Wiki FKKT - User contributions [en]

Inženiring bioloških sistemov v širšem kontekstu

2016-01-04T22:07:32Z

AleksanderBencic:

== Uvod ==

Svet se bo v prihodnjih letih in desetletjih prisiljen soočiti s številnimi globalnimi problemi s področij kmetijstva, energetike, ekologije in zdravstva. Pri reševanju teh problemov nam bo lahko v veliko pomoč sintezna biologija saj nam načrtovanje organizmov omogoča, da ti za nas opravljajo želene funkcije. Za dosego tega se poslužuje racionalnega dizajna procesiranja informacij v gostiteljski celici, načrtovanja ekosistemov z uporabo sintezne ekologije ali simulacijo evolucije za izbor želene funkcije. Pri tem smo omejeni z našim pomanjkljivim poznavanjem molekularnih procesov, pomanjkanje kontrole signalnih poti in kako izluščiti splošne principe, ki bi nam omogočili delovanje v spremenljivih okoljih.
Za razširitev uporabe sintezne biologije zunaj laboratorijev morejo biti organizmi sposobni preživeti , ohranjati svojo funkcionalnost in se namnožiti v kompleksnih in spremenljivih okoljih. Tovrstna okolja so na primer bioreaktorji, živalski mikrobiom in rastlinska rizosfera. Če želimo, da bodo organizmi sposobni preživetja v realnem okolju bomo mogli pri njihovem načrtovanju upoštevati številne dejavnike. Pri tem so nam v pomoč številni mehanizmi, ki so že naravno prisotni v organizmih in ekosistemih.

== Odgovori na okoljske dejavnike ==

V naravnih okoljih so celice neprestano izpostavljene različnim signalom iz okolja. Mednje spadajo hranila, antimikrobne snovi, signalne molekule in spremenljivi fizikalno kemijski dejavniki kot sta pH in temperatura. Za uspešno preživetje in rast morejo biti celice sposobne natančno zaznati in pravilno odgovoriti na različne signale. Pri tem so celice v nekaterih primerih sposobne svoj odgovor oblikovati na podlagi predhodne zgodovine signalov. Na celični ravni tako obstajajo regulatorni mehanizmi, ki so sposobni zaznati stanje v okolju, procesirati informacijo in se odzvati s spremembo fiziološkega stanja celic.
Za odgovor na spremembe v okolju so organizmi razvili različne strategije. Najpogostejša strategija odgovora na signale deluje po principu zaznava-obdelava-odgovor. Tovrstne strategije so vsesplošno prisotne vendar imajo tudi nekatere pomanjkljivosti. Prva pomanjkljivost je energijsko breme, ki ga za celico predstavlja sinteza biomolekul potrebnih za zaznavo signala iz okolja. Druga pomanjkljivost je natančnost sklepanja o najverjetnejšem stanju okolja in natančnost prenosa signalov. Tretja takšna pomanjkljivost je časovni zamik pri odgovoru. To lahko vodi v napačne odločitve, h katerim botrujejo šum v informacijah in hitre spremembe v okolju, kar ima lahko katastrofalne posledice za organizme. Določene tovrstne težave se da odpraviti s fenotipsko diversifikacijo, ki je prav tako uporabljajo celice za odgovor na signale iz okolja. Še tretji način pa je stohastično zaznavanje, ki mu sledi stohastični odgovor.
Če se signali iz okolja pojavljajo dovolj pogosto v določenem vzorcu so organizmi sposobni razviti regulatorne mehanizme s predvidevanjem nadaljnjih dogodkov. Tako se organizmi lahko vnaprej pripravijo na dogodke, ki bodo verjetno sledili. Takšne prilagoditve se običajno razvijejo šele na evolucijski časovni skali. Vendar je bilo ugotovljeno, da so nekatere tovrstne prilagoditve možne tudi na krajši laboratorijski časovni skali, kar kaže na evolucijsko plastičnost regulatornih omrežij.

== Vloga raznovrstnosti ==

Raznolikost znotraj populacije igra pomembno vlogo pri odgovoru vrste na nenadne stresne dogodke. Obstaja veliko načinov in mehanizmov kako lahko fenotipska heterogenost poveča fitnes populacije. Mehanizmi heterogenosti so različni in jih v grobem lahko delimo na genetske in ne-genetske. Med ne-genetske heterogenosti populacije sodi heterogenost posameznih celic in je splošno razširjena med mikrobnimi populacijami. Nastane kot posledica stohastičnih nihanj, različnega mikrookolja, zgodovine posamezne celice in njene starosti. Drug primer pozitivnega vpliva heterogenosti so počasneje rastoče podpopulacije, ki vplivajo na dolgoročno preživetje populacije v primeru nenadnih sprememb razmer. Te pod-populacije imajo sicer trenutno manjši fitnes vendar so dolgoročno nujne za preživetje vrste. Še eden od mehanizmov, ki za samo celico ni ugoden je pa potreben za rast in razvoj celotne populacije je programirana celična smrt. Ta je udeležen pri procesih prelaganja sporulacije s pomočjo kanibalizma, reguliranje genetske raznovrstnosti z bratomorom, altruistična celična smrt v korist kolonizacije ali nastanka biofilma. Pomembna prednost fenotipske hetrogenosti, ki bi se jo lahko uporabilo v sintezni biologiji je da za njeno uporabo potrebno manjše poznavanje samega okolja, ko pri uporabi katere druge strategije.

== Nadzorovanje genetske diverzifikacije ==

Sposobnost organizmov, da se preko mutacij in genetske variabilnosti prilagajajo selekcijskemu pritisku je ključnega pomena za njihovo preživetje. Zato bi se lahko kontrolirano genetsko diverzifikacijo lahko uporabilo za spodbujanje prilagodljivosti na spremenljivo okolje pri inženiringu organizmov. Celične linije s pogostejšimi mutacijami so se tako izkazale za uspešnejše pri prilagajanju na določene okoljske pogoje saj imajo koristne mutacije tako večje možnosti, da se izrazijo. Vendar to ni optimalna evolucijska strategija saj je večina mutacij še vedno negativnih.
Naključnostni lokusi so hipermutirajoča zaporedja, ki spodbujajo prilagajanje na novo okolje tako, da uravnavajo izražanje genov. Genska variabilnost se namreč doseže preko mutacij v tandemskih ponovitvah saj tam prihaja do insercij in delecij veliko pogosteje kot drugje v genomu. V kolikor so ta zaporedja vključena v regulatorne regije promotorjev lahko vplivajo na pestrost transkripcije tako da spreminjajo razdaljo med -35 in -10 škatlami. V primeru, da so vnesena v kodirajoča zaporedja lahko vplivajo na izražanje z zamikom bralnega okvirja.

== Kompromisi med različnimi kriteriji pri načrtovanju organizmov ==

Kompromisi so pri inženiringu novih organizmov nujno potrebni saj so v okolju v katerem se nahajajo viri omejeni. Problemi nastanejo zaradi kompleksnega okolja v katerem bo rešitev optimalna za določeno funkcijo neoptimalna za drugo. Predvsem je pomemben kompromis med celično rastjo in kemično sintezo v metabolnem inženirstvu. Saj lahko pri povečanem nastajanju produkta pride do zmanjšanja nastajanja biomase zaradi porabljanja ključih metabolitov, tekmovanja pri transkripciji in translaciji, neravnovesja med kofaktorji in akumuliranja toksičnih intermediatov. To je pomembno predvsem v biosintezav v šaržnih reaktorjih. Tukaj se da ta problem rešiti s preklopom med metabolizmom prilagojenim za rast in tistim prilagojenim za biosintezo. Tako počakamo, da celice dosežejo zadostno gostoto in nato preklopimo na proizvodnjo našega produkta. Vendar tak način ni primeren za trajno regulacijo v naravnih okoljih. Zato se poslužuje regulacije s povratno zanko, ki je izredno pogosto tudi v naravi. Problem pri regulaciji s povratno zanko je v temu, da razpolagamo z omejenim obsegom in pestrostjo poznanih bioloških senzorjev, ki bi lahko služili v ta namen. Zato se poizkuša uporabiti regulacijo na ravni celotnega genoma pri čemer se cilja na promotorje, ki jih regulirajo toksični intermediati katerih se želimo znebiti. Pri temu tako pride do začasne spremembe izražanja genov v metabolni poti.

== Vpliv dostopnosti hranil na izražanje genov ==

Kako bo gostiteljska celica opravljala novo funkcijo je odvisno tudi od prisotnosti bio-molekul potrebnih za transkripcijo in translacijo. Število ribosomov je na primer močno povezano s hitrostjo rasti celic. Samo število operonov za rRNA vpliva na fitnes celic v različnih okoljih. V okoljih kjer je prisotnost hranil konstantno nizka predstavlja manjše število operonov za rRNAa prednost za celico. V okoljih kjer pa količina hranil močno niha imajo prednost organizmi z večjim številom operonov rRNA kar kaže na to da gre za pomemben mehanizem prilagajanja celic na okolje. Vendar število ribosomov ni najprimernejši način regulacije metabolne aktivnosti gostiteljske celice. Eden od globalnih regulatorjev, ki bi lahko bili primerni za modeliranje proteoma je aktivnost RNA polimeraze (RNAP). Ugotovljeno je bilo, da nekatere mutacije na RNAP vodijo v povečano hitrost rasti preko sprememb v izražanju genov v celotnem genomu. Podobno kot RNAP je za regulacijo preživetje celic možno uporabiti sigma faktorje. Prisotnost različnih sigma faktorjev, ki se vežejo na specifične promotorje in tako spremenijo transkripcijsko stanje je ključnega pomena pri odzivu na stres in preživetju celic v stresnih pogojih. Razmerje med različnimi sigma faktorji tako vpliva fitnes celic v stresnem okolju.

== Celične podpopulacije in zasedanje niš v ekosistemu ==

Nova logična vezja ki jih pri sintezni biologiji vstavljamo v genom, lahko za gostiteljsko celico predstavljajo pomembno energetsko breme in je posledica vseh komponent, ki so potrebne za delovanje takšnih vezij in jih more celica sintetizirati. To ima za posledico večje metabolne zahteve kar zmanjša učinkovitost opravljanja funkcije, ki jo želimo v celico vnesti prav tako pa zmanjša evolucijsko stabilnost organizma v okolju. Zato je smiselno zmanjšati število komponent, katere vnesemo v gostiteljsko celico. Eden od načinov za dosego tega cilja je razdelitev dela med več različnih celičnih pod-populacij ali celo med različne vrste organizmov. S tem lahko preprečimo pomanjkanje virov saj tako prerazporedimo tudi energetske potrebe celic med več različnih populacij. Pri tem je potrebno biti pozoren na ravnotežje med populacijami, ki opravljata vsak svojo funkcijo. Z delitvijo dela je mogoče povečati nabor nalog, ki jih lahko opravljajo sintezni organizmi in s tem razširiti njihovo uporabnost na nova področja. Naveza dveh metabolno zelo različnih vrst bakterij je sposobna razgradnje substratov, ki jih en sam organizem ne bi bil sposoben razgraditi zaradi termodinamskih omejitev. Sobivanje različnih populacij organizmov je doseženo tako, da vsak organizem zavzame svojo nišo v ekosistemu, kjer je njegova rast omejena s specifičnimi okoljskimi dejavniki. Različni profili izkoriščanja virov, različne afinitete organizmov do substratov in različna poraba vodijo v boljše izkoriščanje virov iz okolja.
Za načrtovanje tovrstnih ekosistemov je pomembno zavedanje, da organizmi znotraj vrste in med različnimi vrstami med seboj ne le tekmujejo ampak tudi sodelujejo. Zaradi medsebojnega sodelovanja med organizmi so se med številnimi vrstami razvili reducirani genomi zaradi česar je preživetje številnih vrst odvisno od drugih organizmov.
Cilj tovrstnega inženiringa organizmov je stabilna integracija v ekosistem, za kar je potrebno doseči evolucijsko stabilno stanje. To je evolucijsko stanje v katerem vse deviacije v strukturi populacije lahko le zmanjšajo fitnes vsakega organizma. S tem je tudi preprečeno razširjanje organizmov, ki so na začetku prisotni v majhnem številu. Zato je smiselno, da pri uvajanju sintetičnega organizma v okolje poskušamo s tem čim manj spremeniti strukturo populacij v ekosistemu.

== Sintezna ekologija ==

Sintezna ekologija je veja sintezne biologije pri kateri kombiniramo populacije različnih organizmov za opravljanje želene funkcije. Pri tem med seboj kombiniramo organizme, ki sicer v naravi ne sobivajo. Pri temu je glavni izziv sintezne ekologije doseči dolgoročno obnašanje na ekološkem nivoju. Po eni od hipotez naj bi stabilno stanje v ekosistemu nastalo, ko je tekmovanje znotraj vrste večje od tekmovanja med vrstami. Z mikrobnimi združbami je mogoče manipulirati preko spreminjanja pogostosti določenih organizmov, z okoljskimi signali ali s inženiringom organizmov.

Ob temu, da se poizkuša ustvariti organizme, ki bi se v okolju obnašali kar se da stabilno je potrebno pomisliti tudi na nenadzorovano uhajanje teh organizmov v okolje. Pri tem gre predvsem za nenadzorovano širjenje organizmov in horizontalen prenos genov. Zato je potrebno razviti varnostne mehanizme, ki bi preprečevali nenadzorovano širjenje organizmov ali genskega materiala. Mednje sodijo sintezna auksotrofija, odvisnostni plazmidi in organizmi s spremenjenim genskim kodom.

== Zaključek ==

Načrtovane mikrobne združbe, ki so vključene v naravno okolje morejo biti sposobne ohranjati fiziološko aktivnost ter biti ekološko in gentsko stabilne skozi daljše časovno obdobje. V prihodnosti bo za učinkovitejše načrtovanje v kompleksnih okoljih potrebno razviti različna orodja. Učinkovite simulacije okolja, ki bodo omogočale obdelavo velikega števila parametrov z visoko natančnostjo. Razširiti bo potrebno nabor kontrolnih mehanizmov za nadzorovanje celične fiziologije in zaznavanje virov. Izboljšati bo potrebno računske modele za celično rast in delovanje ekosistemov, ki bodo omogočali načrtovanje stabilnih mikrobnih združb.

== Viri ==

Ophelia S. Venturelli, Robert G. Egbert in Adam P. Arkin, Towards engineering biological systems in a broader context, Journal of Molecular Biology, 2015

Zhang H, Lin M, Shi H, Ji W, Huang L, Zhang X, et al. Programming a Pavlovian-like conditioning circuit in Escherichia coli. Nat Commun 2014;5:3102

Cardinale S, Joachimiak MP, Arkin AP. Effects of genetic variation on the E. coli host-circuit interface. Cell Rep 2013;4:231–7

Inženiring bioloških sistemov v širšem kontekstu

2016-01-04T22:05:13Z

AleksanderBencic:

== Uvod ==

Svet se bo v prihodnjih letih in desetletjih prisiljen soočiti s številnimi globalnimi problemi s področij kmetijstva, energetike, ekologije in zdravstva. Pri reševanju teh problemov nam bo lahko v veliko pomoč sintezna biologija saj nam načrtovanje organizmov omogoča, da ti za nas opravljajo želene funkcije. Za dosego tega se poslužuje racionalnega dizajna procesiranja informacij v gostiteljski celici, načrtovanja ekosistemov z uporabo sintezne ekologije ali simulacijo evolucije za izbor želene funkcije. Pri tem smo omejeni z našim pomanjkljivim poznavanjem molekularnih procesov, pomanjkanje kontrole signalnih poti in kako izluščiti splošne principe, ki bi nam omogočili delovanje v spremenljivih okoljih.
Za razširitev uporabe sintezne biologije zunaj laboratorijev morejo biti organizmi sposobni preživeti , ohranjati svojo funkcionalnost in se namnožiti v kompleksnih in spremenljivih okoljih. Tovrstna okolja so na primer bioreaktorji, živalski mikrobiom in rastlinska rizosfera. Če želimo, da bodo organizmi sposobni preživetja v realnem okolju bomo mogli pri njihovem načrtovanju upoštevati številne dejavnike. Pri tem so nam v pomoč številni mehanizmi, ki so že naravno prisotni v organizmih in ekosistemih.

== Odgovori na okoljske dejavnike ==

V naravnih okoljih so celice neprestano izpostavljene različnim signalom iz okolja. Mednje spadajo hranila, antimikrobne snovi, signalne molekule in spremenljivi fizikalno kemijski dejavniki kot sta pH in temperatura. Za uspešno preživetje in rast morejo biti celice sposobne natančno zaznati in pravilno odgovoriti na različne signale. Pri tem so celice v nekaterih primerih sposobne svoj odgovor oblikovati na podlagi predhodne zgodovine signalov. Na celični ravni tako obstajajo regulatorni mehanizmi, ki so sposobni zaznati stanje v okolju, procesirati informacijo in se odzvati s spremembo fiziološkega stanja celic.
Za odgovor na spremembe v okolju so organizmi razvili različne strategije. Najpogostejša strategija odgovora na signale deluje po principu zaznava-obdelava-odgovor. Tovrstne strategije so vsesplošno prisotne vendar imajo tudi nekatere pomanjkljivosti. Prva pomanjkljivost je energijsko breme, ki ga za celico predstavlja sinteza biomolekul potrebnih za zaznavo signala iz okolja. Druga pomanjkljivost je natančnost sklepanja o najverjetnejšem stanju okolja in natančnost prenosa signalov. Tretja takšna pomanjkljivost je časovni zamik pri odgovoru. To lahko vodi v napačne odločitve, h katerim botrujejo šum v informacijah in hitre spremembe v okolju, kar ima lahko katastrofalne posledice za organizme. Določene tovrstne težave se da odpraviti s fenotipsko diversifikacijo, ki je prav tako uporabljajo celice za odgovor na signale iz okolja. Še tretji način pa je stohastično zaznavanje, ki mu sledi stohastični odgovor.
Če se signali iz okolja pojavljajo dovolj pogosto v določenem vzorcu so organizmi sposobni razviti regulatorne mehanizme s predvidevanjem nadaljnjih dogodkov. Tako se organizmi lahko vnaprej pripravijo na dogodke, ki bodo verjetno sledili. Takšne prilagoditve se običajno razvijejo šele na evolucijski časovni skali. Vendar je bilo ugotovljeno, da so nekatere tovrstne prilagoditve možne tudi na krajši laboratorijski časovni skali, kar kaže na evolucijsko plastičnost regulatornih omrežij.

== Vloga raznovrstnosti ==

Raznolikost znotraj populacije igra pomembno vlogo pri odgovoru vrste na nenadne stresne dogodke. Obstaja veliko načinov in mehanizmov kako lahko fenotipska heterogenost poveča fitnes populacije. Mehanizmi heterogenosti so različni in jih v grobem lahko delimo na genetske in ne-genetske. Med ne-genetske heterogenosti populacije sodi heterogenost posameznih celic in je splošno razširjena med mikrobnimi populacijami. Nastane kot posledica stohastičnih nihanj, različnega mikrookolja, zgodovine posamezne celice in njene starosti. Drug primer pozitivnega vpliva heterogenosti so počasneje rastoče podpopulacije, ki vplivajo na dolgoročno preživetje populacije v primeru nenadnih sprememb razmer. Te pod-populacije imajo sicer trenutno manjši fitnes vendar so dolgoročno nujne za preživetje vrste. Še eden od mehanizmov, ki za samo celico ni ugoden je pa potreben za rast in razvoj celotne populacije je programirana celična smrt. Ta je udeležen pri procesih prelaganja sporulacije s pomočjo kanibalizma, reguliranje genetske raznovrstnosti z bratomorom, altruistična celična smrt v korist kolonizacije ali nastanka biofilma. Pomembna prednost fenotipske hetrogenosti, ki bi se jo lahko uporabilo v sintezni biologiji je da za njeno uporabo potrebno manjše poznavanje samega okolja, ko pri uporabi katere druge strategije.

== Nadzorovanje genetske diverzifikacije ==

Sposobnost organizmov, da se preko mutacij in genetske variabilnosti prilagajajo selekcijskemu pritisku je ključnega pomena za njihovo preživetje. Zato bi se lahko kontrolirano genetsko diverzifikacijo lahko uporabilo za spodbujanje prilagodljivosti na spremenljivo okolje pri inženiringu organizmov. Celične linije s pogostejšimi mutacijami so se tako izkazale za uspešnejše pri prilagajanju na določene okoljske pogoje saj imajo koristne mutacije tako večje možnosti, da se izrazijo. Vendar to ni optimalna evolucijska strategija saj je večina mutacij še vedno negativnih.
Naključnostni lokusi so hipermutirajoča zaporedja, ki spodbujajo prilagajanje na novo okolje tako, da uravnavajo izražanje genov. Genska variabilnost se namreč doseže preko mutacij v tandemskih ponovitvah saj tam prihaja do insercij in delecij veliko pogosteje kot drugje v genomu. V kolikor so ta zaporedja vključena v regulatorne regije promotorjev lahko vplivajo na pestrost transkripcije tako da spreminjajo razdaljo med -35 in -10 škatlami. V primeru, da so vnesena v kodirajoča zaporedja lahko vplivajo na izražanje z zamikom bralnega okvirja.

== Kompromisi med različnimi kriteriji pri načrtovanju organizmov ==

Kompromisi so pri inženiringu novih organizmov nujno potrebni saj so v okolju v katerem se nahajajo viri omejeni. Problemi nastanejo zaradi kompleksnega okolja v katerem bo rešitev optimalna za določeno funkcijo neoptimalna za drugo. Predvsem je pomemben kompromis med celično rastjo in kemično sintezo v metabolnem inženirstvu. Saj lahko pri povečanem nastajanju produkta pride do zmanjšanja nastajanja biomase zaradi porabljanja ključih metabolitov, tekmovanja pri transkripciji in translaciji, neravnovesja med kofaktorji in akumuliranja toksičnih intermediatov. To je pomembno predvsem v biosintezav v šaržnih reaktorjih. Tukaj se da ta problem rešiti s preklopom med metabolizmom prilagojenim za rast in tistim prilagojenim za biosintezo. Tako počakamo, da celice dosežejo zadostno gostoto in nato preklopimo na proizvodnjo našega produkta. Vendar tak način ni primeren za trajno regulacijo v naravnih okoljih. Zato se poslužuje regulacije s povratno zanko, ki je izredno pogosto tudi v naravi. Problem pri regulaciji s povratno zanko je v temu, da razpolagamo z omejenim obsegom in pestrostjo poznanih bioloških senzorjev, ki bi lahko služili v ta namen. Zato se poizkuša uporabiti regulacijo na ravni celotnega genoma pri čemer se cilja na promotorje, ki jih regulirajo toksični intermediati katerih se želimo znebiti. Pri temu tako pride do začasne spremembe izražanja genov v metabolni poti.

== Interakcije med sinteznimi potmi v celici in bazalnim metabolizmom ==

Kako bo gostiteljska celica opravljala novo funkcijo je odvisno tudi od prisotnosti bio-molekul potrebnih za transkripcijo in translacijo. Število ribosomov je na primer močno povezano s hitrostjo rasti celic. Samo število operonov za rRNA vpliva na fitnes celic v različnih okoljih. V okoljih kjer je prisotnost hranil konstantno nizka predstavlja manjše število operonov za rRNAa prednost za celico. V okoljih kjer pa količina hranil močno niha imajo prednost organizmi z večjim številom operonov rRNA kar kaže na to da gre za pomemben mehanizem prilagajanja celic na okolje. Vendar število ribosomov ni najprimernejši način regulacije metabolne aktivnosti gostiteljske celice. Eden od globalnih regulatorjev, ki bi lahko bili primerni za modeliranje proteoma je aktivnost RNA polimeraze (RNAP). Ugotovljeno je bilo, da nekatere mutacije na RNAP vodijo v povečano hitrost rasti preko sprememb v izražanju genov v celotnem genomu. Podobno kot RNAP je za regulacijo preživetje celic možno uporabiti sigma faktorje. Prisotnost različnih sigma faktorjev, ki se vežejo na specifične promotorje in tako spremenijo transkripcijsko stanje je ključnega pomena pri odzivu na stres in preživetju celic v stresnih pogojih. Razmerje med različnimi sigma faktorji tako vpliva fitnes celic v stresnem okolju.

== Celične podpopulacije in zasedanje niš v ekosistemu ==

Nova logična vezja ki jih pri sintezni biologiji vstavljamo v genom, lahko za gostiteljsko celico predstavljajo pomembno energetsko breme in je posledica vseh komponent, ki so potrebne za delovanje takšnih vezij in jih more celica sintetizirati. To ima za posledico večje metabolne zahteve kar zmanjša učinkovitost opravljanja funkcije, ki jo želimo v celico vnesti prav tako pa zmanjša evolucijsko stabilnost organizma v okolju. Zato je smiselno zmanjšati število komponent, katere vnesemo v gostiteljsko celico. Eden od načinov za dosego tega cilja je razdelitev dela med več različnih celičnih pod-populacij ali celo med različne vrste organizmov. S tem lahko preprečimo pomanjkanje virov saj tako prerazporedimo tudi energetske potrebe celic med več različnih populacij. Pri tem je potrebno biti pozoren na ravnotežje med populacijami, ki opravljata vsak svojo funkcijo. Z delitvijo dela je mogoče povečati nabor nalog, ki jih lahko opravljajo sintezni organizmi in s tem razširiti njihovo uporabnost na nova področja. Naveza dveh metabolno zelo različnih vrst bakterij je sposobna razgradnje substratov, ki jih en sam organizem ne bi bil sposoben razgraditi zaradi termodinamskih omejitev. Sobivanje različnih populacij organizmov je doseženo tako, da vsak organizem zavzame svojo nišo v ekosistemu, kjer je njegova rast omejena s specifičnimi okoljskimi dejavniki. Različni profili izkoriščanja virov, različne afinitete organizmov do substratov in različna poraba vodijo v boljše izkoriščanje virov iz okolja.
Za načrtovanje tovrstnih ekosistemov je pomembno zavedanje, da organizmi znotraj vrste in med različnimi vrstami med seboj ne le tekmujejo ampak tudi sodelujejo. Zaradi medsebojnega sodelovanja med organizmi so se med številnimi vrstami razvili reducirani genomi zaradi česar je preživetje številnih vrst odvisno od drugih organizmov.
Cilj tovrstnega inženiringa organizmov je stabilna integracija v ekosistem, za kar je potrebno doseči evolucijsko stabilno stanje. To je evolucijsko stanje v katerem vse deviacije v strukturi populacije lahko le zmanjšajo fitnes vsakega organizma. S tem je tudi preprečeno razširjanje organizmov, ki so na začetku prisotni v majhnem številu. Zato je smiselno, da pri uvajanju sintetičnega organizma v okolje poskušamo s tem čim manj spremeniti strukturo populacij v ekosistemu.

== Sintezna ekologija ==

Sintezna ekologija je veja sintezne biologije pri kateri kombiniramo populacije različnih organizmov za opravljanje želene funkcije. Pri tem med seboj kombiniramo organizme, ki sicer v naravi ne sobivajo. Pri temu je glavni izziv sintezne ekologije doseči dolgoročno obnašanje na ekološkem nivoju. Po eni od hipotez naj bi stabilno stanje v ekosistemu nastalo, ko je tekmovanje znotraj vrste večje od tekmovanja med vrstami. Z mikrobnimi združbami je mogoče manipulirati preko spreminjanja pogostosti določenih organizmov, z okoljskimi signali ali s inženiringom organizmov.

Ob temu, da se poizkuša ustvariti organizme, ki bi se v okolju obnašali kar se da stabilno je potrebno pomisliti tudi na nenadzorovano uhajanje teh organizmov v okolje. Pri tem gre predvsem za nenadzorovano širjenje organizmov in horizontalen prenos genov. Zato je potrebno razviti varnostne mehanizme, ki bi preprečevali nenadzorovano širjenje organizmov ali genskega materiala. Mednje sodijo sintezna auksotrofija, odvisnostni plazmidi in organizmi s spremenjenim genskim kodom.

== Zaključek ==

Načrtovane mikrobne združbe, ki so vključene v naravno okolje morejo biti sposobne ohranjati fiziološko aktivnost ter biti ekološko in gentsko stabilne skozi daljše časovno obdobje. V prihodnosti bo za učinkovitejše načrtovanje v kompleksnih okoljih potrebno razviti različna orodja. Učinkovite simulacije okolja, ki bodo omogočale obdelavo velikega števila parametrov z visoko natančnostjo. Razširiti bo potrebno nabor kontrolnih mehanizmov za nadzorovanje celične fiziologije in zaznavanje virov. Izboljšati bo potrebno računske modele za celično rast in delovanje ekosistemov, ki bodo omogočali načrtovanje stabilnih mikrobnih združb.

== Viri ==

Ophelia S. Venturelli, Robert G. Egbert in Adam P. Arkin, Towards engineering biological systems in a broader context, Journal of Molecular Biology, 2015

Zhang H, Lin M, Shi H, Ji W, Huang L, Zhang X, et al. Programming a Pavlovian-like conditioning circuit in Escherichia coli. Nat Commun 2014;5:3102

Cardinale S, Joachimiak MP, Arkin AP. Effects of genetic variation on the E. coli host-circuit interface. Cell Rep 2013;4:231–7

Seminarji SB 2015/16

2016-01-04T21:36:10Z

AleksanderBencic:

Seminarji iz Sintezne biologije v študijskem letu 2015/16 so:

Vir: knjiga [http://journal.frontiersin.org/researchtopic/2866/synthetic-biology-engineering-complexity-and-refactoring-cell-capabilities SYNTHETIC BIOLOGY: ENGINEERING COMPLEXITY AND REFACTORING CELL CAPABILITIES]

* Production of fatty acid-derived valuable chemicals in synthetic microbes ([[Proizvodnja kemikalij iz derivatov maščobnih kislin s pomočjo sintetičnih mikroorganizmov]]) (Maja Grdadolnik) 
* Optimization of the IPP precursor supply for the production of lycopene, decaprenoxanthin and astaxanthin by Corynebacterium glutamicum ([[Optimizacija sinteze IPP kot prekursorja za produkcijo likopena, dekaprenoksantina in astaksantina v Corynebacterium glutamicum]]) (Griša Prinčič) 
* Engineering sugar utilization and microbial tolerance toward lignocellulose conversion [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Konverzija_lignoceluloze_s_pomočjo_izkoriščanja_mikrobne_tolerance_in_inženiringa_sladkorjev] (Kim Potočnik) 
* Cofactor engineering for enhancing the flux of metabolic pathways [[INŽENIRING KOFAKTORJEV ZA IZBOLJŠANJE METABOLIČNIH POTI]] (Nastja Štemberger) 
* [http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4354409/ Can the natural diversity of quorum-sensing advance synthetic biology?] ([[Ali lahko naravna diverziteta quorum sensinga pripomore k napredku v sintezni biologiji?]]) (Tina Snoj) 
* [http://journal.frontiersin.org/article/10.3389/fbioe.2015.00093/full Signal-to-noise ratio measures efficacy of biological computing devices and circuits] ([[Določanje učinkovitosti bioloških naprav in vezij z razmerjem signal-šum]]) (Jakob G. Lavrenčič) 
* A sense of balance: experimental investigation and modeling of a malonyl-CoA sensor in Escherichia coli ([[Senzor za malonil-CoA v bakteriji Escherichia coli]]) (Ajda Rojc) 
* [http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4211546/ New transposon tools tailored for metabolic engineering of Gram-negative microbial cell factories] ([[Metabolični inženiring gram-negativnih bakterij s transpozonskim sistemom]]) (Rok Razpotnik) 

Vir: knjiga [http://journal.frontiersin.org/researchtopic/455/synthetic-biology-applications-in-industrial-microbiology SYNTHETIC BIOLOGY APPLICATIONS IN INDUSTRIAL MICROBIOLOGY]

* Recent Progress in Synthetic Biology for Microbial Production of C3–C10 Alcohols (Urška Rauter) ([[Napredki v sintezni biologiji pri proizvodnji C3-C10 alkoholov v mikroorganizmih]])
* Visualizing Evolution in Real-Time Method for Strain Engineering ([[Vizualizacija evolucije v realnem času – metoda za sevno inženirstvo]]) (Samo Zakotnik)
* [http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3367458/ Engineering Microbial Consortia to Enhance Biomining and Bioremediation] ([[Načrtovanje mikrobnih konzorcijev za izboljšanje biorudarstva in bioremediacije]]) (Maja Kostanjevec)
* Engineering Microbial Chemical Factories to Produce Renewable “Biomonomers” ([[Mikrobiološka proizvodnja obnovljivih biomonomerov in bioplastike]])(Nastja Pirman)
* [http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3446811/ Application of Synthetic Biology in Cyanobacteria and Algae] ([[Uporaba sintezne biologije v cianobakterijah in algah]]) (Špela Tomaž)
* Synthetic Feedback Loop Model for Increasing Microbial Biofuel Production Using a Biosensor (Jernej Pušnik)
* Balance of XYL1 and XYL2 Expression in Different Yeast Chassis for Improved xylose Fermentation (Monika Praznik)
* [http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3630320/ Design and Development of Synthetic Microbial Platform Cells for Bioenergy] ([[Načrtovanje in razvijanje sintetičnih mikrobnih celičnih platform za pridobivanje bioenergije]])(Erik Mršnik)
* [http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3616241/ Microbial Production of Isoprenoids Enabled by Synthetic Biology] ([[Mikrobna produkcija izoprenoidov s sintezno biologijo]]) (Dominik Kert)
* Chemical synthetic biology: a mini-review ([[Kratki predogled kemijske sintezne biologije]]) (Anka Hotko)

Seminarji iz preglednih člankov:

* [http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S002228361500618X Towards engineering biological systems in a broader context] ([[Inženiring bioloških sistemov v širšem kontekstu]]) (Aleksander Benčič)
* [http://revistes.iec.cat/index.php/IM/article/viewFile/139212/137876 Synthetic biology: Novel approaches for microbiology] ([[Sintezno biološki pristopi v mikrobiologiji]]) (Daša Janeš)
* Tools and principles for microbial gene circuit engineering (Marko Radojković)
* Sensitive cells: enabling tools for static and dynamic control of microbial metabolic pathways (Katja Leben)
* Chassis optimization as a cornerstone for the application of synthetic biology based strategies in microbial secondary metabolism ([[Oprimizacija šasij kot osnovni korak pri uporabi sintezno biološkega pristopa pri karakterizaciji mikrobnega sekundarnega metabolizma]]) (Jure Zabret)
* [http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4571725/ Recent advances and opportunities in synthetic logic gates engineering in living cells] ([[Napredki v načrtovanju bioloških logičnih vrat v živih celicah]]) (Monika Biasizzo)
* Programmable genetic circuits for pathway engineering (Urban Javoršek)
* Better together: engineering and application of microbial symbioses (Nejc Petrišič)
* Synthetic biology for microbial production of lipid-based biofuels (Urška Pevec)
* Engineering Biosynthesis Mechanisms for Diversifying Polyhydroxyalkanoates (Mojca Banič)
* Synthetic biology of fungal natural products (Estera Merljak)
* Synthetic biology and biomimetic chemistry as converging technologies fostering a new generation of smart biosensors (Benjamin Bajželj)
* How Synthetic Biology Would Reconsider Natural Bioluminescence and its Application (Ana Grom & Ana Unkovič)
* Synthetic Biology-Toward Therapeutic Solutions (Tanja Korpar)
* Synthetically modified mRNA for efficient and fast human iPS cell generation and direct transdifferentiation to myoblasts (Mirjana Malnar)
* Mammalian synthetic biology: emerging medical applications (Maša Mirkovič)
* Synthetic biology devices and circuits for RNA-based ‘smart vaccines’: a propositional review (Monika Škrjanc)

Inženiring bioloških sistemov v širšem kontekstu

2016-01-04T21:31:39Z

AleksanderBencic: New page: == Uvod == Svet se bo v prihodnjih letih in desetletjih prisiljen soočiti s številnimi globalnimi problemi s področij kmetijstva, energetike, ekologije in zdravstva. Pri reševanju te...

== Uvod ==

Svet se bo v prihodnjih letih in desetletjih prisiljen soočiti s številnimi globalnimi problemi s področij kmetijstva, energetike, ekologije in zdravstva. Pri reševanju teh problemov nam bo lahko v veliko pomoč sintezna biologija saj nam načrtovanje organizmov omogoča, da ti za nas opravljajo želene funkcije. Za dosego tega se poslužuje racionalnega dizajna procesiranja informacij v gostiteljski celici, načrtovanja ekosistemov z uporabo sintezne ekologije ali simulacijo evolucije za izbor želene funkcije. Pri tem smo omejeni z našim pomanjkljivim poznavanjem molekularnih procesov, pomanjkanje kontrole signalnih poti in kako izluščiti splošne principe, ki bi nam omogočili delovanje v spremenljivih okoljih.
Za razširitev uporabe sintezne biologije zunaj laboratorijev morejo biti organizmi sposobni preživeti , ohranjati svojo funkcionalnost in se namnožiti v kompleksnih in spremenljivih okoljih. Tovrstna okolja so na primer bioreaktorji, živalski mikrobiom in rastlinska rizosfera. Če želimo, da bodo organizmi sposobni preživetja v realnem okolju bomo mogli pri njihovem načrtovanju upoštevati številne dejavnike. Pri tem so nam v pomoč številni mehanizmi, ki so že naravno prisotni v organizmih in ekosistemih.

