Wiki FKKT - User contributions [en]

Sintezna pot fiksacije ogljikovega dioksida

2020-04-22T10:17:31Z

Anaobaha:

Primarni vir: Schwander, T., Borzyskowski, L. S. von, Burgener, S., Cortina, N. S. & Erb, T. J. A synthetic pathway for the fixation of carbon dioxide in vitro. Science, 2016, 354, 900–904.

==Fiksacija ogljikovega dioksida==
Fiksacija ogljikovega dioksida je proces pretvorbe atmosferskega CO2 v organske spojine. Avtotrofni organizmi pretvorijo 350 gigaton ogljikovega dioksida na leto preko ene izmed šestih naravnih poti fiksacije. Prva odkrita pot fiksacije CO2 je bil Clavin-Benson-Basshamov (CBB) cikel, ki mu je sledijo odkritje reduktivnega cikla trikarboksilne kisline, Woof-Ljundghalove poti fiksacije, 3-hidroksipropionatnega (3HP) cikla, dikarboksilatnega/4-hidroksibutiratnega (di-4HB) cikla in 3-hidroksipropionat-4-hidroksibutirtnega (3HP-4HB) cikla.
Izmed šestih poznanih poti je CBB cikel najbolj raziskan in tudi najbolj zastopan v naravi, saj omogoča 90 % fiksacije vsega CO2 v rastlinah, algah in mikroorganizmih [1].

==Omejitve naravnih poti fiksacije ogljikovega dioksida==
Kljub temu da poznamo več načinov fiksacije ogljikovega dioksida, ki jo opravljajo različni encimi, pa je uporaba le-teh v laboratoriju in industriji omejena. Prva omejitev je nizek izkoristek metabolnih poti zaradi nizke učinkovitosti encimov. Primer takega encima je ribuloza-1,5-bisfosfat karboksilaza/oksidaza (Rubisco), ki katalizira pretvorbo riboze-1,5-bisfosfata v 3-fosfoglicerat. Encim je del cikla CBB in hkrati najbolj zastopana karboksilaza v procesu fiksacije CO2. Reakcija, ki jo Rubisco katalizira, je počasna, poleg tega encim katalizira še stransko reakcijo pretvorbe ribuloze-1,5-bisfosfat, pri čemer sodeluje kisik, kar zmanjša učinkovitost fiksacije CO2 [2].
Druga glavna omejitev poti fiksacije pa je pretvorba ogljikovega dioksida v biomaso in ne v industrijo pomembne produkte, kot so biogoriva, kemikalije ali drugi materiali.
Zaradi zgornjih omejitev so že večkrat poskušali povečati izkoristek metabolnih poti in jih spremeniti tako, da bi dobili za industrijo uporaben produkt. Najpogosteje so se lotili modifikacije encimov z namenom povečanja njihove aktivnosti. Poskušali so tudi z uvedbo naravnih poti fiksacije CO2 v ne-avtotrofne organizme, kor je ''Escherichia coli''. S temi pristopi so bili le delno uspešni.
Večji napredek na tem področju nam omogoča sintezna biologija, saj lahko s kombinacijo različnih encimskih reakcij, iz različnih bioloških virov nastane pot fiksacije ogljikovega dioksida, ki je kinetično in termodinamsko bolj ugodna od naravnih poti fiksacije.

==Cikel CETCH==
Primer sintezne poti fiksacije CO2 je cikel CETCH (krotonil-CoA/etilmalonil-CoA/hidroksibutiril-CoA), ki so ga pripravili po pristopu od spodaj navzgor. To pomeni, da so na začetku s pomočjo primerjave kinetičnih in biokemijskih lastnosti identificirali najbolj učinkovito karboksilazo, saj ta predstavlja ozko grlo metabolnih poti fiksacije CO2. Gre za enoil-CoA karboksilazo/reduktaco (ERC), ki deluje v metabolizmu ogljika alfa-proteobakterij in Streptomices. Glavna prednost ERC je širok spekter substratov, med katerimi ni molekularni kisik, ki bi omogočal potek neželene stranske reakcije. Hkrati je encim 2 do 4x bolj učinkovit kot karboksilaza Rubisco.
Nato so sestavili teoretični cikel, ki se začne z reakcijo encima ERC in konča z intermediatom, ki ga kot substrat lahko sprejme ERC, kar omogoča potek cikla. Po poteku enega teoretično pirapvljenega cikla pride do fiksacije dveh molekul CO2 in nastanka ene molekule glioksilata. Celokupna reakcija cikla CETCH je:

<div style="text-align: center;"> 2 CO2 + 3 NAD(P)H + 2 ATP + FAD --> glioksilat + 3 NAD(P)+ + 2 ADP + 2 Pi + FADH2 </div>

V nadaljevanju so z izračunom proste Gibbsove energije v bioloških pogojih in izračunom potrebne energije v obliki ATP in NADPH za potek enega cikla, ugotovili, da je cikel termodinamsko bolj ugoden in energijsko manj potraten od naravnih ciklov CBB, 3HP in 3HP/4HB.
Nato so se z uporabo bioinformatskih orodij lotili iskanja encimov, ki bi lahko katalizirali zamišljene reakcije. Pri tem se niso omejili na posamezni organizem, ampak so iskali možne encime znotraj vseh treh domen življenja. Identificirali so 12 encimov z optimalnimi lastnostmi, ki so prikazani v tabeli 1.

{| border=1 align="center"
|+'' Tabela 1: Seznam izbranih encimov, ki so katalizirali reakcije v teoretično zamišljenem ciklu CETCH. Pripisan je organizem iz katerega izvira encim in reakcija, ki jo katalizira v ciklu.''
|-
! scope="col" style="width: 150px;"| ENCIM
! scope="col" style="width: 150px;"| ORGANIZEM
! scope="col" style="width: 150px;"| REKACIJA
|-
|Propionil-CoA karboksilaza (Pcc)
|''Methylobacterium extorquens ''
|Pretvorba propionil-CoA v metilmalonil-CoA. V reakciji pride do fiksacije ene molekule CO2 in hidrolize ene molekule ATP.
|-
|emC/mmC epimeraza (Epi)
|''Methylobacterium extorquens''
|Skupaj z encimom Mcm sodeluje pri pretvorbi metilmalonil-CoA v sukcinil-CoA.
|-
|Metilmalonil-CoA mutaza (Mcm)
|''Rhodobacter sphaeroides''
|Pretvorba metilmalonil-CoA v skukcinil-CoA.
|-
|Sukcinil-CoA reduktaza (Scr)
|''Clostridium kluyveri ''
|Prtevorba sukcinil-CoA v sukcin semialdehid. Kot donor elektronov v reakciji sodeluje NADPH.
|-
|Sukcinska semialdehid reduktaza (Ssr)
|''Homo sapiens ''
|Pretvorba sukcin semialdehida v 4-hidroksibutirat. Kot donor elektronov v reakciji sodeluje NADPH.
|-
|4-hidroksibutiril-CoA sintetaza (Hbs)
|''Nitrosopumilus maritimus''
|Pretvorba 4-hidroksibutirata v 4-hidroksibutiril-CoA. Poteče hidroliza ene molekule ATP.
|-
|4-hidroksibutiril-CoA dehidrogenaza (Hbd)
|''Nitrosopumilus maritimus''
|Pretvroba 4-hidroksibutiril-CoA v krotonil-CoA.
|-
|Krotonil-CoA karboksilaza/reduktaza (Ccr)
|''Methylobacterium extorquens''
|Pretvroba krotonil-CoA v etilmalonil-CoA. V reakciji pride do fiksacije ene molekule CO2, kot donor elektronov sodeluje NADPH.
|-
|Etilmalonil-CoA mutaza (Ecm)
|''Rhodobacter sphaeroides''
|Skupaj z encimom Epi katalizirata pretvorbo etilmalonil-CoA v metilsukcinil-CoA.
|-
|Metilsukcinil-CoA dehidrogenaza (Mcd)
|''Rhodobacter sphaeroides''
|Pretvorba metilsukcinil-CoA v mezakonil-CoA. Prejemnik elektronov v reakciji je ferocenij.
|-
|Mezakonoil-CoA hidrataza (Mch)
|''Rhodobacter sphaeroides''
|Pretvorba mezakonil-CoA v metilmalil-CoA.
|-
|β-metilmalil-CoA liaza (Mcl)
|''Rhodobacter sphaeroides''
|Pretvorba metilmalil-CoA v propinol-CoA. Kot stranski produkt reakcije nastane glioksilat.
|}

Da bi dokazali funkcionalnost cikla, so kemijsko sintetiziran intermediat propinol-CoA dodali v reakcijsko mešanico z vsemi encimi, kofaktorjem in akceptorjem elektronov ferocenijem. Za sledenje poteku cikla so v reakcijski mešanici kot vir CO2 uporabili NaH13CO3. Zaradi konstantne vgradnje ogljika v ciklu, so z opazovanjem obogatitve intermediatov s 13C sledili poteku reakcij.
Po prvem eksperimentu so ugotovili, da se je v reakcijski mešanici kopičil intermediat metilsukcinil-CoA, kar je kazalo na neučinkovitost encima Mcd. Z nadaljnjimi analizami so ugotovili, da je omejujoč dejavnik regeneracija akceptorja elektronov ferocerija, ki ga Mcd potrebuje za delovanje. Encim so zato skušali modificirati tako, da bi kot končni prejemnik elektronov lahko sprejel molekularni kisik. Z uvedbo treh točkovnih mutacij so ga spremenili v metilsukcinil-CoA oksidazo (Mco), ki katalizira od kisika odvisno oksidacijo metilsukcinil-CoA. Ob uvedbi Mco v cikel, je ta kontinuirano potekal.
Ker encimi v ciklu kot donor elektronov potrebujejo NADPH, so morali za njegovo regeneracijo dodati še encim format dehidrogenazo. Dodali so še encim pirofosfat kinazo za regeneracijo ATP in katalazo, za zaščito pred oksidativnim stresom, saj je stranski produkt nekaterih reakcij vodikov peroksid.
V nadaljevanju so ugotovili, da se v reakcijski mešanici kopiči malonil-CoA. Ker ne gre za neposredni intermediat cikla, so sumili, da nastaja kot produkt stranske reakcije, ki jo katalizira encim Pcc. Zato so pripravili alternativno reakcijsko zaporedje, ki iz cikla izloči encim Pcc in omogoči nastanek metilmalonil-CoA iz propionil-CoA preko reduktivne karboksilacije akrilil-CoA. Za pretvorbo propinol-CoA v akrilil-CoA so izbrali acil-CoA oksidazo ACX4 iz Arabidopsis thaliana. Ker pa encim, kot substrat sprejme tudi 4-hidroksibutiril-CoA, ki je prav tako intermediat cikla, so ga morali modificirati. Z uvedbo ene točkovne mutacije so zmanjšali afiniteto encima do 4-hidroksibutiril-CoA in hkrati ne bistveno vplivali na vezavo glavnega substrata propionil-CoA. Mutirano obliko encima so poimenovali Pco.
Ciklu so dodali še malat sintazo, β-metilmalil-CoA liazo in malil-CoA tioesterazo, ki so sodelovali pri pretvorbi glioksilata v malat, preko katerega so spremljali koncentracijo fiksiranega CO2.
Po več stopnjah zgoraj opisane optimizacije je nastala verzija cikla CETCH 5.4. Cikel je sestavljen iz 17 encimov iz 9 različnih organizmov vseh treh domen življenja. Omogoča fiksacijo ogljikovega dioksida s hitrostjo 5 nmol/min na mg proteinov v ciklu, kar je več od naravnega cikla CBB, ki fiksira 1-3 nmol/min na mg proteinov v ciklu. Poleg tega, CETCH 5.4 za to potrebuje 20 % manj energije kot cikel CBBl [3].

==Zaključek==
Cikel CETCH predstavlja novo sintezno pot fiksacije ogljikovega dioksida, ki poteka v in-vitro pogojih in omogoča postopno pretovrbo atmosferskega CO2 v glioksilat. S tem so dokazali, da je mogoče pripraviti sintezno pot, ki je termodinamsko in energijsko bolj ugodna od naravnih poti fiksacije CO2 [3], hkrati pa vodi do sinteze industrijsko pomembnega produkta, saj lahko glioksilat z eno encimsko reakcijo pretvorimo v glikolno kislino, ki jo uporabljamo v farmacevtski, tekstilni in prehrambni industriji ter za pripravo biorazgradljivega polimera PGA [4].
Končni cilj raziskovanja sinteznih poti fiksacije CO2 je vključitev cikla v celice in združitev s procesom fotosinteze. Na tak način bi lahko pripravili rastline, ki bi zaradi večje učinkovitosti fiksacije ogljikovega dioksida hitreje sintetizirale biomaso in rasle [5]. Podobno bi lahko pripravili gensko spremenjene organizme, ki bi iz CO2, katerega koncentracija se zaradi uporabe fosilnih goriv povečuje, sintetizirali biogoriva [6].

