medtem ko je razpolovni čas lakaze mCLEAs mogoče zaznati v četrtem ciklu. Prikazana je izboljšana stabilnost imobilizirane lakaze v nadkritičnem ogljikovem dioksidu. Obetavni rezultati odstranjevanja DCF z uporabo lakaze CLEAs in lakaze mCLEAs kažejo, da imata obe imobilizirani obliki lakaze potencial za uporabo v čistejših industrijskih tehnologijah, npr. pri čiščenju odpadnih voda.
COBISS.SI-ID: 27965955
Opioidi so molekule, katerih vezava na specializirane G-proteinske receptorji (GPCR) sproži kaskadno signalizacijo, ki vodi k regulaciji bolečinskih poti. Odlični modelni sistemi za preučevanje vezave opioidov na GPCR je fentanil, ki protonira in se veže na GPCR tako pri fiziološkem kot pri nizkem pH ter fluorirani derivat fentanila NFEPP, ki je protoniran in se veže na GPCR le pri nizkem pH. Molekularni mehanizmi vezave fentanila in NFEPP na GPCR so večinoma neznani. Da bi omogočili atomistične študije vezave opioidov na GPCR, smo izvedli obsežne kvantno-mehanske in klasične mehanske izračune. Dobili smo funkcijo potencialne energije za fentanil in NFEPP ter prisotne parametre sil v polju za obe opioidni molekuli. Ugotovili smo, da fluoriranje spreminja osnovno elektronsko stanje in lastnosti fentanila. Posledično imata fentanil in NFEPP različne torzijske in elektrostatične lastnosti, ki bi lahko vplivale na vezavo receptorjev.
COBISS.SI-ID: 19582723
Encim transglutaminaza (TGM) ima zelo pomembno vlogo pri uporabi v različnih industrijskih panogah. Potencialno je lahko substrat za mikrobno TGM katera koli beljakovinska molekula z ostanki glutamina in lizina, kar širi pomen mikrobnih TGM za čistejšo proizvodnjo ali za uporabo biosenzorjev. Ker je stabilizacija in ponovna uporaba encima ekonomsko pomemben cilj encimskih procesov, je bil namen te študije imobilizacija TGM na magnetne nanodelce (MNP), sintetizirane s sočasnim obarjenjem Fe2+ in Fe3+ ionov in modificirane s karboksimetil-dekstranom (CMD). Sintetizirani nanodelci so bili najprej aktivirani s zamreževalnim agensom (glutaraldehid (GA) in/ali pentaetilenheksamin (PEHA)) in nato uporabljeni za kovalentno imobilizacijo encima. Določili smo aktivnost imobilizirane TGM in jo primerjali z aktivnostjo prostega encima. Pri optimalnih pogojih imobilizacije je bil encim hiperaktiviran in je pokazal 99-odstotno učinkovitost imobilizacije ter 110-odstotno preostalo aktivnost. Imobilizirana TGM je pokazala odlično termično stabilnost pri 50 °C in 70 °C v primerjavi z imobiliziranim encimom in zelo dobro ponovno uporabo in se lahko uporablja za čistejšo proizvodnjo v različnih industrijskih aplikacijah, kot so industrija usnja, tekstila in volne.
COBISS.SI-ID: 22565910
Hitre metode za diagnozo bakterijskih okužb so nujno potrebne za zmanjšanje neustrezne uporabe antibiotikov, kar prispeva k protimikrobni odpornosti. V mnogih hitrih diagnostičnih metodah se DNA oligonukleotidne sonde, pritrjene na površino, vežejo na specifična nukleotidna zaporedja v DNA ciljnega patogena. Običajno se vsaka sonda veže na eno ciljno zaporedje; vezava tarča-sonda je monovalentna. Tu z uporabo računalniških simulacij dokazujemo, da je mogoče občutljivost in specifičnost zaznavanja izboljšati z zasnovo sond, ki se vežejo vezno na celotno dolžino genomske DNA patogena, tako da se določena sonda veže na več mest vzdolž ciljne DNA. Naši rezultati kažejo, da lahko multivalentno ciljanje dolgih kosov genomske DNA omogoči zelo občutljivo in selektivno vezavo ciljne DNA, četudi konkurenčna DNA v vzorcu vsebuje tudi vezavna mesta za enaka zaporedja sonde. Naši rezultati so zanesljivi do blage razdrobljenosti genoma bakterij. Naši zaključki so lahko pomembni tudi za odkrivanje DNK na drugih področjih, kot so širša diagnostika bolezni, ravnanje z okoljem in varnost hrane.
COBISS.SI-ID: 23106326
SARS-CoV-2 ali koronavirus 2, ki povzroča hudi akutni respiratorni sindrom je novi patogen, in sicer gre za sev iz družine koronavirusov. Da bi pripomogli k študiju in rešitvi globalnega zdravstvenega problema, smo izvedli moderno virtualno rešetanje visoke zmogljivosti v konformacijski ensambel glavne SARS-CoV-2 virusne proteaze (3CLpro ali Mpro) ter uporabili več-milijonsko kemijsko knjižnico spojin. Da bi identificirali potencialne nove virusne zaviralce, smo razvili popolnoma nov pristop, kjer smo eksperiment virtualnega rešetanja direktno sklopili z računanjem interakcijske energije z metodologijo linearne interakcijske energije (ang. Linear Interaction Energy ali LIE). Na ta način smo bistveno povečali vzorčenje sistema in zagotovili učinkovit izračun energije interakcije med ligandom in terapevtsko tarčo. Tako smo z rešetanjem knjižnice komercialno dostopnih spojin identificirali dva zadetka virtualnega rešetanja, in sicer: 1-[(R)-2-(1,3-Benzimidazol-2-il)-1-pirolidinil]-2-(4-metil-1,4-diazepan-1-il)-1-etanon ter [({(S)-1-[(1H-Indol-2-il)metil]-3-pirolidinil}metil)amino](5-metil-2H-pirazol-3-il)formaldehid. Obe spojini izkazujeta ugodno energijo vezave v terapevtsko tarčo 3CLpro SARS-CoV-2, stabilno vezavno konformacijo in predstavljata dober potencial za nadaljnji razvoj novih zaviralcev virusa SARS-CoV-2.
COBISS.SI-ID: 42014467