== Odgovori na okoljske dejavnike ==

V naravnih okoljih so celice neprestano izpostavljene različnim signalom iz okolja. Mednje spadajo hranila, antimikrobne snovi, signalne molekule in spremenljivi fizikalno kemijski dejavniki kot sta pH in temperatura. Za uspešno preživetje in rast morejo biti celice sposobne natančno zaznati in pravilno odgovoriti na različne signale. Pri tem so celice v nekaterih primerih sposobne svoj odgovor oblikovati na podlagi predhodne zgodovine signalov. Na celični ravni tako obstajajo regulatorni mehanizmi, ki so sposobni zaznati stanje v okolju, procesirati informacijo in se odzvati s spremembo fiziološkega stanja celic.
Za odgovor na spremembe v okolju so organizmi razvili različne strategije. Najpogostejša strategija odgovora na signale deluje po principu zaznava-obdelava-odgovor. Tovrstne strategije so vsesplošno prisotne vendar imajo tudi nekatere pomanjkljivosti. Prva pomanjkljivost je energijsko breme, ki ga za celico predstavlja sinteza biomolekul potrebnih za zaznavo signala iz okolja. Druga pomanjkljivost je natančnost sklepanja o najverjetnejšem stanju okolja in natančnost prenosa signalov. Tretja takšna pomanjkljivost je časovni zamik pri odgovoru. To lahko vodi v napačne odločitve, h katerim botrujejo šum v informacijah in hitre spremembe v okolju, kar ima lahko katastrofalne posledice za organizme. Določene tovrstne težave se da odpraviti s fenotipsko diversifikacijo, ki je prav tako uporabljajo celice za odgovor na signale iz okolja. Še tretji način pa je stohastično zaznavanje, ki mu sledi stohastični odgovor.
Če se signali iz okolja pojavljajo dovolj pogosto v določenem vzorcu so organizmi sposobni razviti regulatorne mehanizme s predvidevanjem nadaljnjih dogodkov. Tako se organizmi lahko vnaprej pripravijo na dogodke, ki bodo verjetno sledili. Takšne prilagoditve se običajno razvijejo šele na evolucijski časovni skali. Vendar je bilo ugotovljeno, da so nekatere tovrstne prilagoditve možne tudi na krajši laboratorijski časovni skali, kar kaže na evolucijsko plastičnost regulatornih omrežij.

== Vloga raznovrstnosti ==

Raznolikost znotraj populacije igra pomembno vlogo pri odgovoru vrste na nenadne stresne dogodke. Obstaja veliko načinov in mehanizmov kako lahko fenotipska heterogenost poveča fitnes populacije. Mehanizmi heterogenosti so različni in jih v grobem lahko delimo na genetske in ne-genetske. Med ne-genetske heterogenosti populacije sodi heterogenost posameznih celic in je splošno razširjena med mikrobnimi populacijami. Nastane kot posledica stohastičnih nihanj, različnega mikrookolja, zgodovine posamezne celice in njene starosti. Drug primer pozitivnega vpliva heterogenosti so počasneje rastoče podpopulacije, ki vplivajo na dolgoročno preživetje populacije v primeru nenadnih sprememb razmer. Te pod-populacije imajo sicer trenutno manjši fitnes vendar so dolgoročno nujne za preživetje vrste. Še eden od mehanizmov, ki za samo celico ni ugoden je pa potreben za rast in razvoj celotne populacije je programirana celična smrt. Ta je udeležen pri procesih prelaganja sporulacije s pomočjo kanibalizma, reguliranje genetske raznovrstnosti z bratomorom, altruistična celična smrt v korist kolonizacije ali nastanka biofilma. Pomembna prednost fenotipske hetrogenosti, ki bi se jo lahko uporabilo v sintezni biologiji je da za njeno uporabo potrebno manjše poznavanje samega okolja, ko pri uporabi katere druge strategije.

== Nadzorovanje genetske diverzifikacije ==

Sposobnost organizmov, da se preko mutacij in genetske variabilnosti prilagajajo selekcijskemu pritisku je ključnega pomena za njihovo preživetje. Zato bi se lahko kontrolirano genetsko diverzifikacijo lahko uporabilo za spodbujanje prilagodljivosti na spremenljivo okolje pri inženiringu organizmov. Celične linije s pogostejšimi mutacijami so se tako izkazale za uspešnejše pri prilagajanju na določene okoljske pogoje saj imajo koristne mutacije tako večje možnosti, da se izrazijo. Vendar to ni optimalna evolucijska strategija saj je večina mutacij še vedno negativnih.
Naključnostni lokusi so hipermutirajoča zaporedja, ki spodbujajo prilagajanje na novo okolje tako, da uravnavajo izražanje genov. Genska variabilnost se namreč doseže preko mutacij v tandemskih ponovitvah saj tam prihaja do insercij in delecij veliko pogosteje kot drugje v genomu. V kolikor so ta zaporedja vključena v regulatorne regije promotorjev lahko vplivajo na pestrost transkripcije tako da spreminjajo razdaljo med -35 in -10 škatlami. V primeru, da so vnesena v kodirajoča zaporedja lahko vplivajo na izražanje z zamikom bralnega okvirja.

== Kompromisi med različnimi kriteriji pri načrtovanju organizmov ==

Kompromisi so pri inženiringu novih organizmov nujno potrebni saj so v okolju v katerem se nahajajo viri omejeni. Problemi nastanejo zaradi kompleksnega okolja v katerem bo rešitev optimalna za določeno funkcijo neoptimalna za drugo. Predvsem je pomemben kompromis med celično rastjo in kemično sintezo v metabolnem inženirstvu. Saj lahko pri povečanem nastajanju produkta pride do zmanjšanja nastajanja biomase zaradi porabljanja ključih metabolitov, tekmovanja pri transkripciji in translaciji, neravnovesja med kofaktorji in akumuliranja toksičnih intermediatov. To je pomembno predvsem v biosintezav v šaržnih reaktorjih. Tukaj se da ta problem rešiti s preklopom med metabolizmom prilagojenim za rast in tistim prilagojenim za biosintezo. Tako počakamo, da celice dosežejo zadostno gostoto in nato preklopimo na proizvodnjo našega produkta. Vendar tak način ni primeren za trajno regulacijo v naravnih okoljih. Zato se poslužuje regulacije s povratno zanko, ki je izredno pogosto tudi v naravi. Problem pri regulaciji s povratno zanko je v temu, da razpolagamo z omejenim obsegom in pestrostjo poznanih bioloških senzorjev, ki bi lahko služili v ta namen. Zato se poizkuša uporabiti regulacijo na ravni celotnega genoma pri čemer se cilja na promotorje, ki jih regulirajo toksični intermediati katerih se želimo znebiti. Pri temu tako pride do začasne spremembe izražanja genov v metabolni poti.

== Interakcije med sinteznimi potmi v celici in bazalnim metabolizmom ==

Kako bo gostiteljska celica opravljala novo funkcijo je odvisno tudi od prisotnosti bio-molekul potrebnih za transkripcijo in translacijo. Število ribosomov je na primer močno povezano s hitrostjo rasti celic. Samo število operonov za rRNA vpliva na fitnes celic v različnih okoljih. V okoljih kjer je prisotnost hranil konstantno nizka predstavlja manjše število operonov za rRNAa prednost za celico. V okoljih kjer pa količina hranil močno niha imajo prednost organizmi z večjim številom operonov rRNA kar kaže na to da gre za pomemben mehanizem prilagajanja celic na okolje. Vendar število ribosomov ni najprimernejši način regulacije metabolne aktivnosti gostiteljske celice. Eden od globalnih regulatorjev, ki bi lahko bili primerni za modeliranje proteoma je aktivnost RNA polimeraze (RNAP). Ugotovljeno je bilo, da nekatere mutacije na RNAP vodijo v povečano hitrost rasti preko sprememb v izražanju genov v celotnem genomu. Podobno kot RNAP je za regulacijo preživetje celic možno uporabiti sigma faktorje. Prisotnost različnih sigma faktorjev, ki se vežejo na specifične promotorje in tako spremenijo transkripcijsko stanje je ključnega pomena pri odzivu na stres in preživetju celic v stresnih pogojih. Razmerje med različnimi sigma faktorji tako vpliva fitnes celic v stresnem okolju.
Nova logična vezja ki jih pri sintezni biologiji vstavljamo v genom, lahko za gostiteljsko celico predstavljajo pomembno energetsko breme in je posledica vseh komponent, ki so potrebne za delovanje takšnih vezij in jih more celica sintetizirati. To ima za posledico večje metabolne zahteve kar zmanjša učinkovitost opravljanja funkcije, ki jo želimo v celico vnesti prav tako pa zmanjša evolucijsko stabilnost organizma v okolju. Zato je smiselno zmanjšati število komponent, katere vnesemo v gostiteljsko celico. Eden od načinov za dosego tega cilja je razdelitev dela med več različnih celičnih pod-populacij ali celo med različne vrste organizmov. S tem lahko preprečimo pomanjkanje virov saj tako prerazporedimo tudi energetske potrebe celic med več različnih populacij. Pri tem je potrebno biti pozoren na ravnotežje med populacijami, ki opravljata vsak svojo funkcijo. Z delitvijo dela je mogoče povečati nabor nalog, ki jih lahko opravljajo sintezni organizmi in s tem razširiti njihovo uporabnost na nova področja. Naveza dveh metabolno zelo različnih vrst bakterij je sposobna razgradnje substratov, ki jih en sam organizem ne bi bil sposoben razgraditi zaradi termodinamskih omejitev. Sobivanje različnih populacij organizmov je doseženo tako, da vsak organizem zavzame svojo nišo v ekosistemu, kjer je njegova rast omejena s specifičnimi okoljskimi dejavniki. Različni profili izkoriščanja virov, različne afinitete organizmov do substratov in različna poraba vodijo v boljše izkoriščanje virov iz okolja.
Za načrtovanje tovrstnih ekosistemov je pomembno zavedanje, da organizmi znotraj vrste in med različnimi vrstami med seboj ne le tekmujejo ampak tudi sodelujejo. Zaradi medsebojnega sodelovanja med organizmi so se med številnimi vrstami razvili reducirani genomi zaradi česar je preživetje številnih vrst odvisno od drugih organizmov.
Cilj tovrstnega inženiringa organizmov je stabilna integracija v ekosistem, za kar je potrebno doseči evolucijsko stabilno stanje. To je evolucijsko stanje v katerem vse deviacije v strukturi populacije lahko le zmanjšajo fitnes vsakega organizma. S tem je tudi preprečeno razširjanje organizmov, ki so na začetku prisotni v majhnem številu. Zato je smiselno, da pri uvajanju sintetičnega organizma v okolje poskušamo s tem čim manj spremeniti strukturo populacij v ekosistemu.

== Sintezna ekologija ==

Sintezna ekologija je veja sintezne biologije pri kateri kombiniramo populacije različnih organizmov za opravljanje želene funkcije. Pri tem med seboj kombiniramo organizme, ki sicer v naravi ne sobivajo. Pri temu je glavni izziv sintezne ekologije doseči dolgoročno obnašanje na ekološkem nivoju. Po eni od hipotez naj bi stabilno stanje v ekosistemu nastalo, ko je tekmovanje znotraj vrste večje od tekmovanja med vrstami. Z mikrobnimi združbami je mogoče manipulirati preko spreminjanja pogostosti določenih organizmov, z okoljskimi signali ali s inženiringom organizmov.

Ob temu, da se poizkuša ustvariti organizme, ki bi se v okolju obnašali kar se da stabilno je potrebno pomisliti tudi na nenadzorovano uhajanje teh organizmov v okolje. Pri tem gre predvsem za nenadzorovano širjenje organizmov in horizontalen prenos genov. Zato je potrebno razviti varnostne mehanizme, ki bi preprečevali nenadzorovano širjenje organizmov ali genskega materiala. Mednje sodijo sintezna auksotrofija, odvisnostni plazmidi in organizmi s spremenjenim genskim kodom.

== Zaključek ==

Načrtovane mikrobne združbe, ki so vključene v naravno okolje morejo biti sposobne ohranjati fiziološko aktivnost ter biti ekološko in gentsko stabilne skozi daljše časovno obdobje. V prihodnosti bo za učinkovitejše načrtovanje v kompleksnih okoljih potrebno razviti različna orodja. Učinkovite simulacije okolja, ki bodo omogočale obdelavo velikega števila parametrov z visoko natančnostjo. Razširiti bo potrebno nabor kontrolnih mehanizmov za nadzorovanje celične fiziologije in zaznavanje virov. Izboljšati bo potrebno računske modele za celično rast in delovanje ekosistemov, ki bodo omogočali načrtovanje stabilnih mikrobnih združb.

== Viri ==

Ophelia S. Venturelli, Robert G. Egbert in Adam P. Arkin, Towards engineering biological systems in a broader context, Journal of Molecular Biology, 2015

Zhang H, Lin M, Shi H, Ji W, Huang L, Zhang X, et al. Programming a Pavlovian-like conditioning circuit in Escherichia coli. Nat Commun 2014;5:3102

Cardinale S, Joachimiak MP, Arkin AP. Effects of genetic variation on the E. coli host-circuit interface. Cell Rep 2013;4:231–7

2015-bionano-seminar

2015-03-29T19:08:33Z

AleksanderBencic: /* Seznam seminarjev */

= Bionanotehnologija- seminar =
doc. dr. Gregor Gunčar, K2.022

== Seznam seminarjev ==
{| {{table}}
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Avtor 1'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Avtor 2'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Naslov seminarja'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Datum za oddajo'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Datum predstavitve'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Recenzent 1'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Recenzent 2'''
|-
| Anže Prašnikar||Monika Praznik ||||29.03.||31.03.||Aneja Tuljak||Angelika Vižintin
|-
| Varja Božič||Eva Knapič||Razgradljivi kondomi s protimikrobno zaščito||29.03.||31.03.||Eva Udovič||Maja Grdadolnik
|-
| Belkisa Velagić||Aleksander Benčič||Avtomobilski encimski katalizator||29.03.||31.03.||Nika Kurinčič||Tjaša Goričan
|-
| Naja Vrankar||Valter Bergant||||31.03.||02.04.||Nataša Žigante||Luka Smole
|-
| Tilen Volčanšek||Veronika Jarc||||31.03.||02.04.||Anže Prašnikar||Jakob Gašper Lavrenčič
|-
| Tanja Lipec||Iza Ogris||||31.03.||02.04.||Varja Božič||Klara Tereza Novoselc
|-
| Katja Lovrin||Mitja Crček||||05.04.||07.04.||Belkisa Velagić||Monika Praznik
|-
| Saša Balažic||Urban Javoršek ||||05.04.||07.04.||Naja Vrankar||Eva Knapič
|-
| Urban Borštnik||Sara Primec||||05.04.||07.04.||Tilen Volčanšek||Aleksander Benčič
|-
| Nives Ahlin||Kim Kos||||12.04.||14.04.||Tanja Lipec||Valter Bergant
|-
| Matic Bevec||Estera Merljak||||12.04.||14.04.||Katja Lovrin||Veronika Jarc
|-
| Vida Špindler||Jernej Pušnik||||12.04.||14.04.||Saša Balažic||Iza Ogris
|-
| Jasmina Sedmak||Maxi Sagmeister||||19.04.||21.04.||Urban Borštnik||Mitja Crček
|-
| Sanja Popović||Benjamin Bajželj||||19.04.||21.04.||Nives Ahlin||Urban Javoršek
|-
| Blaž Komar||Alja Zottel||||19.04.||21.04.||Matic Bevec||Sara Primec
|-
| Blaž Perič||Katarina Uršič||||03.05.||05.05.||Vida Špindler||Kim Kos
|-
| Simon Preložnik||Maja Remškar||||03.05.||05.05.||Jasmina Sedmak||Estera Merljak
|-
| Kaja Javoršek||Tina Gregorič||||03.05.||05.05.||Sanja Popović||Jernej Pušnik
|-
| Damir Hamulić||Anita Kustec||||10.05.||12.05.||Blaž Komar||Maxi Sagmeister
|-
| Janja Fortin||Tina Snoj||||10.05.||12.05.||Blaž Perič||Benjamin Bajželj
|-
| Rajko Vnuk||Mojca Banič||||10.05.||12.05.||Simon Preložnik||Alja Zottel
|-
| Rok Grm||Ajda Rojc||||17.05.||19.05.||Kaja Javoršek||Katarina Uršič
|-
| Kristina Gavranić||Barbara Žužek||||17.05.||19.05.||Damir Hamulić||Maja Remškar
|-
| Urška Mohorič||Griša Prinčič||||17.05.||19.05.||Janja Fortin||Tina Gregorič
|-
| Maja Ramić||Nejc Petrišič||||24.05.||26.05.||Rajko Vnuk||Anita Kustec
|-
| Barbara Jeras||Tamara Marić||||24.05.||26.05.||Rok Grm||Tina Snoj
|-
| Matic Urlep||Samo Zakotnik||||24.05.||26.05.||Kristina Gavranić||Mojca Banič
|-
| Urban Verbič||Angelika Vižintin||||31.05.||02.06.||Urška Mohorič||Ajda Rojc
|-
| Nataša Žigante||Maja Grdadolnik||||31.05.||02.06.||Maja Ramić||Barbara Žužek
|-
| Aneja Tuljak||Tjaša Goričan||||31.05.||02.06.||Barbara Jeras||Griša Prinčič
|-
| Eva Udovič||Luka Smole||||07.06.||09.06.||Matic Urlep||Nejc Petrišič
|-
| Nika Kurinčič||Jakob Gašper Lavrenčič||||07.06.||09.06.||Urban Verbič||Tamara Marić
|-
| Klara Tereza Novoselc||||||07.06.||09.06.||Samo Zakotnik||
|}

== Gradivo za predavanja ==
Gradivo za predavanja najdete v [http://ucilnica.fkkt.uni-lj.si/ spletni učilnici].

==Naloga==
'''Vaša naloga je: '''
Po dva študenta skupaj pripravita projektno nalogo iz področja Bionanotehnologije. Najpomembnejša je originalna ideja za nek izvedljiv projekt.
Predlagana struktura:
* Uvod
* Predstavitev problema, znanstvena izhodišča, cilji
* Izvedba projekta, metodologija, tehnike, materiali, vprašanja, hipoteze
* Literatura

Za pripravo seminarja velja naslednje: 
* Prva stran seminarja naj vsebuje naslov projekta, avtorje, povzetek (od 130 do 160 besed) in grafični povzetek (čez približno pol strani)
* Seminar pripravite v obliki seminarske naloge na ~5 straneh A4 (pisava 12, enojni razmak, 2,5 cm robovi). Zelo pomembno je, da je obseg od 1500 do 2000 besed . Seminarska naloga mora vsebovati najmanj tri slike. Slika mora imeti legendo in v besedilu mora biti na ustreznem mestu sklic na sliko. 
* Seminar oddajte do datuma oddaje, ki je naveden v tabeli v elektronski obliki z uporabo [http://bio.ijs.si/~zajec/poslji/ tega obrazca].
* Vsi seminarji so v elektronski obliki dostopni [http://bio.ijs.si/~zajec/poslji/bioseminar/ tukaj].
* Ustna predstavitev sledi na dan, ki je vpisan v tabeli. Za predstavitev je na voljo 20 minut, predstavitev pa ne sme biti krajša od 15 minut (popust :-)). Nalogo predstavita oba študenta (razdelita si čas). Recenzenti morajo biti na predstavitvi prisotni.
* Predstavitvi sledi razprava. Recenzenti podajo pripombe k projektu in postavijo po dve vprašanji.
* Na dan predstavitve morate docentu še pred predstavitvijo oddati končno verzijo seminarja v enem izvodu, elektronsko verzijo seminarja in predstavitev pa oddati na strežnik na dan predstavitve do polnoči.

==Imena datotek==
Prosim vas, da vse datoteke poimenujete po naslednjem receptu:
* 19_nano_Priimek1_Priimek2.doc(x) za seminar, npr. 19_nano_Craik_Venter.docx
* 19_nano_Priimek1_Priimek2.ppt(x) za prezentacijo, npr. 19_nano_Craik_Venter.pptx

==Ocenjevanje seminarjev==
Recenzenti ocenijo seminar tako, da izpolnijo [https://docs.google.com/forms/d/1WdCXoXo1zkRrVlLKIcEV1z_MyhavU-3ERBm9n2oiawI/viewform recenzentsko poročilo] na spletu. Recenzentsko poročilo morate oddati najkasneje do predstavitve seminarja.

== Mnenje o predstavitvi ==
Vsak posameznik '''mora''' oceniti seminar, tako da odda svoje [https://docs.google.com/forms/d/1ToLPn78T9W3G6Hm5hV0mLseFYghiLQMlRPGb0J5zft8/viewform mnenje] najkasneje v sedmih dneh po predstavitvi. Kdor na seminarju ni bil prisoten, mnenja '''ne sme''' oddati.

==Urejanje spletnih strani na wikiju==
Wiki so razvili zato, da lahko spletne vsebine ureja vsakdo. Ukazi so preprosti, dokler si ne zamislite česa prav posebnega. Vseeno pa je Word v primerjavi z wikijem pravo čudežno orodje... Če imate težave z oblikovanjem besedila, si preberite poglavje o urejanju wiki-strani na Wikipediji ([http://en.wikipedia.org/wiki/Help:Editing tule] v angleščini in [http://sl.wikipedia.org/wiki/Wikipedija:Urejanje_strani tu] v slovenščini). Pomaga tudi, če pogledate, kako je zapisana kakšna stran, ki se vam zdi v redu: kliknite na zavihek 'Uredite stran' in si poglejte, kako so vpisane povezave, kako nov odstavek in podobno. ''Na koncu seveda pod oknom za urejanje kliknite na 'Prekliči'.''

==Citiranje virov==
Citiranje je možno po več shemah, važno je, da se držite ene same. V seminarskih nalogah in diplomskih nalogah FKKT uprabljajte shemo citiranja, ki je pobarvana zeleno.
Temeljno načelo je, da je treba vir navesti na tak način, da ga je mogoče nedvoumno poiskati.
Za citate v naravoslovju je najpogostejše citiranje po pravilniku ISO 690. [http://www.zveza-zotks.si/gzm/dokumenti/literatura.html Pravila], ki upoštevajo omenjeni standard, so pripravili pri ZTKS. Sicer pa ima vsaka revija lahko svoj način citiranja, ki ga je treba pri pisanju članka upoštevati. 
'''Citiranje knjig:''' 
Priimek, I. ''Naslov''. Kraj: Založba, letnica. 
Priimek, I. ''Naslov: podnaslov''. Izdaja. Kraj: Založba, letnica. Zbirka, številka. ISBN. 

Boyer, R. ''Temelji biokemije''. Ljubljana: Študentska založba, 2005. 
Glick BR in Pasternak JJ. ''Molecular biotechnology: principles and applications of recombinant DNA''. 3. izdaja. Washington: ASM Press, 2003. ISBN 1-55581-269-4. 
Če so avtorji trije, je beseda in med drugim in tretjim avtorjem. Če so avtorji več kot trije, napišemo samo prvega in dopišemo ''et al''. (in drugi, po latinsko). Vse, kar je latinsko, pišemo poševno (npr. tudi imena rastlin in živali, pojme ''in vivo'', ''in vitro'' ipd.).

'''Citiranje člankov:''' 
Priimek, I. Naslov. ''Naslov revije'', letnica, letnik, številka, strani. 
Lartigue, C., Glass, J. I., Alperovich, N., Pieper, R., Parmar, P. P., Hutchison III, C. A., Smith, H. O. in Venter, J. C.
Genome transplantation in bacteria: changing one species to another. ''Science'', 2007, 317, str. 632-638.

Alternativni način citiranja (predvsem v družboslovju) je po pravilih APA, kjer članke citirajo takole: 
Priimek, I. (letnica, številka). Naslov. Naslov revije, strani. 
Lartigue C. ''et al.'' (2007, 317) Genome transplantation in bacteria: changing one species to another. ''Science'', 632-638.

Revija Science uporablja skrajšani zapis: 
C. Lartigue ''et al''. Science 317, 632 (2007) 

V diplomah na FKKT je treba navesti vire tako, da izpišete tudi naslov citiranega dela in strani od-do (ne samo začetne). Navesti morate tudi vse avtorje dela, razen v primeru, ko jih je 10 ali več. Takrat navedite le prvih devet, za ostale pa uporabite okrajšavo in sod. (in sodelavci). Pred zadnjim avtorjem naj bo vedno besedica "in".

'''Citiranje spletnih virov:''' 
Priimek, I. ''Naslov dokumenta''. Izdaja. Kraj: Založnik, letnica. Datum zadnjega popravljanja. [Datum citiranja.] spletni naslov 
strangeguitars. ''On the brink of artificial life''. 6. 10. 2007. [citirano 13. 11. 2007] http://www.metafilter.com/65331/On-the-brink-of-artificial-life 
Navedemo čim več podatkov; pogosto vseh iz pravila ne boste našli.

Talk:Pregled in prihodnost postopkov za pripravo iPSC

2013-06-06T16:43:27Z

AleksanderBencic: New page: Jernej Pušnik: Uvod, Prve metode priprave iPSC, Zmanjšanje nezaželenih virusnih vgraditev v genom, Drugi dejavniki, ki vplavajo na učinkovitost metod pripravljanja iPSCs Aleksander Be...

Jernej Pušnik: Uvod, Prve metode priprave iPSC, Zmanjšanje nezaželenih virusnih vgraditev v genom, Drugi dejavniki, ki vplavajo na učinkovitost metod pripravljanja iPSCs

Aleksander Benčič: Alternative uporabi c-Myc, Alternative uporabi Oct4, Drugačni pristopi k pripravi iPSC, Transdiferenciacija

Pregled in prihodnost postopkov za pripravo iPSC

2013-06-05T15:33:54Z

AleksanderBencic:

Prve inducirane pluripotentne celice (krajše iPSC) so bile proizvedene leta 2006 in sicer iz mišjih celic, leto kasneje pa še iz človeških. Zasluge za to revolucionarno odkritje si delite dve skupini raziskovalcev, prva pod vodstvom Shinya Yamanaka iz japonske in druga skupina Jamesa Thompsona iz ZDA. Ko je novica o odkritju obšla svet, je to vzbudilo mnoga pričakovanja o uporabi teh celic na različnih področjih in povzročilo veliko zanimanje znanstvenikov širom po svetu. Z možnostjo produkcije iPSC je končno postalo mogoče pridobiti matične celice, ki so izredno pomembne pri raziskavah, brez kontroverzne uporabe embrijev. Te celice so tako predstavljale priložnost za razvoj: modelov človeških bolezni in vitro, orodij za opazovanje vpliva raznih substanc na človeško tkivo in seveda virov različnih somatskih celic pri zdravljenju bolezni. Zato je področje pridobivanja iPSC v zadnjih nekaj letih doživelo izjemen razcvet in še vedno predstavlja zelo obetavno smer za nadaljnje raziskave.

== Pregled postopkov za pripravo iPSC ==

Prvi dve metodi produkcije pluripotentnih celic iz diferenciranih, ki sta jih odkrila Yamanaka in Thomson, sta temeljili na uporabi štirih reprogramacijskih faktorjev (krajše RF). Japonski raziskovalci so uporabili Oct4, Sox2, Klf4 in c-Myc, medtem ko so američani namesto zadnjih dveh uporabili Lin28 in Nanog. Oboji so nato omenjene faktorje v genom vnesli s pomočjo virusne transdukcije, kar je omogočilo njihovo izražanje in tako postopno reprogramacijo celice. Obe metodi sta bili uspešni tako na mišjih, kot tudi človeških celicah.
Vendar je kmalu postalo jasno, da ti dve metodi nista dovolj učinkoviti za uresničitev vseh potencialov IPSC. Največji problem je predstavljala velika količina naključne DNA, ki se je zaradi uporabe virusov, vgradila v genom skupaj z RF, kar pa je predstavljalo veliko tveganje nastanka neželenih mutacij.Za generacijo stabilnih celičnih kultur iPSC, je potrebna veliko večja učinkovitost, kot sta jo lahko zagotovili omenjeni metodi, saj so z njima dobili le približno 0,1% uporabnih pluripotentnih celic. V primerjavi z embrionalnimi zarodnimi celicami (ESC), so bile te celice zelo slabe kvalitete, kar je bil še en razlog za razvoj naprednejših metod.

== Uporaba drugih reprogramacijskih faktorjev za pripravo iPSC ==

'''Alternative uporabi c-Myc'''

Velik problem pri pripravi matičnih celic predstavlja njihova tumorogenost. Ta problem je izrazit predvsem pri zarodnih matičnih celicah, prisoten pa je tudi pri pripravi iPSC. Eden od reprogramacijskih faktorjev, c-Myc, ki se uporabljajo za reprogramiranje v iPSC je močan onkogen. Zato si raziskovalci prizadevajo, da bi zanj odkrili učinkovit zamenjavo, pri čemer se pogosto porajajo problemi nizke učinkovitosti in tehnično zahtevne izvedbe priprave. V zadnjih letih so bile odkrite številne tehnike kako se izogniti uporabi c-Myc, ki vključujejo različne pristope, bodisi z uporabo drugih transkripcijskih faktorjev ali nekodirajoče RNA. Prvi pristop je da c-Myc preprosto nadomestimo z drugim reprogramacijskim faktorjev, kakršna sta Gli1 in L-Myc. Gli1 je transkripcijski faktor, ki se izraža zgolj v enoceličnem obdobju embrionalnega razvoja, L-Myc pa spada v isto družino kot c-Myc. Kot nadomestilo za c-Myc se lahko uporabi tudi Parp1(poli(ADP-riboza) polimeraza 1), katere delovanje je močno povezano c-Myc. Nadaljnje, izkazalo se je da lahko RF Tbx3 ne le nadomesti c-Myc, ampak je celo učinkovitejši. Drugi pristop je da aktiviramo Wnt signalizacijo, gre za signalno omrežje, ki sodeluje pri prenosu signalov iz plazmaleme v notranjost celice. Lahko se uporabi kombinacija inhibicije p53 in povečane ekspresije UTI1. UTI1 je za embrionalne matične celice specifičen transkripcijski faktor. Poleg tega lahko ti dve metodi povečata nastajanje kolonij iPSC.
Nastanek iPSC pospešuje tudi utišanje p53/p21 poti, vendar lahko to vodi do nestabilnosti genoma. Z nekaterimi novimi metodami lahko nadomestimo poleg c-Myc tudi druge transkripcijske faktorje. Esrrb(z estrogenom povezan receptor β) lahko nadomesti c-Myc in Klf4, domneva se da lahko skupaj z Nanog sodeluje pri aktivaciji Oct4. Skupini znanstvenikov je uspelo reprogramirati mišje fibroblaste zgolj z Oct4 in aktivacijo sonic hedgehog signalizacije. Z uporabo Jhdm1b(člana družine Jumonji histon 3 lizin 36 demetilaz) se lahko nadomesti celo tri transkripcijske faktorje(Sox2, Klf4 in c-Myc) preko aktivacije miR-302/367. Podobno lahko BMP( kostni morfogeni proteini) samo z Oct4 sprožijo reprogramiranje mišjih fibroblastov z aktivacijo faze MET(Mesenchymal-to-Epithelial Transition), ki je kritična v procesu reprogramiranja.

'''Alternative uporabi Oct4'''

Transkripcijski faktor Oct4 igra osrednjo vlogo pri reprogramiranju celic v iPSC, vendar se ga lahko zamenja z uporabo drugačnih pristopov. Lahko ga nadomesti uporaba Nr5a2, sicer podobnega jedrnega receptorja, skupaj z ekspresijo Sox2 in Klf4. Prav tako lahko vsiljena ekspresija E-kadherina nadomesti Oct4 v mišjih fibroblastih. Namesto Oct4 se lahko uporabi DNA hidroksilaza Tet1, ki preko demetilacije reaktivira Oct4.

'''Načini vnosa reprogramacijskih faktorjev'''

V grobem metode za pripravo iPSC razdelimo na tiste pri katerih v celico vnašamo želene komponente z virusi in tiste brez uporabe virusov, najpogosteje s transfekcijo. Pri virusnih metodah je najprej prišlo do izboljšanja omenjenih pomanjkljivosti z uporabo lentivirusnih konstruktov z policistronskim izražanjem, kar pomeni, da se geni za vse RF izražajo kot en sam transkript. To je močno zmanjšalo število neželene DNA, vrinjene v genom tarčne celice. Nadaljnji napredek na tem področju je prinesla uporaba raznih izrezovalnih sistemov, kot je Cre/LoxP, ki lahko iz genoma odstranijo integrirano DNA (transgene). Tako dobljene celice so veliko bolj podobne ESC in imajo izboljšan diferenciacijski potencial. IPSC, ki niso vsebovale niti enega integriranega transgena so bile najprej pridobljene z ti. PiggyBac transpozicijo, kasneje z začasno transfekcijo plazmidov, episomalnimi vektorji iz Epstein-Barr virusa in neintegrirajočimi virusi kot sta Raav In Sendai virus. Veliko je obetala tudi tudi uporaba sintetične modificirane mRNA, miRNA in rekombinantnih proteinov za pripravo iPSC. Vse te metode odlikuje odsotnost transgenov, vendar pa imajo, z izjemo piggyBac in metode z mRNA, v primerjavi z integracijskimi virusnimi zelo nizko učinkovitost.

'''Povečanje ušinkovitost reprogramiranja'''

Pri produkciji čim bolj kvalitetnih iPSC pa se je izkazalo za izredno pomembno tudi količinsko razmerje med posameznimi RF. Mnoge študije so pokazale, da je še posebej veliko pozornost treba posvetiti intenziteti izražanja Oct4 in Klf4. . Kot koristen dodatek se je izkazal tudi vitamin C, ki je poveča učinkovitost reprogramiranja in izboljša kvaliteto. Pomembno vlogo pri procesu reprogramiranja ima stanje kromatina, vendar sami mehanizmi, ki so v ozadju reprogramiranja še vedno niso razjasnjeni. Kritično točko v aktivaciji bi lahko predstavljala metilacija evkromatina.

== Drugačni pristopi k pripravi iPSC ==

Popolnoma drugačen je pristop pri katerem lahko za reprogramiranje uporabimo nokodirajočo RNA (ncRNA). Uporabni sta predvsem mikroRNA in dolge intergenske RNA(oz. lincRNA). Rot regulator reprogramiranja je med lincRNA znana lincRNA-RoR, ki služi pri reprogramiranje človeških somatskih celic v pluripotentne. Veliko pa obetajo tudi miRNA: miR-200c, skupina miR-302/367 in člani družine miR-369.
Kot nova oblika virusnega načina vnosa informacije v celico je bil odkrit rAAV(rekombinanten adeno-associate virus), ki se je izkazal ko zelo učinkovit pri vnosu transgene DNA v celico. S tem poskrbimo za konstantno izražanje transkripcijskih faktorjev potrebnih za reprogramiranje.
Katera od številnih na novo odkritih tehnik reprogramiranja do iPSC se bo izkazala za najučinkovitejšo bodo pokazale nadaljnje raziskave in predvsem uporabnost novih metod.

== Direktno reprogramiranje v druge celične tipe (transdiferenciacija) ==

Matične celice pogosto služijo temu da lahko iz njih razvijemo želeno tkivo zato je smiselno razmišljanje, da bi preskočili stanje pluripotentnosti in celice reprogramirali direktno v želeno vrsto celic. Metode pri dosegu tako imenovane transdiferenciacije so sila podobne metodam uporabljenim pri vzgoji iPSC. Uporabljeni so tudi isti štirje transkripcijski faktorji kot pri iPSC. Znanstvenikom je uspela transdiferenciacija mišjih fibroblastov v matične živčne celice, zgolj z kontrolirano uporabo štirih faktorjev. Za te celice je bilo ugotovljeno da niso bile v vmesnji fazi pluripotentnosti, kakor so znansveni sprva domnevali. Prav tako je možno, zgolj z dolgotrajno ekspresijo Oct4, pretvoriti fibroblast v hemopoetične matične celice. Ena od poglavitnih prednosti transdiferenciacije je da dobimo po reprogramiranju zgolj eno vrsto celic, medtem, ko pri vzgoji iz iPSC lahko nastane več celičnih tipov.

== Viri ==

Samer MI Hussein in Andras A Nagy, Progress made in the reprograming field: new factors, new strategies and a new outlook, Current Options in Genetics & Development, 2012, št. 22, str. 435-443

Janghwan Kim in sod., Direct reprogramming of mouse fibroblast to neural progenitors, PNAS, 2011, let. 108, št. 19, str. 7838-7843

Shih-Hwa Chiou in sod., Poly(ADP-ribose) polymerase 1 regulates nuclear reprograming and promotes iPSC generation without c-Myc, JEM, 2012, izd. 210, št. 1, str. 85-98

Yawei Gao in sod., REplacement of Oct4 by Tet1 during iPSC Induction Reveals an Important Role of DNA Methylation and Hydroxymethylation in Reprograming, Cell Stem Cell, 2011, št. 8, str. 96-105

Yamanaka, Induced Pluripotent Cells: Past, Present, and Future; Cell Stem Cell, 2012, št. 8, str. 678-684
[[Category:SEM]] [[Category:BMB]]

Reprogramiranje celic

2013-05-27T16:54:01Z

AleksanderBencic: /* Skupine */

Seminarji pri predmetu Molekularna biologija bodo v študijskem letu 2012/13 povezani s temo Reprogramiranje celic. Pri tem ne bomo obravnavali (samo) izbrisa metilacijskih vzorcev na DNA, kar je reprogramiranje v osnovi pomenilo, pač pa se bomo ukvarjali s pripravo induciranih pluripotentnih celic. Pogosto postopek imenujejo dediferenciacija. Pri tem odraslo, diferencirano somatsko celico z biokemijskimi in molekularnobiološkimi pristopi spremenimo na tak način, da postane zelo podobna izvornim celicam. Pridobi torej sposobnost, da se ponovno diferencira v veliko različnih tipov odraslih celic. Za osnovne raziskave na tem področju so podelili Nobelovo nagrado za fiziologijo oz. medicino za leto 2012 japonskemu raziskovalcu Šinju Jamanaku, ki je prve take celice pripravil leta 2006. Gre torej za precej novo področje v celični molekularni biologiji.