==Viri==
[1] Gong, F., Zhu, H., Zhang, Y. & Li, Y. Biological carbon fixation: From natural to synthetic. Journal of CO2 Utilization, 2018, 28, 221–227. 
[2] Pottier, M., Gilis, D., Boutry, M. The Hidden Face of Rubisco. Trends Plant Sci., 2018 23, 382-392. 
[3] Schwander, T., Borzyskowski, L. S. von, Burgener, S., Cortina, N. S. & Erb, T. J. A synthetic pathway for the fixation of carbon dioxide in vitro. Science, 2016, 354, 900–904. 
[4] Salusjärvi, L., Havukainen, S., Koivistoinen, O. & Toivari, M. Biotechnological production of glycolic acid and ethylene glycol: current state and perspectives. Appl. Microbiol. Biotechnol, 2019, 103, 2525. 
[5] Naseem, M., Osmanoglu, Ö. & Dandekar, T. Synthetic Rewiring of Plant CO2 Sequestration Galvanizes Plant Biomass Production. Trends Biotechnol, 2020, 38, 354–359. 
[6] Liu, Z., Wang, K., Chen, Y., Tan, T. & Nielsen, J. Third-generation biorefineries as the means to produce fuels and chemicals from CO2. Nat. Catal., 2020, 3, 274–288.

Sintezna pot fiksacije ogljikovega dioksida

2020-04-20T18:18:36Z

Anaobaha: /* Cikel CETCH */

==Fiksacija ogljikovega dioksida==
Fiksacija ogljikovega dioksida je proces pretvorbe atmosferskega CO2 v organske spojine. Avtotrofni organizmi pretvorijo 350 gigaton ogljikovega dioksida na leto preko ene izmed šestih naravnih poti fiksacije. Prva odkrita pot fiksacije CO2 je bil Clavin-Benson-Basshamov (CBB) cikel, ki mu je sledijo odkritje reduktivnega cikla trikarboksilne kisline, Woof-Ljundghalove poti fiksacije, 3-hidroksipropionatnega (3HP) cikla, dikarboksilatnega/4-hidroksibutiratnega (di-4HB) cikla in 3-hidroksipropionat-4-hidroksibutirtnega (3HP-4HB) cikla.
Izmed šestih poznanih poti je CBB cikel najbolj raziskan in tudi najbolj zastopan v naravi, saj omogoča 90 % fiksacije vsega CO2 v rastlinah, algah in mikroorganizmih [1].

==Omejitve naravnih poti fiksacije ogljikovega dioksida==
Kljub temu da poznamo več načinov fiksacije ogljikovega dioksida, ki jo opravljajo različni encimi, pa je uporaba le-teh v laboratoriju in industriji omejena. Prva omejitev je nizek izkoristek metabolnih poti zaradi nizke učinkovitosti encimov. Primer takega encima je ribuloza-1,5-bisfosfat karboksilaza/oksidaza (Rubisco), ki katalizira pretvorbo riboze-1,5-bisfosfata v 3-fosfoglicerat. Encim je del cikla CBB in hkrati najbolj zastopana karboksilaza v procesu fiksacije CO2. Reakcija, ki jo Rubisco katalizira, je počasna, poleg tega encim katalizira še stransko reakcijo pretvorbe ribuloze-1,5-bisfosfat, pri čemer sodeluje kisik, kar zmanjša učinkovitost fiksacije CO2 [2].
Druga glavna omejitev poti fiksacije pa je pretvorba ogljikovega dioksida v biomaso in ne v industrijo pomembne produkte, kot so biogoriva, kemikalije ali drugi materiali.
Zaradi zgornjih omejitev so že večkrat poskušali povečati izkoristek metabolnih poti in jih spremeniti tako, da bi dobili za industrijo uporaben produkt. Najpogosteje so se lotili modifikacije encimov z namenom povečanja njihove aktivnosti. Poskušali so tudi z uvedbo naravnih poti fiksacije CO2 v ne-avtotrofne organizme, kor je ''Escherichia coli''. S temi pristopi so bili le delno uspešni.
Večji napredek na tem področju nam omogoča sintezna biologija, saj lahko s kombinacijo različnih encimskih reakcij, iz različnih bioloških virov nastane pot fiksacije ogljikovega dioksida, ki je kinetično in termodinamsko bolj ugodna od naravnih poti fiksacije.

==Cikel CETCH==
Primer sintezne poti fiksacije CO2 je cikel CETCH (krotonil-CoA/etilmalonil-CoA/hidroksibutiril-CoA), ki so ga pripravili po pristopu od spodaj navzgor. To pomeni, da so na začetku s pomočjo primerjave kinetičnih in biokemijskih lastnosti identificirali najbolj učinkovito karboksilazo, saj ta predstavlja ozko grlo metabolnih poti fiksacije CO2. Gre za enoil-CoA karboksilazo/reduktaco (ERC), ki deluje v metabolizmu ogljika alfa-proteobakterij in Streptomices. Glavna prednost ERC je širok spekter substratov, med katerimi ni molekularni kisik, ki bi omogočal potek neželene stranske reakcije. Hkrati je encim 2 do 4x bolj učinkovit kot karboksilaza Rubisco.
Nato so sestavili teoretični cikel, ki se začne z reakcijo encima ERC in konča z intermediatom, ki ga kot substrat lahko sprejme ERC, kar omogoča potek cikla. Po poteku enega teoretično pirapvljenega cikla pride do fiksacije dveh molekul CO2 in nastanka ene molekule glioksilata. Celokupna reakcija cikla CETCH je:

<div style="text-align: center;"> 2 CO2 + 3 NAD(P)H + 2 ATP + FAD --> glioksilat + 3 NAD(P)+ + 2 ADP + 2 Pi + FADH2 </div>

V nadaljevanju so z izračunom proste Gibbsove energije v bioloških pogojih in izračunom potrebne energije v obliki ATP in NADPH za potek enega cikla, ugotovili, da je cikel termodinamsko bolj ugoden in energijsko manj potraten od naravnih ciklov CBB, 3HP in 3HP/4HB.
Nato so se z uporabo bioinformatskih orodij lotili iskanja encimov, ki bi lahko katalizirali zamišljene reakcije. Pri tem se niso omejili na posamezni organizem, ampak so iskali možne encime znotraj vseh treh domen življenja. Identificirali so 12 encimov z optimalnimi lastnostmi, ki so prikazani v tabeli 1.

{| border=1 align="center"
|+'' Tabela 1: Seznam izbranih encimov, ki so katalizirali reakcije v teoretično zamišljenem ciklu CETCH. Pripisan je organizem iz katerega izvira encim in reakcija, ki jo katalizira v ciklu.''
|-
! scope="col" style="width: 150px;"| ENCIM
! scope="col" style="width: 150px;"| ORGANIZEM
! scope="col" style="width: 150px;"| REKACIJA
|-
|Propionil-CoA karboksilaza (Pcc)
|''Methylobacterium extorquens ''
|Pretvorba propionil-CoA v metilmalonil-CoA. V reakciji pride do fiksacije ene molekule CO2 in hidrolize ene molekule ATP.
|-
|emC/mmC epimeraza (Epi)
|''Methylobacterium extorquens''
|Skupaj z encimom Mcm sodeluje pri pretvorbi metilmalonil-CoA v sukcinil-CoA.
|-
|Metilmalonil-CoA mutaza (Mcm)
|''Rhodobacter sphaeroides''
|Pretvorba metilmalonil-CoA v skukcinil-CoA.
|-
|Sukcinil-CoA reduktaza (Scr)
|''Clostridium kluyveri ''
|Prtevorba sukcinil-CoA v sukcin semialdehid. Kot donor elektronov v reakciji sodeluje NADPH.
|-
|Sukcinska semialdehid reduktaza (Ssr)
|''Homo sapiens ''
|Pretvorba sukcin semialdehida v 4-hidroksibutirat. Kot donor elektronov v reakciji sodeluje NADPH.
|-
|4-hidroksibutiril-CoA sintetaza (Hbs)
|''Nitrosopumilus maritimus''
|Pretvorba 4-hidroksibutirata v 4-hidroksibutiril-CoA. Poteče hidroliza ene molekule ATP.
|-
|4-hidroksibutiril-CoA dehidrogenaza (Hbd)
|''Nitrosopumilus maritimus''
|Pretvroba 4-hidroksibutiril-CoA v krotonil-CoA.
|-
|Krotonil-CoA karboksilaza/reduktaza (Ccr)
|''Methylobacterium extorquens''
|Pretvroba krotonil-CoA v etilmalonil-CoA. V reakciji pride do fiksacije ene molekule CO2, kot donor elektronov sodeluje NADPH.
|-
|Etilmalonil-CoA mutaza (Ecm)
|''Rhodobacter sphaeroides''
|Skupaj z encimom Epi katalizirata pretvorbo etilmalonil-CoA v metilsukcinil-CoA.
|-
|Metilsukcinil-CoA dehidrogenaza (Mcd)
|''Rhodobacter sphaeroides''
|Pretvorba metilsukcinil-CoA v mezakonil-CoA. Prejemnik elektronov v reakciji je ferocenij.
|-
|Mezakonoil-CoA hidrataza (Mch)
|''Rhodobacter sphaeroides''
|Pretvorba mezakonil-CoA v metilmalil-CoA.
|-
|β-metilmalil-CoA liaza (Mcl)
|''Rhodobacter sphaeroides''
|Pretvorba metilmalil-CoA v propinol-CoA. Kot stranski produkt reakcije nastane glioksilat.
|}

Da bi dokazali funkcionalnost cikla, so kemijsko sintetiziran intermediat propinol-CoA dodali v reakcijsko mešanico z vsemi encimi, kofaktorjem in akceptorjem elektronov ferocenijem. Za sledenje poteku cikla so v reakcijski mešanici kot vir CO2 uporabili NaH13CO3. Zaradi konstantne vgradnje ogljika v ciklu, so z opazovanjem obogatitve intermediatov s 13C sledili poteku reakcij.
Po prvem eksperimentu so ugotovili, da se je v reakcijski mešanici kopičil intermediat metilsukcinil-CoA, kar je kazalo na neučinkovitost encima Mcd. Z nadaljnjimi analizami so ugotovili, da je omejujoč dejavnik regeneracija akceptorja elektronov ferocerija, ki ga Mcd potrebuje za delovanje. Encim so zato skušali modificirati tako, da bi kot končni prejemnik elektronov lahko sprejel molekularni kisik. Z uvedbo treh točkovnih mutacij so ga spremenili v metilsukcinil-CoA oksidazo (Mco), ki katalizira od kisika odvisno oksidacijo metilsukcinil-CoA. Ob uvedbi Mco v cikel, je ta kontinuirano potekal.
Ker encimi v ciklu kot donor elektronov potrebujejo NADPH, so morali za njegovo regeneracijo dodati še encim format dehidrogenazo. Dodali so še encim pirofosfat kinazo za regeneracijo ATP in katalazo, za zaščito pred oksidativnim stresom, saj je stranski produkt nekaterih reakcij vodikov peroksid.
V nadaljevanju so ugotovili, da se v reakcijski mešanici kopiči malonil-CoA. Ker ne gre za neposredni intermediat cikla, so sumili, da nastaja kot produkt stranske reakcije, ki jo katalizira encim Pcc. Zato so pripravili alternativno reakcijsko zaporedje, ki iz cikla izloči encim Pcc in omogoči nastanek metilmalonil-CoA iz propionil-CoA preko reduktivne karboksilacije akrilil-CoA. Za pretvorbo propinol-CoA v akrilil-CoA so izbrali acil-CoA oksidazo ACX4 iz Arabidopsis thaliana. Ker pa encim, kot substrat sprejme tudi 4-hidroksibutiril-CoA, ki je prav tako intermediat cikla, so ga morali modificirati. Z uvedbo ene točkovne mutacije so zmanjšali afiniteto encima do 4-hidroksibutiril-CoA in hkrati ne bistveno vplivali na vezavo glavnega substrata propionil-CoA. Mutirano obliko encima so poimenovali Pco.
Ciklu so dodali še malat sintazo, β-metilmalil-CoA liazo in malil-CoA tioesterazo, ki so sodelovali pri pretvorbi glioksilata v malat, preko katerega so spremljali koncentracijo fiksiranega CO2.
Po več stopnjah zgoraj opisane optimizacije je nastala verzija cikla CETCH 5.4. Cikel je sestavljen iz 17 encimov iz 9 različnih organizmov vseh treh domen življenja. Omogoča fiksacijo ogljikovega dioksida s hitrostjo 5 nmol/min na mg proteinov v ciklu, kar je več od naravnega cikla CBB, ki fiksira 1-3 nmol/min na mg proteinov v ciklu. Poleg tega, CETCH 5.4 za to potrebuje 20 % manj energije kot cikel CBBl [3].