V nadaljevanju so navedena nekatera izhodišča oz. naslovi referatov, ki jih bomo izvedli ob koncu semestra. Naslove lahko v okviru danih izhodišč prilagodite, ne smete pa se bistveno odmakniti od tega, kar je predlagano. Preverite, ali se morebitne spremembe, ki jih želite vnesti, ne dotikajo teme koga drugega. Prekrivanja med referati naj bo čim manj.

Vsako temo obdelata dva ali največ trije študenti. Predlagate lahko tudi dodatne teme ali spremembe naslovov, če se vam to zdi smiselno. Vsaka skupina pripravi povzetek seminarja z vsaj 1000 besedami in ga objavi na tem wikiju. Povzetek ne vsebuje slikovnega gradiva, lahko pa vključuje povezave do slik in videov na spletu. Navedite do 5 ključnih virov (ti ne štejejo v vsoto 1000 besed), ki ste jih uporabili. Osredotočite se na osnovno temo, ki ste si jo izbrali in vključite čim manj splošnega uvoda. Pripravite tudi predstavitev, dolgo pribl. 15 min. Razširjenega seminarja ni treba pripraviti v pisni obliki; napišete samo povzetek na wikiju in predstavite seminar v predavalnici.

Tema je v osnovi precej celičnobiološko naravnana. Vseeno pa izpostavite tiste elemente, ki so biokemijski, torej katere so ključne biološke molekule, ki so potrebne, da procesi tečejo v smeri dediferenciacije, s katerimi drugimi molekulami interagirajo, katere molekularnobiološke tehnike so uporabili raziskovalci, kako delujejo transkripcijski faktorji ipd. V seznamu tem so (razen pri prvih dveh) navedeni članki, ki naj vam služijo kot izhodišče za pripravo. Članki so pisani zelo strokovno, zato si boste morali pomagati še z drugimi viri, ki jih poiščite sami.

Vse skupine morajo objaviti povzetek seminarja na wikiju najkasneje 27.5. opolnoči. Predstavitve seminarjev 1 - 4 bodo 29.5., 5 - 8 31.5., 9 - 12 5.6. in 13 - 15 7.6.2013. Vsaka skupina ima torej za predstavitev 14-18 minut časa, sledi pa razprava (~5 min.). Vsak član skupine mora predstaviti en del seminarja, pri čemer mora biti delo enakomerno razdeljeno med vse. V povzetku navedite, kdo je napisal kateri del (na wiki-strani uporabite zavihek 'discussion').

# Biokemijske značilnosti izvornih celic - pregled
# Epigenetsko reprogramiranje - pregled
# Reprogramiranje somatskih celic po fuziji z embrionalnimi izvornimi celicami (Science 2005) - http://www.sciencemag.org/content/309/5739/1369
# Inducirane pluripotentne celice iz mišjih fibroblastov (Cell 2006) - http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867406009767
# Izboljšane mišje inducirane pluripotentne celice (Nature 2007) - http://www.nature.com/nature/journal/v448/n7151/full/nature05934.html in http://www.nature.com/nature/journal/v448/n7151/full/nature05944.html /tema za 3 študente/
# Uporaba iPSC za zdravljenje anemije srpastih celic pri miših (Science 2007) - http://www.sciencemag.org/content/318/5858/1920
# Prve človeške inducirane pluripotentne celice (Cell in Science 2007) - http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867407014717 in http://www.sciencemag.org/content/318/5858/1917 /tema za 3 študente/
# Brezvirusni način priprave iPSC (Science 2008) - http://www.sciencemag.org/content/322/5903/945 in http://www.sciencemag.org/content/322/5903/949 /tema za 3 študente/
# Reprogramiranje z dvema faktorjema (Nature 2008) - http://www.nature.com/nature/journal/v454/n7204/full/nature07061.html
# Reprogramiranje s transpozicijo (Nature 2009) - http://www.nature.com/nature/journal/v458/n7239/full/nature07863.html
# Kloniranje miši iz iPSC (Nature 2009) - http://www.nature.com/nature/journal/v461/n7260/full/nature08267.html in http://www.nature.com/nature/journal/v461/n7260/full/nature08310.html /za 3 študente/
# Tumorigenost iPSC (Stem Cells 2009) - http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/stem.37/full
# Reprogramiranje z miRNA (Cell Stem Cell 2011) - http://download.cell.com/cell-stem-cell/pdf/PIIS1934590911002219.pdf
# Alternativni pristopi za pripravo iPSC (Nature Rev. Gen. 2011) - https://www.salk.edu/labs/belmonte/pubs/2011/2011-216-nrg.gonzalez.pdf /za 1-2 študenta/
# Pregled in prihodnost postopkov za pripravo iPSC (Curr. Opinion Gen. Develop. 2012) - http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0959437X12001037 /za 1-2 študenta/

== Skupine ==

Skupine za projektno nalogo - po 1 - 3 za vsako temo (imena in priimke vpišite v oklepaj za naslovom teme):

# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Biokemijske_zna%C4%8Dilnosti_izvornih_celic Biokemijske značilnosti izvornih celic](Urška Rode)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Epigenetsko_reprogramiranje_celic Epigenetsko reprogramiranje] (Karmen Belšak, Maša Mohar)
# Reprogramiranje somatskih celic po fuziji z embrionalnimi izvornimi celicami (Erik Janežič, Tomaž Rozmarič)
# Inducirane pluripotentne celice iz mišjih fibroblastov (Ana Kunšek, Nastja Pirman)
# Izboljšane mišje inducirane pluripotentne celice /za 3 študente/ (Julija Mazej, Bojana Lazović, Maja Kostanjevec)
# Uporaba iPSC za zdravljenje anemije srpastih celic pri miših (Špela Tomaž, Zala Gluhić, Ajda Rojc)
# Prve človeške inducirane pluripotentne celice (Dejan Marjanovič, Suzana Semič)
# Brezvirusni način priprave iPSC /za 3 študente/(Griša Prinčič, Erik Mršnik, Jakob Gašper Lavrenčič)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Reprogramiranje_z_dvema_faktorjema Reprogramiranje z dvema faktorjema](Samo Zakotnik, Ana Grom, Mirjana Malnar)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Reprogramiranje_s_transpozicijo Reprogramiranje s transpozicijo] (Barbara Dušak, Sara Lorbek)
# Kloniranje miši iz iPSC /za 3 študente/ (Ellen Malovrh, Ana Potočnik, Rok Razpotnik)
# Tumorigenost iPSC (Urška Navodnik, Ana Remžgar)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Reprogramiranje_z_miRNA Reprogramiranje z miRNA] (Monika Biasizzo, Katja Leben, Estera Merljak)
# Alternativni pristopi za pripravo iPSC /za 1-2 študenta/
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Pregled_in_prihodnost_postopkov_za_pripravo_iPSC Pregled in prihodnost postopkov za pripravo iPSC] / (Aleksander Benčič, Jernej Pušnik)
# Kombiniranje tehnologije induciranih pluripotentnih matičnih celic in genskih modifikacij pri zdravljenju mišične distrofije (Urška Rauter)

Naslov teme povežite z novo wiki-stranjo, na katero napišite povzetek. Na koncu besedila (pod viri) v novo vrstico dodajte naslednji oznaki: [[Category:SEM]] [[Category:BMB]]

Kako so bili urejeni seminarji lani, si lahko ogledate na strani [[RNA-interferenca]], kjer boste našli tudi dodatne informacije za bolj poglobljeno učenje Molekularne biologije na to temo.

Pregled in prihodnost postopkov za pripravo iPSC

2013-05-27T16:51:13Z

AleksanderBencic: New page: Prve inducirane pluripotentne celice (krajše iPSC) so bile proizvedene leta 2006 in sicer iz mišjih celic, leto kasneje pa še iz človeških. Zasluge za to revolucionarno odkritje si de...

Prve inducirane pluripotentne celice (krajše iPSC) so bile proizvedene leta 2006 in sicer iz mišjih celic, leto kasneje pa še iz človeških. Zasluge za to revolucionarno odkritje si delite dve skupini raziskovalcev, prva pod vodstvom Shinya Yamanaka iz japonske in druga skupina Jamesa Thompsona iz ZDA. Ko je novica o odkritju obšla svet, je to vzbudilo mnoga pričakovanja o uporabi teh celic na različnih področjih in povzročilo veliko zanimanje znanstvenikov širom po svetu. Z možnostjo produkcije iPSC je končno postalo mogoče pridobiti matične celice, ki so izredno pomembne pri raziskavah, brez kontroverzne uporabe embrijev. Te celice so tako predstavljale priložnost za razvoj: modelov človeških bolezni in vitro, orodij za opazovanje vpliva raznih substanc na človeško tkivo in seveda virov različnih somatskih celic pri zdravljenju bolezni. Zato je področje pridobivanja iPSC v zadnjih nekaj letih doživelo izjemen razcvet in še vedno predstavlja zelo obetavno smer za nadaljnje raziskave.

== Pregled postopkov za pripravo iPSC ==

Prvi dve metodi produkcije pluripotentnih celic iz diferenciranih, ki sta jih odkrila Yamanaka in Thomson, sta temeljili na uporabi štirih reprogramacijskih faktorjev (krajše RF). Japonski raziskovalci so uporabili Oct4, Sox2, Klf4 in c-Myc, medtem ko so američani namesto zadnjih dveh uporabili Lin28 in Nanog. Oboji so nato omenjene faktorje v genom vnesli s pomočjo virusne transdukcije, kar je omogočilo njihovo izražanje in tako postopno reprogramacijo celice. Obe metodi sta bili uspešni tako na mišjih, kot tudi človeških celicah.
Vendar je kmalu postalo jasno, da ti dve metodi nista dovolj učinkoviti za uresničitev vseh potencialov IPSC. Največji problem je predstavljala velika količina naključne DNA, ki se je zaradi uporabe virusov, vgradila v genom skupaj z RF, kar pa je predstavljalo veliko tveganje nastanka neželenih mutacij. Ugotovljena je bila tudi mutagenost faktorja c-Myc. Za generacijo stabilnih celičnih kultur iPSC, je potrebna veliko večja učinkovitost, kot sta jo lahko zagotovili omenjeni metodi, saj so z njima dobili le približno 0,1% uporabnih pluripotentnih celic. V primerjavi z embrionalnimi zarodnimi celicami (ESC), so bile te celice zelo slabe kvalitete, kar je bil še en razlog za razvoj naprednejših metod.
Prvi napredki na področju priprave iPSC so bili v iskanju nadomestkov za c-Myc. Prvi dve odkriti alternativi sta bila Glis-1 in L-Myc, ki sta kasneje tudi obveljala kot najboljša nadomestka, saj se je z njihovo uporabo tudi izboljšala kvaliteta dobljenih pluripotentnih celic.
V grobem metode za pripravo iPSC razdelimo na tiste pri katerih v celico vnašamo želene komponente z virusi in tiste brez uporabe virusov, najpogosteje s transfekcijo. Pri virusnih metodah je najprej prišlo do izboljšanja omenjenih pomanjkljivosti z uporabo lentivirusnih konstruktov z policistronskim izražanjem, kar pomeni, da se geni za vse RF izražajo kot en sam transkript. To je močno zmanjšalo število neželene DNA, vrinjene v genom tarčne celice. Nadaljnji napredek na tem področju je prinesla uporaba raznih izrezovalnih sistemov, kot je Cre/LoxP, ki lahko iz genoma odstranijo integrirano DNA (transgene). Tako dobljene celice so veliko bolj podobne ESC in imajo izboljšan diferenciacijski potencial. IPSC, ki niso vsebovale niti enega integriranega transgena so bile najprej pridobljene z ti. PiggyBac transpozicijo, kasneje z začasno transfekcijo plazmidov, episomalnimi vektorji iz Epstein-Barr virusa in neintegrirajočimi virusi kot sta Raav In Sendai virus. Veliko je obetala tudi tudi uporaba sintetične modificirane mRNA, miRNA in rekombinantnih proteinov za pripravo iPSC. Vse te metode odlikuje odsotnost transgenov, vendar pa imajo, z izjemo piggyBac in metode z mRNA, v primerjavi z integracijskimi virusnimi zelo nizko učinkovitost.

'''Pvečanje ušinkovitost reprogramiranja'''

Pri produkciji čim bolj kvalitetnih iPSC pa se je izkazalo za izredno pomembno tudi količinsko razmerje med posameznimi RF. Mnoge študije so pokazale, da je še posebej veliko pozornost treba posvetiti intenziteti izražanja Oct4 in Klf4. . Kot koristen dodatek se je izkazal tudi vitamin C, ki je poveča učinkovitost reprogramiranja in izboljša kvaliteto. Pomembno vlogo pri procesu reprogramiranja ima stanje kromatina, vendar sami mehanizmi, ki so v ozadju reprogramiranja še vedno niso razjasnjeni. Kritično točko v aktivaciji bi lahko predstavljala metilacija evkromatina.

== Uporaba drugih reprogramacijskih faktorjev za pripravo iPSC ==

'''Alternative uporabi c-Myc'''

Velik problem pri pripravi matičnih celic predstavlja njihova tumorogenost. Ta problem je izrazit predvsem pri zarodnih matičnih celicah, prisoten pa je tudi pri pripravi iPSC. Eden od reprogramacijskih faktorjev, c-Myc, ki se uporabljajo za reprogramiranje v iPSC je močan onkogen. Zato si raziskovalci prizadevajo, da bi zanj odkrili učinkovit zamenjavo, pri čemer se pogosto porajajo problemi nizke učinkovitosti in tehnično zahtevne izvedbe priprave. V zadnjih letih so bile odkrite številne tehnike kako se izogniti uporabi c-Myc, ki vključujejo različne pristope, bodisi z uporabo drugih transkripcijskih faktorjev ali nekodirajoče RNA. Prvi pristop je da c-Myc preprosto nadomestimo z drugim reprogramacijskim faktorjev, kakršna sta Gli1 in L-Myc. Gli1 je transkripcijski faktor, ki se izraža zgolj v enoceličnem obdobju embrionalnega razvoja, L-Myc pa spada v isto družino kot c-Myc. Kot nadomestilo za c-Myc se lahko uporabi tudi Parp1(poli(ADP-riboza) polimeraza 1), katere delovanje je močno povezano c-Myc. Nadaljnje, izkazalo se je da lahko RF Tbx3 ne le nadomesti c-Myc, ampak je celo učinkovitejši. Drugi pristop je da aktiviramo Wnt signalizacijo, gre za signalno omrežje, ki sodeluje pri prenosu signalov iz plazmaleme v notranjost celice. Lahko se uporabi kombinacija inhibicije p53 in povečane ekspresije UTI1. UTI1 je za embrionalne matične celice specifičen transkripcijski faktor. Poleg tega lahko ti dve metodi povečata nastajanje kolonij iPSC.
Nastanek iPSC pospešuje tudi utišanje p53/p21 poti, vendar lahko to vodi do nestabilnosti genoma. Z nekaterimi novimi metodami lahko nadomestimo poleg c-Myc tudi druge transkripcijske faktorje. Esrrb(z estrogenom povezan receptor β) lahko nadomesti c-Myc in Klf4, domneva se da lahko skupaj z Nanog sodeluje pri aktivaciji Oct4. Skupini znanstvenikov je uspelo reprogramirati mišje fibroblaste zgolj z Oct4 in aktivacijo sonic hedgehog signalizacije. Z uporabo Jhdm1b(člana družine Jumonji histon 3 lizin 36 demetilaz) se lahko nadomesti celo tri transkripcijske faktorje(Sox2, Klf4 in c-Myc) preko aktivacije miR-302/367. Podobno lahko BMP( kostni morfogeni proteini) samo z Oct4 sprožijo reprogramiranje mišjih fibroblastov z aktivacijo faze MET(Mesenchymal-to-Epithelial Transition), ki je kritična v procesu reprogramiranja.

'''Alternative uporabi Oct4'''

Transkripcijski faktor Oct4 igra osrednjo vlogo pri reprogramiranju celic v iPSC, vendar se ga lahko zamenja z uporabo drugačnih pristopov. Lahko ga nadomesti uporaba Nr5a2, sicer podobnega jedrnega receptorja, skupaj z ekspresijo Sox2 in Klf4. Prav tako lahko vsiljena ekspresija E-kadherina nadomesti Oct4 v mišjih fibroblastih. Namesto Oct4 se lahko uporabi DNA hidroksilaza Tet1, ki preko demetilacije reaktivira Oct4.

== Drugačni pristopi k pripravi iPSC ==

Popolnoma drugačen je pristop pri katerem lahko za reprogramiranje uporabimo nokodirajočo RNA (ncRNA). Uporabni sta predvsem mikroRNA in dolge intergenske RNA(oz. lincRNA). Rot regulator reprogramiranja je med lincRNA znana lincRNA-RoR, ki služi pri reprogramiranje človeških somatskih celic v pluripotentne. Veliko pa obetajo tudi miRNA: miR-200c, skupina miR-302/367 in člani družine miR-369.
Kot nova oblika virusnega načina vnosa informacije v celico je bil odkrit rAAV(rekombinanten adeno-associate virus), ki se je izkazal ko zelo učinkovit pri vnosu transgene DNA v celico. S tem poskrbimo za konstantno izražanje transkripcijskih faktorjev potrebnih za reprogramiranje.
Katera od številnih na novo odkritih tehnik reprogramiranja do iPSC se bo izkazala za najučinkovitejšo bodo pokazale nadaljnje raziskave in predvsem uporabnost novih metod.

== Direktno reprogramiranje v druge celične tipe (transdiferenciacija) ==

Matične celice pogosto služijo temu da lahko iz njih razvijemo želeno tkivo zato je smiselno razmišljanje, da bi preskočili stanje pluripotentnosti in celice reprogramirali direktno v želeno vrsto celic. Metode pri dosegu tako imenovane transdiferenciacije so sila podobne metodam uporabljenim pri vzgoji iPSC. Uporabljeni so tudi isti štirje transkripcijski faktorji kot pri iPSC. Znanstvenikom je uspela transdiferenciacija mišjih fibroblastov v matične živčne celice, zgolj z kontrolirano uporabo štirih faktorjev. Za te celice je bilo ugotovljeno da niso bile v vmesnji fazi pluripotentnosti, kakor so znansveni sprva domnevali. Prav tako je možno, zgolj z dolgotrajno ekspresijo Oct4, pretvoriti fibroblast v hemopoetične matične celice. Ena od poglavitnih prednosti transdiferenciacije je da dobimo po reprogramiranju zgolj eno vrsto celic, medtem, ko pri vzgoji iz iPSC lahko nastane več celičnih tipov.

== Viri ==

Samer MI Hussein in Andras A Nagy, Progress made in the reprograming field: new factors, new strategies and a new outlook, Current Options in Genetics & Development, 2012, št. 22, str. 435-443

Janghwan Kim in sod., Direct reprogramming of mouse fibroblast to neural progenitors, PNAS, 2011, let. 108, št. 19, str. 7838-7843

Shih-Hwa Chiou in sod., Poly(ADP-ribose) polymerase 1 regulates nuclear reprograming and promotes iPSC generation without c-Myc, JEM, 2012, izd. 210, št. 1, str. 85-98

Yawei Gao in sod., REplacement of Oct4 by Tet1 during iPSC Induction Reveals an Important Role of DNA Methylation and Hydroxymethylation in Reprograming, Cell Stem Cell, 2011, št. 8, str. 96-105

Yamanaka, Induced Pluripotent Cells: Past, Present, and Future; Cell Stem Cell, 2012, št. 8, str. 678-684
[[Category:SEM]] [[Category:BMB]]

User:AleksanderBencic

2013-05-26T22:03:49Z

AleksanderBencic: Removing all content from page

User:AleksanderBencic

2013-05-26T22:00:17Z

AleksanderBencic: New page: == Pregled in prihodnost postopkov za pripravo iPSC == == Uvod == Prve inducirane pluripotentne celice (krajše iPSC) so bile proizvedene leta 2006 in sicer iz mišjih celic, leto kasn...

== Pregled in prihodnost postopkov za pripravo iPSC ==

== Uvod ==

Prve inducirane pluripotentne celice (krajše iPSC) so bile proizvedene leta 2006 in sicer iz mišjih celic, leto kasneje pa še iz človeških. Zasluge za to revolucionarno odkritje si delite dve skupini raziskovalcev, prva pod vodstvom Shinya Yamanaka iz japonske in druga skupina Jamesa Thompsona iz ZDA. Ko je novica o odkritju obšla svet, je to vzbudilo mnoga pričakovanja o uporabi teh celic na različnih področjih in povzročilo veliko zanimanje znanstvenikov širom po svetu. Z možnostjo produkcije iPSC je končno postalo mogoče pridobiti matične celice, ki so izredno pomembne pri raziskavah, brez kontroverzne uporabe embrijev. Te celice so tako predstavljale priložnost za razvoj: modelov človeških bolezni in vitro, orodij za opazovanje vpliva raznih substanc na človeško tkivo in seveda virov različnih somatskih celic pri zdravljenju bolezni. Zato je področje pridobivanja iPSC v zadnjih nekaj letih doživelo izjemen razcvet in še vedno predstavlja zelo obetavno smer za nadaljnje raziskave.

== Pregled postopkov za pripravo iPSC ==

Prvi dve metodi produkcije pluripotentnih celic iz diferenciranih, ki sta jih odkrila Yamanaka in Thomson, sta temeljili na uporabi štirih reprogramacijskih faktorjev (krajše RF). Japonski raziskovalci so uporabili Oct4, Sox2, Klf4 in c-Myc, medtem ko so američani namesto zadnjih dveh uporabili Lin28 in Nanog. Oboji so nato omenjene faktorje v genom vnesli s pomočjo virusne transdukcije, kar je omogočilo njihovo izražanje in tako postopno reprogramacijo celice. Obe metodi sta bili uspešni tako na mišjih, kot tudi človeških celicah.
Vendar je kmalu postalo jasno, da ti dve metodi nista dovolj učinkoviti za uresničitev vseh potencialov IPSC. Največji problem je predstavljala velika količina naključne DNA, ki se je zaradi uporabe virusov, vgradila v genom skupaj z RF, kar pa je predstavljalo veliko tveganje nastanka neželenih mutacij. Ugotovljena je bila tudi mutagenost faktorja c-Myc. Za generacijo stabilnih celičnih kultur iPSC, je potrebna veliko večja učinkovitost, kot sta jo lahko zagotovili omenjeni metodi, saj so z njima dobili le približno 0,1% uporabnih pluripotentnih celic. V primerjavi z embrionalnimi zarodnimi celicami (ESC), so bile te celice zelo slabe kvalitete, kar je bil še en razlog za razvoj naprednejših metod.
Prvi napredki na področju priprave iPSC so bili v iskanju nadomestkov za c-Myc. Prvi dve odkriti alternativi sta bila Glis-1 in L-Myc, ki sta kasneje tudi obveljala kot najboljša nadomestka, saj se je z njihovo uporabo tudi izboljšala kvaliteta dobljenih pluripotentnih celic.
V grobem metode za pripravo iPSC razdelimo na tiste pri katerih v celico vnašamo želene komponente z virusi in tiste brez uporabe virusov, najpogosteje s transfekcijo. Pri virusnih metodah je najprej prišlo do izboljšanja omenjenih pomanjkljivosti z uporabo lentivirusnih konstruktov z policistronskim izražanjem, kar pomeni, da se geni za vse RF izražajo kot en sam transkript. To je močno zmanjšalo število neželene DNA, vrinjene v genom tarčne celice. Nadaljnji napredek na tem področju je prinesla uporaba raznih izrezovalnih sistemov, kot je Cre/LoxP, ki lahko iz genoma odstranijo integrirano DNA (transgene). Tako dobljene celice so veliko bolj podobne ESC in imajo izboljšan diferenciacijski potencial. IPSC, ki niso vsebovale niti enega integriranega transgena so bile najprej pridobljene z ti. PiggyBac transpozicijo, kasneje z začasno transfekcijo plazmidov, episomalnimi vektorji iz Epstein-Barr virusa in neintegrirajočimi virusi kot sta Raav In Sendai virus. Veliko je obetala tudi tudi uporaba sintetične modificirane mRNA, miRNA in rekombinantnih proteinov za pripravo iPSC. Vse te metode odlikuje odsotnost transgenov, vendar pa imajo, z izjemo piggyBac in metode z mRNA, v primerjavi z integracijskimi virusnimi zelo nizko učinkovitost.
Pri produkciji čim bolj kvalitetnih iPSC pa se je izkazalo za izredno pomembno tudi količinsko razmerje med posameznimi RF. Mnoge študije so pokazale, da je še posebej veliko pozornost treba posvetiti intenziteti izražanja Oct4 in Klf4. . Kot koristen dodatek se je izkazal tudi vitamin C, ki je poveča učinkovitost reprogramiranja in izboljša kvaliteto. Pomembno vlogo pri procesu reprogramiranja ima stanje kromatina, vendar sami mehanizmi, ki so v ozadju reprogramiranja še vedno niso razjasnjeni. Kritično točko v aktivaciji bi lahko predstavljala metilacija evkromatina.

== Uporaba drugih reprogramacijskih faktorjev za pripravo iPSC ==

'''Alteernative uporabi c-Myc'''

Velik problem pri pripravi matičnih celic predstavlja njihova tumorogenost. Ta problem je izrazit predvsem pri zarodnih matičnih celicah, prisoten pa je tudi pri pripravi iPSC. Eden od rastnih faktorjev, c-Myc, ki se uporabljajo za reprogramiranje v iPSC je močen onkogen. Zato si raziskovalci prizadevajo, da bi zanj odkrili učinkovit zamenjavo, pri čemer se pogosto porajajo problemi nizke učinkovitosti in tehnično zahtevne izvedbe priprave. V zadnjih letih so bile odkrite številne tehnike kako se izogniti uporabi c-Myc in vključuje različne pristope, bodisi z uporabo drugih transkripcijskih faktorjev ali nekodirajoče RNA. Prvi pristop je da c-Myc preprosto nadomestimo z drugim reprogramacijskim faktorjev, kakršna sta Gli1 in L-Myc. Gli1 je transkripcijski faktor, ki se izraža zgolj v enoceličnem obdobju embrionalnega razvoja, L-Myc pa spada v isto družino kot c-Myc. Kot nadomestilo za c-Myc se lahko uporabi tudi Parp1(poli(ADP-riboza) polimeraza 1), katere delovanje je močno povezano c-Myc. Nadaljnje, izkazalo se je da lahko Tbx3 ne le nadomesti c-Myc ampak je celo učinkovitejši. Drugi pristop je da aktiviramo Wnt signalizacijo, gre za signalno omrežje, ki sodeluje pri prenosu signalov iz plazmaleme v notranjost celice. Lahko se uporabi kombinacija inhibicije p53 in povečane ekspresije UTI1. UTI1 je za embrionalne matične celice specifičen transkripcijski faktor. Poleg tega lahko ti dve metodi povečata nastajanje kolonij iPSC.
Nastanek iPSC pospešuje tudi utišanje p53/p21 poti, vendar lahko to vodi do nestabilnosti genoma. Z nekaterimi novimi metodami lahko nadomestimo poleg c-Myc tudi druge transkripcijske faktorje. Esrrb(z estrogenom povezan receptor β) lahko nadomesti c-Myc in Klf4, domneva se da lahko skupaj z Nanog sodeluje pri aktivaciji Oct4. Skupini znanstvenikov je uspelo reprogramirati mišje fibroblaste zgolj z Oct4 in aktivacijo sonic hedgehog signalizacije. Z uporabo Jhdm1b(člana družine Jumonji histon 3 lizin 36 demetilaz) se lahko nadomesti celo tri transkripcijske faktorje(Sox2, Klf4 in c-Myc) preko aktivacije miR-302/367. Podobno lahko BMP( kostni morfogeni proteini) samo z Oct4 sprožijo reprogramiranje mišjih fibroblastov z aktivacijo faze MET(Mesenchymal-to-Epithelial Transition), ki je kritična v procesu reprogramiranja.

'''Alternative uporabi Oct4'''

Transkripcijski faktor Oct4 igra osrednjo vlogo pri reprogramiranju celic v iPSC, vendar se ga lahko zamenja z uporabo drugačnih pristopov. Lahko ga nadomesti uporaba Nr5a2, sicer podobnega jedrnega receptorja, skupaj z ekspresijo Sox2 in Klf4. Prav tako lahko vsiljena ekspresija E-kadherina nadomesti Oct4 v mišjih fibroblastih. Namesto Oct4 se lahko uporabi DNA hidroksilaza Tet1, ki preko demetilacije reaktivira Oct4.

== Drugačni pristopi k pripravi iPSC ==

Popolnoma drugačen je pristop pri katerem lahko za reprogramiranje uporabimo nokodirajočo RNA. Uporabni sta predvsem mikroRNA in dolge intergenske RNA(oz. lincRNA). Rot regulator reprogramiranja je med lincRNA znana lincRNA-RoR, ki služi pri reprogramiranje človeških somatskih celic v pluripotentne.
Kot nova oblika virusnega načina vnosa informacije v celico je bil odkrit rAAV(rekombinanten adeno-associate virus), ki se je izkazal ko zelo učinkovit pri vnosu transgene DNA v celico. S tem poskrbimo za konstantno izražanje transkripcijskih faktorjev potrebnih za reprogramiranje.
Katera od številnih na novo odkritih tehnik reprogramiranja do iPSC se bo izkazala za najučinkovitejšo bodo pokazale nadaljnje raziskave in predvsem uporabnost novih metod.

== Direktno reprogramiranje v druge celične tipe (transdiferenciacija) ==

Matične celice pogosto služijo temu da lahko iz njih razvijemo želeno tkivo zato je smiselno razmišljanje, da bi preskočili stanje pluripotentnosti in celice reprogramirali direktno v želeno vrsto celic. Metode pri dosegu tako imenovane transdiferenciacije so sila podobne metodam uporabljenim pri vzgoji iPSC. Uporabljeni so tudi isti štirje transkripcijski faktorji kot pri iPSC. Znanstvenikom je uspela transdiferenciacija mišjih fibroblastov v matične živčne celice, zgolj z kontrolirano uporabo štirih faktorjev. Prav tako je možno zgolj z dolgotrajno ekspresijo Oct4 pretvoriti fibroblast v hemopoetične matične celice. Ena od poglavitnih prednosti transdiferenciacije je da dobimo po reprogramiranju zgolj eno vrsto celic, medtem, ko pri vzgoji iz iPSC nastane več celičnih tipov.

== Viri ==

Samer MI Hussein in Andras A Nagy, Progress made in the reprograming field: new factors, new strategies and a new outlook, Current Options in Genetics & Development, 2012, št. 22, str. 435-443

Janghwan Kim in sod., Direct reprogramming of mouse fibroblast to neural progenitors, PNAS, 2011, let. 108, št. 19, str. 7838-7843

Shih-Hwa Chiou in sod., Poly(ADP-ribose) polymerase 1 regulates nuclear reprograming and promotes iPSC generation without c-Myc, JEM, 2012, izd. 210, št. 1, str. 85-98

Yawei Gao in sod., REplacement of Oct4 by Tet1 during iPSC Induction Reveals an Important Role of DNA Methylation and Hydroxymethylation in Reprograming, Cell Stem Cell, 2011, št. 8, str. 96-105

Yamanaka, Induced Pluripotent Cells: Past, Present, and Future; Cell Stem Cell, 2012, št. 8, str. 678-684
[[Category:SEM]] [[Category:BMB]]

Reprogramiranje celic

2013-03-25T18:50:00Z

AleksanderBencic: /* Skupine */

Seminarji pri predmetu Molekularna biologija bodo v študijskem letu 2012/13 povezani s temo Reprogramiranje celic. Pri tem ne bomo obravnavali (samo) izbrisa metilacijskih vzorcev na DNA, kar je reprogramiranje v osnovi pomenilo, pač pa se bomo ukvarjali s pripravo induciranih pluripotentnih celic. Pogosto postopek imenujejo dediferenciacija. Pri tem odraslo, diferencirano somatsko celico z biokemijskimi in molekularnobiološkimi pristopi spremenimo na tak način, da postane zelo podobna izvornim celicam. Pridobi torej sposobnost, da se ponovno diferencira v veliko različnih tipov odraslih celic. Za osnovne raziskave na tem področju so podelili Nobelovo nagrado za fiziologijo oz. medicino za leto 2012 japonskemu raziskovalcu Šinju Jamanaku, ki je prve take celice pripravil leta 2006. Gre torej za precej novo področje v celični molekularni biologiji.

V nadaljevanju so navedena nekatera izhodišča oz. naslovi referatov, ki jih bomo izvedli ob koncu semestra. Naslove lahko v okviru danih izhodišč prilagodite, ne smete pa se bistveno odmakniti od tega, kar je predlagano. Preverite, ali se morebitne spremembe, ki jih želite vnesti, ne dotikajo teme koga drugega. Prekrivanja med referati naj bo čim manj.

Vsako temo obdelata dva ali največ trije študenti. Predlagate lahko tudi dodatne teme ali spremembe naslovov, če se vam to zdi smiselno. Vsaka skupina pripravi povzetek seminarja z vsaj 1000 besedami in ga objavi na tem wikiju. Povzetek ne vsebuje slikovnega gradiva, lahko pa vključuje povezave do slik in videov na spletu. Navedite do 5 ključnih virov (ti ne štejejo v vsoto 1000 besed), ki ste jih uporabili. Osredotočite se na osnovno temo, ki ste si jo izbrali in vključite čim manj splošnega uvoda. Pripravite tudi predstavitev, dolgo pribl. 15 min.

Tema je v osnovi precej celičnobiološko naravnana. Vseeno pa izpostavite tiste elemente, ki so biokemijski, torej katere so ključne biološke molekule, ki so potrebne, da procesi tečejo v smeri dediferenciacije, s katerimi drugimi molekulami interagirajo, katere molekularnobiološke tehnike so uporabili raziskovalci, kako delujejo transkripcijski faktorji ipd. V seznamu tem so (razen pri prvih dveh) navedeni članki, ki naj vam služijo kot izhodišče za pripravo. Članki so pisani zelo strokovno, zato si boste morali pomagati še z drugimi viri, ki jih poiščite sami.

Vse skupine morajo objaviti povzetek seminarja na wikiju najkasneje 27.5. opolnoči. Predstavitve seminarjev 1 - 4 bodo 29.5., 5 - 8 31.5., 9 - 12 5.6. in 13 - 15 7.6.2013. Vsaka skupina ima torej za predstavitev 14-18 minut časa, sledi pa razprava (~5 min.). Vsak član skupine mora predstaviti en del seminarja, pri čemer mora biti delo enakomerno razdeljeno med vse. V povzetku navedite, kdo je napisal kateri del (na wiki-strani uporabite zavihek 'discussion').

# Biokemijske značilnosti izvornih celic - pregled
# Epigenetsko reprogramiranje - pregled
# Reprogramiranje somatskih celic po fuziji z embrionalnimi izvornimi celicami (Science 2005) - http://www.sciencemag.org/content/309/5739/1369
# Inducirane pluripotentne celice iz mišjih fibroblastov (Cell 2006) - http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867406009767
# Izboljšane mišje inducirane pluripotentne celice (Nature 2007) - http://www.nature.com/nature/journal/v448/n7151/full/nature05934.html in http://www.nature.com/nature/journal/v448/n7151/full/nature05944.html /tema za 3 študente/
# Uporaba iPSC za zdravljenje anemije srpastih celic pri miših (Science 2007) - http://www.sciencemag.org/content/318/5858/1920
# Prve človeške inducirane pluripotentne celice (Cell in Science 2007) - http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867407014717 in http://www.sciencemag.org/content/318/5858/1917 /tema za 3 študente/
# Brezvirusni način priprave iPSC (Science 2008) - http://www.sciencemag.org/content/322/5903/945 in http://www.sciencemag.org/content/322/5903/949 /tema za 3 študente/
# Reprogramiranje z dvema faktorjema (Nature 2008) - http://www.nature.com/nature/journal/v454/n7204/full/nature07061.html
# Reprogramiranje s transpozicijo (Nature 2009) - http://www.nature.com/nature/journal/v458/n7239/full/nature07863.html
# Kloniranje miši iz iPSC (Nature 2009) - http://www.nature.com/nature/journal/v461/n7260/full/nature08267.html in http://www.nature.com/nature/journal/v461/n7260/full/nature08310.html /za 3 študente/
# Tumorigenost iPSC (Stem Cells 2009) - http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/stem.37/full
# Reprogramiranje z miRNA (Cell Stem Cell 2011) - http://download.cell.com/cell-stem-cell/pdf/PIIS1934590911002219.pdf
# Alternativni pristopi za pripravo iPSC (Nature Rev. Gen. 2011) - https://www.salk.edu/labs/belmonte/pubs/2011/2011-216-nrg.gonzalez.pdf /za 1-2 študenta/
# Pregled in prihodnost postopkov za pripravo iPSC (Curr. Opinion Gen. Develop. 2012) - http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0959437X12001037 /za 1-2 študenta/

== Skupine ==

Skupine za projektno nalogo - po 1 - 3 za vsako temo (imena in priimke vpišite v oklepaj za naslovom teme):

# Biokemijske značilnosti izvornih celic
# Epigenetsko reprogramiranje (Karmen Belšak, Maša Mohar)
# Reprogramiranje somatskih celic po fuziji z embrionalnimi izvornimi celicami
# Inducirane pluripotentne celice iz mišjih fibroblastov
# Izboljšane mišje inducirane pluripotentne celice /za 3 študente/
# Uporaba iPSC za zdravljenje anemije srpastih celic pri miših (Špela Tomaž, Zala Gluhić, Ajda Rojc)
# Prve človeške inducirane pluripotentne celice (Dejan Marjanovič, Suzana Semič)
# Brezvirusni način priprave iPSC /za 3 študente/(Griša Prinčič, Erik Mršnik)
# Reprogramiranje z dvema faktorjema (Samo Zakotnik)
# Reprogramiranje s transpozicijo (Barbara Dušak, Sara Lorbek)
# Kloniranje miši iz iPSC /za 3 študente/ (Ellen Malovrh, Ana Potočnik, Rok Razpotnik)
# Tumorigenost iPSC (Urška Navodnik, Ana Remžgar)
# Reprogramiranje z miRNA (Monika Biasizzo, Katja Leben, Estera Merljak)
# Alternativni pristopi za pripravo iPSC /za 1-2 študenta/ (Urška Rauter)
# Pregled in prihodnost postopkov za pripravo iPSC /za 1-2 študenta/ (Aleksander Benčič)

Naslov teme povežite z novo wiki-stranjo, na katero napišite povzetek. Na koncu besedila (pod viri) v novo vrstico dodajte naslednji oznaki: [[Category:SEM]] [[Category:BMB]]

Kako so bili urejeni seminarji lani, si lahko ogledate na strani [[RNA-interferenca]], kjer boste našli tudi dodatne informacije za bolj poglobljeno učenje Molekularne biologije na to temo.

BIO2 Povzetki seminarjev 2012

2013-01-04T23:00:39Z

AleksanderBencic:

== Biokemija- Povzetki seminarjev 2012/2013 ==
Nazaj na osnovno [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BIO2_Seminar_2012 stran]

===Griša Prinčič: Vpliv T3SS sekretov na odziv gostiteljske celice ===

S pomočjo EM je bilo mogoče podrobneje prepoznati in opisati tip III sekrecijski sistem in njegove komponente. Identificirali so vsaj pet različnih strukturnih komponent, njihovo proteinsko sestavo in delovanje.Več kot 20 različnih proteinov (YopD, YopB, YscF, YscP, YscR, YscS, YscT, YscU, YscV...) je potrebnih za učinkovito funkcioniranje T3SS-a, od katerih jih veliko kaže sekvenčno podobnost pri različnih vrstah. T3SS je sestavljen iz: igelnega dela , ki sestoji iz sekvenčno različnega proteina in tvori zvonasto ali filamentozno strukturo, zunajmembranskega kompleksa, znotrajmembranskega kompleksa in regulatornih komponent.

Efektorji, ki jih bakterija »dostavi« v celico modulirajo različne signalne poti. Blokirajo lahko MAPK in MAPKK (ospF, YopJ), kar zavre imunski odziv celice in prepreči vnetne procese. Pospešijo ali upočasnijo ubiquitinacijo (Cif in CHBP), za kar koristnost in učinkovitost še ni znana. Blokirajo majhne GTP-aze (IbpA), kar povzroči spremembe v aktinskem citoskeletu in moten membranski transport. Nekatere bakterije se v gostiteljski celisi razmnožujejo s pomočjo vakuol. SifA in SseJ sta bakterijska proteina, ki omogočata učinkovito tvorjenje tovrstnih struktur. Nekateri efektorji motijo tudi sintezo maščobnih kislin, nekateri poškodujejo pomembne celične strukture kot je na primer golgijev aparat. Vsi bakterijski efektorji delujejo na principu kovalentne modifikacije, torej trajno spremenijo strukturo in s tem inaktivirajo proteine – preprečijo kaskadno verigo.

===Erik Janežič: Hippo signalna pot in matične celice ===

Hippo signalna pot je ena glavnih regulatornih sistemov, ki preprečujejo tumorogenezo, nadzorujejo rast organov in sodelujejo pri diferneciaciji in vzdrževanju stalne gostote zarodnih celic. Hippo, drugače imenovana tudi Salvador/warts/hippo (SWH), je dobila takšno ime, ker mutacije v mehanizmu peljejo do preraščanja tkiva, kar lahko s tujko imenujemo »Hippopotamus «like phenotype. Prvič je bila opazovana v vinski mušici Drosophilia in večina ključnih raziskav je potekala prav na tem modelnem organizmu. Znanje pridobljeno z opazovanjem mehanizma mušic pa lahko direktno prenesemo tudi na lastnosti Hippo signalizacije sesalcev. Študije so namreč pokazale, da imajo vse ključne komponente pri mušici direktne ortologe v sesalcih in drugih organizmih. Smiselen se zdi sklep, da je bila Hippo signalna pot v veliki meri takšna kakor jo poznamo danes, prisotna že v prvih večceličnih organizmih,kar je tudi logično saj je pravilna diferenciacija in usmerjanje celic ključnega pomena za nastanke funkcionalnih celičnih enot (organov).
V preteklem desetletju s številne raziskave s Hippo področja zagotovile dobro poznavanje osrednje kinazne kaskade, katere funkcija je inaktivacija oziroma aktivacija YAP/TAZ transkripcijskih kofaktorjev proteinov družine TEA. Pri Hippo signalizaciji poleg osrednje kaskade sodelujejo tudi številni membranski in citoskeletni proteini, ki imajo veliko funkcij tudi pri kontaktni inhibiciji. Ogromno eksperimentalnih dokazov kaže neposredno povezanost nepravilnega delovanja Hippo signalizacije in nastankom raka, kar je verjetno razlog za intenzivne raziskave na tem področju v današnjem času.

===Dejan Marjanovič: Vpliv in delovanje vimentina v celični signalizaciji in pomen poznavanja teh mehanizmov===

Vimentina, glavni predstavnik intermediarnih filamentov (IF) , je izražen v normalnih mezenhimskih celicah, in je znano, da ohrani celovitost celic in zagotavlja odpornost proti stresu. Povečano koncentracijo vimentina, so poročali v različnih rakavih epitelih, vključno raka prostate, tumorjev prebavil, tumorjev centralnega živčnega sistema, raka dojke, pljučnega raka in druge vrste raka. Prekomerno izražanje vimentina v raku je povezano tudi z večjo rastjo tumorja, vendar je vloga vimentina v napredovanju raka še vedno nejasna.
Na podlagi njegovega prekomernega izražanja v rakavih obolenjih in njegovo vlogo pri posredovanju v različnih tumorgenih dogodkih, vimentin služi kot privlačen cilj za zdravljenje raka. Poleg tega naj bi raziskave, usmerjene k pojasnjevanju vloge vimentina v različnih signalnih poteh, odpirale številne nove pristope za razvoj obetavnih zdravil za zdravljenje.

Ker pa je moje širše področje signalizacija,se bom bolj podrobno usmeril za signalizacijske poti, razjasnitev številnih mehanizmov in vmesnih sodelujočih proteinov, encimov itd. Vimentin je znan po tem, da interagira z velikim številom proteinov in sodeluje v različnih celičnih funkcijah. Poleg tega vimentin sodeluje tudi v številnih drugih procesih, ki vključujejo oblikovanje kompleksov z več signalnimi molekulami in drugimi proteini.

Iz te študije je razvidno, da vimentin ne deluje le kot ogrodni protein, temveč tudi posreduje pri večih poteh sporočanja in v celičnih procesih. Prav tako bi bilo zanimivo izvedeti, druge funkcije vimentina v jedru in morebitne vloge pri posredovanju v procesih celičnega cikla. Poleg tega bi lahko zunajcelični vimentin sodeloval pri posredovanje pri več signalnih procesih z vezavo na specifične receptorje, ki jih je treba še raziskati.

===Estera Merljak: Vpliv PKM2 na rakave celice===

Piruvat kinaza M2 (PKM2) ima zelo pomembno vlogo pri rakavih celicah. je ena izmed oblik piruvat kinaze, ki katalizira pretvorbo fosfoenolpiruvata (PEP) v piruvat, pri čemer se fosfatna skupina iz PEP prenese na ADP ter s tem dobimo ATP. PKM2 je v izražena v celicah, ki se hitro delijo, kot so zarodne in rakave celice. Izražanje omogoča veliko transkripcijskih faktrojev, posebno pomembni pa so transkripcijski faktorji iz družine heterogenih jedernih ribonukleoproteinov (hnRNPs), ki dajejo prednost sintezi PKM2 z neposrednim vplivanjem na mRNA.
Vpliv PKM2 na celičen metabolizem je zelo pomembna, saj lahko v celici prehaja med neaktivno dimerno obliko in aktivno tetramerno obliko, kar privede do različnih produktov. Aktivnost PKM2 je regulirana s strani mnogih snovi, med drugim intermediatov glikolize, ki lahko povečajo ali zmanjšajo aktivnost piruvat kinaze M2. Prav tako na aktivnost vplivajo razne post-translacijske spremembe aminokislin v samem proteinu, ki so rezultat kompleksnih reakcij v celici. S takimi procesi celica regulira sintezo energije in sintezo drugih prekurzorjev za množitev celic.
Poznavanje teh procesov ima velik medicinski pomen, saj lahko pripelje do oznajdbe specifičnih zdravil za zdravljenje raka, ki bi napadale in uničile le rakave celice, zdravih pa ne.

===Maja Kostanjevec: Mehanizmi zaznavanja glukoze v evkariontskih celicah===

Glukoza je pomemben vir energije, ki ureja marsikatero metabolno pot. Njena vloga se razlikuje od celice do celice glede na to, kakšne naloge opravlja. Posledično so se v evoluciji razvili različni mehanizmi njenega zaznavanja in prenosa signalov.

Preučevanje zaznavnih mehanizmov glukoze je zapleteno, saj ima poleg hranilne vloge tudi signalno, ki pa jo včasih težko ločimo od ostalih procesov, v katerih sodeluje. Trenutno so najbolj raziskani mehanizmi v kvasovkah, saj gre za najenostavnejše evkarionte. V njih so odkrili štiri različne signalne poti: glavno represivno pot, cAMP pot ter inducirani poti, ki sta odvisni od senzorjev Snf3 in Rgt2 oz. od fosforilacije.

Veliko bolj zahtevna je regulacija glukoze v rastlinah. V njih skrbi za izražanje različnih genov, ki urejajo procese fotosinteze, metabolizma, rasti… V modelni rastlini Arabidopisis thaliana so bili raziskani trije različni mehanizmi zaznavanja. Prvi je odvisen od heksokinaze in represira fotosintetske gene, drugi je od heksokinaze neodvisen in vsebuje še neznan receptor ter tretji, ki temelji na procesu glikolize in njenih vmesnih produktov.

Zaznavanje glukoze pri sesalcih ima posebne lastnosti, ki se razlikujejo tako od tistih v kvasovkah kot v rastlinah. Ti mehanizmi so najbolje preučeni v beta celicah Langerhansovih otočkov trebušne slinavke, ki skrbijo za izločanje inzulina. Znano je, da je pri tem potreben obsežen metabolizem glukoze, kot glavni mediator pa nastopa ATP.

===Julija Mazej: Metabolizem glukoze v živčnih celicah===

Glukoza je preferenčno gorivo za možganske celice. Čeprav možgani predstavljajo le 2% celotne telesne mase, za svoje delovanje porabijo kar 25% zaužite glukoze. Možganske celice lahko kot energijski substrat uporabijo tudi: laktat, piruvat, glutamin in glutamat. Kakršnakoli ovira pri energijski oskrbi, je zelo rizična in se lahko konča z nezavestjo ali celo komo v manj kot 10 sekundah. V izogib takšnemu izidu so nekatere celice sposobne nadomestiti primanjkljaj energije oz. ATP z intenzivnejšo glikolizo. To velja za nevroglijalne celice, ki z glikolizo proizvajajo laktat. Vendar pa povišana glikoliza nima enakega vpliva na vse živčne celice. Nevroni zaradi povišane glikolize manj glukoze oksidirajo po pentoza-fosfatni poti, ki tam sicer poteka v normalnih razmerah. Ta metabolična pot je za nevrone zelo pomembna, ker se pri pretvorbi glukoza-6-fosfata v ribozo-5-fosfat regenerira NADPH. To je pomemben antioksidant, ki regenerira reduciran glutation in tako varuje nevrone pred poškodbami, zaradi reaktivnih kisikovih spojin. Glikolizo v nevro celicah stimulirajo hipoksični pogoji, nevrotoksične snovi, mutacije v respiratorni verigi.. Anomalije v metabolizmu glukoze so prisotne v mnogih nevrodegenerativnih boleznih, npr. Alzheimerjevi, Parkinsonovi, Huntingtonovi bolezni. Tu se kaže aplikativen pomen raziskav povezanih z metabolizmom glukoze v možganih. Velik problem pri razumevanju metabolizma v živčnih celicah predstavljajo nepojasnjene interakcije med glija celicami in nevroni .

===Jernej Pušnik: Uravnavanje metabolizma z acetilacijo proteinov===

V svoji seminarski nalogi bom predstavil pomen posttranslacijske modifikacije-acetilacije pri uravnavanju celotnega celičnega metabolizma. Kot že verjetno vsi veste, je večina reakcij, ki so del neke metabolne poti, kataliziranih z encimi. Ti pa so v osnovi proteinske makromolekule, sestavljene iz dvajsetih različnih aminokislin. Ena izmed teh aminokislin je lizin in vsebuje dve amino skupini. S prvo se povezuje v peptidno vez, druga, ki se nahaja na koncu ogljikovodikove verige pa je tarča acetilacije. Ko se acetilna skupina enkrat veže na lizinski ostanek, to povzroči določene spremembe v strukturi proteinske molekule, s tem pa se tudi spremeni encimska aktivnost. Na ta način so regulirani skoraj vsi encimi metabolizma. V seminarju sem opisal kako pride do same acetilacije in deacetilacije, da je pri tem potrebna prisotnost določenih encimov, kako se spremeni delovanje encimov delujočih v glikolizi, glukoneogenezi, citratnem ciklu, oksidaciji maščobnih kislin, oksidaciji aminokislin in ciklu sečnine. Ker je acetilacija tako razširjena modifikacija pri nadzorovanju metabolizma, imajo raziskave na tem področju velik potencial za odkritje novih terapevtskih pristopov k zdravljenju bolezni srca in ožilja, diabetesa, debelosti, itd.

===Rok Razpotnik: Metabolizem rakastih celic in njegova regulacija===

V dani seminarski nalogi bom predstavil osnovne lastnosti rakavih celic, tipe celic, ki se nahajajo v tumorskem mikrookolju, ter podrobneje predstavil nekatere osnovne lastnosti metabolizma rakastih celic ter njene regulacije. Mutacije onkogenov in tumor supresorskih genov povzročijo spremembe v signalizacijskih poteh, katere povzročijo spremembe metabolizma rakastega tkiva. Metabolizem deluje v prid celični rasti, intenzivni celični delitvi, zaviranju apoptoze itd. Sam metabolizem rakastih celicah temelji na treh osnovnih temeljih: povečani produkciji energije, zadostni biosintezi potrebnih makromolekul in vzdrževanju redoks stanja. Da izpolnjujejo vse tri pogoje se rakaste celice poslužujejo mnogih regulacij metabolizma, z različnimi strateškimi potmi, npr. proteoliza skeletnih mišic, lipoliza maščobnega tkiva, intratumorna simbioza med laktat-proizvajajočimi in laktat-porabnimi celicami, upočasnevanje glikolize in usmerjanje intermediatov v pentoza fosfatno pot itd. Ker pa je mikrookolje, ki obkroža rakasto tkivo zelo dinamično, je za rakaste celice značilna metabolična fleksibilnost. Raziskave in razumevanje metabolične fleksibilnosti bi doprinesle k novim možnim strategijam zdravljenja. Učinek na reguliran metabolizem rakastega tkiva, bi imel ogromen vpliv na viabilnost rakastega tkiva, saj je metabolizem sklopljen s številnimi lastnostmi rakastih celic.

===Ajda Rojc: Metabolizem skeletnih mišic===

Mišice so največji porabnik energije v telesu, saj nam omogočajo vrsto različnih dejavnosti pri katerih se porablja energija. V našem telesu potekata dva različna sistema metabolizma – anaerobni in aerobni. Pri anaerobnem metabolizmu imata pomembno vlogo kreatin fosfat in glikogen. Zaloge ATP je v mišicah zelo malo, zato takoj nastopi cepitev visokoenergetskih vezi v kreatin fosfatu. Po porabi te energije se v glikolizi razgradi glikogen, ki se pri pomanjkanju kisika v mišicah namesto v piruvat, pretvori v laktat in to povzroča bolečine v mišicah. Druga vrsta metabolizma pa deluje kadar je kisika dovolj in to je aerobni metabolizem. Poleg glukoze se pri tej vrsti presnove razgrajujejo tudi maščobne kisline, ki se v β-oksidaciji reducirajo do vodika in acetil-CoA, ta pa vstopi v Krebsov cikel, kjer se proizvede energija ATP. Večja razpoložljivost maščobnih kislin vpliva na nalaganje znotrajmišičnega prostega Pi in AMP med vadbo. Pi in AMP sta odgovorna za regulacijo encima glikogen fosforilaze, ki cepi glikogen. Torej, če se njune koncentracije znižajo pride do manjšega števila cepitev glikogena na glukozo. Pri znatnem povišanju dostopnosti maščobnih kislin je glikogen fosforilaza inhibirana. To je le eden od načinov regulacije substratov v mišičnem metabolizmu. Domnevajo, da je oksidacija maščob regulirana s podobnimi faktorji (npr. adrenalin, Ca2+, ADP, AMP, Pi; AMPK, pH, acetil-CoA) kot razgradnja ogljikovih hidratov, vendar je glede tega, kako te faktorji vplivajo na regulacijo maščobnih kislin in oksidacijo maščob ter kaj je njihova vloga še veliko nejasnosti.

===Janez Meden: NADH-fumarat reduktaza - primerna tarča za zdravljenje s kemoterapijo===

Celično dihanje je sestavljeno iz glikolize, citratnega ciklusa in verige za prenos elektronov. Večina energije nastane, v obliki ATP pri zadnji stopnji celičnega dihanja, torej pri prenosu elektronov skozi komplekse I, II, III, IV in nastanku ATP-ja v kompleksu V – ATP-sintazi. Zadnja stopnja pa je mogoča le v prisotnosti O2.
Pa vendar življenje obstaja tudi v hipoksičnem okolju. Posebna oblika energijskega metabolizma, ki je značilno za nekatere bakterije, notranje zajedavce in školjke ter celo rakave celice je fumaratsko dihanje. Ta način metabolizma omogoča nekoliko boljši izkoristek energije. Pri njem sodelujeta le dva kompleksa I in II. Kompleks II je povezan s citratnim ciklusom – TCA in verigo za prenos elektronov. Prenašalec med kompleksoma je kvinon z nizkim redoks potencialom, kot je npr. rodokvinon pri A. suum, ali pa menakvinon, znan kot vitamin K.
Z razumevanjem mehanizma fumaratskega dihanja bi lahko razvili zdravila, ki bi inhibirala ali celo onemogočila delovanje tega mehanizma. Primerna tarča novih zdravil bi lahko bila Fp podenota kompleksa II ali pa bi zdravilo lahko delovalo tudi kot kompetitivni inhibitor kvinona.

===Ana Kunšek: Večfunkcionalnost akonitaze===

Akonitaza je protein, ki katalizira drugo stopnjo Krebsovega cikla, torej pretvorbo citrata v izocitrat. Vendar je tudi eden izmed "moonlighting" proteinov, torej proteinov, ki imajo poleg glavne tudi druge funkcije. Prav zato, ker ima toliko funkcij je njena vloga v celici še toliko bolj pomembna, nepravilno delovanje pa lahko pripelje tudi do pojava diabetesa in miopatije.

Akonitaza poleg kataliziranja omenjene pretvorbe citrata v izocitrat pomaga tudi pri uravnavanju koncentracije železa v celici, stabilizaciji oz. destabilizaciji mitohondrijske DNA ter pri odgovoru na oksidativni stres. Pri uravnavanju koncentracije železa se veže na mRNA in s tem zaustavi sintezo feritina (proteina, ki veže železo) ter s tem pomaga pri uravnavanju homeostaze. Mitohondrijsko DNA destabilizira, kar ji pomaga za lažje podvojevanje, pri oksidativnem stresu pa je ključni faktor pri uravnavanju pravilnega pH-ja v celici, brez katerega encimi ne morejo pravilni delovati.

Že samo s temi funkcijami smo ugotovili, da je akonitaza zelo pomembna v našem življenju, vendar verjetno še vedno ne poznamo vseh njenih funkcij, saj je odkrivanje "moonlighting" proteinov in njihovih ostalih funkcij zelo težko in zahteva veliko eksperimentalnega dela. Vendar bi lahko z vedenjem vseh funkcij proteinov iznašli tudi takšna zdravila, ki stranskih učinkov ne bi imela, saj bi zablokirala ali pospešila sintezo le tistega proteina, za katerega je to potrebno in ne bi s tem vplivala tudi na ostale funkcije proteina v organizmu.

===Tomaž Rozmarič: Warburg in Crabtree efekt===

Znanstveniki so ugotovili, da rakave celice, kljub prisotnosti kisika, ne izvajajo aerobnih procesov. Namesto tega so se usmerile v glikolizo. Temu se reče Warburg efekt. Kaj so rakave celice s tem pridobile, še ni čisto raziskano. Obstajajo pa hipoteze, da so zaradi tega veliko bolj invazivne, se sposobne deliti pri nizkih koncentracijah kisika in se izogniti apoptozi. Warburgov efekt je reguliran na večih stopnjah metabolne poti, s prekomerno izraženimi in prekomerno aktivnimi encimi, ki vzpodbujajo glikolizo ter inhibicijo proteinov, ki spodbujajo aerobni metabolizem.
Zraven Warburgovega efekta poznamo še Crabtree efekt. Ta mehanizem rakavi celici omogoča preklop na aerobni metabolizem pri pomanjkanju glukoze in obratno pri velikih koncentracijah. Brez poznavanja obeh mehanizmov in prekinitvi obeh hkrati je uspešnost zdravljenja raka zelo majhna.
Znanstveniki so našli vrsto kvasovke, ki ima skoraj identični metabolizem, kot ga ima rakava in je Crabtree pozitivna. Pri nizkih koncentracijah glukoze izvaja anaerobni metabolizem, v prisotnosti visoke koncentracije pa aerobni. Zaradi navedenih lastnosti je idealna za študijo rakavih celic.
Ko bodo znanstveniki natančno proučili Warburg in Crabtree efekt, se bodo lahko razvila tarčna zdravila, katera bi bistveno izboljšala kakovost našega življenja.

===Erik Mršnik: Adrenolevkodistrofija===

X-vezana adrenolevkodistrofija je precej redka bolezen, ki pa ima zelo hude posledice. Te v večini primerov vodijo v zgodnjo smrt. Z razumevanjem biokemijskega in genetskega ozadja te bolezni so v zadnjih letih naredili velik korak naprej v odkrivanju in preprečevanju te bolezni.
V osnovi gre za napako (mutacije so v večini primerov dedne - 90 %) na genu ABCD1, kar se odraža na ALDP (adrenolevkodistrofični protein), ki je peroksisomalni transportni protein. Če ne deluje, je otežena oziroma onemogočena β-oksidacija VLCFAs (dolgih maščobnih kislin), ki se nabirajo v tkivih in povzročajo velike težave v delovanju možganov in živčevja ter nadledvične žleze. Bolezen se odraža v različnih fenotipih, ki prizadenejo predvsem moške (otroke in moške srednjih let), ženske so navadno le prenašalke, lahko pa se tudi pri njih izrazijo blažji simptomi. Če se bolezen odkrije že v zgodnji fazi, je možnost pomoči večja. Predvsem uspešna je presaditev krvotvronih matičnih celic. Velikokrat pregledajo že dojenčke (t.i. newborn screening), za katere vejo (zaradi dednosti), da so podvrženi tej bolezni, kar bistveno pripomore k pravilnemu pristopu pri izbiri terapije.

===Katja Leben: Tia-maščobne kisline===

Tia-maščobne kisline so umetno sintetizirane nasičene maščobne kisline, ki se od ostalih razlikujejo po vsebnosti heterogenega žveplovega atoma. Zaradi posebnega metabolizma – žveplov atom preprečuje za maščobe običajno β-oksidacijo – in zadostnih podobnosti z naravnimi maščobnimi kislinami so nekatere tia-maščobne kisline široko farmakološko uporabne, saj imajo veliko različnih aplikativnih vplivov na bio sisteme.

Katabolizem tia-maščobnih kislin do β-oksidacije poteka običajno, ko pa se žveplov atom približa aktivnemu mestu se proces ustavi. Pri 4-tiamaščobnih kislinah pride do inhibicije drugega encima v obratu β-oksidacije, kar negativno vpliva na metabolizem maščobnih kislin, med tem, ko 3-tia-maščobne kisline sploh ne morejo vstopiti v β-oksidacijo in se razgradijo po ω-oksidativni poti. Vse sode nasičene tia-maščobne kisline se po nekaj obratih β pretvorijo v 4-tia-maščobne kisline, zato tudi reagirajo enako, vse lihe nasičene tia-maščobne kisline pa se z β-oksidacijo lahko pretvorijo v 3-tia-maščobne kisline in nato reagirajo enako.
Zaradi posebnega metabolizma so tia-maščobne kisline uporabili tudi za proučevanje delovanja in regulacijie različnih celičnih procesov povezanih z metabolizmom lipidov. Njihov vpliv je močno odvisen od lege žveplovega atoma v ogljikovem skeletu. Tako 4-tia-maščobne kisline zavirajo oksidacijo maščobnih kislin, 3-tia-maščobne kisline pa jo pospešujejo, kar je zaželjeno pri regulaciji bolezenskih stanj, ko je v celici povečana količina maščobnih kislin.

Biološki odzivi na tia-maščobne kisline obsegajo vpliv na transkripcijski faktor PPARα (peroksisom proliferator aktiviran receptor), mitohondrijsko proliferacijo, antiadipoznost, antioksidativne lastnosti, zmanjšanje proliferacije hitro delečih se celic in celično diferenciacijo. Zadnje raziskave kažejo, da tia-maščobne kisline niso škodljive za naš organizem tudi ob dolgotrajnem uživanju in bi se torej lahko uporabljale kot zdravila.

===Ana Cirnski: Peroksisomalna razgradnja maščobnih kislin===

Maščobne kisline se razgrajujejo do enostavnejših snovi v procesu, imenovanem β-oksidacija. Ta poteka v mitohondriju, pa tudi v peroksisomu. Peroksisomalna in mitohondrijska β-oksidacija se poleg kraja, kjer poteka razgradnja, razlikujeta še v encimih, ki reakcije katalizirajo in v substratih, ki se oksidirajo.

Rastline razgrajujejo tudi take maščobne kisline, ki jih živali in ljudje ne moremo. Za razliko od nas, lahko maščobne kisline popolnoma razgradijo (saj so peroksisomi edino mesto razgradnje), mi pa v peroksisomih razgrajujemo le zelo dolge maščobne kisline do ustreznih intermediatov, ki se dokončno razgradijo v mitohondriju.

Oksidacija nenasičenih maščobnih kislin v višje razvitih rastlinah je pomembna za proizvodnjo mnogih spojin, med njimi so bioaktivne molekule, imenovane oksilipini. Mednje spadajo tudi jasmonska kislina in njeni derivati, ki so pomembne signalne molekule in sodelujejo pri obrambi, komunikaciji, signalizaciji in odgovoru na različne biotske in abiotske stresorje. Povzročajo tudi staranje rastline in odpadanje listov.

Jasmonska kislina se sintetizira v oktadekanojski poti iz α-linolenske kisline (18:3). Pretvorba se začne v kloroplastu, kjer se pretvori v 12-okso-fitodienojsko kislino (OPDA). Ta potuje v peroksisom, kjer nastane oksofitoenojska kislina (OPC:8), ki vstopi v β-oksidacijo in se oksidira v jasmonsko kislino.

Danes se jasmonska kislina in njeni derivati že uporabljajo v aplikativni znanosti.

===Zala Gluhić : Hiperamoniemija===

Hiperamoniemija je povišana koncentracija v krvi raztopljenega amoniaka. Lahko je posledica motene presnove v ciklu sečnine (na primer zaradi nepravilnega delovanja katerega izmed encimov) – ali pa gre za pridobljeno motnjo zaradi jetrnih bolezni (npr. jetrna odpoved).
Amoniak je še posebno škodljiv za možgane. V krvi raztopljen amoniak prestopa možgansko-žilno pregrado in kadar je njegova koncentracija previsoka, lahko pride do nepopravljive škode pri razvoju centralnega živčnega sistema ali do možganskega edema. Ker v možganih ni vseh za cikel sečnine potrebnih encimov, imajo glavo nalogo pri odstranjevanju odvečnega amoniaka astrociti, vrsta nevroglijskih celic. Koncentracije uravnavajo s pomočjo sinteze glutamina. V primeru hiperamoniemije pride v njih do številnih morfoloških sprememb in sprememb v izražanju različnih proteinov (npr. spremembe v aktivnosti prenašalcev EAAT1 in 2, izražanju GFAP proteinov itd.). Prekomerno sintezo glutamina je mogoče uravnavati z MSO (metionin sulfoksimidom).

===Bojana Lazović : Novi farmakološki šaperoni za zdravljenje fenilketonurije===

Fenilketonurija (PKU) je redka avtosomno recesivna genska bolezen do katere pride, če je okvarjen jetrni encim fenilalanin-4-hidroksilaza (PAH), ki je odgovoren za pretvorbo fenilalanina v tirozin. Ker tako ne more prihajati do razgradnje fenilalanina, se le ta akumulira v telesu in spremeni v fenilpiruvat. To ima toksičen učinek na telo, posebej možgane, saj se pri teh bolnikih lahko razvije težka umska zaostalost. Bolniki se lahko temu izognejo tako, da se že od rojstva držijo stroge diete, po kateri se lahko prehranjujejo le z nebeljakovinsko hrano (sadje in zelenjava). Ostale esencialne aminokisline dobijo v obliki praška, ki vsebuje vse AK razen fenilalanina. Toda raziskave kažejo, da taka dieta pogosto vodi v podhranjenost in psihološke težave bolnikov. Pred nekaj leti je na tržišče prišlo zdravilo Kuvan oz. sintetični naravni kofaktor encima PAH, katerega pomanjkanje je lahko razlog bolezni. Njegova draga sinteza in pri določenih genotipih PKU, slaba učinkovitost, pa je znanstvenike spodbudila k iskanju novih sintetičnih kofaktorjev encima PAH, ki hkrati delujejo kot farmakološki šaperoni. V raziskavi, ki jo opisujem so odkrili dva nova farmakološka šaperona primerna za zdravljenje PKU.

===Matic Kovačič : Sirtuin 3 ob dieti spodbuja cikel sečnine in oksidacijo maščobnih kislin ===
Pri dieti ali stradanju pridobimo s hrano veliko manj ali nič energije, zato mora telo dobiti iz svojih zalo, kar naredi z metabolizmom aminokislin in maščobnih kislin. Pri oksidaciji aminokislin dobimo amoniak, ki se mora zaradi svoje toksičnosti v ciklu sečnine pretvoriti v sečnino. V seminarski nalogi bom predstavil vpliv proteina Sirtuin 3 (Sirt3) na povečano delovanje cikla sečnine in metabolizma maščobnih kislin. Sirt3 je encim deacetilaza, ki se nahaja v mitohondriju in s svojim delovanjem vpliva na veliko mitohondrijskih encimov. Mutacije ali odsotnost tega proteina ima za organizem smrtne posledice, zaradi nepravilnega delovanja cikla sečnine in tudi drugih procesov. Povedal bom še nekaj o napaki cikla sečnine, ki jo povzroči pomanjkanje encima ornitin transkarbamoilaze in kakšne posledice ima lahko to na organizem.

===Špela Tomaž: Inhibicija fotosinteze===
Čeprav je svetloba bistvena za reakcije fotosinteze, ima nanje tudi uničujoče učinke. Predvsem sta inhibiciji fotosinteze izpostavljena fotosistema II in I, pri katerih lahko intenzivne osvetlitve povzročijo strukturne in funkcijske okvare. Ena izmed aktualnih hipotez o mehanizmu fotoinhibicije fotosistema II (PSII) predvideva dvostopenjski sistem. V prvem koraku je udeležen kompleks, ki v fotosintezi cepi vodo (OEC) – z absorpcijo svetlobe nizkih valovnih dolžin pride do njegovih poškodb, ki omogočijo drugi korak inhibicije. V tem delu se inhibira reakcijski center fotosistema, na kar vpliva svetloba daljših valovnih dolžin. Posledično se tvorijo škodljive reaktivne kisikove spojine (ROS). Proces svetlobnega delovanja sproži popravljalne mehanizme poškodovanih struktur. Fotoinhibicija PSII je pogosta, saj so fototrofi čez dan razmeroma konstantno osvetljeni. Popravljalni cikel PSII je tako pogosto aktiviran in skrbi za to, da ne pride do ustavitve fotosinteze. ROS zavirajo obnovitev aparatov in so na nek način glavni krivci okvar zaradi fotoinhibicije. Sodelujejo tudi v inhibiciji fotosistema I (PSI), ki pa je dosti redkejša in je pogojena s posebnimi razmerami. Njegova regeneracija ni najbolj učinkovita, zato je njegova okvara toliko bolj usodna. Seveda pa so fototrofi razvili mnoge mehanizme različnih oblik, ki fotosisteme ščitijo. Fotoinhibicija je regulirana tudi z mnogimi zunanjimi in notranjimi vplivi na organizem.

===Monika Biasizzo: Mitohondrijski razklopni proteini===
Oksidativna fosforilacija je sklopljen proces prenosa protonov skozi notranjo mitohondrijsko membrano (ob prenosu elektronov po dihalni verigi) in sintezo ATP. Mitohondrijski razklopni protein pa ta proces razklopijo s prenosom protonov nazaj v mitohondrijski matriks in s tem znižajo protonski gradient. Poznamo več različnih razklopnih proteinov (UCP), ki so si med seboj bolj ali manj podobni. Prvi odkriti je bil UCP1 – termogenin, ki ima pomembno vlogo v termogenezi in s tem pri vzdrževanju stalne telesne temperature pri sesalcih. UCP2 in UCP3 sta 60-70% homologna UCP1, vendar v celici ne opravljata funkcije termogeneze.

Mehanizem prenosa protonov skozi notranjo mitohondrijsko membrano s pomočjo UCP še ni pojasnjen, vendar obstajajo trije predlagani modeli: flip-flop model, model s kofaktorjem in kompetetivni model.

UCP2 ima pomembno vlogo pri zmanjševanju nastanka reaktivnih kisikovih spojin (ROS). Nastanek ROS je eksponentno odvisen od protonskega gradienta. UCP2 z blago razklopitvijo nekoliko zmanjša protonski gradient, tako da sinteza ATP še vedno nemoteno poteka in s tem tudi zmanjša nastanek ROS. UCP3 je pristonem predvsem v skeletnih mišicah, kjer ima prav tako kot UCP2 pomembno vlogo pri zmanjševanju nastanka ROS, še posebej med športno aktivnostjo.

Regulacija UCP poteka na več različnih nivojih. Aktivnost UCP je regulirana z manjšimi molekulami, kot no di- in trinukleotidi (npr. GDP), ki inhibirajo UCP in maščobnimi kislinami, ki UCP aktivirajo. Regulacija pa poteka tudi na nivoju razgradnje, za katero predvidevajo, da poteka s citosolnim proteosomom, vendar mehanizem še ni pojasnjen.

===Nastja Pirman: Mitohondrij, center celične apoptoze===
Mitohondrij je organel vrvohodec, ki izvaja tako življenske kot smrtne funkcije. Njegova najpomembnejša lastnost je membranska prepustnost, ki odloča, ali se bodo procesi pričeli izvajati v korist ali škodo celice. Na mitohondrijevo odločitev vplivajo inter- in intracelularni faktorji in kot njihova podmnožica tudi stresi.
Ko stres preseže mejo, se sproži eden od treh tipov programirane smrti: apoptoza, avtofagija (ki ne vodi nujno do smrti) in nekroza. Osredotočimo se na človeško apoptozo, kjer družina Bcl-2 proteinov z značilnim BH zaporedjem prejema z apoptozo povezane signale. Deli se na antiapoptotske in proapoptoske proteine, ki z medsebojno kombinacijo in z multimerizacijo posredujejo sporočilo mitohondrijskim ionskim kanalom.
Če signal narekuje apoptozo, se bosta z apoptozo povezana kanala MAC in mPTP široko odprla, spustila Cyt c v citosol in depolarizirala membrano. Koncentracija kalcija sodeluje s procesom. V tem kjučnem koraku se porušita membranski potencial in metabolizem.
Kaspaze-9 v kompleksu z Apaf1 in izpuščenim Cyt c (apoptosom) tačas v citosolu začnejo s kaskadno proteolitsko aktivacijo citosolnih proteinov.
Apoptotski mehanizem ni popoln. Napake povzročijo raka ali bolezenska stanja, ki jih ne bomo mogli zavreti z učinkovinami, dokler ne poznamo vseh povezav med deli mehanizma.