==Zaključek==
Cikel CETCH predstavlja novo sintezno pot fiksacije ogljikovega dioksida, ki poteka v in-vitro pogojih in omogoča postopno pretovrbo atmosferskega CO2 v glioksilat. S tem so dokazali, da je mogoče pripraviti sintezno pot, ki je termodinamsko in energijsko bolj ugodna od naravnih poti fiksacije CO2 [3], hkrati pa vodi do sinteze industrijsko pomembnega produkta, saj lahko glioksilat z eno encimsko reakcijo pretvorimo v glikolno kislino, ki jo uporabljamo v farmacevtski, tekstilni in prehrambni industriji ter za pripravo biorazgradljivega polimera PGA [4].
Končni cilj raziskovanja sinteznih poti fiksacije CO2 je vključitev cikla v celice in združitev s procesom fotosinteze. Na tak način bi lahko pripravili rastline, ki bi zaradi večje učinkovitosti fiksacije ogljikovega dioksida hitreje sintetizirale biomaso in rasle [5]. Podobno bi lahko pripravili gensko spremenjene organizme, ki bi iz CO2, katerega koncentracija se zaradi uporabe fosilnih goriv povečuje, sintetizirali biogoriva [6].

==Viri==
[1] Gong, F., Zhu, H., Zhang, Y. & Li, Y. Biological carbon fixation: From natural to synthetic. Journal of CO2 Utilization, 2018, 28, 221–227. 
[2] Pottier, M., Gilis, D., Boutry, M. The Hidden Face of Rubisco. Trends Plant Sci., 2018 23, 382-392. 
[3] Schwander, T., Borzyskowski, L. S. von, Burgener, S., Cortina, N. S. & Erb, T. J. A synthetic pathway for the fixation of carbon dioxide in vitro. Science, 2016, 354, 900–904. 
[4] Salusjärvi, L., Havukainen, S., Koivistoinen, O. & Toivari, M. Biotechnological production of glycolic acid and ethylene glycol: current state and perspectives. Appl. Microbiol. Biotechnol, 2019, 103, 2525. 
[5] Naseem, M., Osmanoglu, Ö. & Dandekar, T. Synthetic Rewiring of Plant CO2 Sequestration Galvanizes Plant Biomass Production. Trends Biotechnol, 2020, 38, 354–359. 
[6] Liu, Z., Wang, K., Chen, Y., Tan, T. & Nielsen, J. Third-generation biorefineries as the means to produce fuels and chemicals from CO2. Nat. Catal., 2020, 3, 274–288.

Sintezna pot fiksacije ogljikovega dioksida

2020-04-20T18:18:04Z

Anaobaha: /* FIksacija ogljikovega dioksida */

==Fiksacija ogljikovega dioksida==
Fiksacija ogljikovega dioksida je proces pretvorbe atmosferskega CO2 v organske spojine. Avtotrofni organizmi pretvorijo 350 gigaton ogljikovega dioksida na leto preko ene izmed šestih naravnih poti fiksacije. Prva odkrita pot fiksacije CO2 je bil Clavin-Benson-Basshamov (CBB) cikel, ki mu je sledijo odkritje reduktivnega cikla trikarboksilne kisline, Woof-Ljundghalove poti fiksacije, 3-hidroksipropionatnega (3HP) cikla, dikarboksilatnega/4-hidroksibutiratnega (di-4HB) cikla in 3-hidroksipropionat-4-hidroksibutirtnega (3HP-4HB) cikla.
Izmed šestih poznanih poti je CBB cikel najbolj raziskan in tudi najbolj zastopan v naravi, saj omogoča 90 % fiksacije vsega CO2 v rastlinah, algah in mikroorganizmih [1].

==Omejitve naravnih poti fiksacije ogljikovega dioksida==
Kljub temu da poznamo več načinov fiksacije ogljikovega dioksida, ki jo opravljajo različni encimi, pa je uporaba le-teh v laboratoriju in industriji omejena. Prva omejitev je nizek izkoristek metabolnih poti zaradi nizke učinkovitosti encimov. Primer takega encima je ribuloza-1,5-bisfosfat karboksilaza/oksidaza (Rubisco), ki katalizira pretvorbo riboze-1,5-bisfosfata v 3-fosfoglicerat. Encim je del cikla CBB in hkrati najbolj zastopana karboksilaza v procesu fiksacije CO2. Reakcija, ki jo Rubisco katalizira, je počasna, poleg tega encim katalizira še stransko reakcijo pretvorbe ribuloze-1,5-bisfosfat, pri čemer sodeluje kisik, kar zmanjša učinkovitost fiksacije CO2 [2].
Druga glavna omejitev poti fiksacije pa je pretvorba ogljikovega dioksida v biomaso in ne v industrijo pomembne produkte, kot so biogoriva, kemikalije ali drugi materiali.
Zaradi zgornjih omejitev so že večkrat poskušali povečati izkoristek metabolnih poti in jih spremeniti tako, da bi dobili za industrijo uporaben produkt. Najpogosteje so se lotili modifikacije encimov z namenom povečanja njihove aktivnosti. Poskušali so tudi z uvedbo naravnih poti fiksacije CO2 v ne-avtotrofne organizme, kor je ''Escherichia coli''. S temi pristopi so bili le delno uspešni.
Večji napredek na tem področju nam omogoča sintezna biologija, saj lahko s kombinacijo različnih encimskih reakcij, iz različnih bioloških virov nastane pot fiksacije ogljikovega dioksida, ki je kinetično in termodinamsko bolj ugodna od naravnih poti fiksacije.

==Cikel CETCH==
Primer sintezne poti fiksacije CO2 je cikel CETCH (krotonil-CoA/etilmalonil-CoA/hidroksibutiril-CoA), ki so ga pripravili po pristopu od spodaj navzgor. To pomeni, da so na začetku s pomočjo primerjave kinetičnih in biokemijskih lastnosti identificirali najbolj učinkovito karboksilazo, saj ta predstavlja ozko grlo metabolnih poti fiksacije CO2. Gre za enoil-CoA karboksilazo/reduktaco (ERC), ki deluje v metabolizmu ogljika alfa-proteobakterij in Streptomices. Glavna prednost ERC je širok spekter substratov, med katerimi ni molekularni kisik, ki bi omogočal potek neželene stranske reakcije. Hkrati je encim 2 do 4x bolj učinkovit kot karboksilaza Rubisco.
Nato so sestavili teoretični cikel, ki se začne z reakcijo encima ERC in konča z intermediatom, ki ga kot substrat lahko sprejme ERC, kar omogoča potek cikla. Po poteku enega teoretično pirapvljenega cikla pride do fiksacije dveh molekul CO2 in nastanka ene molekule glioksilata. Celokupna reakcija cikla CETCH je:

<div style="text-align: center;"> 2 CO2 + 3 NAD(P)H + 2 ATP + FAD --> glioksilat + 3 NAD(P)+ + 2 ADP + 1 Pi + FADH2 </div>

V nadaljevanju so z izračunom proste Gibbsove energije v bioloških pogojih in izračunom potrebne energije v obliki ATP in NADPH za potek enega cikla, ugotovili, da je cikel termodinamsko bolj ugoden in energijsko manj potraten od naravnih ciklov CBB, 3HP in 3HP/4HB.
Nato so se z uporabo bioinformatskih orodij lotili iskanja encimov, ki bi lahko katalizirali zamišljene reakcije. Pri tem se niso omejili na posamezni organizem, ampak so iskali možne encime znotraj vseh treh domen življenja. Identificirali so 12 encimov z optimalnimi lastnostmi, ki so prikazani v tabeli 1.

{| border=1 align="center"
|+'' Tabela 1: Seznam izbranih encimov, ki so katalizirali reakcije v teoretično zamišljenem ciklu CETCH. Pripisan je organizem iz katerega izvira encim in reakcija, ki jo katalizira v ciklu.''
|-
! scope="col" style="width: 150px;"| ENCIM
! scope="col" style="width: 150px;"| ORGANIZEM
! scope="col" style="width: 150px;"| REKACIJA
|-
|Propionil-CoA karboksilaza (Pcc)
|''Methylobacterium extorquens ''
|Pretvorba propionil-CoA v metilmalonil-CoA. V reakciji pride do fiksacije ene molekule CO2 in hidrolize ene molekule ATP.
|-
|emC/mmC epimeraza (Epi)
|''Methylobacterium extorquens''
|Skupaj z encimom Mcm sodeluje pri pretvorbi metilmalonil-CoA v sukcinil-CoA.
|-
|Metilmalonil-CoA mutaza (Mcm)
|''Rhodobacter sphaeroides''
|Pretvorba metilmalonil-CoA v skukcinil-CoA.
|-
|Sukcinil-CoA reduktaza (Scr)
|''Clostridium kluyveri ''
|Prtevorba sukcinil-CoA v sukcin semialdehid. Kot donor elektronov v reakciji sodeluje NADPH.
|-
|Sukcinska semialdehid reduktaza (Ssr)
|''Homo sapiens ''
|Pretvorba sukcin semialdehida v 4-hidroksibutirat. Kot donor elektronov v reakciji sodeluje NADPH.
|-
|4-hidroksibutiril-CoA sintetaza (Hbs)
|''Nitrosopumilus maritimus''
|Pretvorba 4-hidroksibutirata v 4-hidroksibutiril-CoA. Poteče hidroliza ene molekule ATP.
|-
|4-hidroksibutiril-CoA dehidrogenaza (Hbd)
|''Nitrosopumilus maritimus''
|Pretvroba 4-hidroksibutiril-CoA v krotonil-CoA.
|-
|Krotonil-CoA karboksilaza/reduktaza (Ccr)
|''Methylobacterium extorquens''
|Pretvroba krotonil-CoA v etilmalonil-CoA. V reakciji pride do fiksacije ene molekule CO2, kot donor elektronov sodeluje NADPH.
|-
|Etilmalonil-CoA mutaza (Ecm)
|''Rhodobacter sphaeroides''
|Skupaj z encimom Epi katalizirata pretvorbo etilmalonil-CoA v metilsukcinil-CoA.
|-
|Metilsukcinil-CoA dehidrogenaza (Mcd)
|''Rhodobacter sphaeroides''
|Pretvorba metilsukcinil-CoA v mezakonil-CoA. Prejemnik elektronov v reakciji je ferocenij.
|-
|Mezakonoil-CoA hidrataza (Mch)
|''Rhodobacter sphaeroides''
|Pretvorba mezakonil-CoA v metilmalil-CoA.
|-
|β-metilmalil-CoA liaza (Mcl)
|''Rhodobacter sphaeroides''
|Pretvorba metilmalil-CoA v propinol-CoA. Kot stranski produkt reakcije nastane glioksilat.
|}

Da bi dokazali funkcionalnost cikla, so kemijsko sintetiziran intermediat propinol-CoA dodali v reakcijsko mešanico z vsemi encimi, kofaktorjem in akceptorjem elektronov ferocenijem. Za sledenje poteku cikla so v reakcijski mešanici kot vir CO2 uporabili NaH13CO3. Zaradi konstantne vgradnje ogljika v ciklu, so z opazovanjem obogatitve intermediatov s 13C sledili poteku reakcij.
Po prvem eksperimentu so ugotovili, da se je v reakcijski mešanici kopičil intermediat metilsukcinil-CoA, kar je kazalo na neučinkovitost encima Mcd. Z nadaljnjimi analizami so ugotovili, da je omejujoč dejavnik regeneracija akceptorja elektronov ferocerija, ki ga Mcd potrebuje za delovanje. Encim so zato skušali modificirati tako, da bi kot končni prejemnik elektronov lahko sprejel molekularni kisik. Z uvedbo treh točkovnih mutacij so ga spremenili v metilsukcinil-CoA oksidazo (Mco), ki katalizira od kisika odvisno oksidacijo metilsukcinil-CoA. Ob uvedbi Mco v cikel, je ta kontinuirano potekal.
Ker encimi v ciklu kot donor elektronov potrebujejo NADPH, so morali za njegovo regeneracijo dodati še encim format dehidrogenazo. Dodali so še encim pirofosfat kinazo za regeneracijo ATP in katalazo, za zaščito pred oksidativnim stresom, saj je stranski produkt nekaterih reakcij vodikov peroksid.
V nadaljevanju so ugotovili, da se v reakcijski mešanici kopiči malonil-CoA. Ker ne gre za neposredni intermediat cikla, so sumili, da nastaja kot produkt stranske reakcije, ki jo katalizira encim Pcc. Zato so pripravili alternativno reakcijsko zaporedje, ki iz cikla izloči encim Pcc in omogoči nastanek metilmalonil-CoA iz propionil-CoA preko reduktivne karboksilacije akrilil-CoA. Za pretvorbo propinol-CoA v akrilil-CoA so izbrali acil-CoA oksidazo ACX4 iz Arabidopsis thaliana. Ker pa encim, kot substrat sprejme tudi 4-hidroksibutiril-CoA, ki je prav tako intermediat cikla, so ga morali modificirati. Z uvedbo ene točkovne mutacije so zmanjšali afiniteto encima do 4-hidroksibutiril-CoA in hkrati ne bistveno vplivali na vezavo glavnega substrata propionil-CoA. Mutirano obliko encima so poimenovali Pco.
Ciklu so dodali še malat sintazo, β-metilmalil-CoA liazo in malil-CoA tioesterazo, ki so sodelovali pri pretvorbi glioksilata v malat, preko katerega so spremljali koncentracijo fiksiranega CO2.
Po več stopnjah zgoraj opisane optimizacije je nastala verzija cikla CETCH 5.4. Cikel je sestavljen iz 17 encimov iz 9 različnih organizmov vseh treh domen življenja. Omogoča fiksacijo ogljikovega dioksida s hitrostjo 5 nmol/min na mg proteinov v ciklu, kar je več od naravnega cikla CBB, ki fiksira 1-3 nmol/min na mg proteinov v ciklu. Poleg tega, CETCH 5.4 za to potrebuje 20 % manj energije kot cikel CBBl [3].