===Barbara Dušak: Sinteza bakterijske celične stene ===
Bakterijske celična stena je sestavljene iz peptidoglkianskih verig, ki se med seboj povezujejo s kratkimi peptidi. Peptidoglikan je veriga N-acetilglukozamina in N-acetilmuramične kisline, povezanih z β(1,4)-glikozidno vezjo, N-acetilmuraminska kislina pa ima vezan še peptid.

Sinteza stene je kompleksen proces, ki poteka v treh delih. Najprej se v citosolu sintetizirajo osnovne komponente stene, reakcije katalizirajoi encimi družine Mur. Nato pride do vezave komponent na undekaprenil fosfat in transporta preko membrane, na koncu pa še do sinteze peptidoglikana in vgradnje v že obstoječo celično stene. Verige nastajajo v procesu transglikozilacije, peptidne povezave pa v procesu transpeptidacije. Ta dva procesa katalizirajo encimi družine PBP (penicillin binding proteins), ki se delijo v več razredov glede na katiltično aktivnost in velikost.
Za vgradnjo nove verige v celično steno, se morajo nekatere vezi tudi razcepiti, za kar so potrebne še dodatne hidrolaze, rast celične stene pa poleg vseh teh encimov uravnava tudi citoskelet, ki določa obliko celice. Obstaja tudi več teorij, kako naj bi vgradnja potekala, temlejiijo pa na tem, da se trdnost stene med samim procesom ne sme zmanjšati.

===Matej Vrhovnik: Biosinteza škroba, saharoza kot substrat za sintezo zelo razvejanih komponent škroba ===
Škrob je rastlinski rezervni polisaharid, za živa bitja pa eden izmed glavnih virov ogljikovih hidratov v hrani, hkrati pa je zelo lahko razgradljiv. Nahaja se v kloroplastih, kjer se skladišči le za kratek čas, da poteši energijske potrebe rastline, ko fotosinteza ne poteka, ali v amiloplastih za daljše obdobje. Zgrajen je iz glukoz, ki se povezujejo z α(1-4)glikozidno vezjov amilozo in iz amilopketina α(1-6) vezi med razvejitvami. Nastane iz odvečnih energijsko bogatih molekul, ki se ustvarijo pri fotosintezi. Na ta način rastlina shrani energijo oziroma energijsko bogate molekule za prihodnje generacije. Škrob sintetizira škrobosintaza, ki lahko nalaga glukoze na nereducirajoči konec verige, lahko pa tudi na reducirajoči, polisahardi pa nastaja tako, da se na dekstrin, oziroma verigo glukoz pripenjajo nove ADP-glukoze. Sinteza je uravnavana z ADP-glukoza pirofosforilazo. Od vsake vrste rastlin posebi je odvisno kakšen škrob nastaja v njej, zelo se razlikujejo v razmerju amiloza:amilopektin, % razvejanosti in dolžini stranskih verig. V raziskavi so odkrili, da je vir glukoze za škrob lahko tudi saharoza. Ta kot substrat vpliva na obliko molekul škroba: molekule amilopektina so veliko bolj razvejane, pri razpadu škroba ob prisotnosti encima α-amilaze pa ostajajo zelo dolgi skupki α-omejeni dekstrini, ki se ne morejo razgraditi.
Molekule škroba se ob prisotnosti pravih encimov in proteinov začnejo zvijat v dvojne helikse, ti pa so sestavljeni skupaj v urejene enote, ki sestavljajo škrobno zrno.

===Jakob Gašper Lavrenčič: Sinteza rastlinske celične stene===
Rastlinaska celična stena je najpogostejši biomaterial na svetu, gradijo jo predvsem polisaharidi, izmed katerih prevladuje predvsem celuloza. Sinteza strukturnih polisaharidov poteka z vezavo sladkornih enot na nastajajočo verigo z α(1-4) glikozidno vezjo, s pomočjo večjih encimskih kompleksov. V zadnjih letih je prišlo do večjih prebojev v razumevanju delovanja teh encimov in načina odlaganja nastajajočih polisaharidov na celično plazmalemo.
Celuloza je linearni polisaharid, ki predstavlja osnovno ogrodje rastlinskih celičnih sten. Celulozne verige so med seboj povezane z hemicelulozo in pektinom, kar povečuje trdnost in odpornost celične stene. Celulozne verige se med seboj povezujejo v mikrofibrile, s tem povečajo svojo trdnost. Sinteza celuloze poteka z pomočjo membranskega encimskega kompleksa znanega kot rozetni terminalni kompleks (RTC), ki se nahaja na celični plazmalemi. Čeprav je bil odkrit v 70-ih letih prejšnjega stoletja so do večjih prebojev v razumevanju njegove strukture in delovanja prišli komaj v zadnjem desetletju. Kljub temu ostajaj še veliko neznanega o poteku sinteze celuloze in njenemu vgrajevanju v celično steno.
Za razliko od celuloze so pektini in hemiceluloze zelo razvejane molekule, katerih sinteza poteka v Golgijevem aparatu. Njihova naloga je, da zamrežijo celulozne mikrofibrile med seboj in z drugimi komponentami celične stene, kot so lignini. Njihova sinteza še ni povsem znana, zato je predmet različnih raziskav.

===Mirjana Malnar: Vloga PPAR in leptina v metabolizmu lipidov===
Metabolizem lipidov je lahko reguliran na ravni izražanja genov. Pri tem so pomembni receptorji, aktivirani s proliferatorjem peroksisomov (PPAR). To so od liganda odvisni transkripcijski faktorji, ki glede na vnos hrane/energije regulirajo izražanje genov, ki kodirajo encime odgovorne za metabolizem vnesenih energetskih molekul. Primeri so PPARα, ki stimulira katabolizem lipidov in PPAR, ki stimulira sintezo lipidov ter adipogenezo. Glede na količino nastalega maščobnega tkiva, to izloča hormone, torej deluje kot endokrini organ. Ti hormoni se imenujejo adipokini. Primer je leptin, ki vpliva na center za apetit v hipotalamusu. S tem regulira vnos hrane v organizem. Pomemben je tudi pri preprečevanju debelosti, ker zmanjša učinkovitost signala inzulina na maščobno tkivo in na ta način prepreči lipogenezo po obroku. Leptin posredno pospeši oksidacijo maščobnih kislin in nastanek ketonskih telesc, zavre pa lipogenezo, sintezo TG in holesterola. Poleg tega leptin stimulira delovanje PPARα in PPAR, ti pa povečajo sintezo vezavnih proteinov maščobnih kislin (FABP). Ti proteini prenašajo maščobne kisline do raznih organelov, odvisno od namena – v mitohondrije, kjer se oksidirajo, do ER, kjer poteka reesterifikacija, do lipidnih kapljic, ki služijo shranjevanju.
Če pride do okvare v mehanizmu delovanja PPAR ali leptina so lahko posledice različne bolezni. Primeri takih bolezni so metabolni sindrom, dislipidemija, inzulinska rezistenca, debelost, diabetes. PPAR so vse bolj aktualne tarče za zdravljenje teh bolezni.

===Samo Zakotnik:Sinteza polinenasičenih maščobnih kislin in njihova vloga===
V svojem seminarju bom govoril o sintezi n vlogi PUFA - polyunsaturated fatty acid. Gre za biološko zelo pomembno skupino maščobnih kislin. PUFA so ključne za pravilno delovanje celičnih membran, so pomembni prekurzorji za signalne molekule, kot so fosfotidilinositol 4,5-bisfosfat (PIP2), jasmonska kislina in steroidni hormoni. Za človeka sta α-linolenska kislina in linolna kislina esencialni kislini, saj ju ne more sintetizirati sam. Glavni vir PUFA so morski sadeži, ki pa zaradi onesnaževanja in prekomernega izlova izginjajo. Posledično številne raziskovalne skupine iščejo alternativni vir sinteze PUFA. Kot primeren kandidat so se izkazale kvasovke Saccharomyces cerevisiae, na primeru katerih bom predstavil verigo za sintezo PUFA. Na modelu rastline Arabidopsis thaliana pa bom prikazal vlogo PUFA v rastlini in posledice, kaj se zgodi, če prekinemo sintezo PUFA na različnih točkah. PUFA pa so pomembne tudi za embrionalni razvoj in za razvoj centralnega živčevja, zato jih dodajajo prehrani namenjeni dojenčkom (mleko v prahu).

===Ellen Malovrh: Hem, železo in staranje===
Hem je kompleksna organska molekula, sestavljena iz protoporfirinskega obroča (heterocikličen sistem iz 4 pirolovih obročev) in koordinacijsko vezanega železovega iona. Biosinteza hema poteka v mitohondrijih in citosolu celic, v osmih encimsko kataliziranih reakcijah. Zadnjo reakcijo katalizira metaloencim ferokelataza, ki v protoporfirinski obroč vgradi Fe2+ ion.

Kot proteinska prostetična skupina hem sodeluje pri številnih procesih, npr. pri prenašanju kisika in CO2, redoks reakcijah v elektronski prenašalni verigi in regulaciji celičnega metabolizma. Novo področje raziskav pa nakazuje, da je pomanjkanje hema tesno povezano tudi s procesom staranja in nevrodegenerativnimi boleznimi. Inhibicija sinteze hema v celicah povzroči zmanjšano prisotnost kompleksa IV v elektronski prenašalni verigi in posledično motnje v delovanju mitohondrijev, oksidativen stres, motnje v homeostazi železa in propadanje celic. Vse to so tudi karakteristične lastnosti staranja in Alzheimerjeve bolezni. Prihodnje raziskave na tem področju, ki bi utemeljile potek reakcij in metabolnih poti, v katerih sodelujeta hem in železo, bi morda lahko omogočile razvoj novih načinov zdravljenja pomanjkanja železa in starostnih bolezni.

===Suzana Semič: Lesch-Nyhanov sindrom===
Lesch-Nyhanov sindrom ali s kratico LNS je redka dedna motnja presnove purina, ki se deduje X-vezano recesivno in se pojavlja pri enem od 380.000 osebkov moškega spola. Bolezen sta prvič prepoznala in klinično dokazala študent medicine Michael Lesch in mentor, pediater Bill Nyhan. Svoje ugotovitve sta objavila v letu 1964.
Bolezen se pojavi zaradi napake v presnovi purinskih baz v reciklažni poti, povzroča pa jo pomanjkanje encima hipoksantin-gvanin-fosforibozil transferaza(GPRT). Zaradi pomanjkanja tega encima se purinski bazi gvanin in hipoksantin pretvarjata v sečno kislino, kar pa privede do hiperurikemije (zvečana koncentracija sečne kisline v krvi), uričnega artitisa, ledvičnih kamnov in odpovedi ledvic. Vse te motnje pa spremljajo še nevrološki problemi, tj. mentalna zaostalost, abnormalni gibi telesa in nagnjenost k samopoškodbam. Vzroki za kopičenje sečne kisline so dobro znani in jih je mogoče zdraviti z zdravili, kot je alopurinol. Razlogi za nevrološke motnje pa so bolj zapleteni. Študije le teh so pokazale, da gre pri LNS za zmanjšano raven dopamina v bazalnih ganglijih, vendar bo potrebno še kar nekaj raziskav o tem, kako vpliva GPRT na dopaminski sistem in zakaj se pojavijo motnje, kot so težnja k samopoškodovanju in mentalna zaostalost.

===Sara Lorbek: Glutaminska odvisnost rakavih celic===
Glutamin je pogojno esencialna aminokislina, ki je za obstoj rakavih celic ključnega pomena. Ima pomembno vlogo v sintezi nukleotidov, neesencialnih aminokislin in sodeluje pri vstopu esencialnih aminokislin v celico. Poleg tega je od prisotnosti glutamina odvisna sinteza glutationa- pomembnega antioksidanta. V rakavi celici je glutamin pomemben vir energije in prekurzorjev za biosintezo celici lastnih molekul, brez katerih se ne bi mogla deliti, bi oslabela in prej ali slej propadla. Mitohondrijski encim, glutaminaza, je v rakavih celicah eden izmed najpomembnejših, zato je tudi njegova aktivnost v primerjavi z zdravimi celicami povečana. Glutaminaza katalizira reakcijo pretvorbe glutamina v glutamat. To je prva stopnja, ki je potrebna za vse nadaljne reakcije pridobivanja energije in nastanka intermediatov, ki so uporabni v različnih biokemijskih sintezah. Rakava celica mora metabolizem prilagoditi svojim potrebam po energiji in sintezi proteinov, nukleotidov,... skratka vseh biomolekul, ki jih potrebuje za preživetje in pospešeno delitev. Na prilagoditev metabolnih poti glutamina pomembno vplivajo: HIF-1, mTORC in onkogen c-Myc. Zanje je značilno, da so v rakavih celicah prisotni v višji koncentraciji oz. v aktivnejši obliki kot v zdravih celicah, njihovo delovanje sem podrobneje opisala v seminarski nalogi. Odkar so raziskovalci bolje spoznali vpliv glutamina na rast in razvoj rakavih celic, so zasnovali tudi nekaj učinkovitih terapij. Le-te temeljijo na različnih metabolnih poteh glutamina in so se izkazale za precej učinkovite v boju proti raku, kar še dodatno potrjuje nenadomestljivost glutamina v tumorskih celicah. Pomembnejše molekule, ki zavirajo rast in proliferacijo s svojim vplivom na presnovo glutamina, in njihove tarče, sem prav tako vključila v svojo seminarsko nalogo, ki vas bo prepričala, da je glutamin na mnogih področjih ena izmed najpomembnejših molekul za rakavo celico.

===Ana Grom: Sinteza, mehanizem delovanja in vloga glukokortikoidov v metabolizmu===
Glukokortikoidi so vrsta steroidnih hormonov, ki se v telesu začnejo sproščati kot odziv na stresno situacijo iz okolice. Njihov najvidnejši predstavnik je kortizol. Glukokortikoide sprošča skorja nadledvične žleze, ki pa je predhodno stimulirana preko HPA poti (hipotalamus, hipofiza, nadledvična žleza) in hormonov, ki jih posamezen element poti sprošča. Molekula, iz katere nastanejo vsi steroidni hormoni, pa je holesterol. Sintetizirani glukokortikoidi (kortizol) nato delujejo z negativno povratno zanko na delovanje HPA poti. Inhibirajo tako izločanje hormona iz hipotalamusa kot tudi hormona, ki se izloča iz hipofize. Velik pomen pa imajo glukokortikoidi na metabolizem nekaterih molekul. Vezani na svoje receptorje namreč vstopajo v jedra celic, kjer se vežejo na tarčne gene znotraj molekule DNA. Glukokortikoidi tako lahko vplivajo na transkripcijo teh genov. Eden takih genov je gen za PEPCK (fosfoenolpiruvat karboksi kinazo), ki je eden ključnih encimov v glukoneogenezi, sintezi glukoze de novo. Povišana koncentracija glukokortikoidov stimulira transkripcijo PEPCK, kar se odraža v povišani koncentraciji encima PEPCK in stimuliranju glukoneogeneze. Raven glukokortikoidov pa je možno uravnavati. Encim, ki je najbolj pod drobnogledom znanstvenikov v zadnjem obdobju, je tako 11β-hidroksisteroid dehidrogenaza tipa 1. Predstavlja obetavno tarčo za zdravljenje posledic nepravilnega delovanja glukokortikoidov, saj je encim, ki pretvarja neaktivno obliko kortizona v aktivno obliko kortizola.

===Aleksander Benčič: Vpliv spolnih steoridov na razvoj in zdravje kosti===
Spolni hormoni sodijo, med steroidne hormone, ki so derivati holesterola in se sintetizirajo predvsem v spolnih žlezah, to so jajčniki pri ženskah in testisi pri moških. Spolni steroidi deluje tako da se vežejo na receptorje v notranjosti celice, nato ti delujejo kot transkripcijski faktorji, ki sprožijo ali ustavijo traskripcijo s tem, da se vežejo na regulatorno regijo DNA. Spolni hormoni imajo ključen vpliv na rast skeleta, ki se zaradi njih pri moških in ženskah razlikuje. Testosteron vpliva predvsem na nastanek gobastega kostnega tkiva, medtem ko estrogen vpliva na nastanek kompaktnega kostnega tkiva in zaprtja rastne ploščice pri kosteh in s tem prenehanja rasti. Vendar sta za optimalno rast vseh kostnih tkiv potrebna oba hormona, njihov vpliv na rast in razvoj različnih celic pa je zelo zapleten. Vplivajo tudi na regeneracijo kosti , zato njihovo vpadanje v starosti vodi do številnih s kostmi povezanih težav. Znižana raven predvsem biodostopnega estrogena povzroči počasno razgradnjo kostnega tkiva kar privede, do razpok in poškodb kosti. Pri moških je potek s hormoni povezanih sprememb, drugačen kot pri ženskah saj ne doživijo menopavze ampak jim raven hormonov linearno vpada skozi staranje, sam padec le teh pa je manjši. Do sedaj so bili številni poizkusi, da bi pozdravili starostno ali z boleznimi pogojeno izgubo kostne mase, zaradi znižane ravni spolnih hormonov več ali manj neuspešni.

BIO2 Seminar 2012

2012-12-28T12:30:26Z

AleksanderBencic: /* Seznam seminarjev */

== Novice za študente ==
[https://www.google.com/calendar/embed?src=94r835uhlqu6sornlvmnldb5d0%40group.calendar.google.com&ctz=Europe/Belgrade Razpored izpitnih rokov in kolokvijev ter nekaterih kolokvijev iz vaj]

= Biokemijski seminar =
Seminarje vodi doc. dr. Gregor Gunčar in so na urniku vsak petek od 9:00 do 12:00.

Ocena seminarjev predstavlja 30% končne ocene in vsebuje vse točke, ki jih študent/ka lahko zbere pri seminarju in ostalih dejavnostih, ki niso del pisnega izpita.

== Seznam seminarjev ==
{| {{table}}
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Ime Priimek'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Tema*'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Naslov seminarja'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Recenzent 1'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Recenzent 2'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Recenzent 3'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Datum oddaje'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Datum recenzije'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Datum predstavitve'''
|-
| Erik Kristian Janežič||12||[http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0962892412000694 Hippo signalna pot in matične celice ]||Filip Mihalič||Matic Kovačič||Jernej Pušnik||19.10.2012||23.10.2012||26.10.2012
|-
| Dejan Marjanovič||12||[http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0014482707001450 Vpliv in delovanje vimentina v celični signalizaciji in pomen poznavanja teh mehanizmov]||Samo Zakotnik||Zala Gluhić||Rok Razpotnik||19.10.2012||23.10.2012||26.10.2012
|-
| Griša Prinčič||12||[http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0968000411001149 Vpliv T3SS sekretov na odziv gostiteljske celice]||Mirjana Malnar||Bojana Lazović||Ajda Rojc||19.10.2012||23.10.2012||26.10.2012
|-
| Maja Kostanjevec||14||[http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0968000401018059# Mehanizmi zaznavanja glukoze v evkariontskih celicah]||Sara Lorbek||Nastja Pirman||Tomaž Rozmarič||26.10.2012||05.11.2012||09.11.2012
|-
| Julija Mazej||14||[http://www.sciencedirect.com.nukweb.nuk.uni-lj.si/science/article/pii/S0968000409002072 Metabolizem glukoze v živčnih celicah]||Ellen Malovrh||Špela Tomaž||Ana Kunšek||26.10.2012||05.11.2012||09.11.2012
|-
| Estera Merljak||14||[http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S096800041200059X Vloga PKM2 v rakavih celicah]||Suzana Semič||Monika Biasizzo||Janez Meden||26.10.2012||05.11.2012||09.11.2012
|-
| Jernej Pušnik||15||[http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0968000410001702 Uravnavanje metabolnih poti z acetilacijo proteinov]||Katarina Tolar||Jakob Gašper Lavrenčič||Ana Cirnski||05.11.2012||09.11.2012||16.11.2012
|-
| Rok Razpotnik||15||[http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304419X12000534 Metabolizem rakastih celic in njegova regulacija]||Aleksander Benčič||Barbara Dušak||Erik Mršnik||05.11.2012||09.11.2012||16.11.2012
|-
| Ajda Rojc||15||[http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S001448271000282X Metabolizem skeletnih mišic]||Ana Grom||Matej Vrhovnik||Katja Leben||05.11.2012||09.11.2012||16.11.2012
|-
| Tomaž Rozmarič||16||[http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0005272810006869 Crabtree in Warburg efekt: izvor energije rakavih celic]||Erik Kristian Janežič||Filip Mihalič||Matic Kovačič||09.11.2012||16.11.2012||23.11.2012
|-
| Ana Kunšek||16||[http://www.sciencedirect.com.nukweb.nuk.uni-lj.si/science/article/pii/S0968000406000843 Večfunkcionalnost akonitaze]||Dejan Marjanovič||Samo Zakotnik||Zala Gluhić||09.11.2012||16.11.2012||23.11.2012
|-
| Janez Meden||16||[http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304416511003059 NADH-fumarat reduktaza - primerna tarča za zdravljenje s kemoterapijo]||Griša Prinčič||Mirjana Malnar||Bojana Lazović||09.11.2012||16.11.2012||23.11.2012
|-
| Ana Cirnski||17||[http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0163782701000224 Peroksisomalna razgradnja maščobnih kislin]||Maja Kostanjevec||Sara Lorbek||Nastja Pirman||16.11.2012||23.11.2012||30.11.2012
|-
| Erik Mršnik||17||[http://www.nature.com/nrneurol/journal/v3/n3/full/ncpneuro0421.html Adrenolevkodistrofija]||Julija Mazej||Ellen Malovrh||Špela Tomaž||16.11.2012||23.11.2012||30.11.2012
|-
| Katja Leben||17||[http://journals.lww.com/co-lipidology/Abstract/2002/06000/Metabolic_effects_of_thia_fatty_acids.10.aspx Tio maščobne kisline]||Estera Merljak||Suzana Semič||Monika Biasizzo||16.11.2012||23.11.2012||30.11.2012
|-
| Matic Kovačič||18||[http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1097276511000037# Sirtuin 3 ob dieti spodbuja cikel sečnine in oksidacijo maščobnih kislin]||Jernej Pušnik||Katarina Tolar||Jakob Gašper Lavrenčič||23.11.2012||30.11.2012||07.12.2012
|-
| Zala Gluhić||18||[http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0165017307001439# Hiperamoniemija]||Rok Razpotnik||Aleksander Benčič||Barbara Dušak||23.11.2012||30.11.2012||07.12.2012
|-
| Bojana Lazović||18||[http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22246293 Novi farmakološki šaperoni za zdravljenje fenilketonurije]||Ajda Rojc||Ana Grom||Matej Vrhovnik||23.11.2012||30.11.2012||07.12.2012
|-
| Nastja Pirman||19||[http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S096800040500335X Mitohondrij, center celične apoptoze]||Tomaž Rozmarič||Erik Kristian Janežič||Filip Mihalič||30.11.2012||07.12.2012||14.12.2012
|-
| Špela Tomaž||19||[http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S001085450700183X Inhibicija fotosinteze]||Ana Kunšek||Dejan Marjanovič||Samo Zakotnik||30.11.2012||07.12.2012||14.12.2012
|-
| Monika Biasizzo||19||[http://www.sciencedirect.com.nukweb.nuk.uni-lj.si/science/article/pii/S0968000409002138 Mitohondrijski razklopni proteini]||Janez Meden||Griša Prinčič||Mirjana Malnar||30.11.2012||07.12.2012||14.12.2012
|-
| Jakob Gašper Lavrenčič||20||[http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1369526606001506 Sinteza rastlinske celične stene]||Ana Cirnski||Maja Kostanjevec||Sara Lorbek||07.12.2012||14.12.2012||21.12.2012
|-
| Barbara Dušak||20||[http://mmbr.asm.org/content/69/4/585.full Sinteza bakterijske celične stene]||Erik Mršnik||Julija Mazej||Ellen Malovrh||07.12.2012||14.12.2012||21.12.2012
|-
| Matej Vrhovnik||20||[http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0008621503003185 Biosinteza škroba; saharoza kot substrat za sintezo zelo razvejanih komponent škroba]||Katja Leben||Estera Merljak||Suzana Semič||07.12.2012||14.12.2012||21.12.2012
|-
| Filip Mihalič||21||Moj izbrani naslov||Matic Kovačič||Jernej Pušnik||Katarina Tolar||17.12.2012||21.12.2012||04.01.2013
|-
| Samo Zakotnik||21||[http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0968000402021680 Sinteza polinenasičenih maščobnih kislin in njihova vloga]||Zala Gluhić||Rok Razpotnik||Aleksander Benčič||17.12.2012||21.12.2012||04.01.2013
|-
| Mirjana Malnar||21||[http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0968000409001418 Vloga PPPAR in leptina v metabolizmu lipidov]||Bojana Lazović||Ajda Rojc||Ana Grom||17.12.2012||21.12.2012||04.01.2013
|-
| Sara Lorbek||22||[http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0968000410000915 Glutaminska odvisnost rakavih celic]||Nastja Pirman||Tomaž Rozmarič||Erik Kristian Janežič||21.12.2012||04.01.2013||11.01.2013
|-
| Ellen Malovrh||22||[http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1568163704000121 Hem, železo in staranje]||Špela Tomaž||Ana Kunšek||Dejan Marjanovič||21.12.2012||04.01.2013||11.01.2013
|-
| Suzana Semič||22||[http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0165017399000946 Lesch-Nyhanov sindrom]||Monika Biasizzo||Janez Meden||Griša Prinčič||21.12.2012||04.01.2013||11.01.2013
|-
| Katarina Tolar||23||Moj izbrani naslov||Jakob Gašper Lavrenčič||Ana Cirnski||Maja Kostanjevec||04.01.2013||11.01.2013||18.01.2013
|-
| Aleksander Benčič||23||[http://www.sciencedirect.com.nukweb.nuk.uni-lj.si/science/article/pii/S1043276009001532# Vpliv spolnih steroidov na oblikovanje skeleta]||Barbara Dušak||Erik Mršnik||Julija Mazej||04.01.2013||11.01.2013||18.01.2013
|-
| Ana Grom||23||[http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0303720707002109 Vloga glukokortikoidov v metabolizmu]||Matej Vrhovnik||Katja Leben||Estera Merljak||04.01.2013||11.01.2013||18.01.2013
|}

*številka v okencu za temo pomeni poglavje v Lehningerju (peta izdaja), v katerega naj izbrana tema spada

== Gradivo za predavanja ==
Gradivo za predavanja in seminarje najdete na http://bio.ijs.si/~zajec/bio2/
username: bio2
password: samozame

==Naloga==
'''Vaša naloga za seminar je: '''
Samostojno pripraviti seminar o seminarski temi, ki vam je bila dodeljena. Za osnovo morate vzeti članek iz revije [http://www.sciencedirect.com/science/journal/09680004/ TIBS], če tam ne najdete primerne teme, lahko izberete tudi pregledni članek iz kakšne druge revije, ki ima faktor vpliva nad 5. Poiskati morate še vsaj tri znanstvene članke, ki se nanašajo na opisano temo in jih uporabiti kot podlago za seminarsko nalogo!

Za pripravo seminarja velja naslednje: 
* [[BIO2 Povzetki seminarjev 2012|Povzetek seminarja]] opišete na wikiju v približno 200 besedah - najkasneje do dne ko morate oddati seminar recenzentom.
* Povezavo do povzetka vnesete v tabelo seminarjev tekočega letnika.
* Seminar pripravite v obliki seminarske naloge na ~5-9 straneh A4 (pisava 12, enojni razmak, 2,5 cm robovi; važno je, da je obseg od 2700 do 3000 besed), vsebovati mora najmanj tri slike. Slika mora imeti legendo in v besedilu mora biti na ustreznem mestu sklic na sliko. 
* Seminar oddajte do datuma oddaje, ki je naveden v tabeli vsakemu od recenzentov in docentu (docentu ga pošljite po e-pošti).
* Recenzenti do dneva določenega v tabeli določijo popravke (v elektronski obliki) in podajo oceno pisnega dela. Popravljen seminar oddajte avtorju in Gunčarju.
* Ustna predstavitev sledi na dan, ki je vpisan v tabeli. Za predstavitev je na voljo 25-30 minut. Recenzenti morajo biti na predstavitvi prisotni.
* Predstavitvi sledi razprava. Recenzenti podajo oceno predstavitve in postavijo najmanj dve vprašanji.
* Na dan predstavitve morate docentu še pred predstavitvijo oddati končno (popravljeno) in natisnjeno verzijo seminarja v enem izvodu.
* Seminarska naloga in povzetek morajo biti v slovenskem jeziku!

==Imena datotek==
Prosim vas, da vse datoteke, ki mi jih pošiljate poimenujete po naslednjem receptu:
* 312_BIO_Priimek_Ime.doc(x) za seminar, npr. 312_BIO_Guncar_Gregor.docx
* 312_BIO_Priimek_Ime_rec_Priimek2.doc(x) za recenzijo, kjer je Priimek2 priimek recenzenta, npr. 312_BIO_Guncar_Gregor_rec_Scott.docx (če se pišete Scott in odajate recenzijo za seminar, ki ga je napisal Gunčar)
* 312_BIO_Priimek_Ime.ppt(x) za prezentacijo, npr 312_BIO_Guncar_Gregor.pptx

==Ocenjevanje seminarjev==
Recenzenti ocenijo seminar tako, da izpolnijo [https://docs.google.com/spreadsheet/viewform?formkey=dHc2d2pCbDBWNzl5VHZaQUk1SG1HeVE6MA recenzentsko poročilo] na spletu. Recenzentsko poročilo morate oddati najkasneje do 21:00, en dan pred predstavitvijo seminarja.

== Mnenje o predstavitvi ==
Vsak posameznik '''mora''' oceniti seminar, tako da odda svoje [https://docs.google.com/spreadsheet/viewform?formkey=dDZZOVVFNkwxb0JMeUFaMGltOVQ4aHc6MA mnenje] najkasneje v sedmih dneh po predstavitvi. Kdor na seminarju ni bil prisoten, mnenja '''ne sme''' oddati.

==Urejanje spletnih strani na wikiju==
Wiki so razvili zato, da lahko spletne vsebine ureja vsakdo. Ukazi so preprosti, dokler si ne zamislite česa prav posebnega. Vseeno pa je Word v primerjavi z wikijem pravo čudežno orodje... Če imate težave z oblikovanjem besedila, si preberite poglavje o urejanju wiki-strani na Wikipediji ([http://en.wikipedia.org/wiki/Help:Editing tule] v angleščini in [http://sl.wikipedia.org/wiki/Wikipedija:Urejanje_strani tu] v slovenščini). Pomaga tudi, če pogledate, kako je zapisana kakšna stran, ki se vam zdi v redu: kliknite na zavihek 'Uredite stran' in si poglejte, kako so vpisane povezave, kako nov odstavek in podobno. ''Na koncu seveda pod oknom za urejanje kliknite na 'Prekliči'.''

==Citiranje virov==
Citiranje je možno po več shemah, važno je, da se v seminarju držite ene same.
Temeljno načelo je, da je treba vir navesti na tak način, da ga je mogoče nedvoumno poiskati.
Za citate v naravoslovju je najpogostejše citiranje po pravilniku ISO 690. [http://www.zveza-zotks.si/gzm/dokumenti/literatura.html Pravila], ki upoštevajo omenjeni standard, so pripravili pri ZTKS. Sicer pa ima vsaka revija lahko svoj način citiranja, ki ga je treba pri pisanju članka upoštevati. 
'''Citiranje knjig:''' 
Priimek, I. ''Naslov''. Kraj: Založba, letnica. 
Priimek, I. ''Naslov: podnaslov''. Izdaja. Kraj: Založba, letnica. Zbirka, številka. ISBN. 

Boyer, R. ''Temelji biokemije''. Ljubljana: Študentska založba, 2005. 
Glick BR in Pasternak JJ. ''Molecular biotechnology: principles and applications of recombinant DNA''. 3. izdaja. Washington: ASM Press, 2003. ISBN 1-55581-269-4. 
Če so avtorji trije, je beseda in med drugim in tretjim avtorjem. Če so avtorji več kot trije, napišemo samo prvega in dopišemo ''et al''. (in drugi, po latinsko). Vse, kar je latinsko, pišemo poševno (npr. tudi imena rastlin in živali, pojme ''in vivo'', ''in vitro'' ipd.).

'''Citiranje člankov:''' 
Priimek, I. Naslov. ''Naslov revije'', letnica, letnik, številka, strani. 
Lartigue C. ''et al''. Genome transplantation in bacteria: changing one species to another. ''Science'', 2007, letn. 317, str. 632-638.

Alternativni način citiranja (predvsem v družboslovju) je po pravilih APA, kjer članke citirajo takole: 
Priimek, I. (letnica, številka). Naslov. Naslov revije, strani. 
Lartigue C. ''et al.'' (2007, 317) Genome transplantation in bacteria: changing one species to another. ''Science'', 632-638.

Revija Science uporablja skrajšani zapis: 
C. Lartigue ''et al''. Science 317, 632 (2007) 

V diplomah na FKKT je treba navesti vire tako, da izpišete tudi naslov citiranega dela in strani od-do (ne samo začetne).

'''Citiranje spletnih virov:''' 
Priimek, I. ''Naslov dokumenta''. Izdaja. Kraj: Založnik, letnica. Datum zadnjega popravljanja. [Datum citiranja.] spletni naslov 
strangeguitars. ''On the brink of artificial life''. 6. 10. 2007. [citirano 13. 11. 2007] http://www.metafilter.com/65331/On-the-brink-of-artificial-life 
Navedemo čim več podatkov; pogosto vseh iz pravila ne boste našli.

BIO1 Povzetki seminarjev

2012-05-14T18:20:15Z

AleksanderBencic:

== Tomaž Rozmarič: Inženiring hiper katalitičnega encima ==
Dan danes je uporaba encimov v industriji zelo visoka. Bakterije gensko modificirajo in uporabljajo za sintezo najrazličnejših snovi.Zadnje
čase so bakterije postale zanimive za proizvodnjo energije, saj so sposobne sintetizirati vodik, z njimi porizvajajo bio-goriva in celo
elektriko. Te reakcije so še prepočasne, da bi bile uporabne v masovnih proizvodnjah in bi lahko bile konkurenca že obstoječim virom energije
kot so fosilna goriva(nafta) in jedrska energija. Zato so se znanstveniki začeli spraševati, kako bi lahko povečali hitrost reakcij in prav s
tem so se ukvarjali v članku, katerega sem prebral. Idejo jim je dal mehanizem reakcije v očesu. Ko svetloba pade na rodopsin povzroči vrsto
kemijskih reakcij, med drugim tudi konformacijske. To konformacijo zazna določen protein, ki jo pretvori v električni signal in pošlje do
možganov. Na podlagi tega so se odločili, da bi na nek encim pripeli neko molekulo, katera bi regulirala konformacijo encima, ko bi
to oni hoteli. To so potem naredili s pripetjem azobenzenskega mostu na encim(azobenzen pod določeno valovno dolžino spremeni konformacijo iz
cis v trans in obratno) in ugotovili, da se je hitrost reakcije znatno povečala, kar bi lahko bil velik prelom za biogoriva in druge encimsko
odvisnie reakcije.

== Ana Cirnski: TAL efektorji - proteini, ki urejajo gene ==
TAL (transcription activator – like) efektorji so regulatorni proteini, ki vplivajo na delovanje RNA polimeraze pri prepisovanju DNA. Z vezavnimi domenami se vežejo na specifična zaporedja baz na dvojni vijačnici in tako uravnavajo hitrost sinteze proteinov. Najbolj znani regulatorni proteini so motiv cinkovega prsta, motiv levcinske zadrge in motiv vijačnica – obrat – vijačnica.

TAL efektorje so odkrili v bakteriji vrste Xanthomonas, ki jih je uporabljala za reprogramiranje gostiteljskih celic, tako da so te sintetizirale proteine, ki so ustrezali bakteriji.

Domena TAL efektorja, ki se veže na DNA vsebuje 1-35 TAL ponovitev. Vsaka ponovitev je specifična za en bazni par na DNA in vsebuje 33-35 aminokislin (zadnja je okrnjena na 20 aminokislin), ki so vedno na istem mestu. Izjema sta mesti 12 in 13, znani tudi kot RVD mesti (repeat variable diresidues), ki določata specifičnost med efektorjem in DNA verigo.