==Zaključek==
Cikel CETCH predstavlja novo sintezno pot fiksacije ogljikovega dioksida, ki poteka v in-vitro pogojih in omogoča postopno pretovrbo atmosferskega CO2 v glioksilat. S tem so dokazali, da je mogoče pripraviti sintezno pot, ki je termodinamsko in energijsko bolj ugodna od naravnih poti fiksacije CO2 [3], hkrati pa vodi do sinteze industrijsko pomembnega produkta, saj lahko glioksilat z eno encimsko reakcijo pretvorimo v glikolno kislino, ki jo uporabljamo v farmacevtski, tekstilni in prehrambni industriji ter za pripravo biorazgradljivega polimera PGA [4].
Končni cilj raziskovanja sinteznih poti fiksacije CO2 je vključitev cikla v celice in združitev s procesom fotosinteze. Na tak način bi lahko pripravili rastline, ki bi zaradi večje učinkovitosti fiksacije ogljikovega dioksida hitreje sintetizirale biomaso in rasle [5]. Podobno bi lahko pripravili gensko spremenjene organizme, ki bi iz CO2, katerega koncentracija se zaradi uporabe fosilnih goriv povečuje, sintetizirali biogoriva [6].

==Viri==
[1] Gong, F., Zhu, H., Zhang, Y. & Li, Y. Biological carbon fixation: From natural to synthetic. Journal of CO2 Utilization, 2018, 28, 221–227. 
[2] Pottier, M., Gilis, D., Boutry, M. The Hidden Face of Rubisco. Trends Plant Sci., 2018 23, 382-392. 
[3] Schwander, T., Borzyskowski, L. S. von, Burgener, S., Cortina, N. S. & Erb, T. J. A synthetic pathway for the fixation of carbon dioxide in vitro. Science, 2016, 354, 900–904. 
[4] Salusjärvi, L., Havukainen, S., Koivistoinen, O. & Toivari, M. Biotechnological production of glycolic acid and ethylene glycol: current state and perspectives. Appl. Microbiol. Biotechnol, 2019, 103, 2525. 
[5] Naseem, M., Osmanoglu, Ö. & Dandekar, T. Synthetic Rewiring of Plant CO2 Sequestration Galvanizes Plant Biomass Production. Trends Biotechnol, 2020, 38, 354–359. 
[6] Liu, Z., Wang, K., Chen, Y., Tan, T. & Nielsen, J. Third-generation biorefineries as the means to produce fuels and chemicals from CO2. Nat. Catal., 2020, 3, 274–288.

Sintezna pot fiksacije ogljikovega dioksida

2020-04-20T16:23:59Z

Anaobaha: /* Cikel CETCH */

==FIksacija ogljikovega dioksida==
Fiksacija ogljikovega dioksida je proces pretvorbe atmosferskega CO2 v organske spojine. Avtotrofni organizmi pretvorijo 350 gigaton ogljikovega dioksida na leto preko ene izmed šestih naravnih poti fiksacije. Prva odkrita pot fiksacije CO2 je bil Clavin-Benson-Basshamov (CBB) cikel, ki mu je sledijo odkritje reduktivnega cikla trikarboksilne kisline, Woof-Ljundghalove poti fiksacije, 3-hidroksipropionatnega (3HP) cikla, dikarboksilatnega/4-hidroksibutiratnega (di-4HB) cikla in 3-hidroksipropionat-4-hidroksibutirtnega (3HP-4HB) cikla.
Izmed šestih poznanih poti je CBB cikel najbolj raziskan in tudi najbolj zastopan v naravi, saj omogoča 90 % fiksacije vsega CO2 v rastlinah, algah in mikroorganizmih [1].

==Omejitve naravnih poti fiksacije ogljikovega dioksida==
Kljub temu da poznamo več načinov fiksacije ogljikovega dioksida, ki jo opravljajo različni encimi, pa je uporaba le-teh v laboratoriju in industriji omejena. Prva omejitev je nizek izkoristek metabolnih poti zaradi nizke učinkovitosti encimov. Primer takega encima je ribuloza-1,5-bisfosfat karboksilaza/oksidaza (Rubisco), ki katalizira pretvorbo riboze-1,5-bisfosfata v 3-fosfoglicerat. Encim je del cikla CBB in hkrati najbolj zastopana karboksilaza v procesu fiksacije CO2. Reakcija, ki jo Rubisco katalizira, je počasna, poleg tega encim katalizira še stransko reakcijo pretvorbe ribuloze-1,5-bisfosfat, pri čemer sodeluje kisik, kar zmanjša učinkovitost fiksacije CO2 [2].
Druga glavna omejitev poti fiksacije pa je pretvorba ogljikovega dioksida v biomaso in ne v industrijo pomembne produkte, kot so biogoriva, kemikalije ali drugi materiali.
Zaradi zgornjih omejitev so že večkrat poskušali povečati izkoristek metabolnih poti in jih spremeniti tako, da bi dobili za industrijo uporaben produkt. Najpogosteje so se lotili modifikacije encimov z namenom povečanja njihove aktivnosti. Poskušali so tudi z uvedbo naravnih poti fiksacije CO2 v ne-avtotrofne organizme, kor je ''Escherichia coli''. S temi pristopi so bili le delno uspešni.
Večji napredek na tem področju nam omogoča sintezna biologija, saj lahko s kombinacijo različnih encimskih reakcij, iz različnih bioloških virov nastane pot fiksacije ogljikovega dioksida, ki je kinetično in termodinamsko bolj ugodna od naravnih poti fiksacije.

==Cikel CETCH==
Primer sintezne poti fiksacije CO2 je cikel CETCH (krotonil-CoA/etilmalonil-CoA/hidroksibutiril-CoA), ki so ga pripravili po pristopu od spodaj navzgor. To pomeni, da so na začetku s pomočjo primerjave kinetičnih in biokemijskih lastnosti identificirali najbolj učinkovito karboksilazo, saj ta predstavlja ozko grlo metabolnih poti fiksacije CO2. Gre za enoil-CoA karboksilazo/reduktaco (ERC), ki deluje v metabolizmu ogljika alfa-proteobakterij in Streptomices. Glavna prednost ERC je širok spekter substratov, med katerimi ni molekularni kisik, ki bi omogočal potek neželene stranske reakcije. Hkrati je encim 2 do 4x bolj učinkovit kot karboksilaza Rubisco.
Nato so sestavili teoretični cikel, ki se začne z reakcijo encima ERC in konča z intermediatom, ki ga kot substrat lahko sprejme ERC, kar omogoča potek cikla. Po poteku enega teoretično pirapvljenega cikla pride do fiksacije dveh molekul CO2 in nastanka ene molekule glioksilata. Celokupna reakcija cikla CETCH je:

<div style="text-align: center;"> 2 CO2 + 3 NAD(P)H + 2 ATP + FAD --> glioksilat + 3 NAD(P)+ + 2 ADP + 1 Pi + FADH2 </div>

V nadaljevanju so z izračunom proste Gibbsove energije v bioloških pogojih in izračunom potrebne energije v obliki ATP in NADPH za potek enega cikla, ugotovili, da je cikel termodinamsko bolj ugoden in energijsko manj potraten od naravnih ciklov CBB, 3HP in 3HP/4HB.
Nato so se z uporabo bioinformatskih orodij lotili iskanja encimov, ki bi lahko katalizirali zamišljene reakcije. Pri tem se niso omejili na posamezni organizem, ampak so iskali možne encime znotraj vseh treh domen življenja. Identificirali so 12 encimov z optimalnimi lastnostmi, ki so prikazani v tabeli 1.

{| border=1 align="center"
|+'' Tabela 1: Seznam izbranih encimov, ki so katalizirali reakcije v teoretično zamišljenem ciklu CETCH. Pripisan je organizem iz katerega izvira encim in reakcija, ki jo katalizira v ciklu.''
|-
! scope="col" style="width: 150px;"| ENCIM
! scope="col" style="width: 150px;"| ORGANIZEM
! scope="col" style="width: 150px;"| REKACIJA
|-
|Propionil-CoA karboksilaza (Pcc)
|''Methylobacterium extorquens ''
|Pretvorba propionil-CoA v metilmalonil-CoA. V reakciji pride do fiksacije ene molekule CO2 in hidrolize ene molekule ATP.
|-
|emC/mmC epimeraza (Epi)
|''Methylobacterium extorquens''
|Skupaj z encimom Mcm sodeluje pri pretvorbi metilmalonil-CoA v sukcinil-CoA.
|-
|Metilmalonil-CoA mutaza (Mcm)
|''Rhodobacter sphaeroides''
|Pretvorba metilmalonil-CoA v skukcinil-CoA.
|-
|Sukcinil-CoA reduktaza (Scr)
|''Clostridium kluyveri ''
|Prtevorba sukcinil-CoA v sukcin semialdehid. Kot donor elektronov v reakciji sodeluje NADPH.
|-
|Sukcinska semialdehid reduktaza (Ssr)
|''Homo sapiens ''
|Pretvorba sukcin semialdehida v 4-hidroksibutirat. Kot donor elektronov v reakciji sodeluje NADPH.
|-
|4-hidroksibutiril-CoA sintetaza (Hbs)
|''Nitrosopumilus maritimus''
|Pretvorba 4-hidroksibutirata v 4-hidroksibutiril-CoA. Poteče hidroliza ene molekule ATP.
|-
|4-hidroksibutiril-CoA dehidrogenaza (Hbd)
|''Nitrosopumilus maritimus''
|Pretvroba 4-hidroksibutiril-CoA v krotonil-CoA.
|-
|Krotonil-CoA karboksilaza/reduktaza (Ccr)
|''Methylobacterium extorquens''
|Pretvroba krotonil-CoA v etilmalonil-CoA. V reakciji pride do fiksacije ene molekule CO2, kot donor elektronov sodeluje NADPH.
|-
|Etilmalonil-CoA mutaza (Ecm)
|''Rhodobacter sphaeroides''
|Skupaj z encimom Epi katalizirata pretvorbo etilmalonil-CoA v metilsukcinil-CoA.
|-
|Metilsukcinil-CoA dehidrogenaza (Mcd)
|''Rhodobacter sphaeroides''
|Pretvorba metilsukcinil-CoA v mezakonil-CoA. Prejemnik elektronov v reakciji je ferocenij.
|-
|Mezakonoil-CoA hidrataza (Mch)
|''Rhodobacter sphaeroides''
|Pretvorba mezakonil-CoA v metilmalil-CoA.
|-
|β-metilmalil-CoA liaza (Mcl)
|''Rhodobacter sphaeroides''
|Pretvorba metilmalil-CoA v propinol-CoA. Kot stranski produkt reakcije nastane glioksilat.
|}

Da bi dokazali funkcionalnost cikla, so kemijsko sintetiziran intermediat propinol-CoA dodali v reakcijsko mešanico z vsemi encimi, kofaktorjem in akceptorjem elektronov ferocenijem. Za sledenje poteku cikla so v reakcijski mešanici kot vir CO2 uporabili NaH13CO3. Zaradi konstantne vgradnje ogljika v ciklu, so z opazovanjem obogatitve intermediatov s 13C sledili poteku reakcij.
Po prvem eksperimentu so ugotovili, da se je v reakcijski mešanici kopičil intermediat metilsukcinil-CoA, kar je kazalo na neučinkovitost encima Mcd. Z nadaljnjimi analizami so ugotovili, da je omejujoč dejavnik regeneracija akceptorja elektronov ferocerija, ki ga Mcd potrebuje za delovanje. Encim so zato skušali modificirati tako, da bi kot končni prejemnik elektronov lahko sprejel molekularni kisik. Z uvedbo treh točkovnih mutacij so ga spremenili v metilsukcinil-CoA oksidazo (Mco), ki katalizira od kisika odvisno oksidacijo metilsukcinil-CoA. Ob uvedbi Mco v cikel, je ta kontinuirano potekal.
Ker encimi v ciklu kot donor elektronov potrebujejo NADPH, so morali za njegovo regeneracijo dodati še encim format dehidrogenazo. Dodali so še encim pirofosfat kinazo za regeneracijo ATP in katalazo, za zaščito pred oksidativnim stresom, saj je stranski produkt nekaterih reakcij vodikov peroksid.
V nadaljevanju so ugotovili, da se v reakcijski mešanici kopiči malonil-CoA. Ker ne gre za neposredni intermediat cikla, so sumili, da nastaja kot produkt stranske reakcije, ki jo katalizira encim Pcc. Zato so pripravili alternativno reakcijsko zaporedje, ki iz cikla izloči encim Pcc in omogoči nastanek metilmalonil-CoA iz propionil-CoA preko reduktivne karboksilacije akrilil-CoA. Za pretvorbo propinol-CoA v akrilil-CoA so izbrali acil-CoA oksidazo ACX4 iz Arabidopsis thaliana. Ker pa encim, kot substrat sprejme tudi 4-hidroksibutiril-CoA, ki je prav tako intermediat cikla, so ga morali modificirati. Z uvedbo ene točkovne mutacije so zmanjšali afiniteto encima do 4-hidroksibutiril-CoA in hkrati ne bistveno vplivali na vezavo glavnega substrata propionil-CoA. Mutirano obliko encima so poimenovali Pco.
Ciklu so dodali še malat sintazo, β-metilmalil-CoA liazo in malil-CoA tioesterazo, ki so sodelovali pri pretvorbi glioksilata v malat, preko katerega so spremljali koncentracijo fiksiranega CO2.
Po več stopnjah zgoraj opisane optimizacije je nastala verzija cikla CETCH 5.4. Cikel je sestavljen iz 17 encimov iz 9 različnih organizmov vseh treh domen življenja. Omogoča fiksacijo ogljikovega dioksida s hitrostjo 5 nmol/min na mg proteinov v ciklu, kar je več od naravnega cikla CBB, ki fiksira 1-3 nmol/min na mg proteinov v ciklu. Poleg tega, CETCH 5.4 za to potrebuje 20 % manj energije kot cikel CBBl [3].

==Zaključek==
Cikel CETCH predstavlja novo sintezno pot fiksacije ogljikovega dioksida, ki poteka v in-vitro pogojih in omogoča postopno pretovrbo atmosferskega CO2 v glioksilat. S tem so dokazali, da je mogoče pripraviti sintezno pot, ki je termodinamsko in energijsko bolj ugodna od naravnih poti fiksacije CO2 [3], hkrati pa vodi do sinteze industrijsko pomembnega produkta, saj lahko glioksilat z eno encimsko reakcijo pretvorimo v glikolno kislino, ki jo uporabljamo v farmacevtski, tekstilni in prehrambni industriji ter za pripravo biorazgradljivega polimera PGA [4].
Končni cilj raziskovanja sinteznih poti fiksacije CO2 je vključitev cikla v celice in združitev s procesom fotosinteze. Na tak način bi lahko pripravili rastline, ki bi zaradi večje učinkovitosti fiksacije ogljikovega dioksida hitreje sintetizirale biomaso in rasle [5]. Podobno bi lahko pripravili gensko spremenjene organizme, ki bi iz CO2, katerega koncentracija se zaradi uporabe fosilnih goriv povečuje, sintetizirali biogoriva [6].

==Viri==
[1] Gong, F., Zhu, H., Zhang, Y. & Li, Y. Biological carbon fixation: From natural to synthetic. Journal of CO2 Utilization, 2018, 28, 221–227. 
[2] Pottier, M., Gilis, D., Boutry, M. The Hidden Face of Rubisco. Trends Plant Sci., 2018 23, 382-392. 
[3] Schwander, T., Borzyskowski, L. S. von, Burgener, S., Cortina, N. S. & Erb, T. J. A synthetic pathway for the fixation of carbon dioxide in vitro. Science, 2016, 354, 900–904. 
[4] Salusjärvi, L., Havukainen, S., Koivistoinen, O. & Toivari, M. Biotechnological production of glycolic acid and ethylene glycol: current state and perspectives. Appl. Microbiol. Biotechnol, 2019, 103, 2525. 
[5] Naseem, M., Osmanoglu, Ö. & Dandekar, T. Synthetic Rewiring of Plant CO2 Sequestration Galvanizes Plant Biomass Production. Trends Biotechnol, 2020, 38, 354–359. 
[6] Liu, Z., Wang, K., Chen, Y., Tan, T. & Nielsen, J. Third-generation biorefineries as the means to produce fuels and chemicals from CO2. Nat. Catal., 2020, 3, 274–288.

Seminarji SB 2019/20

2020-04-20T12:26:09Z

Anaobaha:

V študijskem letu 2019/20 študentje 1. letnika predstavljajo naslednje teme:

RAZISKOVALNI ČLANKI

(Vpišite naslov seminarja v slovenščini in ga povežite z novo stranjo, kjer bo povzetek. Na tej novi strani naj bo pod naslovom povezava do izhodiščnega članka na spletu.) 

Primer: 
1 [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/MoClo:_modularni_klonirni_sistem_za_standardizirano_sestavljanje_ve%C4%8Dgenskih_konstruktov MoClo: modularni klonirni sistem za standardizirano sestavljanje večgenskih konstruktov] (Valentina Levak)

NAGRAJENI ŠTUDENTSKI PROJEKTI

(Vpišite naslov seminarja v slovenščini in ga povežite z novo stranjo, kjer bo povzetek. Na tej novi strani naj bo pod naslovom povezava do wiki strani študentske ekipe, katere projekt opisujete.) 
Primer: 
1 [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Phactory:_proizvodnja_bakteriofagov_za_precizno_zdravljenje Phactory: proizvodnja bakteriofagov za precizno zdravljenje] (Rok Miklavčič)

Povzetki v slovenščini naj imajo 1200-1500 besed (viri v to vsoto ne štejejo). Povzetek je treba objaviti dva dni pred predstavitvijo do polnoči (za seminarje v sredo torej v ponedeljek). Predstavitev seminarja naj bo dolga 15 minut (13-17). Sledila bo razprava, ki praviloma ne bo daljša od 5 minut.

----

Razpored po datumih predstavitev (pri vsakem terminu so možni največ 4 seminarji; vpišite ime in priimek pri dnevu, ko želite predstaviti seminar):

15.4. 
1 [[Robustno večcelično računanje z uporabo gensko kodiranih vrat NE-ALI in kemičnih 'žic']] (Tanja Zupan) 
2 [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/PETEXE_-_sistem_za_filtracijo_mikroplastike_v_pralnih_strojih PETEXE - sistem za filtracijo mikroplastike v pralnih strojih]
(Lana Vogrinec) 
3 [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Magi.Coli:_sinteza_psilocibina_s_pomo%C4%8Djo_E.coli Magi.Coli: sinteza psilocibina s pomočjo ''E.coli''] (Luka Lavrič) 
4 [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/SONOBE_-_proteinski_sistem_za_agregacijo_mikroplastike SONOBE - proteinski sistem za agregacijo mikroplastike] (Vesna Podgrajšek) 

21.4. 
1 [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/The_real_MVP:_ekspresijski_sistem_za_pripravo_modularnih_virusom_podobnih_delcev The real MVP: ekspresijski sistem za pripravo modularnih virusom podobnih delcev] (Žiga Vičič) 
2 [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Proizvodnja_%C5%A1inorina%2C_naravne_za%C5%A1%C4%8Dite_pred_soncem%2C_z_uporabo_cianobakterije Proizvodnja šinorina, naravne zaščite pred soncem, z uporabo cianobakterije] (Tina Turel) 
3 [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Prenos_informacije_med_bakterijami_v_sesalskem_%C4%8Drevesju_z_uporabo_sistema_zaznavanja_gostote_populacije] (Anže Jenko) 
4 [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BI%28OIL%29OGICAL_FACTORY_-_sistem_za_proizvodnjo_sestavin_palmovega_olja_v_mikroalgi BI(OIL)OGICAL FACTORY - sistem za proizvodnjo sestavin palmovega olja v mikroalgi](Dunia Sahir) 

22.4. 
1 Milica Janković 
2 [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Antihipertenzivni_probiotik_-_nov_pristop_zni%C5%BEevanja_krvnega_tlaka Antihipertenzivni probiotik - nov pristop zniževanja krvnega tlaka] (Nika Testen) 
3 [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Sintezna_pot_fiksacije_ogljikovega_dioksida Sintezna pot fiksacije ogljikovega dioksida] (Ana Obaha) 
4 [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/ProQuorum:_probiotik_kot_zdravilo_proti_okužbi_s_C._difficile ProQuorum: probiotik kot zdravilo proti okužbi s ''C. difficile''] (Ana Maklin) 

5.5. 
1 Ajda Lenardič 
2 Jelena Štrbac 
3 [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Programabilni_enocelični_sesalski_bioračunalniki Programabilni enocelični sesalski bioračunalniki] (Andreja Habič) 
4 Uroš Prešern 

6.5. 
1 Sara Korošec 
2 Peter Škrinjar 
3 Luka Gregorič 
4 Urban Hribar 

12.5. 
1 Jerneja Nimac 
2 [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Orodje_za_modularno_sestavljanje_večgenskih_konstruktov_v_kvasovki: Orodje za modularno sestavljanje večgenskih konstruktov v kvasovki] (Katja Doberšek) 
3 Daria Latysheva 
4 [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Modularni_klonirni_sistem_MoClo_za_biološko_sintezo_v_mikroalgi_C._reinhardtii Modularni klonirni sistem MoClo za biološko sintezo v mikroalgi ''C. reinhardtii''] (Veronika Razpotnik) 

13.5. 
1 Ines Medved 
2 Željka Erić 
3 Patricija Miklavc 
4 [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/In%C5%BEenirsko_pripravljeni_promotorji%2C_ki_omogo%C4%8Dajo_izra%C5%BEanje_ne_glede_na_%C5%A1tevilo_kopij Inženirsko pripravljeni promotorji, ki omogočajo izražanje ne glede na število kopij] (Benjamin Malovrh) 

19.5. 
1 Samo Purič 
2 Sara Jereb 
3 Primož Bembič 
4 Andrej Race 

20.5. 
1 Katja Malenšek 
2 Vid Modic 
3 Andrej Ivanovski 
4 Maja Globočnik 

26.5. 
1 Nika Zaveršek 
2 Janina Gea Cvikl 
3 
4 

27.5. Rezervni termin 
1 
2 
3 
4

Sintezna pot fiksacije ogljikovega dioksida

2020-04-20T12:22:01Z

Anaobaha: New page: ==FIksacija ogljikovega dioksida== Fiksacija ogljikovega dioksida je proces pretvorbe atmosferskega CO2 v organske spojine. Avtotrofni organizmi pretvorijo 350 gigaton ogljikove...

==FIksacija ogljikovega dioksida==
Fiksacija ogljikovega dioksida je proces pretvorbe atmosferskega CO2 v organske spojine. Avtotrofni organizmi pretvorijo 350 gigaton ogljikovega dioksida na leto preko ene izmed šestih naravnih poti fiksacije. Prva odkrita pot fiksacije CO2 je bil Clavin-Benson-Basshamov (CBB) cikel, ki mu je sledijo odkritje reduktivnega cikla trikarboksilne kisline, Woof-Ljundghalove poti fiksacije, 3-hidroksipropionatnega (3HP) cikla, dikarboksilatnega/4-hidroksibutiratnega (di-4HB) cikla in 3-hidroksipropionat-4-hidroksibutirtnega (3HP-4HB) cikla.
Izmed šestih poznanih poti je CBB cikel najbolj raziskan in tudi najbolj zastopan v naravi, saj omogoča 90 % fiksacije vsega CO2 v rastlinah, algah in mikroorganizmih [1].