TAL efektorji se med seboj ločijo po aminokislinskem zaporedju in številu njihovih ponovitev. Od teh lastnosti je odvisna specifičnost efektorja.
Za prepoznavo specifičnih mest na DNA sta odgovorni RVD mesti, ki določata, kam se bo efektor vezal. Obstaja tudi posebna koda po kateri se en par aminokislin veže na določen nukleotid. TAL ponovitve nimajo medsebojnega vpliva zato jih je lažje sestavljati in tako spremeniti efektor.
Uporabljajo se lahko kot umetni restrikcijski encimi (TALEN) za dvoverižne prekinitve DNA (DSB – [double–strand breaks]), kar povzroči v celici popravljalne mehanizme in vodi do sprememb v genskem zapisu. Lahko pa tudi kot transkripcijski faktor (dTALE) za vklapljanje in izklapljanje genov.

Čeprav je o TAL efektorjih še veliko neznanega, kažejo možnosti za široko uporabo na področju biotehnologije in genetike za izboljševanje lastnosti živil in zdravljenje nekaterih bolezni (HIV).

== Griša Prinčič: DNK nanotehnologija ==
Nanotehnologija je ustvarjanje in inženiring funkcionalnih sistemov na atomskem in molekularnem nivoju. DNK nanotehnologija je veja nanotehnologije, ki izkorišča strukturne in kemijske lastnosti DNK molekule ter iz nje sestavlja strukture, ki ne nosijo informacijskega zapisa in so v velikosti do nekaj 100 nanometrov. Najpomembnejši del pri sintezi DNK makromolekul je optimizirano zaporedje nukleinskih kislin. Sekundarno strukturo lahko tvori več različnih zaporedij baz, vendar bo velika večina teh zaporedij imela tudi negativne medsebojne interakcije, kar bi lahko privedlo do spremembe v obliki sekundarne strukture. DNK molekula ima sposobnost samosestavljanja (self-assembly). Pod določenimi pogoji lahko enotno daljšo verigo DNK pripravimo do zvijanja (folding) oz. tvorbe določene (želene) strukture.

V seminarski nalogi se bom osredotočil predvsem na razvoj tako imenovanih nanorobotov, ki služijo kot specializiran dostavni sistem signalnih molekul do celic v človeškem telesu. Ob aktivaciji receptorja se kapsula odpre in na mesto dostavi signalne ali druge molekule.

Pripravljeni so bili nanoroboti v obliki heksagonalnega »soda«, ki so sposobni prepoznati okvarjene ali rakaste celice s pomočjo aptamernega receptorja, ki služi tudi kot »ključavnični mehanizem«. Učinkovitost prepoznavanja celic in »ključavničnega mehanizma« je bila preizkušena na šestih vrstah rakastih celic. Celic Burkitt-ovega limfoma nanoroboti niso prepoznali (se niso aktivirali), pri ostalih petih vzorcih je bila aktivacija potrjena.

== Bojana Lazović: Vloga prionov pri preživetju divjih kvasovk ==
Kvasovke imajo pomembno vlogo pri odkrivanju in spoznavanju lastnosti prionov. Raziskave na njih lahko močno pomagajo tudi pri razumevanju prionskih bolezni, ki se pojavljajo pri ljudeh.
Znano je, da je velika posebnost prionov ta, da se lahko razmnožujejo brez DNK zapisa. Znanstveniki so pri raziskavah na laboratorijskih kulturah kvasovk prišli do pomembnih ugotovitev, glede vloge prionov pri dedovanju v kvasovkah. Razne konformacije proteinov v teh celicah imajo pomembno vlogo pri epigenetskem dedovanju, to je dedovanju, ki ni odvisno od zapisa na DNK verigi. S svojim delovanjem ustvarjajo dedne fenotipske lastnosti, njihova raznolikost pa spodbuja preživetje v spreminjajočih se okoljih in vpliva na razvoj novih lastnosti. Toda te lastnosti so potrdili le v laboratorijskih kulturah. Zato se je porajalo vprašanje, če enako velja tudi v naravi oz. za »divje« vrste kvasovk ali so ugotovljene značilnosti le umetno vzpodbujene v laboratoriju. Iz tega razloga so biokemično testirali okoli 700 različnih sevov vrste kvasovk Saccharomyce, da bi ugotovili če imajo prisotne prione. Rezultati so potrdili prejšnje raziskave. Tako so potrdili tezo, da prioni v splošnem urejajo nekatere dedne lastnosti v naravi, na način ki korenito poveča sposobnost prilagajanja.

== Vesna Radić: Odziv imunskega sistema z IFN-λ ==
Imunost je sposobnost obrambe telesa pred tujimi oz. škodljivimi snovmi, ki jih imenujemo tudi antigeni. Ko se ti pojavijo v telesu, jih imunski sistem prepozna in se odzove tako, da jih skuša uničiti na različne načine.
IFN lambda že dolgo veljajo kot pomembno orožje v imunskem sistemu v obrambi proti virusom, bakterija, parazitom in tudi tumorom. So namreč interferoni, saj so zmožni posegati v razmnoževanje in delovanje patogenov. Interferoni so celične beljakovine sposobne komuniciranja med celicami in tako na razne načine sprožitve delovanja imunskega sistema. IFN-λ so del razreda II citokinov. Lambda je podoben α, saj oba delujeta proti virusom. Razlika med njima je ta, da IFN-α lahko proizvedejo vse celice, ki imajo jedro, IFN-λ pa le nekaj določenih celic. Makrofagi proizvajajo IFN-λ za odziv na virusne in/ali bakterijske okužbe. Citokin IFN lambda se ustvari predvsem iz limfocita CD8+ T – spominske celice. T celice se aktivirajo ob prisotnosti že znanega antigena če ne pa živijo v neaktivnem stanju, ko se pa znova srečajo z že znanim antigenom, sprostijo IFN-λ.
Regulacija sproščanja IFN-λ še ni povsem znana; na podlagi novih študij izvemo, da se lahko sprostijo tudi brez aktivacije pri kontaktu z antigeni. Prav tako so odkrili tudi, da imajo ti interferoni pomembno vlogo pri zdravljenju hepatitisa B in C, astme in raka.
== Julija Mazej: Pretvorba HDL v LDL preko CETP molekule ==
Lipoproteini so raznovrstni delci, sestavljeni iz proteinskega in holesterolnega dela. Na podlagi deleža proteinov in holesterola v posameznem delcu ločimo 5 vrst lipoproteinov: hilomikrone, LDL,HDL,VLDL in IDS. V seminarju se bom omejila na dva, ki imata še posebej veliko vlogo pri transportu holesterola po krvni plazmi. HDL je lipoprotein visoke gostote in ima prevladujoč proteinski del. Znan je tudi kot dober holesterol, saj prenaša presežni holesterol iz celic do jeter, kjer poteče razgradnja. LDL pa je lipoprotein, ki prenaša holesterol v obratni smeri. V kolikor ima celica dovolj holesterola, se prične ta kopičiti na stenah žil, kar vodi do kardiovaskularnih bolezni. Pred kratkim so znanstveniki odkrili mehanizem pretvorbe dobrega holesterola v slab holesterol, preko majhne molekule CETP. Molekula deluje kot most med obema lipoproteinoma in prečrpa holesterol iz HDL v LDL. To odkritje daje nove perspektive na področju zdravljenja kardiovaskularnih bolezni, ki so glavni vzrok bolezni in prezgodnje smrti v Evropski Uniji in razvitem svetu. Učinkovito zdravilo, bi torej moralo inhibirati delovanje CETP molekule. Po rezultatih raziskave medicinske univerze na Dunaju, pa takšno zdravilo nebi pomagalo pacientom z ledvično odpovedjo. Pri nekaterih pacientih na dializi so namreč izsledili nefunkcionalen HDL. Spregovorila bom tudi o nastanku "<ra slabega" LDL, pri starejših in obolelih za diabetesom tipa 2.

== Ana Grom: Visokotehnološko odkrivanje rakavih celic dojk ==
Rak na dojkah je v današnjem svetu kar velik problem pri ženskah. Metode, ki se uporabljajo za zaznavo le tega, pa niso dovršene. Vsaka od njih (mamografija, ultrazvok, magnetna resonanca in druge) ima kakšno slabo lastnost. Metode, ki bi bila zdravju popolnoma neškodljiva, nezmotljiva, kratkotrajna in cenovno lahko dostopna še ni odkrita. Zato so znanstveniki prišli na idejo, da bi poizkusili z nanodelci detektirati rakave celice. Najprej so si izbrali Her2 protein (Human epidermal growth factor receptor 2), ki bo tarča teh nanodelcev. Za protein so predhodno vedeli, da se v 30% rakavih celic dojk čezmerno izraža. Da bi se magnetni nanodelci usmerili proti rakavim celicam in nanje tudi vezali, so ustvarili nanodelce povezane s protitelesi za Her2 protein. Nato, ko bi se nanodelci vezali na celice, pa bi s posebnimi občutljivimi napravami zaznavali te nanodelce in s tem tudi rakave celice v telesu. Poskusi, ki so jih izvedli, da bi potrdili svoja predvidevanja so bili zelo spodbudni. Uspelo jim je dokazati, da se nanodelci resnično v večji meri vežejo na celice, ki imajo več Her2 receptorjev (rakave celice). Nekaj izmed metod, s katerimi so prišli do teh rezultatov, bom tudi sama predstavila.

== Robert Berger: Svetlobno stikalo za bolečino ==
S podaljševanjem življenjske dobe in vse bolj tveganimi življenjskimi slogi v današnjem času ne moremo mimo bolečin, pa naj bodo akutne ali kronične, zato si medicina prizadeva, da bi jih, če jih že ne more odpraviti, vsaj lajšala. Vendar pri analgetikih in anastetikih pogosto naletimo na sistemske stranske učinke in odvisnosti, zato je odkrivanje novih vrst anastetikov in analgetikov eden pomembnejših ciljev farmacevtske industrije. Quaternary ammonium – azobenzene – quaternary ammonium oziroma QAQ je ena izmed možnih rešitev pri nadzoru bolečine. Sicer obstajajo optogenetske metode za uravnavanje aktivnosti nociceptorjev (bolečinskih receptorjev), vendar so pogosto preveč invazivne, saj zahtevajo spremembo DNK in lahko vodijo v trajne genetske spremembe, kar pa ni vedno zaželeno. QAQ s svojo strukturo omogoča blokado ionskih kanalov v nociceptorjih in tako prepreči bolečinski signal. Njegova posebnost pa je v njegovi strukturi, saj ga lahko z določenimi valovnimi dolžinami svetlobe (380 in 500 nm) spreminjamo med cis in trans izomerom, pri čemer cis izomer dovoljuje nemoten pretok Na+ in Ca2+ ionov, trans izomer pa zapre ionski kanal. Tako lahko prostorsko in tudi časovno nadzorujemo njegovo aktivnost. Pri podobnih anastetikih, kot so npr lidokain, ki deluje na podoben način kot QAQ izomerizacija in s tem tudi časovni nadzor nista možna.

== Erik Janežič:Raziskave golih krtovskih podgan (GKP) ==
Tekom zgodovine je velika večina tehnoloških iznajdb našla navdih v živalskem svetu. Danes pa morda prav živali kot so gole krtovske podgane, skrivajo odgovera na nekatera največja vprašanja človeštva kot sta zdravljenje raka in staranje. Gole krtovske podgane niso pritegnile posebne pozornosti med zannstveniki, dokler ni bil v 2. trtjini 20. stoletja pri njih odkrit eusocialen način življenja. Do danes so bile odkrite izjemna lasttnosti golih krtovskih podgan kot naprimer; odpornost na raka, na hipooksično okolje, neobčutljivost na iritacijo s kislinami ter izredno dolga življenska doba v primerjavi z drugimi glodalci. V seminarski nalogi vam bom predstavil nekaj splošnih značilnosti golih krtovskih podgan in njihove odpornosti na rakava obolenja, podrobneje pa bom predstavil raziskavo, ki se je ukvarjala z opazovanjem intracelularnega kalcija pri izpostavitvi možganskih celic GKP hipooksičnem okolju. Povečane koncentracije intracelularnega kalcija v možganskih celicah je namreč glavni razlog, da celice odmrejo oziroma imajo trajne poškodbe strukture in funkcije.

== Špela Tomaž: Specifično gibanje motornega proteina dineina ==
Za normalno delovanje celic in potek celičnih procesov, so med drugim izredno pomembne funkcije transporta, organizacije ter gibanja celičnih delov in organelov. Nalogo opravljajo tako imenovani motorni proteini, ki aktivno prenašajo tovor z enega dela celice na drugega, s svojim gibanjem omogočijo delovanje bičkov ter migetalk in so odgovorni tudi za gibanje mišic. Posebej zanimiva je mehanika njihovega premikanja, saj zaradi sprememb v konformaciji njihovih sestavnih proteinov dobesedno korakajo po svoji bazi (mikrotubuli ali aktinski filamenti). Medtem ko je kinetika gibalnih proteinov miozinov in kinezinov že raziskana, pa je premikanje tretje vrste, dineinov, še vedno slabo poznano. Dineini se v mnogih strukturnih lastnostih od ostalih vrst razlikujejo, kar posledično vpliva tudi na njihovo korakanje, ki ni urejeno in periodično, tako kot pri miozinih in kinezinih. Sposobni so različno dolgih korakov, ne le naprej in nazaj, temveč tudi vstran pod različnimi koti. Izmenično preklapljajo med koordiniranim in nekoordiniranim gibanjem in so nepredvidljivi ter dinamični, kar bi jim predvidoma lahko prinašalo mnoge ugodnosti in boljše sposobnosti prilagoditve. V seminarski nalogi bom opisala nekatere ugotovitve nedavnih raziskav ter predstavila nekatere odkrite značilnosti gibanja dineina.

== Samo Zakotnik: Telomeri in nesmrtnost celic ==

Človeštvo že odkar obstaja sanja o nesmrtnosti, o večnem življenju. Medicina je skozi človeško zgodovino uspešno podaljševala življenja z odkrivanjem vedno novih zdravil in zdi se, da je v prihodnosti možno doseči nesmrtnost, toda le, če bomo premagali staranje. Starost samih celic pa je močno povezana z dolžino telomerov. Telomer je ponavljajoče se zaporedje nukleotidov, ki ščitijo kromosome pred poškodbami. Premajhna dolžina telomerov naj bi vodila v razvoj škodljivih mutacij in razvoju onkogenov, ki vodijo v nastanek raka. Da bi lahko preprečili škodljivo krajšanje telomerov moramo podrobno preučiti mehanizme, ki zagotavljajo ohranjanje dolžin telomerov v okvirjih, ki niso potencialno škodljivi, ali celo omogočajo obnavljanje telomerov in njihovo podaljševanje, kar bi vodilo do celične nesmrtnosti. Vse to je povezano s samo zgradbo telomerov in delovanjem telomeraze, encima, ki skrbi za podaljševanje telomerov.
V drugem delu seminarja pa bom predstavil mehanizme somatskega obnavljanja telomerov in posledice inhibicije telomeraze na primeru ploskih črvov vrste Schmidtea mediterranea. Vrsta je predmet preučevanja že več kot 200 let zaradi izjemnih sposobnosti regeneracije, v sedanjem času pa postaja vse pomembnejši modelni organizem za preučevanje telomer in delovanja telomeraz. Leta 2010 so podelili Nobelovo nagrado za medicino in fizlologijo prav za odkritje, kako so konci kromosomov zaščiteni s telomeri in za odkritje encima telomeraze.

== Zala Gluhić: Rubisco aktivaza ==

Rubisco je encim, ki v temotnih reakcijah fotosinteze katalizira pretvorbo sladkorja ribuloza-1,5-bifosfat v molekuli 3-fosfoglicerata, iz katerih se nato lahko tvori glukoza. Vezava ribuloze-1,5-bifosfata na nekarboksiliran encim Rubisco inhibira. Za nemoten potek fotosinteze je potrebno sladkor odstraniti, kar v rastlinah poteka s pomočjo ATP odvisnega procesa z encimom Rubisco aktivaza. Rubisco aktivaze delimo na zeleni in rdeči tip. Struktura pri zelenem tipu je bila pojasnjena s pomočjo Rubisco aktivaze, poimenovane Rca, pri vrsti tobakovca N. tabacum. Pri rdečem tipu so bili izolirani kristali kompleksa iz rdeče alge R. sphaeroides (Rubisco aktivazo so poimenovali Cbbx). Pri obeh proteinih so odkrili podobno zgradbo. Sestavljena sta iz dveh domen - α/β poddomene ter α-vijačnica poddomene. Za svoje delovanje potrebujeta ATP, tvorita heksamerne obročaste strukture, na sredini katerih se nahaja pora. Zaenkrat mehanizem njunega delovanja še ni pojasnjen. Sklepajo, da gre pri Rca za premestitev Rubisca do centralne pore, kjer zanke destabilizirajo Rubiscovo aktivno mesto. Pri Cbbx pa verjetno sodeluje podaljšan C-konec Rubisca, ki ga aktivaza potegne v poro in s tem sprosti zanko, ki na Rubiscu veže sladkor, zato se sladkor lahko odcepi in Rubisco spet normalno deluje naprej.

== Katarina Tolar: Razvoj plastidov (kloroplastov) in Paulinella ==

Endosimbioza in posledično razvoj organelov je še vedno dokaj nepojasnjena. Čeprav je čedalje več rezultatov raziskav, ki endosimbiotsko teorijo potrjujejo in razlagajo. Najprimernejši in najuporabnejši organizem za raziskovanje in preučevanje tega dela evolucije je organizem Paulinella chromatophora. Ta organizem je najprimernejši, ker znanstveniki verjamejo, da je to najbolj izvoren še živeč fotosintetski protist. P. chromatophora naj bi bil en prvih organizmov, ki je vključil cianobakterije. Plastidi, ki so vključeni v različnih vrstah protistov se med seboj razlikujejo. Ugotovili so, da je genom plastida močno reduciran, v nekaterih vrstah plastidov bolj, v drugih manj. Vendar so med njimi velike podobnosti. Prav tako so dokazali, da so se plastidi res razvili iz cianobakterij, saj obstaja ogromna podobnost med genomi cianobakterij in genomi plastidov. Ker je genom plastidov močno zreduciran, so posledično plastidi močno odvisni od jedra. Zato so plastidi in gostiteljska celica razvili Tic in Toc premestitven sistem, ki omogoča prenos proteinov, ki so pomembni za gradnjo in razvoj plastidov iz citoplazme v sam plastid. Ta premestitveni sistem se je razvijal skupaj z rastlinami. Vendar je ohranjal tudi cianobakterijske lastnosti. To je še en dokaz, ki potrjuje endosimbiotsko teorijo.

== Barbara Dušak: Funkcionalne posledice spremenjenih podenot v RNA polimerazah ==

RNA polimeraze so encimi, ki usmerjajo transkripcijo DNA in sodelujejo pri genski regulaciji. V vseh evkariontskih organizmih so prisotne tri različne RNA polimeraze (I, II, III), rastline pa imajo še dve dodatni polimerazi RNA (IV in V). Polimeraze RNA II, IV in V so sestavljene iz 12 različnih podenot, ki imajo različne vloge. Izbrana raziskava se je osredotočila na delovanje devete podenote, ki ima dve različici, 9a in 9b, v Pol II, IV in V pri rastlini Arabidopsis thaliana. Izkazalo se je, da imata nefunkcionalni podenoti različne posledice na delovanje polimeraz. Raziskave so izvajali s križanjem rastlin divjega tipa z mutantkami 9a-1 in 9b-1, nato pa opazovali spremembe v organizmu. Heterozigoti 9a-1 niso kazali nobenih sprememb, 9b-1 pa so se fenotipsko razlikovali od divjega tipa. Homozigoti za mutirani različici obeh genov se sploh niso razvili.
Predstavila bom spremembe, ki so se pojavile na molekularnem nivoju, v povezavi s tem, kar je že znano o delovanju polimeraz RNA.

== Rok Razpotnik: Botulinum toksin v kompleksu z NTNHA (nehemaglutinirajočimi proteini) ==

Botulinum toksin je najmočnejši do sedaj odkriti nevrotoksin. Botulinum nevrotoksin je možen agent za bioterorizem, po drugi strani pa se uporablja v terapijah in kozmetični industriji, znan pod imenom botox. V obeh primerih deluje kot inhibitor acetilholina, pri čemer napade živčne celice. Preden pa uspe priti do živčnih celic, ki nadzirajo delovanje mišic, mora toksin, pri zaužitju, iti skozi dolgo pot – preko celotne prebavne poti, kjer so prisotni številni prebavni encimi in izredno močno kislinsko okolje, do črevesja, kjer je nato vsrkan v krvni obtok, kjer se prevaža vse do živčnih celic. V seminarski nalogi vam bom predstavil organizem, ki proizvaja omenjeni nevrotoksin; bolezensko stanje, ki ga povzroča kontaminacija z botulinum toksinom; strukturo ter mehanizem delovanja, ter na koncu izsledke raziskave, kjer so ugotovili mehanizem delovanja kompleksa, v katerem je nevrotoksin vezan pri poti skozi prebavni trakt. V raziskavi so ugotovili, da se botulinum toksin veže v zaprt in stabilen kompleks z netoksičnim nehemaglutinirajočim proteinom (NTNHA), ta pa ga varuje pred ekstremnimi pogoji v želodcu (nizek pH, delovanje prebavnih proteaz). Kompleks se razpusti ko ta preide v črevesje, kjer vlada nevtralna pH vrednost. Tako prosti botulinum toksin v črevesju vstopi v krvožilje, ki potuje naprej do kolinergičnih nevronov, ker povzroči inhibicijo acetilholina. To se kaže v paralizmu mišic. Ugotovili so torej, da je mehanizem vezave botulinum toksina ter NTNHA ter preživetja nevrotoksina pogojen z mehanizmom spremembe pH vrednosti.

== Erik Mršnik: Vloga Oct4 pri izražanju genov matičnih celic ==

Med sesalčevim razvojem je potrebno, da iz ene totipotentne celice nastane več kot dvesto različnih tipov celic. Inducirane pluripotentne zarodne celice (ali krajše iPSCs) je možno pridobivati tudi iz somatskih celic z ekspresijo transkripcijskih faktorjev, ki so navadno izraženi v ESCs. Pluripotentno stanje se da vzdrževati z določenimi citokini. Na primer z LIF-om ali BMP4.
Transkripcijski faktor Oct 4 (iz družine PouV) je osnoven za nastajanje in vzdrževanje iPSCs in ESCs. Če ga odstranimo, povzročimo diferenciacijo teh celic. Oct4 se izraža tudi v fazi gastrulacije matičnih celic, kjer blokira prezgodnjo diferenciacijo. Kljub mnogim raziskavam pa še vedno ni povsem znano, kako Oct4 deluje kot transkripcijski faktor pri reguliranju diferenciacije. Nekateri eksperimenti so pokazali, da lahko deluje kot aktivator ali represor genske transkripcije.
Odkrili so, da se Oct4 pri svojem delovanju združuje z nekaterimi drugimi transkripcijskimi faktorji. Predvsem z Sox2 (iz družine HMG) in Nanog. Ti naj bi istočasno kontrolirali izražanje genov in regulirali razvoj ESCs.
V tej študiji so se posvetili derivatom Oct4, ki so jih izdelali izključno kot aktivatorje ali represorje transkripcije. Vsak protein ima PouV DNA-prepoznavno sekvenco združeno z močno aktivacjsko (VP16) ali represijsko (Engrailed ali HP1) regijo transkripcije. Tekom študije so ugotovili, da pravzaprav samo aktivatorska oblika povzroči nastanek iPSCs. Aktivatorska fuzija vzdržuje rast in pluripotentnost mišjih ESCs, ki jim manjka »divjega tipa« Oct4. Oct4-aktivatorska fuzija lahko prepreči pluripotentost ne glede na pisotnost LIF-a. Predvidevajo, da delovanje Oct4 kot aktivatorja zadošča za povzročitev nastanka iPSC in vzdrževanje ESCs.

== Matej Vrhovnik: Nove spojine, ki preprečujejo širjenje in izboljšajo zdravljenje raka ==

Glioblastom je oblika agresivnega malignega raka, ki se razvije iz vezivnega tkiva v možganih. Po operaciji imajo pacienti naveč 2 leti življenja, brez zdravljena nekje do 3 mesece. Problem se pojavi po operaciji, kjer se odstrani do 99% rakastega tkiva in obsevanju, ker noben kemoterapevtik ne deluje dovolj učinkovito. Glioblastom tvori veliko metastaz, ki so zelo razširjene po zdravem tkivu in zato ne moremo z kemoterapevtiki napasti vse rakave celice, ker bi uničili tudi preveč zdravega tkiva, oziroma zdravilo ima preveč blag učinek.
Znanstveniki so zato ustvarili spojino imipramine blue. Deluje tako, da inhibira tvorjenje reaktivnih kisikovih spojin, inhibira NADPH-oksidazo in reorganizira aktin v citoskeletu. Ravno reaktivne kisiko spojine so krive za invazivno širjenje rakastih celic po zdravem tkivu, kar pa imipramine blue prepreči, posledično je rak v strjeni skupini, kjer kemoterapevtik lažje opravi svoje delo. Dokazali so, da v kombinaciji z doxorubicinom zelo podaljša življenjsko dobo podgan, ki imajo tumor RT2, ki je zelo podoben človeškemu glioblastomu. Prav tako preprečuje poškodbo krvno-možganske pregrade, kar je ponavadi eden izmed stranskih učinkov kemoterapevtikov.

== Matic Kovačič: Kronični stres vodi do poškodb DNA ==

Stres je pri ljudeh prisoten že odkar imata nadledvični žlezi sposobnost izločanja stresnih hormonov, kot sta na primer adrenalin in noradrenalin. Včasih sta se hormona izločala kratek čas med bojem in telo pripravila na lažje preživetje. Danes pa smo v moderni družbi zaradi hitrega načina življenja in obveznosti, ki jih moramo izpolniti, podvrženi stresu skoraj ves čas. Dolgoročni stres, ki se imenuje tudi kronični stres, ima na naše zdravje in počutje negativne posledice. Znanstveniki so s poskusi na miših, na katerih so simulirali kroničen stres, ugotovili, da kronični stres vodi do povečanih napak v DNA z zmanjšanjem koncentracije proteina p53. Stresni hormoni, kot je recimo adrenalin, se vežejo na β2-adrenoreceptorje, kar povzroči večji izvoz proteinov p53 iz jedra v citosol, kjer jih proteasom razgradi. Protein p53 imenujejo tudi varuh genoma, saj v primeru poškodbe DNA zaustavi celični cikel in aktivira popravljanje poškodovanih delov DNA, če pa so poškodbe DNA prevelike, p53 povzroči celično smrt. Neka druga skupina znanstvenikov pa je ugotovila, da kroničen stres tudi zelo močno pospeši rast tumorjev. Povedal bom nekaj splošnih stvari o stresu in proteinu p53, nato pa predstavil raziskave in ugotovitve znanstvenikov.

== Andreja Kukovec: Epigenetska blokada kognitivnih funkcij pri Alzheimerjevi demenci ==

Alzheimerjeva demenca je ena od najpogostejših oblik demence. Večinoma se pojavi po 65. letu starosti. Eden začetnih simptomov je poslabšanje spomina, kar posamezniki pogosto napačno interpretirajo kot posledico staranja ali stresa. Gre za nevrogenenrativno bolezen. Točen vzrok nastanka Alzheimerjeve demence še ni znan. Dandanes je v veljavi opredelitev, da je Alzheimerjeva demenca posledica akumuliranja napačno zvitih proteinov - t. i. beta amiloidni plaki. Prisotni so tudi nevrofibrilarni vozli, ki se pa, za razliko od amiloidnih plakov, nahajajo znotraj nevronov. Histoni so bazični proteini, okoli katerih se ovije DNA. Na nestabilnih aminokislinskih koncih histonov se odvijajo različne modifikacije, ki regulirajo izražanje genov. Med slednje spadata tudi acetilacija in deacetilacija, ki imata pomembno vlogo pri izražanju genov, ki so povezani s spominom in učenjem. V raziskavi so ugotovili, da je histon HDAC2 pri bolnikih z Alzheimerjevo demenco prisoten v preveliki meri, kar blokira izražanje genov, pomembnih za spomin. Ko so z inhibitorji zmanjšali nivo HDAC2 se je nevronom povrnila sinaptična plastičnost in izražanje s spominom povezanih genov. To znižanje HDAC2 pa se je pokazalo tudi kot izboljšanje kognitivnih funkcij (pri miših), kar pomeni, da bi te ugotovitve lahko imele pomembno vlogo pri zdravljenju Alzheimerjeve demence.

== Sara Bitenc: Okužba s Toxoplasmo gondii in povečana količina dopamina ==

Kljub veliki farmacevtski ponudbi cepiv in antibiotikov na tržišču se žal ne moremo izogniti nekaterim infekcijskim boleznim, katerih vzrok so mikroorganizmi. Eden izmed takšnih organizmov, ki povzroča povsem svetu razširjeno in zahrbtno bolezen t. i. toksoplazmozo, je Toxoplasma gondii, znotrajcelični zajedavec. Ta zahteva tako gostitelja kot tudi vmesnega gostitelja, da je življenjski cikel parazita sklenjen. Ciste parazita povzročajo kronično infekcijo, pri čemer se razširijo v gostiteljeve mišice in možgane (največjih delež teh se je nahajal v amygdali in nucleus accumbens – predela v možganih), v posameznih znotrajceličnih tkivnih cistah pa T. gondii tvori več sto bradiozit. Da bi znanstveniki podali zaključek v zvezi s spremembami količine dopamine, so s paraziti okužene možgane pri miših raziskovali s protitelesi dopamina in ugotovili,da parazit prevzame nadzor nad gostiteljsko celico in začne spreminjati nevrotransmitsko signalno transdukcijo, kar v organizmu izzove različne vedenjske spremembe. Glavna ugotovitev moje seminarske naloge je, da je količina sproščenega dopamina povezana s številom parazitov v gojeni kulturi. Poskusi, ki jih bom predstavila, so bili izvedeni »in vivo« in »in vitro«. Veriga interakcij med patogenom (tistim, ki povzroča bolezen – T. gondii) in njegovim gostiteljem (v našem primeru je ta žrtev naša npr. živčna celica) je torej zelo zapletena; nedolgo nazaj je znanstvenike begala povezava med parazitom in njegovim obnašanjem… Danes pa vemo, da je za spremembe v metabolizmu dopamina ključna T. gondii, ta dognanja pa bodo prispevala k razlagi razvoja bolezni pri bolnikih s toksoplazmozo in nekaterih psihovedenjskih bolezni.

== Jan Taškar: Mikrobske gorivne celice in uporaba umetnega konzorcija bakterij ==

Današnji svet se približuje energetski krizi, saj smo še vedno v preveliki meri odvisni od fosilnih goriv, ki jih bo kmalu zmanjkalo,a še vedno nimamo dovolj razvitih alternativnih virov energije, ki bi jih lahko nadomestili. Zato se stalno odkriva nove alternativne načine pridobivanja energije, kot so tudi mikrobske gorivne celice. Mikrobska gorivna celica ali MFC (microbial fuel cell), kot druge gorivne celice, proizvaja električni tok, le da za njegov nastanek izkorišča naravne procese mikroorganizmov, kjer se nek organski substrat razgradi in nastanejo elektroni. Sama ideja pridobivanja elektrike s pomočjo mikroorganizmov nam je znana že od leta 1911, vendar se je zanimanje za njih povečalo šele po sedemdesetih letih prejšnjega stoletja, ko so počasi začeli bolje razumevati mikroorganizme prisotne pri pridelavi elektrike, ter odkrivati nove načine za izboljšanje delovanja in s tem tudi potencial MFC-jev kot čisti vir energije. Dandanes je vloženo veliko truda v izboljšanje in tudi boljše razumevanje te zelo potencialne tehnologije, z namenom da bi nekegega dne lahko dosegli dovoljšen izkoristek da bi s pomočjo posebnih mikroorganizmov hkrati čistili odpadne vode, ter istočasno pridobivali dovolj elektriko za naše potrebe.

== Monika Biasizzo: Vloga TOR signalne poti pri regeneraciji tkiv ==

Regeneracija je proces obnavljanja, popravljanja in rasti, ki omogoče organizmom ustrezen odgovor na poškodbe ali motnje, ki negativno delujejo na organizem. Poškodovano ali izgubljeno tkivo morajo nadomestiti nove celice, zato sta potrebni celična rast in delitev. Celično rast in delitev sprožijo in omogočijo različne signalne poti in mehanizmi. Ena izmed pomembnih signalnih poti je TOR signalna pot. Protein TOR oziroma tarča rapamicina je glavni protein TOR signalne poti, ki vpliva na sintezo proteinov preko stimulacije mRNA translacije, transkripcije in biosinteze ribosomov. TOR signalna pot lahko sproži in zavre sintezo proteinov glede na zunanje signale, kot so dostopnost hranil, rastni hormoni in nivo celične energije. Zaradi te signalne poti celica ob premajhni količini hranil in energije ne raste in se ne deli, saj je sinteza proteinov zavrta. Ta mehanizem omogoča celicam, da rastejo in se delijo le, ko imajo na voljo dovolj snovi. Vlogo TOR signalne poti pri regeneraciji tkiv so raziskovali pri ploskih črvih rodu ''Planaria'', ker imajo izredno sposobnost regeneracije. Skupino ploskih črvov, ki so jim utišali izražanje gena za protein TOR s tehnologijo RNAi, so primerjali s kontrolno skupino med regeneracijo po amputaciji. Ugotovili so, da ima TOR signalna pot pomembno vlogo pri mitotski delitvi in tvorjenju blastem – novo tkivo, kjer se manjkajoče strukture regenerirajo. TOR signalna pot je v zadnjem času predmet raziskav za terapije proti raku in inhibicija TOR v planarijih nam lahko pokaže posledice dolgoročne inhibicije TOR signalne poti.

== Matic Urlep: Odpornost bakterij na sulfonamidne antibiotike ==

V današnjem času je vedno več bakterij, ki so postala odporna na veliko antibiotikov in to postaja vedno večji problem. V svojem seminarju bom opisal raziskavo znanstvenikov ustanove » St. Jude Children's Research Hospital «. Ti so se osredotočili na sulfonamidne antibiotike. Ti antibiotiki inhibirajo delovanje dihidropteroat sintaze, encima ki je ključen pri biosintezi folne kisline. Folat ali folna kislina pa pomaga pri sintezi DNA, popravi DNA in pri hitri celični delitvi. Sposobnost bakterij do prilagoditve je naredila te antibiotike skoraj neuporabne. Znanstveniki pod okriljem Mi-Kyung Yuna so se osredotočili na delovanje DHPS ( dihidropteroat sintaza ) in kaj se dogaja z aktivnim mestom med samo biosintezo dihidropteroata in kako sulfoamidi uničijo bakterije. Njihova odkritja odpirajo možnosti za proizvodnjo novih antibiotikov na katera bi se bakterije težje prilagodile in bi imeli manj stranskih učinkov.

== Maja Kostanjevec: Antioksidanti - spojine, ki lahko poškodujejo DNA ==

Antioksidanti so spojine, ki ščitijo celice pred škodljivimi radikali, ki nastajajo v procesu oksidacije. Njihovi učinki se danes raziskujejo v povezavi z različnimi boleznimi, saj je za njih značilno, da imajo na telo pozitivne učinke. Vendar pa je raziskava genotoksičnih spojin pokazala, da lahko nekateri v velikih koncentracijah poškodujejo DNA. Za določitev genotoksičnih spojin so raziskovalci ustvarili novo metodo analize, ki temelji na povišanju ravni proteina ATAD5. Ta se v celici pojavi ob poškodbi DNA, saj zavira genomsko nestabilnost in nastajanje tumorjev ter sodeluje pri popravljanju DNA. Za tri antioksidante (resveratrol, genisteinin in baicalein) so v raziskavi dokazali, da lahko uničijo celice, za katere je značilna hitra delitev, poleg tega pa so tudi selektivni, kar pomeni, da ne poškodujejo celic okoli njih. V celici ne povzročajo večjih preureditev in premestitev kromosomov. Te lastnosti omogočajo potencialno uporabo antioksidantov v prihodnosti pri zdravljenju raka, saj je moč njihove genotokičnosti primerljiva s trenutno uporabljajočimi kemoterapevtiki. Poleg tega pa so antioksidanti selektivni in ne povzročajo mutageneze, zaradi česar bi bili primernejši od zdajšnjih kemoterapevtikov. Vsekakor pa bo potrebno še več raziskav, ki bodo podrobneje pokazale, katere vrste rakastih celic ti antioksidanti uničujejo.

== Katja Leben: Vpliv zgradbe agregiranih proteinov na celico ==

S podaljševanjem življenske dobe postajajo vse bolj aktualne tudi nekatere bolezni, ki se pojavijo s starostjo, kot sta Alzheimerjeva in Parkinsonova bolezen. Obe sta povezani s proteinskimi agregati, ki se nalagajo v organizmu.
Preden proizvedeni protein doseže nativno stanje je kratek čas izpostavljen topilu in takrat lahko hidrofobni in polarni deli, ki tvorijo vodikove vezi, reagirajo intra ali pa intermolekularno, predvsem so k temu nagnjeni proteini, ki nimajo enotno določene sekundarne in terciarne strukture. V določenih pogojih, primer je tudi visoka koncentracija proteinov, ki je značilna za rekombinantne proteine, prevladajo intermolekularne interakcije in nastanejo agregati, kar privede do problemov pri ekspresiji rekombinantnega proteina.
Agregacija proteinov v celici je dokazano toksična, a do nedavnega je bil vpliv zgradbe proteinov, ki sestavljajo agregate, na celično kondicijo nepoznan. Izsledki raziskav kažejo, da je vpliv agregacije proteina na celico tesno povezan z aminokislinskim zaporedjem polipeptida, ki tvori agregat. Pogojuje stopnjo agregacije ter posredno strukturne in funkcionalne lastnosti agregata, od katerih je odvisen učinek šaperonov na agregate.
Ugotovitve raziskave so zagotovile osnovne podatke o vplivih mutacij v zaporedju na strukturne lastnosti agregatov, ki bodo omogočile predvidevanje vplivov proteinskih agregatov na kompleksnejše žive organizme in nadaljnje raziskave, ki bi vodile k razumevanju in posledično zdravljenju bolezni kot je Alzheimerjeva.