==Omejitve naravnih poti fiksacije ogljikovega dioksida==
Kljub temu da poznamo več načinov fiksacije ogljikovega dioksida, ki jo opravljajo različni encimi, pa je uporaba le-teh v laboratoriju in industriji omejena. Prva omejitev je nizek izkoristek metabolnih poti zaradi nizke učinkovitosti encimov. Primer takega encima je ribuloza-1,5-bisfosfat karboksilaza/oksidaza (Rubisco), ki katalizira pretvorbo riboze-1,5-bisfosfata v 3-fosfoglicerat. Encim je del cikla CBB in hkrati najbolj zastopana karboksilaza v procesu fiksacije CO2. Reakcija, ki jo Rubisco katalizira, je počasna, poleg tega encim katalizira še stransko reakcijo pretvorbe ribuloze-1,5-bisfosfat, pri čemer sodeluje kisik, kar zmanjša učinkovitost fiksacije CO2 [2].
Druga glavna omejitev poti fiksacije pa je pretvorba ogljikovega dioksida v biomaso in ne v industrijo pomembne produkte, kot so biogoriva, kemikalije ali drugi materiali.
Zaradi zgornjih omejitev so že večkrat poskušali povečati izkoristek metabolnih poti in jih spremeniti tako, da bi dobili za industrijo uporaben produkt. Najpogosteje so se lotili modifikacije encimov z namenom povečanja njihove aktivnosti. Poskušali so tudi z uvedbo naravnih poti fiksacije CO2 v ne-avtotrofne organizme, kor je ''Escherichia coli''. S temi pristopi so bili le delno uspešni.
Večji napredek na tem področju nam omogoča sintezna biologija, saj lahko s kombinacijo različnih encimskih reakcij, iz različnih bioloških virov nastane pot fiksacije ogljikovega dioksida, ki je kinetično in termodinamsko bolj ugodna od naravnih poti fiksacije.

==Cikel CETCH==
Primer sintezne poti fiksacije CO2 je cikel CETCH (krotonil-CoA/etilmalonil-CoA/hidroksibutiril-CoA), ki so ga pripravili po pristopu od spodaj navzgor. To pomeni, da so na začetku s pomočjo primerjave kinetičnih in biokemijskih lastnosti identificirali najbolj učinkovito karboksilazo, saj ta predstavlja ozko grlo metabolnih poti fiksacije CO2. Gre za enoil-CoA karboksilazo/reduktaco (ERC), ki deluje v metabolizmu ogljika alfa-proteobakterij in Streptomices. Glavna prednost ERC je širok spekter substratov, med katerimi ni molekularni kisik, ki bi omogočal potek neželene stranske reakcije. Hkrati je encim 2 do 4x bolj učinkovit kot karboksilaza Rubisco.
Nato so sestavili teoretični cikel, ki se začne z reakcijo encima ERC in konča z intermediatom, ki ga kot substrat lahko sprejme ERC, kar omogoča potek cikla. Po poteku enega teoretično pirapvljenega cikla pride do fiksacije dveh molekul CO2 in nastanka ene molekule glioksilata. Celokupna reakcija cikla CETCH je:

<div style="text-align: center;"> 2 CO2 + 3 NAD(P)H + 2 ATP + FAD --> glioksilat + 3 NAD(P)+ + 2 ADP + 1 Pi + FADH2 </div>

V nadaljevanju so z izračunom proste Gibbsove energije v bioloških pogojih in izračunom potrebne energije v obliki ATP in NADPH za potek enega cikla, ugotovili, da je cikel termodinamsko bolj ugoden in energijsko manj potraten od naravnih ciklov CBB, 3HP in 3HP/4HB.
Nato so se z uporabo bioinformatskih orodij lotili iskanja encimov, ki bi lahko katalizirali zamišljene reakcije. Pri tem se niso omejili na posamezni organizem, ampak so iskali možne encime znotraj vseh treh domen življenja. Identificirali so 12 encimov z optimalnimi lastnostmi, ki so prikazani v tabeli 1.

{| border=1 align="center"
|+'' Tabela 1: Seznam izbranih encimov, ki so katalizirali reakcije v teoretično zamišljenem ciklu CETCH. Pripisan je organizem iz katerega izvira encim in reakcija, ki jo katalizira v ciklu.''
|-
! scope="col" style="width: 150px;"| ENCIM
! scope="col" style="width: 150px;"| ORGANIZEM
! scope="col" style="width: 150px;"| REKACIJA
|-
|Propionil-CoA karboksilaza (Pcc)
|''Methylobacterium extorquens ''
|Pretvorba propionil-CoA v metilmalonil-CoA. V reakciji pride do fiksacije ene molekule CO2 in hidrolize ene molekule ATP.
|-
|emC/mmC epimeraza (Epi)
|''Methylobacterium extorquens''
|Skupaj z encimom Mcm sodeluje pri pretvorbi metilmalonil-CoA v sukcinil-CoA.
|-
|Metilmalonil-CoA mutaza (Mcm)
|''Rhodobacter sphaeroides''
|Pretvorba metilmalonil-CoA v skukcinil-CoA.
|-
|Sukcinil-CoA reduktaza (Scr)
|''Clostridium kluyveri ''
|Prtevorba sukcinil-CoA v sukcin semialdehid. Kot donor elektronov v reakciji sodeluje NADPH.
|-
|Sukcinska semialdehid reduktaza (Ssr)
|''Homo sapiens ''
|Pretvorba sukcin semialdehida v 4-hidroksibutirat. Kot donor elektronov v reakciji sodeluje NADPH.
|-
|4-hidroksibutiril-CoA sintetaza (Hbs)
|''Nitrosopumilus maritimus''
|Pretvorba 4-hidroksibutirata v 4-hidroksibutiril-CoA. Poteče hidroliza ene molekule ATP.
|-
|4-hidroksibutiril-CoA dehidrogenaza (Hbd)
|''Nitrosopumilus maritimus''
|Pretvroba 4-hidroksibutiril-CoA v krotonil-CoA.
|-
|Krotonil-CoA karboksilaza/reduktaza (Ccr)
|''Methylobacterium extorquens''
|Pretvroba krotonil-CoA v etilmalonil-CoA. V reakciji pride do fiksacije ene molekule CO2, kot donor elektronov sodeluje NADPH.
|-
|Etilmalonil-CoA mutaza (Ecm)
|''Rhodobacter sphaeroides''
|Skupaj z encimom Epi katalizirata pretvorbo etilmalonil-CoA v metilsukcinil-CoA.
|-
|Metilsukcinil-CoA dehidrogenaza (Mcd)
|''Rhodobacter sphaeroides''
|Pretvorba metilsukcinil-CoA v mezakonil-CoA. Prejemnik elektronov v reakciji je ferocenij.
|-
|Mezakonoil-CoA hidrataza (Mch)
|''Rhodobacter sphaeroides''
|Pretvorba mezakonil-CoA v metilmalil-CoA.
|-
|β-metilmalil-CoA liaza (Mcl)
|''Rhodobacter sphaeroides''
|Pretvorba metilmalil-CoA v propinol-CoA. Kot stranski produkt reakcije nastane glioksilat.
|}

Da bi dokazali funkcionalnost cikla, so kemijsko sintetiziran intermediat propinol-CoA dodali v reakcijsko mešanico z vsemi encimi, kofaktorjem in akceptorjem elektronov ferocenijem. Za sledenje poteku cikla so v reakcijski mešanici kot vir CO2 uporabili NaH13CO3. Zaradi konstantne vgradnje ogljika v ciklu, so z opazovanjem obogatitve intermediatov s 13C sledili poteku reakcij.
Po prvem eksperimentu so ugotovili, da se je v reakcijski mešanici kopičil intermediat metilsukcinil-CoA, kar je kazalo na neučinkovitost encima Mcd. Z nadaljnjimi analizami so ugotovili, da je omejujoč dejavnik regeneracija akceptorja elektronov ferocerija, ki ga Mcd potrebuje za delovanje. Encim so zato skušali modificirati tako, da bi kot končni prejemnik elektronov lahko sprejel molekularni kisik. Z uvedbo treh točkovnih mutacij so ga spremenili v metilsukcinil-CoA oksidazo (Mco), ki katalizira od kisika odvisno oksidacijo metilsukcinil-CoA. Ob uvedbi Mco v cikel, je ta kontinuirano potekal.
Ker encimi v ciklu kot donor elektronov potrebujejo NADPH, so morali za njegovo regeneracijo dodati še encim format dehidrogenazo. Dodali so še encim pirofosfat kinazo za regeneracijo ATP in katalazo, za zaščito pred oksidativnim stresom, saj je stranski produkt nekaterih reakcij vodikov peroksid.
V nadaljevanju so ugotovili, da se v reakcijski mešanici kopiči malonil-CoA. Ker ne gre za neposredni intermediat cikla, so sumili, da nastaja kot produkt stranske reakcije, ki jo katalizira encim Pcc. Zato so pripravili alternativno reakcijsko zaporedje, ki iz cikla izloči encim Pcc in omogoči nastanek metilmalonil-CoA iz propionil-CoA preko reduktivne karboksilacije akrilil-CoA. Za pretvorbo propinol-CoA v akrilil-CoA so izbrali acil-CoA oksidazo ACX4 iz Arabidopsis thaliana. Ker pa encim, kot substrat sprejme tudi 4-hidroksibutiril-CoA, ki je prav tako intermediat cikla, so ga morali modificirati. Z uvedbo ene točkovne mutacije so zmanjšali afiniteto encima do 4-hidroksibutiril-CoA in hkrati ne bistveno vplivali na vezavo glavnega substrata propionil-CoA. Mutirano obliko encima so poimenovali Pco.
Ciklu so dodali še malat sintazo, β-metilmalil-CoA liazo in malil-CoA tioesterazo, ki so sodelovali pri pretvorbi glioksilata v malat, preko katerega so spremljali koncentracijo fiksiranega CO2.
Po več stopnjah zgoraj opisane optimizacije je nastala verzija cikla CETCH 5.4. Cikel je sestavljen iz 17 encimov iz 9 različnih organizmov vseh treh domen življenja. Omogoča fiksacijo ogljikovega dioksida s hitrostjo 5 nmol/min na mg proteinov v ciklu, kar je več od naravnega cikla CBB, ki fiksira 1-3 nmol/min na mg proteinov v ciklu. Poleg tega, CETCH 5.4 za to potrebuje 20 % manj energije kot cikel CBBl [3].

==Zaključek==
Cikel CETCH predstavlja novo sintezno pot fiksacije ogljikovega dioksida, ki poteka v in-vitro pogojih in omogoča postopno pretovrbo atmosferskega CO2 v glioksilat. S tem so dokazali, da je mogoče pripraviti sintezno pot, ki je termodinamsko in energijsko bolj ugodna od naravnih poti fiksacije CO2 [3], hkrati pa vodi do sinteze industrijsko pomembnega produkta, saj lahko glioksilat z eno encimsko reakcijo pretvorimo v glikolno kislino, ki jo uporabljamo v farmacevtski, tekstilni in prehrambni industriji ter za pripravo biorazgradljivega polimera PGA [4].
Končni cilj raziskovanja sinteznih poti fiksacije CO2 je vključitev cikla v celice in združitev s procesom fotosinteze. Na tak način bi lahko pripravili rastline, ki bi zaradi večje učinkovitosti fiksacije ogljikovega dioksida hitreje sintetizirale biomaso in rasle [5]. Podobno bi lahko pripravili gensko spremenjene organizme, ki bi iz CO2, katerega koncentracija se zaradi uporabe fosilnih goriv povečuje, sintetizirali biogoriva [6].

==Viri==
[1] Gong, F., Zhu, H., Zhang, Y. & Li, Y. Biological carbon fixation: From natural to synthetic. Journal of CO2 Utilization, 2018, 28, 221–227. 
[2] Pottier, M., Gilis, D., Boutry, M. The Hidden Face of Rubisco. Trends Plant Sci., 2018 23, 382-392. 
[3] Schwander, T., Borzyskowski, L. S. von, Burgener, S., Cortina, N. S. & Erb, T. J. A synthetic pathway for the fixation of carbon dioxide in vitro. Science, 2016, 354, 900–904. 
[4] Salusjärvi, L., Havukainen, S., Koivistoinen, O. & Toivari, M. Biotechnological production of glycolic acid and ethylene glycol: current state and perspectives. Appl. Microbiol. Biotechnol, 2019, 103, 2525. 
[5] Naseem, M., Osmanoglu, Ö. & Dandekar, T. Synthetic Rewiring of Plant CO2 Sequestration Galvanizes Plant Biomass Production. Trends Biotechnol, 2020, 38, 354–359. 
[6] Liu, Z., Wang, K., Chen, Y., Tan, T. & Nielsen, J. Third-generation biorefineries as the means to produce fuels and chemicals from CO2. Nat. Catal., 2020, 3, 274–288.