== Filip Mihalič: Kako lizocimi v solzah uničijo nevarne bakterije ==

Lizocimi so encimi, ki jih najdemo v človeških solzah ter smrklju in katalizirajo razcep glikozidne vezi med dvema monosaharidnima enotama v molekuli peptidoglikana, v celični steni bakterije ter s tem povzroči njen propad. Sam mehanizem kako lizocim katalizira razcep te vezi, ter njegovo spreminjanje konformacije med procesom sta bila do nedavnega še precej neraziskana, saj znanstveniki niso poznali metode s katero bi lahko opazovali posamezne molekule.
Raziskovalci z univerze "Univerza v Kaliforniji, Irvine", so pred nedavnim uporabili nov pristop za opazovanje posameznih makromolekul, in sicer so eno samo molekulo lizocima povezali z karbonsko nanocevko prek pirenskega sidrišča ter nato spremljali tresljale ki jih je sprožila molekula lizocima. ob tem so prišli do zanimivih ugotovitev, saj so lahko zelo natančno določili gibanje molekule ter njeno obnašanje v procesu cepitve glikozidne vezi. Bolj kot samo opazovanje lizocima je pomembna sama metoda s katero so opazovali molekulo, saj odpira nove možnosti na opazovanju posameznih molekul v naravnem okolju - metod ki bi omogočale opazovanje posameznih molekul je zelo malo pa še te so po večini nezanesljive, oz. neuporabne za daljše opazovanje molekul. V predstavitvi bom povedal najprej nekaj o lizocimu, nato pa se bom posvetil znanstveni raziskavi ter njenim rezultatom.

== Mirjana Malnar: Zastoji v procesu translacije ==

Translacija je prevajanje nukleotidnega zaporedja mRNA v aminokislinsko. Pri procesu translacije pride do zastojev (trenutna prekinitev translacije ali upočasnjena translacija). Ti zastoji so posledica ali določenega zaporedja baz mRNA ali interakcij med novo sintetiziranim polipeptidom in ribosomskim tunelom. V raziskavah se je izkazalo da so različni predeli ribosomskega tunela različno ugodni za določene delce (odvisno od velikosti, polarnosti, hidrofobnosti delcev). Posledično bodo polipeptidi, odvisno od svojih lastnosti čez tunel potovali različno (zastoji na različnih mestih ipd.). Raziskave so bile narejene na primeru E.coli. secA je motorni protein E.coli ki sodeluje pri prenosu proteinov čez celično membrano. Njegova sinteza je regulirana s translacijo secM proteina, katerega se kodirajoča sekvenca nahaja navzgor od kodirajoče sekvence secA (na isti mRNA). Ugotovili so da določeno zaporedje aminokislin secM tvori interakcije z ribosomskim tunelom zaradi česa pride do zastoja v translaciji. Če je ta zastoj daljši, se sintetizira več secA proteina. V drugih raziskavah so prišli do ugotovitve da do zastojev pride tudi pri translaciji kodirajoče sekvence za secA, ampak ti zastoji niso bili povezani z interakcijami z ribosomskim tunelom. Izkazalo se da sekvence podobne Shine-Dalgarno sekvencami (SD) v kodirajočem zaporedju mRNA povzročijo te zastoje zaradi interakcij z rRNA. (SD sekvenca je pomembna ker se veže z anti-Shine-Dalgarno sekvenco na rRNA in pri tem tvori mRNA-ribosom kompleks; nahaja se 8-10 baz pred start kodonom). Bolj so te sekvence podobne SD, večjo imajo afiniteto do vezave z anti-SD na rRNA in posledično povzročajo daljše zastoje.

== Ellen Malovrh: Dolgoživi jedrni proteini in njihov vpliv na celično staranje ==

Proteini sodijo med najkompleksnejše in najštevilčnejše organske molekule v celicah in omogočajo njihovo pravilno delovanje. Že med samim nastankom ali v času delovanja pa se lahko izkaže, da so proteini nefunkcionalni, zato je za celico izjemno pomemben proces razgradnje takih proteinov in sinteza novih. Proteini, ki se počasi obnavljajo oziroma imajo dolge življenjske dobe, so zato bolj izpostavljeni kopičenju škode.
Taki so tudi proteini nukleoporini, ki tvorijo kompleks jedrne pore, ki omogoča transport molekul med citoplazmo in jedrom. V raziskavi, ki sem jo predstavila v seminarski nalogi, so znanstveniki v možganih podgan odkrili nukleoporine, ki so bili stari celo več kot eno leto. Poškodbe na teh proteinih povečajo prepustnost jedrnih por, zato lahko citoplazemski proteini vdirajo v jedro. Spremeni se lahko tudi genski zapis v celici, kar je bilo opaženo predvsem pri starajočih se celicah.
Pričujoča raziskava bi tako lahko rešila eno od ključnih znanstvenih vprašanj o življenju: kako in zakaj se celice starajo ter posledično omogočila razvoj novih načinov zdravljenja starostno pogojenih bolezni. Spremembe v genskem zapisu so namreč odgovorne za staranje celic in lahko vodijo do številnih starostnih bolezni, kot sta Alzheimerjeva in Parkinsonova bolezen.

== Ana Kunšek: Proteini za zaznavanje bolečine ==

Mehanska zaznava je zelo pomembna pri vsakodnevnih opravilih. Organe, ki nam prevajajo zunanje dražljaje pa imenujemo čutila. Eno izmed pomembnejših (če ne ravno najbolj pomembno) je prav zagotovo čutilo za tip, saj z njim zaznavamo še tako majhne dražljaje, vročino, električni tok, itd. Vse to pa poteka prek električnega toka po živčnih celicah v našem živčnem sistemu. Ampak, ste se že kdaj vprašali kdo je pravzaprav odgovoren za delovanje tega oz. vseh čutil? 
Nekaj o čutilih so pravzaprav že ugotovili. Ugotovili so, kako se prenašajo dražljaji po nevronih, kako se začnejo premikati mišice in v katere dele naših možganov potujejo električni dražljaji iz različnih čutil. Nikoli pa še niso ugotovili kdo v celicah je odgovoren za zaznavo dražljajev in kaj s to zaznavo naredi.
V svojem seminarju se bom osredotočila prav na protein, ki je zanj odgovoren. Prav tako bom razložila kako (če) se spremeni delovanje, če organizmu z rezanjem eksonov iz DNA odstranimo gen za ta protein in ga potem v svojem življenju nima. 
S to študijo so si odprli nove poti za ugotavljanje kako deluje naš čutilni sistem, kar bodo v prihodnosti s pridom izkoristili za preučevanje zaznavanja zvoka, krvnega tlaku, in ostalih mehanizmih v človeškem telesu, ki s svojim delovanjem pritiskajo na celične membrane, kar bi lahko vodilo v lažje zdravljenje zdravstvenih težav.

== Aleksander Benčič: S1P₁ receptorji in njihov pomen ==

Eden od osnovnih mehanizmov v celici, ki je pogoj za delovanje vseh živih organizmov je signalizacija in sporazumevanje celice z okoljem. Zaradi tega so se v celicah razvili številni mehanizmi za komunikacijo, ki jim omogočajo opravljanje njihovih bioloških funkcij. Eden najpomembnejših tovrstnih mehanizmov so receptorji, prisotni na membrani celice. V svoji seminarski nalogi se bom osredotočil na vlogo in delovanje enega od teh receptorjev imenovanega sfingozin-1-fosfat receptor 1. V prvi raziskavi so znanstveniki preučili mehanizem delovanja novega zdravila za multiplo sklerozo fingolimod, ki je modulator S1P₁ receptorjev. Do sedaj je veljala domneva, da naj bi fingolimod preprečeval izhajanje limfocitov iz limfnih vozlov in tako blažil simptome multiple skleroze, vendar so v tej raziskavi ugotovila, da je glavni mehanizem delovanja povezan s signalnimi potmi v centralnem živčnem v katerih sodelujejo S1P₁ receptorji. Druga raziskava je bila prav tako povezana z signalnimi potmi v centralnem živčnem sistemu, ki jih uravnava sfingozin-1-fosfat. Preučili so vpliv, ki ga imajo na migracijo zarodnih živčnih celic ob poškodbi centralnega živčnega sistema v smeri poškodbe. Vse te raziskave so pokazale, da imajo S1P₁ receptorji izreden pomen na delovanje telesa vendar številni od mehanizmov delovanja še niso raziskani. Iz teh raziskav je viden velik potencial, ki ga imajo na področju zdravljenja številnih obolenj povezanih predvsem z osrednjim živčnim sistemom in poškodbami le tega.

BIO1 Povzetki seminarjev

2012-05-13T14:11:24Z

AleksanderBencic:

== Tomaž Rozmarič: Inženiring hiper katalitičnega encima ==
Dan danes je uporaba encimov v industriji zelo visoka. Bakterije gensko modificirajo in uporabljajo za sintezo najrazličnejših snovi.Zadnje
čase so bakterije postale zanimive za proizvodnjo energije, saj so sposobne sintetizirati vodik, z njimi porizvajajo bio-goriva in celo
elektriko. Te reakcije so še prepočasne, da bi bile uporabne v masovnih proizvodnjah in bi lahko bile konkurenca že obstoječim virom energije
kot so fosilna goriva(nafta) in jedrska energija. Zato so se znanstveniki začeli spraševati, kako bi lahko povečali hitrost reakcij in prav s
tem so se ukvarjali v članku, katerega sem prebral. Idejo jim je dal mehanizem reakcije v očesu. Ko svetloba pade na rodopsin povzroči vrsto
kemijskih reakcij, med drugim tudi konformacijske. To konformacijo zazna določen protein, ki jo pretvori v električni signal in pošlje do
možganov. Na podlagi tega so se odločili, da bi na nek encim pripeli neko molekulo, katera bi regulirala konformacijo encima, ko bi
to oni hoteli. To so potem naredili s pripetjem azobenzenskega mostu na encim(azobenzen pod določeno valovno dolžino spremeni konformacijo iz
cis v trans in obratno) in ugotovili, da se je hitrost reakcije znatno povečala, kar bi lahko bil velik prelom za biogoriva in druge encimsko
odvisnie reakcije.

== Ana Cirnski: TAL efektorji - proteini, ki urejajo gene ==
TAL (transcription activator – like) efektorji so regulatorni proteini, ki vplivajo na delovanje RNA polimeraze pri prepisovanju DNA. Z vezavnimi domenami se vežejo na specifična zaporedja baz na dvojni vijačnici in tako uravnavajo hitrost sinteze proteinov. Najbolj znani regulatorni proteini so motiv cinkovega prsta, motiv levcinske zadrge in motiv vijačnica – obrat – vijačnica.

TAL efektorje so odkrili v bakteriji vrste Xanthomonas, ki jih je uporabljala za reprogramiranje gostiteljskih celic, tako da so te sintetizirale proteine, ki so ustrezali bakteriji.

Domena TAL efektorja, ki se veže na DNA vsebuje 1-35 TAL ponovitev. Vsaka ponovitev je specifična za en bazni par na DNA in vsebuje 33-35 aminokislin (zadnja je okrnjena na 20 aminokislin), ki so vedno na istem mestu. Izjema sta mesti 12 in 13, znani tudi kot RVD mesti (repeat variable diresidues), ki določata specifičnost med efektorjem in DNA verigo.

TAL efektorji se med seboj ločijo po aminokislinskem zaporedju in številu njihovih ponovitev. Od teh lastnosti je odvisna specifičnost efektorja.
Za prepoznavo specifičnih mest na DNA sta odgovorni RVD mesti, ki določata, kam se bo efektor vezal. Obstaja tudi posebna koda po kateri se en par aminokislin veže na določen nukleotid. TAL ponovitve nimajo medsebojnega vpliva zato jih je lažje sestavljati in tako spremeniti efektor.
Uporabljajo se lahko kot umetni restrikcijski encimi (TALEN) za dvoverižne prekinitve DNA (DSB – [double–strand breaks]), kar povzroči v celici popravljalne mehanizme in vodi do sprememb v genskem zapisu. Lahko pa tudi kot transkripcijski faktor (dTALE) za vklapljanje in izklapljanje genov.

Čeprav je o TAL efektorjih še veliko neznanega, kažejo možnosti za široko uporabo na področju biotehnologije in genetike za izboljševanje lastnosti živil in zdravljenje nekaterih bolezni (HIV).

== Griša Prinčič: DNK nanotehnologija ==
Nanotehnologija je ustvarjanje in inženiring funkcionalnih sistemov na atomskem in molekularnem nivoju. DNK nanotehnologija je veja nanotehnologije, ki izkorišča strukturne in kemijske lastnosti DNK molekule ter iz nje sestavlja strukture, ki ne nosijo informacijskega zapisa in so v velikosti do nekaj 100 nanometrov. Najpomembnejši del pri sintezi DNK makromolekul je optimizirano zaporedje nukleinskih kislin. Sekundarno strukturo lahko tvori več različnih zaporedij baz, vendar bo velika večina teh zaporedij imela tudi negativne medsebojne interakcije, kar bi lahko privedlo do spremembe v obliki sekundarne strukture. DNK molekula ima sposobnost samosestavljanja (self-assembly). Pod določenimi pogoji lahko enotno daljšo verigo DNK pripravimo do zvijanja (folding) oz. tvorbe določene (želene) strukture.

V seminarski nalogi se bom osredotočil predvsem na razvoj tako imenovanih nanorobotov, ki služijo kot specializiran dostavni sistem signalnih molekul do celic v človeškem telesu. Ob aktivaciji receptorja se kapsula odpre in na mesto dostavi signalne ali druge molekule.

Pripravljeni so bili nanoroboti v obliki heksagonalnega »soda«, ki so sposobni prepoznati okvarjene ali rakaste celice s pomočjo aptamernega receptorja, ki služi tudi kot »ključavnični mehanizem«. Učinkovitost prepoznavanja celic in »ključavničnega mehanizma« je bila preizkušena na šestih vrstah rakastih celic. Celic Burkitt-ovega limfoma nanoroboti niso prepoznali (se niso aktivirali), pri ostalih petih vzorcih je bila aktivacija potrjena.

== Bojana Lazović: Vloga prionov pri preživetju divjih kvasovk ==
Kvasovke imajo pomembno vlogo pri odkrivanju in spoznavanju lastnosti prionov. Raziskave na njih lahko močno pomagajo tudi pri razumevanju prionskih bolezni, ki se pojavljajo pri ljudeh.
Znano je, da je velika posebnost prionov ta, da se lahko razmnožujejo brez DNK zapisa. Znanstveniki so pri raziskavah na laboratorijskih kulturah kvasovk prišli do pomembnih ugotovitev, glede vloge prionov pri dedovanju v kvasovkah. Razne konformacije proteinov v teh celicah imajo pomembno vlogo pri epigenetskem dedovanju, to je dedovanju, ki ni odvisno od zapisa na DNK verigi. S svojim delovanjem ustvarjajo dedne fenotipske lastnosti, njihova raznolikost pa spodbuja preživetje v spreminjajočih se okoljih in vpliva na razvoj novih lastnosti. Toda te lastnosti so potrdili le v laboratorijskih kulturah. Zato se je porajalo vprašanje, če enako velja tudi v naravi oz. za »divje« vrste kvasovk ali so ugotovljene značilnosti le umetno vzpodbujene v laboratoriju. Iz tega razloga so biokemično testirali okoli 700 različnih sevov vrste kvasovk Saccharomyce, da bi ugotovili če imajo prisotne prione. Rezultati so potrdili prejšnje raziskave. Tako so potrdili tezo, da prioni v splošnem urejajo nekatere dedne lastnosti v naravi, na način ki korenito poveča sposobnost prilagajanja.

== Vesna Radić: Odziv imunskega sistema z IFN-λ ==
Imunost je sposobnost obrambe telesa pred tujimi oz. škodljivimi snovmi, ki jih imenujemo tudi antigeni. Ko se ti pojavijo v telesu, jih imunski sistem prepozna in se odzove tako, da jih skuša uničiti na različne načine.
IFN lambda že dolgo veljajo kot pomembno orožje v imunskem sistemu v obrambi proti virusom, bakterija, parazitom in tudi tumorom. So namreč interferoni, saj so zmožni posegati v razmnoževanje in delovanje patogenov. Interferoni so celične beljakovine sposobne komuniciranja med celicami in tako na razne načine sprožitve delovanja imunskega sistema. IFN-λ so del razreda II citokinov. Lambda je podoben α, saj oba delujeta proti virusom. Razlika med njima je ta, da IFN-α lahko proizvedejo vse celice, ki imajo jedro, IFN-λ pa le nekaj določenih celic. Makrofagi proizvajajo IFN-λ za odziv na virusne in/ali bakterijske okužbe. Citokin IFN lambda se ustvari predvsem iz limfocita CD8+ T – spominske celice. T celice se aktivirajo ob prisotnosti že znanega antigena če ne pa živijo v neaktivnem stanju, ko se pa znova srečajo z že znanim antigenom, sprostijo IFN-λ.
Regulacija sproščanja IFN-λ še ni povsem znana; na podlagi novih študij izvemo, da se lahko sprostijo tudi brez aktivacije pri kontaktu z antigeni. Prav tako so odkrili tudi, da imajo ti interferoni pomembno vlogo pri zdravljenju hepatitisa B in C, astme in raka.
== Julija Mazej: Pretvorba HDL v LDL preko CETP molekule ==
Lipoproteini so raznovrstni delci, sestavljeni iz proteinskega in holesterolnega dela. Na podlagi deleža proteinov in holesterola v posameznem delcu ločimo 5 vrst lipoproteinov: hilomikrone, LDL,HDL,VLDL in IDS. V seminarju se bom omejila na dva, ki imata še posebej veliko vlogo pri transportu holesterola po krvni plazmi. HDL je lipoprotein visoke gostote in ima prevladujoč proteinski del. Znan je tudi kot dober holesterol, saj prenaša presežni holesterol iz celic do jeter, kjer poteče razgradnja. LDL pa je lipoprotein, ki prenaša holesterol v obratni smeri. V kolikor ima celica dovolj holesterola, se prične ta kopičiti na stenah žil, kar vodi do kardiovaskularnih bolezni. Pred kratkim so znanstveniki odkrili mehanizem pretvorbe dobrega holesterola v slab holesterol, preko majhne molekule CETP. Molekula deluje kot most med obema lipoproteinoma in prečrpa holesterol iz HDL v LDL. To odkritje daje nove perspektive na področju zdravljenja kardiovaskularnih bolezni, ki so glavni vzrok bolezni in prezgodnje smrti v Evropski Uniji in razvitem svetu. Učinkovito zdravilo, bi torej moralo inhibirati delovanje CETP molekule. Po rezultatih raziskave medicinske univerze na Dunaju, pa takšno zdravilo nebi pomagalo pacientom z ledvično odpovedjo. Pri nekaterih pacientih na dializi so namreč izsledili nefunkcionalen HDL. Spregovorila bom tudi o nastanku "<ra slabega" LDL, pri starejših in obolelih za diabetesom tipa 2.

== Ana Grom: Visokotehnološko odkrivanje rakavih celic dojk ==
Rak na dojkah je v današnjem svetu kar velik problem pri ženskah. Metode, ki se uporabljajo za zaznavo le tega, pa niso dovršene. Vsaka od njih (mamografija, ultrazvok, magnetna resonanca in druge) ima kakšno slabo lastnost. Metode, ki bi bila zdravju popolnoma neškodljiva, nezmotljiva, kratkotrajna in cenovno lahko dostopna še ni odkrita. Zato so znanstveniki prišli na idejo, da bi poizkusili z nanodelci detektirati rakave celice. Najprej so si izbrali Her2 protein (Human epidermal growth factor receptor 2), ki bo tarča teh nanodelcev. Za protein so predhodno vedeli, da se v 30% rakavih celic dojk čezmerno izraža. Da bi se magnetni nanodelci usmerili proti rakavim celicam in nanje tudi vezali, so ustvarili nanodelce povezane s protitelesi za Her2 protein. Nato, ko bi se nanodelci vezali na celice, pa bi s posebnimi občutljivimi napravami zaznavali te nanodelce in s tem tudi rakave celice v telesu. Poskusi, ki so jih izvedli, da bi potrdili svoja predvidevanja so bili zelo spodbudni. Uspelo jim je dokazati, da se nanodelci resnično v večji meri vežejo na celice, ki imajo več Her2 receptorjev (rakave celice). Nekaj izmed metod, s katerimi so prišli do teh rezultatov, bom tudi sama predstavila.

== Robert Berger: Svetlobno stikalo za bolečino ==
S podaljševanjem življenjske dobe in vse bolj tveganimi življenjskimi slogi v današnjem času ne moremo mimo bolečin, pa naj bodo akutne ali kronične, zato si medicina prizadeva, da bi jih, če jih že ne more odpraviti, vsaj lajšala. Vendar pri analgetikih in anastetikih pogosto naletimo na sistemske stranske učinke in odvisnosti, zato je odkrivanje novih vrst anastetikov in analgetikov eden pomembnejših ciljev farmacevtske industrije. Quaternary ammonium – azobenzene – quaternary ammonium oziroma QAQ je ena izmed možnih rešitev pri nadzoru bolečine. Sicer obstajajo optogenetske metode za uravnavanje aktivnosti nociceptorjev (bolečinskih receptorjev), vendar so pogosto preveč invazivne, saj zahtevajo spremembo DNK in lahko vodijo v trajne genetske spremembe, kar pa ni vedno zaželeno. QAQ s svojo strukturo omogoča blokado ionskih kanalov v nociceptorjih in tako prepreči bolečinski signal. Njegova posebnost pa je v njegovi strukturi, saj ga lahko z določenimi valovnimi dolžinami svetlobe (380 in 500 nm) spreminjamo med cis in trans izomerom, pri čemer cis izomer dovoljuje nemoten pretok Na+ in Ca2+ ionov, trans izomer pa zapre ionski kanal. Tako lahko prostorsko in tudi časovno nadzorujemo njegovo aktivnost. Pri podobnih anastetikih, kot so npr lidokain, ki deluje na podoben način kot QAQ izomerizacija in s tem tudi časovni nadzor nista možna.

== Erik Janežič:Raziskave golih krtovskih podgan (GKP) ==
Tekom zgodovine je velika večina tehnoloških iznajdb našla navdih v živalskem svetu. Danes pa morda prav živali kot so gole krtovske podgane, skrivajo odgovera na nekatera največja vprašanja človeštva kot sta zdravljenje raka in staranje. Gole krtovske podgane niso pritegnile posebne pozornosti med zannstveniki, dokler ni bil v 2. trtjini 20. stoletja pri njih odkrit eusocialen način življenja. Do danes so bile odkrite izjemna lasttnosti golih krtovskih podgan kot naprimer; odpornost na raka, na hipooksično okolje, neobčutljivost na iritacijo s kislinami ter izredno dolga življenska doba v primerjavi z drugimi glodalci. V seminarski nalogi vam bom predstavil nekaj splošnih značilnosti golih krtovskih podgan in njihove odpornosti na rakava obolenja, podrobneje pa bom predstavil raziskavo, ki se je ukvarjala z opazovanjem intracelularnega kalcija pri izpostavitvi možganskih celic GKP hipooksičnem okolju. Povečane koncentracije intracelularnega kalcija v možganskih celicah je namreč glavni razlog, da celice odmrejo oziroma imajo trajne poškodbe strukture in funkcije.

== Špela Tomaž: Specifično gibanje motornega proteina dineina ==
Za normalno delovanje celic in potek celičnih procesov, so med drugim izredno pomembne funkcije transporta, organizacije ter gibanja celičnih delov in organelov. Nalogo opravljajo tako imenovani motorni proteini, ki aktivno prenašajo tovor z enega dela celice na drugega, s svojim gibanjem omogočijo delovanje bičkov ter migetalk in so odgovorni tudi za gibanje mišic. Posebej zanimiva je mehanika njihovega premikanja, saj zaradi sprememb v konformaciji njihovih sestavnih proteinov dobesedno korakajo po svoji bazi (mikrotubuli ali aktinski filamenti). Medtem ko je kinetika gibalnih proteinov miozinov in kinezinov že raziskana, pa je premikanje tretje vrste, dineinov, še vedno slabo poznano. Dineini se v mnogih strukturnih lastnostih od ostalih vrst razlikujejo, kar posledično vpliva tudi na njihovo korakanje, ki ni urejeno in periodično, tako kot pri miozinih in kinezinih. Sposobni so različno dolgih korakov, ne le naprej in nazaj, temveč tudi vstran pod različnimi koti. Izmenično preklapljajo med koordiniranim in nekoordiniranim gibanjem in so nepredvidljivi ter dinamični, kar bi jim predvidoma lahko prinašalo mnoge ugodnosti in boljše sposobnosti prilagoditve. V seminarski nalogi bom opisala nekatere ugotovitve nedavnih raziskav ter predstavila nekatere odkrite značilnosti gibanja dineina.

== Samo Zakotnik: Telomeri in nesmrtnost celic ==

Človeštvo že odkar obstaja sanja o nesmrtnosti, o večnem življenju. Medicina je skozi človeško zgodovino uspešno podaljševala življenja z odkrivanjem vedno novih zdravil in zdi se, da je v prihodnosti možno doseči nesmrtnost, toda le, če bomo premagali staranje. Starost samih celic pa je močno povezana z dolžino telomerov. Telomer je ponavljajoče se zaporedje nukleotidov, ki ščitijo kromosome pred poškodbami. Premajhna dolžina telomerov naj bi vodila v razvoj škodljivih mutacij in razvoju onkogenov, ki vodijo v nastanek raka. Da bi lahko preprečili škodljivo krajšanje telomerov moramo podrobno preučiti mehanizme, ki zagotavljajo ohranjanje dolžin telomerov v okvirjih, ki niso potencialno škodljivi, ali celo omogočajo obnavljanje telomerov in njihovo podaljševanje, kar bi vodilo do celične nesmrtnosti. Vse to je povezano s samo zgradbo telomerov in delovanjem telomeraze, encima, ki skrbi za podaljševanje telomerov.
V drugem delu seminarja pa bom predstavil mehanizme somatskega obnavljanja telomerov in posledice inhibicije telomeraze na primeru ploskih črvov vrste Schmidtea mediterranea. Vrsta je predmet preučevanja že več kot 200 let zaradi izjemnih sposobnosti regeneracije, v sedanjem času pa postaja vse pomembnejši modelni organizem za preučevanje telomer in delovanja telomeraz. Leta 2010 so podelili Nobelovo nagrado za medicino in fizlologijo prav za odkritje, kako so konci kromosomov zaščiteni s telomeri in za odkritje encima telomeraze.

== Zala Gluhić: Rubisco aktivaza ==

Rubisco je encim, ki v temotnih reakcijah fotosinteze katalizira pretvorbo sladkorja ribuloza-1,5-bifosfat v molekuli 3-fosfoglicerata, iz katerih se nato lahko tvori glukoza. Vezava ribuloze-1,5-bifosfata na nekarboksiliran encim Rubisco inhibira. Za nemoten potek fotosinteze je potrebno sladkor odstraniti, kar v rastlinah poteka s pomočjo ATP odvisnega procesa z encimom Rubisco aktivaza. Rubisco aktivaze delimo na zeleni in rdeči tip. Struktura pri zelenem tipu je bila pojasnjena s pomočjo Rubisco aktivaze, poimenovane Rca, pri vrsti tobakovca N. tabacum. Pri rdečem tipu so bili izolirani kristali kompleksa iz rdeče alge R. sphaeroides (Rubisco aktivazo so poimenovali Cbbx). Pri obeh proteinih so odkrili podobno zgradbo. Sestavljena sta iz dveh domen - α/β poddomene ter α-vijačnica poddomene. Za svoje delovanje potrebujeta ATP, tvorita heksamerne obročaste strukture, na sredini katerih se nahaja pora. Zaenkrat mehanizem njunega delovanja še ni pojasnjen. Sklepajo, da gre pri Rca za premestitev Rubisca do centralne pore, kjer zanke destabilizirajo Rubiscovo aktivno mesto. Pri Cbbx pa verjetno sodeluje podaljšan C-konec Rubisca, ki ga aktivaza potegne v poro in s tem sprosti zanko, ki na Rubiscu veže sladkor, zato se sladkor lahko odcepi in Rubisco spet normalno deluje naprej.

== Katarina Tolar: Razvoj plastidov (kloroplastov) in Paulinella ==

Endosimbioza in posledično razvoj organelov je še vedno dokaj nepojasnjena. Čeprav je čedalje več rezultatov raziskav, ki endosimbiotsko teorijo potrjujejo in razlagajo. Najprimernejši in najuporabnejši organizem za raziskovanje in preučevanje tega dela evolucije je organizem Paulinella chromatophora. Ta organizem je najprimernejši, ker znanstveniki verjamejo, da je to najbolj izvoren še živeč fotosintetski protist. P. chromatophora naj bi bil en prvih organizmov, ki je vključil cianobakterije. Plastidi, ki so vključeni v različnih vrstah protistov se med seboj razlikujejo. Ugotovili so, da je genom plastida močno reduciran, v nekaterih vrstah plastidov bolj, v drugih manj. Vendar so med njimi velike podobnosti. Prav tako so dokazali, da so se plastidi res razvili iz cianobakterij, saj obstaja ogromna podobnost med genomi cianobakterij in genomi plastidov. Ker je genom plastidov močno zreduciran, so posledično plastidi močno odvisni od jedra. Zato so plastidi in gostiteljska celica razvili Tic in Toc premestitven sistem, ki omogoča prenos proteinov, ki so pomembni za gradnjo in razvoj plastidov iz citoplazme v sam plastid. Ta premestitveni sistem se je razvijal skupaj z rastlinami. Vendar je ohranjal tudi cianobakterijske lastnosti. To je še en dokaz, ki potrjuje endosimbiotsko teorijo.

== Barbara Dušak: Funkcionalne posledice spremenjenih podenot v RNA polimerazah ==

RNA polimeraze so encimi, ki usmerjajo transkripcijo DNA in sodelujejo pri genski regulaciji. V vseh evkariontskih organizmih so prisotne tri različne RNA polimeraze (I, II, III), rastline pa imajo še dve dodatni polimerazi RNA (IV in V). Polimeraze RNA II, IV in V so sestavljene iz 12 različnih podenot, ki imajo različne vloge. Izbrana raziskava se je osredotočila na delovanje devete podenote, ki ima dve različici, 9a in 9b, v Pol II, IV in V pri rastlini Arabidopsis thaliana. Izkazalo se je, da imata nefunkcionalni podenoti različne posledice na delovanje polimeraz. Raziskave so izvajali s križanjem rastlin divjega tipa z mutantkami 9a-1 in 9b-1, nato pa opazovali spremembe v organizmu. Heterozigoti 9a-1 niso kazali nobenih sprememb, 9b-1 pa so se fenotipsko razlikovali od divjega tipa. Homozigoti za mutirani različici obeh genov se sploh niso razvili.
Predstavila bom spremembe, ki so se pojavile na molekularnem nivoju, v povezavi s tem, kar je že znano o delovanju polimeraz RNA.

== Rok Razpotnik: Botulinum toksin v kompleksu z NTNHA (nehemaglutinirajočimi proteini) ==

Botulinum toksin je najmočnejši do sedaj odkriti nevrotoksin. Botulinum nevrotoksin je možen agent za bioterorizem, po drugi strani pa se uporablja v terapijah in kozmetični industriji, znan pod imenom botox. V obeh primerih deluje kot inhibitor acetilholina, pri čemer napade živčne celice. Preden pa uspe priti do živčnih celic, ki nadzirajo delovanje mišic, mora toksin, pri zaužitju, iti skozi dolgo pot – preko celotne prebavne poti, kjer so prisotni številni prebavni encimi in izredno močno kislinsko okolje, do črevesja, kjer je nato vsrkan v krvni obtok, kjer se prevaža vse do živčnih celic. V seminarski nalogi vam bom predstavil organizem, ki proizvaja omenjeni nevrotoksin; bolezensko stanje, ki ga povzroča kontaminacija z botulinum toksinom; strukturo ter mehanizem delovanja, ter na koncu izsledke raziskave, kjer so ugotovili mehanizem delovanja kompleksa, v katerem je nevrotoksin vezan pri poti skozi prebavni trakt. V raziskavi so ugotovili, da se botulinum toksin veže v zaprt in stabilen kompleks z netoksičnim nehemaglutinirajočim proteinom (NTNHA), ta pa ga varuje pred ekstremnimi pogoji v želodcu (nizek pH, delovanje prebavnih proteaz). Kompleks se razpusti ko ta preide v črevesje, kjer vlada nevtralna pH vrednost. Tako prosti botulinum toksin v črevesju vstopi v krvožilje, ki potuje naprej do kolinergičnih nevronov, ker povzroči inhibicijo acetilholina. To se kaže v paralizmu mišic. Ugotovili so torej, da je mehanizem vezave botulinum toksina ter NTNHA ter preživetja nevrotoksina pogojen z mehanizmom spremembe pH vrednosti.

== Erik Mršnik: Vloga Oct4 pri izražanju genov matičnih celic ==

Med sesalčevim razvojem je potrebno, da iz ene totipotentne celice nastane več kot dvesto različnih tipov celic. Inducirane pluripotentne zarodne celice (ali krajše iPSCs) je možno pridobivati tudi iz somatskih celic z ekspresijo transkripcijskih faktorjev, ki so navadno izraženi v ESCs. Pluripotentno stanje se da vzdrževati z določenimi citokini. Na primer z LIF-om ali BMP4.
Transkripcijski faktor Oct 4 (iz družine PouV) je osnoven za nastajanje in vzdrževanje iPSCs in ESCs. Če ga odstranimo, povzročimo diferenciacijo teh celic. Oct4 se izraža tudi v fazi gastrulacije matičnih celic, kjer blokira prezgodnjo diferenciacijo. Kljub mnogim raziskavam pa še vedno ni povsem znano, kako Oct4 deluje kot transkripcijski faktor pri reguliranju diferenciacije. Nekateri eksperimenti so pokazali, da lahko deluje kot aktivator ali represor genske transkripcije.
Odkrili so, da se Oct4 pri svojem delovanju združuje z nekaterimi drugimi transkripcijskimi faktorji. Predvsem z Sox2 (iz družine HMG) in Nanog. Ti naj bi istočasno kontrolirali izražanje genov in regulirali razvoj ESCs.
V tej študiji so se posvetili derivatom Oct4, ki so jih izdelali izključno kot aktivatorje ali represorje transkripcije. Vsak protein ima PouV DNA-prepoznavno sekvenco združeno z močno aktivacjsko (VP16) ali represijsko (Engrailed ali HP1) regijo transkripcije. Tekom študije so ugotovili, da pravzaprav samo aktivatorska oblika povzroči nastanek iPSCs. Aktivatorska fuzija vzdržuje rast in pluripotentnost mišjih ESCs, ki jim manjka »divjega tipa« Oct4. Oct4-aktivatorska fuzija lahko prepreči pluripotentost ne glede na pisotnost LIF-a. Predvidevajo, da delovanje Oct4 kot aktivatorja zadošča za povzročitev nastanka iPSC in vzdrževanje ESCs.

== Matej Vrhovnik: Nove spojine, ki preprečujejo širjenje in izboljšajo zdravljenje raka ==

Glioblastom je oblika agresivnega malignega raka, ki se razvije iz vezivnega tkiva v možganih. Po operaciji imajo pacienti naveč 2 leti življenja, brez zdravljena nekje do 3 mesece. Problem se pojavi po operaciji, kjer se odstrani do 99% rakastega tkiva in obsevanju, ker noben kemoterapevtik ne deluje dovolj učinkovito. Glioblastom tvori veliko metastaz, ki so zelo razširjene po zdravem tkivu in zato ne moremo z kemoterapevtiki napasti vse rakave celice, ker bi uničili tudi preveč zdravega tkiva, oziroma zdravilo ima preveč blag učinek.
Znanstveniki so zato ustvarili spojino imipramine blue. Deluje tako, da inhibira tvorjenje reaktivnih kisikovih spojin, inhibira NADPH-oksidazo in reorganizira aktin v citoskeletu. Ravno reaktivne kisiko spojine so krive za invazivno širjenje rakastih celic po zdravem tkivu, kar pa imipramine blue prepreči, posledično je rak v strjeni skupini, kjer kemoterapevtik lažje opravi svoje delo. Dokazali so, da v kombinaciji z doxorubicinom zelo podaljša življenjsko dobo podgan, ki imajo tumor RT2, ki je zelo podoben človeškemu glioblastomu. Prav tako preprečuje poškodbo krvno-možganske pregrade, kar je ponavadi eden izmed stranskih učinkov kemoterapevtikov.