Talk:Virusi in rak

2018-05-02T08:00:27Z

Anaobaha: New page: UVOD (Lija) VIRUS EPSTEIN-BARR (Lija) HUMANI PAPILOMA VIRUS (Ana) ZDRAVLJENJE RAKA Z VIRUSI (Lija)

UVOD (Lija)

VIRUS EPSTEIN-BARR (Lija)

HUMANI PAPILOMA VIRUS (Ana)

ZDRAVLJENJE RAKA Z VIRUSI (Lija)

Virusi in rak

2018-05-02T07:58:58Z

Anaobaha: New page: == UVOD == Neviden in hiter kot nindža se prikrade v tvoje telo pripravljen na napad. Lahko te ubije. To ni tip virusa, ki te priklene na posteljo za nekaj dni s prehladom. To ni tisti v...

== UVOD ==
Neviden in hiter kot nindža se prikrade v tvoje telo pripravljen na napad. Lahko te ubije. To ni tip virusa, ki te priklene na posteljo za nekaj dni s prehladom. To ni tisti virus, ki te požene do najbližje kopalnice in ti izprazni želodec. To je virus, ki povzroča raka; onkovirus.
Ocenjeno je, da je kar 15 do 20% vseh rakavih obolenj povezanih z virusnimi okužbami. Onkogene viruse od drugih karcinogenih dejavnikov loči njihova infekcijska narava. Pripadajo različnim virusnim družinam in uporabljajo različne strategije, s katerimi sodelujejo pri razvoju raka, imajo pa tudi nekaj podobnih značilnosti. Sposobni so okužiti gostiteljsko celico, ne da bi jo uničili. V nasprotju z nekaterimi drugimi virusi, ki povzročajo bolezni, so onkogeni virusi posebni v tem, da vzpostavijo dolgotrajne in vztrajne okužbe. Te so tako pritajene in se skrijejo pred imunskim sistemom, da se telo niti ne zave, kaj se dogaja. Večina okuženih ljudi ne zboli, pretečejo lahko leta med primarno okužbo in nastankom tumorjev.
Virusi, ki so povezani s človeškimi malignimi obolenji vključujejo človeški T-celični limfotropni virus – HTLV-1 (sodeluje pri nastanku T-celične levkemije pri odraslih), humani papiloma virus – HPV (rak materničnega vratu, kožni rak, rakava obolenja glave in vratu), humani herpes virus 8 – HHV-8 (Kaposijev sarkom, limfom primarne efuzije in Castlemanova bolezen), virus Epstein-Barr – EBV (Burkittov limfom, nazofaringenalni karcinom, posttransplantacijski limfomi in Hodgkinov limfom) in hepatitis B virus - HBV ter hepatitis C virus – HCV (hepatocelični karcinom).

== VIRUS EPSTEIN-BARR (EBV) ==
Virus Epstein-Barr je prvi virus, za katerega so odkrili, da povzroča raka pri ljudeh. Je zelo pogost virus, ki ga uvrščamo med človeške herpesviruse. Poseben je predvsem zato, ker okuži približno 90% populacije sveta. Do večine okužb z EBV pride v otroštvu in so asimptomatične. Povezan je z rakavimi obolenji, kot sta Burkittov limfom in Hodgkinov limfom ter nazofaringenalnim karcinomom.
Virusni genom je sestavljen iz dvoverižne DNA in je dolg 184 kb parov ter kodira za latentne in litične gene. Notranji del EBV viriona je sestavljen iz DNA ovite okoli centralne nukleoproteinske sredice. Ta je obdana z nukleokapsido, plastjo tegumentnih proteinov in nato zunanjo ovojnico.
Primarni vzrok nastanka limfoproliferativnih bolezni ob okužbi z EBV predstavlja latentni ali prikriti cikel replikacije, vendar ima svoj prispevek tudi litični cikel. Virus napade gostiteljeve B-celice in epitelij, pri tem je litičen mehanizem pomemben pri razširjanju virusa med celicami oziroma gostitelji. Le takrat sproščajo okužene gostiteljske celice EBV virione. Ko primarna okužba z EBV doseže manjšo populacijo B-celic v gostitelju, se nadaljna proliferacija virusa izvaja s pomočjo latentnega mehanizma, ki ohranja okužbo. Latentni ali prikriti cikel se deli na tri tipe glede na to, kateri latentni geni se izražajo:
:(i) LATENCA I: izraža se le jedrni antigen EBNA1,
:(ii) LATENCA II: izraža se EBNA1 in tudi nekaj drugih jedrnih antigenov in latentnih membranskih proteinov (LMP),
::o IIa: izraža se EBNA2, ne izraža se LMP1,
::o IIb: izraža se LMP1, ne pa EBNA2 ,
:(iii) LATENCA III: izražajo se vsi latentni proteini, kar vključuje EBNA1-6 in LMP 1, 2A in 2B.
EBNA1 je edini virusni protein, ki se izraža v vseh ciklih latentne okužbe in edini, ki se izraža v okužbi tipa I. EBNA1 preprečuje celično smrt in je ključen pri replikaciji EBV episoma v podvajajočih B-celičnih linijah, kar vodi do nastanka rakavih tkiv in obolenj.
Latentni membranski protein 1 (LMP1) se izraža na membrani okuženih B-celic med latenco tipa II in III. LMP1 direktno interagira s proteini povezanimi z receptorji dejavnikov tumorske nekroze (TRAF). To je ključno za transformacijo B-celic v nesmrtne limfoblastoidne celične linije. LMP1-TRAF interakcija spodbudi aktivacijo transkripcijskega faktorja NF-kB, ki je ključen pri nastanku limfomov. NF-kB namreč spodbuja celično preživetje, saj poveča izražanje antiapoptotskih molekul ter več celičnih genov, ki so povezani s proliferacijo B-celic in malignimi obolenji.
LMP2A je protein s 12 transmembranskimi domenami. Njegov rep vsebuje fosfotirozine, ki se povežejo s citoplazemskimi tirozin kinazami in oponašajo signalizacijo Ig receptorja, ki spodbuja diferenciacijo B-celic, njihovo preživetje in celično rast v odsotnosti izražanja samega receptorja. To se zgodi z aktivacijo PI3K-AKT signalne poti in drugih poti, ki sodelujejo pri mobilnosti in invaziji celic.
Vendar pa za razvoj raka prek EBV okužbe potrebujemo kofaktorje. To so navadno somatske mutacije v gostitelju ali druga virusna infekcija, ki oslabi gostiteljev imunski sistem. Limfom z EBV latenco III se razvije le v posameznikih z ogroženim imunskim sistemom. EBV limfomi v posameznikih z normalnim imunskim sistemom pa izražajo gene prek latence I ali II.

==HUMANI PAPILOMA VIRUS (HPV)==
Humani papiloma virus sodi v družino Papillomaviridae. Poznamo 200 članov omenjene družine, ki jih delimo na nizko in visoko rizične. Prva skupina je bolj obsežna in ob okužbi povzročajo nastanek benignih tvorb, kot so bradavice. Visoko rizični pa so manj pogosti in povzročajo raka na materničnem vratu, zadnjiku in ustni votlini.
Vsem je skupno, da so virusi brez ovojnice. Torej dedni material ščiti le ikozaedrična kapsida iz dveh tipov proteinov L1 in L2. Zapis zanju se nahaja na genomu, ki je dvoverižna krožna molekula DNA dolga približno 8000bp. Razdelimo ga lahko na 3 regije:

:(i) LCR REGIJA: Gre za nekodirajočo regijo, na katero se vežejo proteini gostiteljske calice in sprožijo replikacijo virusnega genoma.
:(ii) ZGODNJA REGIJA: Sestavljajo jo strukturni geni (E1, E2, E3, E4 in E5), ki zapisujejo za proteine. Imajo pomembno vlogo pri replikaciji virusnega genoma, transkripciji, uravnavanju celičnega cikla gostiteljske celice ter apoptoze.
:(iii) POZNA REGIJA: Sestavljata jo gena, ki zapisujeta za kapsidna proteina L1 in L2.

Virus HPV okuži predvsem epitelijsko tkivo. Preko mikropoškodbe vstopa v bazalne celice, pri čemer virusna DNA potuje v jedro gostiteljske celice. Te celice bazalni plasti so visoko proliferajoče. Zato se skupaj s celično DNA v vsakem ciklu enkrat podvoji tudi virusna DNA. Tako je koncentracija tuje DNA v celicah nizka, kar poveča možnosti preživetja virusa, saj se lahko skrije pred imunskim sistemom. Z delitvami pa bazalne celice postopoma prehajajo proti višjim slojem, kjer se diferencirajo in izstopajo iz celičnega cikla, posledično se ne delijo več. To bi pomenilo konec tudi za virus, ker nima zmožnosti avtoreplikacije. Zato je prisiljen celice vrniti v celični cikel. Ključno vlogo pri tem imata proteina E6 in E7.
Protein E6 se veže na celično ubikvitinsko ligazo E6AP, ki povzroči ubikvitinacijo in posledično proteasomsko razgradnjo p53. Gre za protein, ki ima pomembno vlogo pri aktivaciji popravljalnih mehanizmov DNA, sprožitvi apoptoze in ustavitvi celičnega cikla v fazi G1. Ker v celici sedaj ni prisotnega proteina p53, so ti mehanizmi onemogočeni. Napake v DNA se ne popravljajo, celice se ves čas delijo, hkrati pa niso sposobne apoptoze. To pa povzroči kopičenje mutacij. Zadnja pomembna vloga E6 pa je vpliv na telomerazno aktivnost. Ta aktivira transkripicijo hTERT. To je katalitična podenota encima, ki se skupaj z telomerazno RNA združi v telomerazni kompleks. Z aktivacijo telomeraz pa postanejo celice nesmrtne.
Poleg E6 pa ima pomembno vlogo pri življenjskem ciklu virusa tudi E7. Ta se veže na tumor supresorski protein retinoblastom. Njegova najpomembnejša vloga je vezava na transkripcijski faktor E2F in posledična inhibicija tega faktorja. To onemogoči vstop celic v fazo S. Ob virusni okužbi pa se na pRB veže E7 in onemogoči njegovo povezavo z omenjenim TF, zato ostane ta ves čas aktiven in omogoča transkripcijo proteinov pomembnih za vstop v fazo S in tako vpliva na proliferacijo celic.
Poleg teh dveh proteinov ima HPV zapis tudi za nekatere druge. Gen E1 zapisuje za protein, ki se veže na epsilon podenoto celične DNA polimeraze in stimulira njeno delovanje. E2 zapisuje za DNA vezavni protein, ki inhibira transkripcijo E6 in E7. Torej se mora izražati v začetnem stadiju okužbe, da prepreči prekomerno replikacijo virusnega genoma. Kateri izmed proteinov E6/7 ali E2 se bo izražal, določa vgraditev virusne DNA v kromosomsko. Dokler je virusna DNA v obliki episomske, se izraža predvsem protein E2. Ob vgraditvi, pa to močno zmoti izražanje E2, kar omogoči sintezo proteino E6 in E7. Vgraditev virusne DNA v celično je povsem ključna in torej določa nastanek rakavega obolenja.
Potem je tu še protein E5, ki z vezavo na receptor za rastni faktor povzroči njegovo aktivacijo. Torej celica deluje, kot da je ves čas pod vplivom rastnega faktorje (EGF). Ta spodbuja celično rast, diferenciacijo in preživetje celice. Na koncu pa je pomemben tudi protein E4, ki sodeluje pri zorenju in izhodu virusnih delcev iz celice, saj preoblikuje mreže citokeratina.

==ZDRAVLJENJE RAKA Z VIRUSI==
Raziskovalci se ukvarjajo z onkolitično terapijo, ki izkorišča prej omenjeno pritajenost virusov. Ti se pretihotapijo v rakave celice in jih hitro uničijo, preden se te zavejo nevarnosti. Terapija deluje tako, da viruse reprogramirajo in se replicirajo le v rakavih celicah. Posledično so uničene le te celice, brez vpliva na zdrave celice, kot pri kemoterapiji ali obsevanju. Klinični preizkusi so v začetni fazi z majhnim številom pacientov.
Večji napredek je pri raziskavah, ki uporabljajo onkolitične viruse kot imunoterapijo. Ko virus okuži tumorsko celico, se replicira, dokler celica ne poči. Propad rakave celice sprošča v njeno okolico tumorske gene, kar pomaga pri prepoznavanju obolelih celic. Imunoterapija z virusi na ta način opozarja imunski sistem, da je v telesu nekaj narobe. Imunski sistem se lahko odzove z napadom sosednjih tumorskih celic (lokalni odziv) ali pa tumorskih celic v drugih delih telesa (sistemski odziv).

==VIRI==
Mesri E. A., Feitelson M. in Munger K. Human viral oncogenesis: a cancer hallmarks analysis. Cell Host Microbe, 2014, 15(3), str. 266-282.

McLaughlin-Drubin, M. E. in Munger K. Viruses associated with human cancer. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Molecular Basis of Disease, 2008, 1782, str. 127-150.