== Matic Kovačič: Kronični stres vodi do poškodb DNA ==

Stres je pri ljudeh prisoten že odkar imata nadledvični žlezi sposobnost izločanja stresnih hormonov, kot sta na primer adrenalin in noradrenalin. Včasih sta se hormona izločala kratek čas med bojem in telo pripravila na lažje preživetje. Danes pa smo v moderni družbi zaradi hitrega načina življenja in obveznosti, ki jih moramo izpolniti, podvrženi stresu skoraj ves čas. Dolgoročni stres, ki se imenuje tudi kronični stres, ima na naše zdravje in počutje negativne posledice. Znanstveniki so s poskusi na miših, na katerih so simulirali kroničen stres, ugotovili, da kronični stres vodi do povečanih napak v DNA z zmanjšanjem koncentracije proteina p53. Stresni hormoni, kot je recimo adrenalin, se vežejo na β2-adrenoreceptorje, kar povzroči večji izvoz proteinov p53 iz jedra v citosol, kjer jih proteasom razgradi. Protein p53 imenujejo tudi varuh genoma, saj v primeru poškodbe DNA zaustavi celični cikel in aktivira popravljanje poškodovanih delov DNA, če pa so poškodbe DNA prevelike, p53 povzroči celično smrt. Neka druga skupina znanstvenikov pa je ugotovila, da kroničen stres tudi zelo močno pospeši rast tumorjev. Povedal bom nekaj splošnih stvari o stresu in proteinu p53, nato pa predstavil raziskave in ugotovitve znanstvenikov.

== Andreja Kukovec: Epigenetska blokada kognitivnih funkcij pri Alzheimerjevi demenci ==

Alzheimerjeva demenca je ena od najpogostejših oblik demence. Večinoma se pojavi po 65. letu starosti. Eden začetnih simptomov je poslabšanje spomina, kar posamezniki pogosto napačno interpretirajo kot posledico staranja ali stresa. Gre za nevrogenenrativno bolezen. Točen vzrok nastanka Alzheimerjeve demence še ni znan. Dandanes je v veljavi opredelitev, da je Alzheimerjeva demenca posledica akumuliranja napačno zvitih proteinov - t. i. beta amiloidni plaki. Prisotni so tudi nevrofibrilarni vozli, ki se pa, za razliko od amiloidnih plakov, nahajajo znotraj nevronov. Histoni so bazični proteini, okoli katerih se ovije DNA. Na nestabilnih aminokislinskih koncih histonov se odvijajo različne modifikacije, ki regulirajo izražanje genov. Med slednje spadata tudi acetilacija in deacetilacija, ki imata pomembno vlogo pri izražanju genov, ki so povezani s spominom in učenjem. V raziskavi so ugotovili, da je histon HDAC2 pri bolnikih z Alzheimerjevo demenco prisoten v preveliki meri, kar blokira izražanje genov, pomembnih za spomin. Ko so z inhibitorji zmanjšali nivo HDAC2 se je nevronom povrnila sinaptična plastičnost in izražanje s spominom povezanih genov. To znižanje HDAC2 pa se je pokazalo tudi kot izboljšanje kognitivnih funkcij (pri miših), kar pomeni, da bi te ugotovitve lahko imele pomembno vlogo pri zdravljenju Alzheimerjeve demence.

== Sara Bitenc: Okužba s Toxoplasmo gondii in povečana količina dopamina ==

Kljub veliki farmacevtski ponudbi cepiv in antibiotikov na tržišču se žal ne moremo izogniti nekaterim infekcijskim boleznim, katerih vzrok so mikroorganizmi. Eden izmed takšnih organizmov, ki povzroča povsem svetu razširjeno in zahrbtno bolezen t. i. toksoplazmozo, je Toxoplasma gondii, znotrajcelični zajedavec. Ta zahteva tako gostitelja kot tudi vmesnega gostitelja, da je življenjski cikel parazita sklenjen. Ciste parazita povzročajo kronično infekcijo, pri čemer se razširijo v gostiteljeve mišice in možgane (največjih delež teh se je nahajal v amygdali in nucleus accumbens – predela v možganih), v posameznih znotrajceličnih tkivnih cistah pa T. gondii tvori več sto bradiozit. Da bi znanstveniki podali zaključek v zvezi s spremembami količine dopamine, so s paraziti okužene možgane pri miših raziskovali s protitelesi dopamina in ugotovili,da parazit prevzame nadzor nad gostiteljsko celico in začne spreminjati nevrotransmitsko signalno transdukcijo, kar v organizmu izzove različne vedenjske spremembe. Glavna ugotovitev moje seminarske naloge je, da je količina sproščenega dopamina povezana s številom parazitov v gojeni kulturi. Poskusi, ki jih bom predstavila, so bili izvedeni »in vivo« in »in vitro«. Veriga interakcij med patogenom (tistim, ki povzroča bolezen – T. gondii) in njegovim gostiteljem (v našem primeru je ta žrtev naša npr. živčna celica) je torej zelo zapletena; nedolgo nazaj je znanstvenike begala povezava med parazitom in njegovim obnašanjem… Danes pa vemo, da je za spremembe v metabolizmu dopamina ključna T. gondii, ta dognanja pa bodo prispevala k razlagi razvoja bolezni pri bolnikih s toksoplazmozo in nekaterih psihovedenjskih bolezni.

== Jan Taškar: Mikrobske gorivne celice in uporaba umetnega konzorcija bakterij ==

Današnji svet se približuje energetski krizi, saj smo še vedno v preveliki meri odvisni od fosilnih goriv, ki jih bo kmalu zmanjkalo,a še vedno nimamo dovolj razvitih alternativnih virov energije, ki bi jih lahko nadomestili. Zato se stalno odkriva nove alternativne načine pridobivanja energije, kot so tudi mikrobske gorivne celice. Mikrobska gorivna celica ali MFC (microbial fuel cell), kot druge gorivne celice, proizvaja električni tok, le da za njegov nastanek izkorišča naravne procese mikroorganizmov, kjer se nek organski substrat razgradi in nastanejo elektroni. Sama ideja pridobivanja elektrike s pomočjo mikroorganizmov nam je znana že od leta 1911, vendar se je zanimanje za njih povečalo šele po sedemdesetih letih prejšnjega stoletja, ko so počasi začeli bolje razumevati mikroorganizme prisotne pri pridelavi elektrike, ter odkrivati nove načine za izboljšanje delovanja in s tem tudi potencial MFC-jev kot čisti vir energije. Dandanes je vloženo veliko truda v izboljšanje in tudi boljše razumevanje te zelo potencialne tehnologije, z namenom da bi nekegega dne lahko dosegli dovoljšen izkoristek da bi s pomočjo posebnih mikroorganizmov hkrati čistili odpadne vode, ter istočasno pridobivali dovolj elektriko za naše potrebe.

== Monika Biasizzo: Vloga TOR signalne poti pri regeneraciji tkiv ==

Regeneracija je proces obnavljanja, popravljanja in rasti, ki omogoče organizmom ustrezen odgovor na poškodbe ali motnje, ki negativno delujejo na organizem. Poškodovano ali izgubljeno tkivo morajo nadomestiti nove celice, zato sta potrebni celična rast in delitev. Celično rast in delitev sprožijo in omogočijo različne signalne poti in mehanizmi. Ena izmed pomembnih signalnih poti je TOR signalna pot. Protein TOR oziroma tarča rapamicina je glavni protein TOR signalne poti, ki vpliva na sintezo proteinov preko stimulacije mRNA translacije, transkripcije in biosinteze ribosomov. TOR signalna pot lahko sproži in zavre sintezo proteinov glede na zunanje signale, kot so dostopnost hranil, rastni hormoni in nivo celične energije. Zaradi te signalne poti celica ob premajhni količini hranil in energije ne raste in se ne deli, saj je sinteza proteinov zavrta. Ta mehanizem omogoča celicam, da rastejo in se delijo le, ko imajo na voljo dovolj snovi. Vlogo TOR signalne poti pri regeneraciji tkiv so raziskovali pri ploskih črvih rodu ''Planaria'', ker imajo izredno sposobnost regeneracije. Skupino ploskih črvov, ki so jim utišali izražanje gena za protein TOR s tehnologijo RNAi, so primerjali s kontrolno skupino med regeneracijo po amputaciji. Ugotovili so, da ima TOR signalna pot pomembno vlogo pri mitotski delitvi in tvorjenju blastem – novo tkivo, kjer se manjkajoče strukture regenerirajo. TOR signalna pot je v zadnjem času predmet raziskav za terapije proti raku in inhibicija TOR v planarijih nam lahko pokaže posledice dolgoročne inhibicije TOR signalne poti.

== Matic Urlep: Odpornost bakterij na sulfonamidne antibiotike ==

V današnjem času je vedno več bakterij, ki so postala odporna na veliko antibiotikov in to postaja vedno večji problem. V svojem seminarju bom opisal raziskavo znanstvenikov ustanove » St. Jude Children's Research Hospital «. Ti so se osredotočili na sulfonamidne antibiotike. Ti antibiotiki inhibirajo delovanje dihidropteroat sintaze, encima ki je ključen pri biosintezi folne kisline. Folat ali folna kislina pa pomaga pri sintezi DNA, popravi DNA in pri hitri celični delitvi. Sposobnost bakterij do prilagoditve je naredila te antibiotike skoraj neuporabne. Znanstveniki pod okriljem Mi-Kyung Yuna so se osredotočili na delovanje DHPS ( dihidropteroat sintaza ) in kaj se dogaja z aktivnim mestom med samo biosintezo dihidropteroata in kako sulfoamidi uničijo bakterije. Njihova odkritja odpirajo možnosti za proizvodnjo novih antibiotikov na katera bi se bakterije težje prilagodile in bi imeli manj stranskih učinkov.

== Maja Kostanjevec: Antioksidanti - spojine, ki lahko poškodujejo DNA ==

Antioksidanti so spojine, ki ščitijo celice pred škodljivimi radikali, ki nastajajo v procesu oksidacije. Njihovi učinki se danes raziskujejo v povezavi z različnimi boleznimi, saj je za njih značilno, da imajo na telo pozitivne učinke. Vendar pa je raziskava genotoksičnih spojin pokazala, da lahko nekateri v velikih koncentracijah poškodujejo DNA. Za določitev genotoksičnih spojin so raziskovalci ustvarili novo metodo analize, ki temelji na povišanju ravni proteina ATAD5. Ta se v celici pojavi ob poškodbi DNA, saj zavira genomsko nestabilnost in nastajanje tumorjev ter sodeluje pri popravljanju DNA. Za tri antioksidante (resveratrol, genisteinin in baicalein) so v raziskavi dokazali, da lahko uničijo celice, za katere je značilna hitra delitev, poleg tega pa so tudi selektivni, kar pomeni, da ne poškodujejo celic okoli njih. V celici ne povzročajo večjih preureditev in premestitev kromosomov. Te lastnosti omogočajo potencialno uporabo antioksidantov v prihodnosti pri zdravljenju raka, saj je moč njihove genotokičnosti primerljiva s trenutno uporabljajočimi kemoterapevtiki. Poleg tega pa so antioksidanti selektivni in ne povzročajo mutageneze, zaradi česar bi bili primernejši od zdajšnjih kemoterapevtikov. Vsekakor pa bo potrebno še več raziskav, ki bodo podrobneje pokazale, katere vrste rakastih celic ti antioksidanti uničujejo.

== Katja Leben: Vpliv zgradbe agregiranih proteinov na celico ==

S podaljševanjem življenske dobe postajajo vse bolj aktualne tudi nekatere bolezni, ki se pojavijo s starostjo, kot sta Alzheimerjeva in Parkinsonova bolezen. Obe sta povezani s proteinskimi agregati, ki se nalagajo v organizmu.
Preden proizvedeni protein doseže nativno stanje je kratek čas izpostavljen topilu in takrat lahko hidrofobni in polarni deli, ki tvorijo vodikove vezi, reagirajo intra ali pa intermolekularno, predvsem so k temu nagnjeni proteini, ki nimajo enotno določene sekundarne in terciarne strukture. V določenih pogojih, primer je tudi visoka koncentracija proteinov, ki je značilna za rekombinantne proteine, prevladajo intermolekularne interakcije in nastanejo agregati, kar privede do problemov pri ekspresiji rekombinantnega proteina.
Agregacija proteinov v celici je dokazano toksična, a do nedavnega je bil vpliv zgradbe proteinov, ki sestavljajo agregate, na celično kondicijo nepoznan. Izsledki raziskav kažejo, da je vpliv agregacije proteina na celico tesno povezan z aminokislinskim zaporedjem polipeptida, ki tvori agregat. Pogojuje stopnjo agregacije ter posredno strukturne in funkcionalne lastnosti agregata, od katerih je odvisen učinek šaperonov na agregate.
Ugotovitve raziskave so zagotovile osnovne podatke o vplivih mutacij v zaporedju na strukturne lastnosti agregatov, ki bodo omogočile predvidevanje vplivov proteinskih agregatov na kompleksnejše žive organizme in nadaljnje raziskave, ki bi vodile k razumevanju in posledično zdravljenju bolezni kot je Alzheimerjeva.

== Filip Mihalič: Kako lizocimi v solzah uničijo nevarne bakterije ==

Lizocimi so encimi, ki jih najdemo v človeških solzah ter smrklju in katalizirajo razcep glikozidne vezi med dvema monosaharidnima enotama v molekuli peptidoglikana, v celični steni bakterije ter s tem povzroči njen propad. Sam mehanizem kako lizocim katalizira razcep te vezi, ter njegovo spreminjanje konformacije med procesom sta bila do nedavnega še precej neraziskana, saj znanstveniki niso poznali metode s katero bi lahko opazovali posamezne molekule.
Raziskovalci z univerze "Univerza v Kaliforniji, Irvine", so pred nedavnim uporabili nov pristop za opazovanje posameznih makromolekul, in sicer so eno samo molekulo lizocima povezali z karbonsko nanocevko prek pirenskega sidrišča ter nato spremljali tresljale ki jih je sprožila molekula lizocima. ob tem so prišli do zanimivih ugotovitev, saj so lahko zelo natančno določili gibanje molekule ter njeno obnašanje v procesu cepitve glikozidne vezi. Bolj kot samo opazovanje lizocima je pomembna sama metoda s katero so opazovali molekulo, saj odpira nove možnosti na opazovanju posameznih molekul v naravnem okolju - metod ki bi omogočale opazovanje posameznih molekul je zelo malo pa še te so po večini nezanesljive, oz. neuporabne za daljše opazovanje molekul. V predstavitvi bom povedal najprej nekaj o lizocimu, nato pa se bom posvetil znanstveni raziskavi ter njenim rezultatom.

== Mirjana Malnar: Zastoji v procesu translacije ==

Translacija je prevajanje nukleotidnega zaporedja mRNA v aminokislinsko. Pri procesu translacije pride do zastojev (trenutna prekinitev translacije ali upočasnjena translacija). Ti zastoji so posledica ali določenega zaporedja baz mRNA ali interakcij med novo sintetiziranim polipeptidom in ribosomskim tunelom. V raziskavah se je izkazalo da so različni predeli ribosomskega tunela različno ugodni za določene delce (odvisno od velikosti, polarnosti, hidrofobnosti delcev). Posledično bodo polipeptidi, odvisno od svojih lastnosti čez tunel potovali različno (zastoji na različnih mestih ipd.). Raziskave so bile narejene na primeru E.coli. secA je motorni protein E.coli ki sodeluje pri prenosu proteinov čez celično membrano. Njegova sinteza je regulirana s translacijo secM proteina, katerega se kodirajoča sekvenca nahaja navzgor od kodirajoče sekvence secA (na isti mRNA). Ugotovili so da določeno zaporedje aminokislin secM tvori interakcije z ribosomskim tunelom zaradi česa pride do zastoja v translaciji. Če je ta zastoj daljši, se sintetizira več secA proteina. V drugih raziskavah so prišli do ugotovitve da do zastojev pride tudi pri translaciji kodirajoče sekvence za secA, ampak ti zastoji niso bili povezani z interakcijami z ribosomskim tunelom. Izkazalo se da sekvence podobne Shine-Dalgarno sekvencami (SD) v kodirajočem zaporedju mRNA povzročijo te zastoje zaradi interakcij z rRNA. (SD sekvenca je pomembna ker se veže z anti-Shine-Dalgarno sekvenco na rRNA in pri tem tvori mRNA-ribosom kompleks; nahaja se 8-10 baz pred start kodonom). Bolj so te sekvence podobne SD, večjo imajo afiniteto do vezave z anti-SD na rRNA in posledično povzročajo daljše zastoje.

== Ellen Malovrh: Dolgoživi jedrni proteini in njihov vpliv na celično staranje ==

Proteini sodijo med najkompleksnejše in najštevilčnejše organske molekule v celicah in omogočajo njihovo pravilno delovanje. Že med samim nastankom ali v času delovanja pa se lahko izkaže, da so proteini nefunkcionalni, zato je za celico izjemno pomemben proces razgradnje takih proteinov in sinteza novih. Proteini, ki se počasi obnavljajo oziroma imajo dolge življenjske dobe, so zato bolj izpostavljeni kopičenju škode.
Taki so tudi proteini nukleoporini, ki tvorijo kompleks jedrne pore, ki omogoča transport molekul med citoplazmo in jedrom. V raziskavi, ki sem jo predstavila v seminarski nalogi, so znanstveniki v možganih podgan odkrili nukleoporine, ki so bili stari celo več kot eno leto. Poškodbe na teh proteinih povečajo prepustnost jedrnih por, zato lahko citoplazemski proteini vdirajo v jedro. Spremeni se lahko tudi genski zapis v celici, kar je bilo opaženo predvsem pri starajočih se celicah.
Pričujoča raziskava bi tako lahko rešila eno od ključnih znanstvenih vprašanj o življenju: kako in zakaj se celice starajo ter posledično omogočila razvoj novih načinov zdravljenja starostno pogojenih bolezni. Spremembe v genskem zapisu so namreč odgovorne za staranje celic in lahko vodijo do številnih starostnih bolezni, kot sta Alzheimerjeva in Parkinsonova bolezen.

== Aleksander Benčič: S1P₁ peceptorji in njihov pomen ==

Eden od osnovnih mehanizmov v celici, ki je pogoj za delovanje vseh živih organizmov je signalizacija in sporazumevanje celice z okoljem. Zaradi tega so se v celicah razvili številni mehanizmi za komunikacijo, ki jim omogočajo opravljanje njihovih bioloških funkcij. Eden najpomembnejših tovrstnih mehanizmov so receptorji, prisotni na membrani celice. V svoji seminarski nalogi se bom osredotočil na vlogo in delovanje enega od teh receptorjev imenovanega sfingozin-1-fosfat receptor 1. V prvi raziskavi so znanstveniki preučili mehanizem delovanja novega zdravila za multiplo sklerozo fingolimod, ki je modulator S1P₁ receptorjev. Dosedaj je veljala domneva, da naj bi fingolimod preprečeval izhajanje limfocitov iz limfnih vozlov in tako blažil simptome multiple skleroze, vendar so v tej raziskavi ugotovila, da je glavni mehanizem delovanja povezan s signalnimi potmi v centralnem živčnem v katerih sodelujejo S1P₁ receptorji. Druga raziskava je bila prav tako povezana z signalnimi potmi v centralnem živčnem sistemu, ki jih uravnava sfingozin-1-fosfat. Preučili so vpliv, ki ga imajo na migracijo zarodnih živčnih celic ob poškodbi centralnega živčnega sistema v smeri poškodbe. Vse te raziskave so pokazale, da imajo S1P₁ receptorji izreden pomen na delovanje telesa vendar številni od mehanizmov delovanja še niso raziskani. Iz teh raziskav je viden velik potencial, ki ga imajo na področju zdravljenja številnih obolenj povezanih predvsem z osrednjim živčnim sistemom in poškodbami le tega.

BIO1-seminar-2012

2012-02-27T21:09:41Z

AleksanderBencic: /* Seznam seminarjev */

= Temelji biokemije- seminar =

Seminarje vodi doc. dr. Gregor Gunčar in so na urniku vsak ponedeljek od 10:00 do 11:30.

Ocena seminarjev predstavlja ??% končne ocene in vsebuje vse točke, ki jih študent/ka lahko zbere pri seminarju in ostalih dejavnostih, ki niso del pisnega izpita.

== Seznam seminarjev ==
{| border="1" cellpadding="4" cellspacing="0" style="border:#c9c9c9 1px solid; margin: 1em 1em 1em 0; border-collapse: collapse;"
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Ime in priimek'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Naslov seminarja'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Link'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Rok za oddajo'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Rok za recenzijo'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Datum predstavitve'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Recenzent 1'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Recenzent 2'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Recenzent 3'''
|-
| Ana Cirnski||Struktura proteina za urejanje genov||[http://www.sciencedaily.com/releases/2012/01/120105175830.htm povezava]||29.02.||02.03.||05.03.||Matej Prevc||Ana Grom||Erik Mršnik
|-
| Griša Prinčič||DNK nanoroboti||[http://www.sciencedaily.com/releases/2012/02/120216144238.htm povezava]||29.02.||02.03.||05.03.||Katja Leben||Jernej Pušnik||Maja Kostanjevec
|-
| Bojana Lazović||Vloga prionov pri preživetju in razvoju kvasovk||[http://www.sciencedaily.com/releases/2012/02/120215142817.htm povezava]||29.02.||02.03.||05.03.||Matic Urlep||Špela Tomaž||Sandra Zupančič
|-
| Vesna Radić||Odziv imunskega sistema z IFN-λ || [http://www.sciencedaily.com/releases/2012/02/120209135106.htm povezava]||07.03.||09.03.||12.03.||Ana Grom||Katarina Tolar||Ana Cirnski
|-
| Julija Mazej||Pretvorba HDL v LDL preko CETP molekule||[http://www.sciencedaily.com/releases/2012/02/120221165941.htm povezava]||07.03.||09.03.||12.03.||Aleksander Benčič||Mirana Krim Godler||Bojana Lazović
|-
| Matej Prevc||Moj naslov||povezava||07.03.||09.03.||12.03.||Jan Taškar||Zala Gluhić||Špela Tomaž
|-
| Erik Kristian Janežič||Študije golih krtovskih podgan ||[http://www.sciencedaily.com/releases/2012/02/120223182512.htm povezava]||14.03.||16.03.||19.03.||Griša Prinčič||Rok Razpotnik||Matej Vrhovnik
|-
| Ana Grom||Protein TFF3 in rak na dojkah||[http://www.sciencedaily.com/releases/2012/02/120216094917.htm povezava]||14.03.||16.03.||19.03.||Matic Kovačič||Jan Taškar||Katja Leben
|-
| Robert Berger||Moj naslov||povezava||14.03.||16.03.||19.03.||Sara Bitenc||Rok Babič||Ajda Rojc
|-
| Filip Mihalič||Moj naslov||povezava||14.03.||16.03.||19.03.||Matej Vrhovnik||Dejan Marjanovič||Vesna Radić
|-
| Samo Zakotnik||Moj naslov||povezava||19.03.||22.03.||26.03.||Ana Kunšek||Tomaž Rozmarič||Ana Grom
|-
| Špela Tomaž||Moj naslov||povezava||19.03.||22.03.||26.03.||Erik Kristian Janežič||Matej Prevc||Rok Babič
|-
| Katarina Tolar||Moj naslov||povezava||19.03.||22.03.||26.03.||Alenka Mikuž||Sara Bitenc||Monika Biasizzo
|-
| Zala Gluhić||Moj naslov||povezava||19.03.||22.03.||26.03.||Luka Krmpotić||Aleksander Benčič||Nastja Pirman
|-
| Veronika Furlan||Moj naslov||povezava||21.03.||26.03.||02.04.||Špela Tomaž||Katja Leben||Sara Bitenc
|-
| Nastja Pirman||Moj naslov||povezava||21.03.||26.03.||02.04.||Jernej Pušnik||Sandra Zupančič||Estera Merljak
|-
| Barbara Dušak||Moj naslov||povezava||21.03.||26.03.||02.04.||Rok Babič||Bojana Lazović||Rok Razpotnik
|-
| Rok Razpotnik||Mikrobna produkcija biogoriv||[http://www.sciencedaily.com/releases/2011/09/110927134254.htm povezava]||21.03.||26.03.||02.04.||Ajda Rojc||Veronika Furlan||Luka Krmpotić
|-
| Erik Mršnik||Moj naslov||povezava||04.04.||11.04.||16.04.||Ana Cirnski||Julija Mazej||Filip Mihalič
|-
| Matic Kovačič||Zakaj stres povzroča poškodbe DNA||[http://www.sciencedaily.com/releases/2011/08/110821141135.htm povezava]||04.04.||11.04.||16.04.||Bojana Lazović||Samo Zakotnik||Aleksander Benčič
|-
| Matej Vrhovnik||Moj naslov||povezava||04.04.||11.04.||16.04.||Mirana Krim Godler||Luka Krmpotić||Erik Kristian Janežič
|-
| Andreja Kukovec||Moj naslov||povezava||04.04.||11.04.||16.04.||Monika Biasizzo||Ellen Malovrh||Bojan Juloski
|-
| Rok Babič||Moj naslov||povezava||11.04.||16.04.||23.04.||Tomaž Rozmarič||Matej Vrhovnik||Ellen Malovrh
|-
| Sara Bitenc||Moj naslov||povezava||11.04.||16.04.||23.04.||Sandra Zupančič||Ajda Rojc||Matic Kovačič
|-
| Jan Taškar||Moj naslov||povezava||11.04.||16.04.||23.04.||Jakob Gašper Lavrenčič||Alenka Mikuž||Tomaž Rozmarič
|-
| Bojan Juloski||Moj naslov||povezava||11.04.||16.04.||23.04.||Erik Mršnik||Robert Berger||Katarina Tolar
|-
| Monika Biasizzo||Moj naslov||povezava||19.04.||26.04.||07.05.||Ellen Malovrh||Matic Urlep||Alenka Mikuž
|-
| Katja Leben||Moj naslov||povezava||19.04.||26.04.||07.05.||Maja Kostanjevec||Matic Kovačič||Janez Meden
|-
| Maja Kostanjevec||Moj naslov||povezava||19.04.||26.04.||07.05.||Barbara Dušak||Jakob Gašper Lavrenčič||Matic Urlep
|-
| Matic Urlep||Moj naslov||povezava||19.04.||26.04.||07.05.||Katarina Tolar||Vesna Radić||Mirjana Malnar
|-
| Tomaž Rozmarič||Moj naslov||povezava||26.04.||07.05.||14.05.||Veronika Furlan||Ana Kunšek||Andreja Kukovec
|-
| Mirjana Malnar||Moj naslov||povezava||26.04.||07.05.||14.05.||Janez Meden||Erik Kristian Janežič||Veronika Furlan
|-
| Luka Krmpotić||Moj naslov||povezava||26.04.||07.05.||14.05.||Vesna Radić||Monika Biasizzo||Ana Kunšek
|-
| Ellen Malovrh||Dolgoživi jedrni proteini in njihov vpliv na celično staranje||[http://www.sciencedaily.com/releases/2012/02/120203180905.htm povezava]||26.04.||07.05.||14.05.||Julija Mazej||Janez Meden||Mirana Krim Godler
|-
| Aleksander Benčič||S1P1 receptorji in njihov vpliv na multiplo sklerozo ter ostale bolezni||[http://www.sciencedaily.com/releases/2012/02/120216143957.htm povezava]||07.05.||14.05.||21.05.||Zala Gluhić||Griša Prinčič||Julija Mazej
|-
| Jakob Gašper Lavrenčič||Bio-sončne celice||[http://www.sciencedaily.com/releases/2012/02/120202092246.htm]||07.05.||14.05.||21.05.||Dejan Marjanovič||Estera Merljak||Jernej Pušnik
|-
| Dejan Marjanovič||Moj naslov||povezava||07.05.||14.05.||21.05.||Rok Razpotnik||Erik Mršnik||Samo Zakotnik
|-
| Mirana Krim Godler||Moj naslov||povezava||07.05.||14.05.||21.05.||Samo Zakotnik||Nastja Pirman||Matej Prevc
|-
| Ana Kunšek||Moj naslov||povezava||14.05.||21.05.||28.05.||Estera Merljak||Mirjana Malnar||Jan Taškar
|-
| Sandra Zupančič||Moj naslov||povezava||14.05.||21.05.||28.05.||Filip Mihalič||Maja Kostanjevec||Zala Gluhić
|-
| Ajda Rojc||Moj naslov||povezava||14.05.||21.05.||28.05.||Mirjana Malnar||Barbara Dušak||Jakob Gašper Lavrenčič
|-
| Jernej Pušnik||Moj naslov||povezava||14.05.||21.05.||28.05.||Nastja Pirman||Andreja Kukovec||Griša Prinčič
|-
| Estera Merljak||Moj naslov||povezava||21.05.||28.05.||04.06.||Andreja Kukovec||Bojan Juloski||Barbara Dušak
|-
| Alenka Mikuž||Odkriti novi krvni skupini||[http://www.nature.com/ng/journal/v44/n2/abs/ng.1069.html povezava]||21.05.||28.05.||04.06.||Bojan Juloski||Ana Cirnski||Robert Berger
|-
| Janez Meden||Moj naslov||povezava||21.05.||28.05.||04.06.||Robert Berger||Filip Mihalič||Dejan Marjanovič
|}

==Naloga==
* samostojno pripraviti seminar, katerega tema je novica iz področja biokemije na portalu [http://www.sciencedaily.com ScienceDaily], ki je bila objavljena kasneje kot 1. avgusta 2011. Osnova za seminar naj bo znanstveni članek, ki je podlaga za to novico. Poleg tega članka morate za seminar uporabiti še najmanj pet drugih virov, od teh vsaj še dva druga znanstvena članka, ki se navezujeta na to vsebino.
* naslov izbrane teme in link do novice vpišite v tabelo seminarjev takoj ko ste si izbrali temo, najkasneje pa en teden pred rokom za oddajo
* [[BIO1 Povzetki seminarjev|Povzetek seminarja]] opišete na wikiju v približno 200 besedah - najkasneje do dne ko morate oddati seminar recenzentom.
* Povezavo do povzetka vnesete v tabelo seminarjev tekočega letnika.
* Seminar pripravite v obliki seminarske naloge (pisava 12, enojni razmak, 2,5 cm robovi; važno je, da je obseg od 1800 do 2000 besed), vsebovati mora najmanj eno sliko. Slika mora imeti legendo in v besedilu mora biti na ustreznem mestu sklic na sliko. Vse uporabljene vire citirajte v tekstu, kot npr. (Nobel, 2010), na koncu pa navedite točen seznam literature, kot je opisano spodaj!
* Seminar oddajte do roka za oddajo vsakemu od recenzentov (docentu ga pošljite po e-pošti v formatu .doc ali .docx).
* Recenzenti do dneva določenega v tabeli določijo popravke in podajo oceno pisnega dela, v predpisanem formatu elektronskega obrazca na internetu.
* Ustna predstavitev sledi na dan, ki je vpisan v tabeli. Za predstavitev je na voljo 18 minut. Recenzenti morajo biti na predstavitvi prisotni.
* Predstavitvi sledi razprava- 4 minute. Recenzenti podajo oceno predstavitve in postavijo vsak vsaj dve vprašanji.
* En dan pred predstavitvijo oddajte končno verzijo doc. Gunčarju po e-mailu, v subject napišite TBK2012 in pripnite datoteko, ki ima ime v obliki TBK2012-Ime-Priimek.docx. Na dan predstavitve morate docentu oddati tudi končno (popravljeno) in natisnjeno verzijo seminarja v enem izvodu.
* Seminarska naloga in povzetek na wikiju morajo biti v slovenskem jeziku!

==Ocenjevanje seminarjev==
Recenzenti ocenijo seminar tako, da izpolnijo [[https://spreadsheets.google.com/viewform?formkey=dFM2SktfM3Q4VU1wNUQzdU45OTlWVXc6MA recenzentsko poročilo]] na spletu.

== Mnenje o predstavitvi ==
Vsak posameznik '''mora''' oceniti seminar, tako da odda svoje [https://spreadsheets.google.com/viewform?formkey=dFd3TGhLV3ZSa2xsLVlmMVVUaEFURWc6MA mnenje] najkasneje v enem tednu po predstavitvi. Kdor na seminarju ni bil prisoten, mnenja '''ne sme''' oddati.

==Urejanje spletnih strani na wikiju==
Wiki so razvili zato, da lahko spletne vsebine ureja vsakdo. Ukazi so preprosti, dokler si ne zamislite česa prav posebnega. Vseeno pa je Word v primerjavi z wikijem pravo čudežno orodje... Če imate težave z oblikovanjem besedila, si preberite poglavje o urejanju wiki-strani na Wikipediji ([http://en.wikipedia.org/wiki/Help:Editing tule] v angleščini in [http://sl.wikipedia.org/wiki/Wikipedija:Urejanje_strani tu] v slovenščini). Pomaga tudi, če pogledate, kako je zapisana kakšna stran, ki se vam zdi v redu: kliknite na zavihek 'Uredite stran' in si poglejte, kako so vpisane povezave, kako nov odstavek in podobno. ''Na koncu seveda pod oknom za urejanje kliknite na 'Prekliči'.''

==Faktor vpliva==
Faktor vpliva (angl. impact factor) neke revije pove, kolikokrat so bili v poprečju citirani članki v tej reviji v dveh letih skupaj pred objavo tega faktorja. Faktorje vpliva za posamezno revijo lahko najdete v [http://www.cobiss.si/scripts/cobiss?command=CONNECT&base=JCR COBISS-u]. V polje "Naslov revije" vnesite ime revije za katero želite izvedeti faktor vpliva in pritisnite na gumb POIŠČI. V skrajnem desnem stolpcu se bodo izpisali faktorji vpliva za revije, ki ustrezajo vašim iskalnim kriterijem. Zadetkov za posamezno revijo je več zato, ker so navedeni faktorji vpliva za posamezno leto. Za leto 2011 faktorji vpliva še niso objavljeni, zato se orientirajte po faktorjih vpliva zadnjih par let. Če faktorja vpliva za vašo izbrano revijo ne najdete v bazi COBISS, potem izberite članek iz kakšne druge revije.

==Citiranje virov==
Citiranje je možno po več shemah, važno je, da se v seminarju držite ene same.
Temeljno načelo je, da je treba vir navesti na tak način, da ga je mogoče nedvoumno poiskati.
Za citate v naravoslovju je najpogostejše citiranje po pravilniku ISO 690. [http://www.google.com/url?sa=t&source=web&cd=6&sqi=2&ved=0CEUQFjAF&url=http%3A%2F%2Fwww.tre.sik.si%2Fmain%2Fpomoc%2Ffiles%2Fcitiranje_in_navajanje_virov.pdf&rct=j&q=citiranje%20po%20pravilniku%20ISO%20690&ei=jPBqTe6FC9DKswaWk-TmDA&usg=AFQjCNF8r6X9Y781sanDObaXNdCew4suUg&sig2=cTqKObSJsTicekWGRGa72g&cad=rja Pravila], ki upoštevajo omenjeni standard, so pripravili pri ZTKS. Sicer pa ima vsaka revija lahko svoj način citiranja, ki ga je treba pri pisanju članka upoštevati. 
'''Citiranje knjig:''' 
Priimek, I. ''Naslov''. Kraj: Založba, letnica. 
Priimek, I. ''Naslov: podnaslov''. Izdaja. Kraj: Založba, letnica. Zbirka, številka. ISBN. 

Boyer, R. ''Temelji biokemije''. Ljubljana: Študentska založba, 2005. 
Glick BR in Pasternak JJ. ''Molecular biotechnology: principles and applications of recombinant DNA''. 3. izdaja. Washington: ASM Press, 2003. ISBN 1-55581-269-4. 
Če so avtorji trije, je beseda in med drugim in tretjim avtorjem. Če so avtorji več kot trije, napišemo samo prvega in dopišemo ''et al''. (in drugi, po latinsko). Vse, kar je latinsko, pišemo poševno (npr. tudi imena rastlin in živali, pojme ''in vivo'', ''in vitro'' ipd.).

'''Citiranje člankov:''' 
Priimek, I. Naslov. ''Naslov revije'', letnica, letnik, številka, strani. 
Lartigue C. ''et al''. Genome transplantation in bacteria: changing one species to another. ''Science'', 2007, letn. 317, str. 632-638.

Alternativni način citiranja (predvsem v družboslovju) je po pravilih APA, kjer članke citirajo takole: 
Priimek, I. (letnica, številka). Naslov. Naslov revije, strani. 
Lartigue C. ''et al.'' (2007, 317) Genome transplantation in bacteria: changing one species to another. ''Science'', 632-638.

Revija Science uporablja skrajšani zapis: 
C. Lartigue ''et al''. Science 317, 632 (2007) 

V diplomah na FKKT je treba navesti vire tako, da izpišete tudi naslov citiranega dela in strani od-do (ne samo začetne).

'''Citiranje spletnih virov:''' 
Priimek, I. ''Naslov dokumenta''. Izdaja. Kraj: Založnik, letnica. Datum zadnjega popravljanja. [Datum citiranja.] spletni naslov 
strangeguitars. ''On the brink of artificial life''. 6. 10. 2007. [citirano 13. 11. 2007] http://www.metafilter.com/65331/On-the-brink-of-artificial-life 
Navedemo čim več podatkov; pogosto vseh iz pravila ne boste našli.