NCI Staff. Oncolytic Virus Therapy: Using Tumor-Targeting Viruses to Treat Cancer. 9. 2. 2018. [Citirano: 21. 4. 2018] https://www.cancer.gov/news-events/cancer-currents-blog/2018/oncolytic-viruses-to-treat-cancer

Graham S V. Human papillomavirus: gene expression, regulation and prospects for novel diagnostic methods and antiviral therapies. Future Microbiol. 2010;5(10):1493-1506. doi:10.2217/fmb.10.107

Burd EM. Human papillomavirus and cervical cancer. Clin Microbiol Rev. 2003;16(1):1-17. doi:10.1128/CMR.16.1.1-17.2003
[[Category:SEM]] [[Category:BMB]]

Molekularna biologija virusov

2018-05-02T07:45:16Z

Anaobaha:

Seminarji pri Molekularni biologiji v študijskem letu 2017/18 obravnavajo področje virusov, saj v naslednjem letu ne boste imeli možnosti vpisa izbirnega predmeta Virologija. Tematika je razdeljena na 16 poglavij. Okvirni naslovi oz. teme so navedeni na prvem seznamu.

Vsako temo obdelata praviloma dva študenta, nekatere teme pa omogočajo tudi razdelitev snovi na tri dele (to je označeno na prvem seznamu). Vsaka skupina mora pripraviti povzetek seminarja z vsaj 1000 besedami in ne več kot 1500 besedami in ga objaviti 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.
Vsaka skupina mora objaviti povzetek seminarja na wikiju najkasneje 24 h pred začetkom seminarjev. Kateri del povzetka je napisal kdo, navedite v zavihku 'discussion'.
Pripravite tudi predstavitev, dolgo pribl. 20 minut (tolerančni okvir je 18-23 min.), temu pa bo sledila razprava, dolga 5-10 min. Vsak član skupine mora predstaviti en del seminarja, pri čemer mora biti delo enakomerno razdeljeno med vse. Osredotočite se na osnovno temo, ki ste si jo izbrali in vključite čim manj splošnega uvoda. Ne opisujte potekov bolezni, če to ni nujno zaradi povezave z biokemijskimi značilnostmi virusov!

Predstavitve seminarjev po datumih so razvidne iz spletne učilnice.

Vsebina seminarjev je izpitna snov. Iz teme seminarjev sta običajno dve vprašanji od ~30, kolikor jih ima celoten izpit.

Poglavja za seminarje so:

1. Herpesvirusi in sorodni dsDNA-virusi (lahko 3) 
2. Parvovirusi in sorodni ssDNA-virusi 
3. Reovirusi in drugi dsRNA-virusi 
4. Pikornavirusi in drugi RNA(+)-virusi 
5. Rabdovirusi in drugi RNA(-)-virusi 
6. Retrovirusi (lahko 3) 
7. Hepadnavirusi in kavlimovirusi (DNA-virusi z reverzno transkripcijo) 
8. Nitasti fagi 
9. Ikozaedrični fagi (lahko 3) 
10. Viroidi in satelitski virusi 
11. Evolucija virusov 
12. Diagnostika virusnih okužb 
13. Rastlinski virusi (lahko 3) 
14. Protivirusna zdravila (lahko 3) 
15. Protivirusna cepiva 
16. Virusi in rak 
17. Virusi, ki jih uporabljamo pri genskem zdravljenju

----

Za seminar se prijavite tako, da se vpišete v oklepaj za naslovom seminarja:

1. Herpesvirusi in sorodni dsDNA-virusi (Ines Medved, Veronika Razpotnik, Andrej Ivanovski) 
2. [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Parvovirusi_in_sorodni_ssDNA-virusi Parvovirusi in sorodni ssDNA-virusi] (Milica Jankovic, Andrej Race) 
3. [[Reovirusi in drugi dsRNA-virusi]](Anže Jenko, Ana Maklin) 
4. [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Pikorna_virusi_in_drugi_RNA(+)_virusi Pikornavirusi in drugi RNA(+)-virusi] (Tanja Zupan, Ajda Krč) 
5. [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Rabdovirusi_in_drugi_RNA(-)-virusi Rabdovirusi in drugi RNA(-)-virusi] (Anja Černe, Špela Deučman) 
6. [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Retrovirusi Retrovirusi] (Katja Doberšek, Špela Supej, Barbara Slapnik) 
7. [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Hepadnavirusi_in_kavlimovirusi_%28DNA-virusi_z_reverzno_transkripcijo%29 Hepadnavirusi in kavlimovirusi (DNA-virusi z reverzno transkripcijo)] (Nika Zaveršek, Nika Goršek) 
8. Nitasti fagi () 
9. [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php?title=Ikozaedri%C4%8Dni_fagi&oldid=14142 Ikozaedrični fagi] (Urban Hribar, Luka Gregorič, Luka Fratina) 
10. Viroidi in satelitski virusi (Lea Knez, Patrik Levačić) 
11. Evolucija virusov () 
12. Diagnostika virusnih okužb (Samo Purič, Peter Škrinjar) 
13. Rastlinski virusi (Katja Dolenc, Martin Špendl) 
14. Protivirusna zdravila (Tina Turel, Maja Vrabec, Polona Skrt) 
15. Protivirusna cepiva (Daria Latysheva, Jerneja Nimac) 
16. [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Virusi_in_rak Virusi in rak] (Ana Obaha, Lija Srnovršnik) 
17. Virusi, ki jih uporabljamo pri genskem zdravljenju (Andreja Habič, Uroš Prešern)

Ko boste pripravljali povzetek, naslov teme povežite z novo wiki-stranjo, ki vsebuje povzetek. Na koncu besedila (pod viri) v novo vrstico dodajte oznaki: <nowiki>[[Category:SEM]] [[Category:BMB]]</nowiki> 
Primer, kako so bili urejeni seminarji v prejšnjih letih, si lahko ogledate na primer na strani [[Struktura kromatina]] (2013/14).

#[http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Herpesvirusi_in_sorodni_dsDNA_virusi Herpesvirusi in sorodni dsDNA virusi] (Veronika Razpotnik, Ines Medved, Andrej Ivanovski)

BIO2 Seminar 2016

2017-01-10T19:52:31Z

Anaobaha: /* Seznam seminarjev */

= Biokemijski seminar =
doc. dr. Gregor Gunčar, K2.022

== Seznam seminarjev ==
{| {{table}}
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Ime Priimek'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''poglavje'''
| 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;"|'''Datum oddaje'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Datum recenzije'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Datum predstavitve'''
|-
| Vida Štrancar || 12 || Zaznavanje vročine pri rastlinah || Jošt Hočevar || Neli Sedej || 19/10/16 || 21/10/16 || 26/10/16
|-
| Janja Murn || 12 || Wnt signalizacija in njena regulacija || Ana Halužan Vasle || Domen Vaupotič || 19/10/16 || 21/10/16 || 26/10/16
|-
| Katarina Petra van Midden || 12 || Nekroptoza- programirana celična smrt || Veronika Razpotnik || Tina Ivančir || 19/10/16 || 21/10/16 || 26/10/16
|-
| Dominik Rebek || 12 || Vloga proteinske družine Bcl-2 pri apoptozi || Maša Bratkovič || Katja Malenšek || 26/10/16 || 28/10/16 || 02/11/16
|-
| Maksimiljan Adamek || 12 || [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BIO2_Povzetki_seminarjev_2016#Maksimiljan_Adamek:_Avksin_in_njegova_vloga_v_fototropizmu_rastlin Avksin in njegova vloga v fototropizmu rastlin] || David Dolhar || Maša Zorman || 26/10/16 || 28/10/16 || 02/11/16
|-
| David Dolhar || 12 || Delovanje interferonov tipa I pri imunskem odzivu || Andrej Ivanovski || Jurij Nastran || 26/10/16 || 28/10/16 || 02/11/16
|-
| Anja Šantl || 14-15 || Vloga FOXO proteinov pri sladkorni bolezni tipa 2 || Vida Štrancar || Jošt Hočevar || 02/11/16 || 04/11/16 || 09/11/16
|-
| Lana Vogrinec || 14-15 || Metabolizem laktata v možganih || Janja Murn || Ana Halužan Vasle || 02/11/16 || 04/11/16 || 09/11/16
|-
| Ajda Cafun || 14-15 || Transkripcijska regulacija hepatičnega metabolizma lipidov || Katarina Petra van Midden || Ana Obaha || 02/11/16 || 04/11/16 || 09/11/16
|-
| Iztok Štuhec || 16 || Vpliv povišanih koncentracij intermediatov citratnega cikla na nastanek tumorjev || Dominik Rebek || Maša Bratkovič || 09/11/16 || 11/11/16 || 16/11/16
|-
| Valentina Novak || 16 ||[http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BIO2_Povzetki_seminarjev_2016#Valentina_Novak:_Alternativni_na.C4.8Dini_organizacije_cikla_citronske_kisline_v_rastlinah Alternativni načini organizacije cikla citronske kisline v rastlinah] || Maksimiljan Adamek || David Dolhar || 09/11/16 || 11/11/16 || 16/11/16
|-
| Zala Živič || 16 || Vpliv intermediatov Krebsovega cikla na staranje organizma || Ana Obaha || Andrej Ivanovski || 09/11/16 || 11/11/16 || 16/11/16
|-
| Natalija Pucihar || 17 || [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BIO2_Povzetki_seminarjev_2016#Natalija_Pucihar:_Izkori.C5.A1.C4.8Danje_katabolizma_ma.C5.A1.C4.8Dobnih_kislin_za_goriva_in_druge_kemijske_produkte Izkoriščanje katabolizma maščobnih kislin za goriva in druge kemijske produkte] || Mateja Luzar || Kristina Piškur || 15/11/16 || 17/11/16 || 22/11/16
|-
| Aljaž Božič || 17 || Regulacija katabolizma maščob: vpliv vadbe in okoljskega stresa || Anja Šantl || Vida Štrancar || 16/11/16 || 18/11/16 || 23/11/16
|-
| Ajda Lenardič || 17 || Ketonska telesca-nova vrsta dopinga? || Lana Vogrinec || Janja Murn || 16/11/16 || 18/11/16 || 23/11/16
|-
| Tanja Peric || 17 || Vpliv fitokemikalij na regulacijo katabolizma maščobnih kislin || Ajda Cafun || Katarina Petra van Midden || 16/11/16 || 18/11/16 || 23/11/16
|-
| Kristina Piškur || 18 || || Natalija Pucihar || Mateja Luzar || 22/11/16 || 25/11/16 || 29/11/16
|-
| Nejc Arh || 18 || [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BIO2_Povzetki_seminarjev_2016#Metabolizem_L-arginina_in_imunski_sistem Metabolizem L-arginina in imunski sistem] || Iztok Štuhec || Dominik Rebek || 23/11/16 || 26/11/16 || 30/11/16
|-
| Tomaž Žigon || 18 || Vloga ureaz v naravi [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BIO2_Povzetki_seminarjev_2016#Toma.C5.BE_.C5.BDigon:_Vpliv_ureaz_v_naravi] || Valentina Novak || Maksimiljan Adamek || 23/11/16 || 26/11/16 || 30/11/16
|-
| Urban Ferčec || 18 || [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BIO2_Povzetki_seminarjev_2016#Urban_Ferčec:_Možganska_glutaminaza_in_njena_vloga_v_metabolizmu Možganska glutaminaza in njena vloga v metabolizmu] || Zala Živič || Veronika Razpotnik || 23/11/16 || 26/11/16 || 30/11/16
|-
| Eva Klemenčič || 19 || [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BIO2_Povzetki_seminarjev_2016#Eva_Klemenčič:_Mitohondrijske_kriste_in_lepota_njihove_dinamičnosti Mitohondrijske kriste in lepota njihove dinamičnosti] || Aljaž Božič || Anja Šantl || 30/11/16 || 03/12/16 || 07/12/16
|-
| David Titovšek || 19 || Nastanek in odstranjevanje ROS v mitohondrijih || Ajda Lenardič || Lana Vogrinec || 30/11/16 || 03/12/16 || 07/12/16
|-
| Karmen Žbogar || 19 || [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BIO2_Povzetki_seminarjev_2016#Karmen_.C5.BDbogar:_Oksidativna_fosforilacija_v_rakavih_celicah Oksidativna fosforilacija v rakavih celicah] || Tanja Peric || Ajda Cafun || 30/11/16 || 03/12/16 || 07/12/16
|-
| Aljoša Marinko || 20 || [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BIO2_Povzetki_seminarjev_2016#Aljo.C5.A1a_Marinko:_SWEET_prena.C5.A1alci_sladkorjev SWEET prenašalci sladkorjev] || Nejc Arh || Iztok Štuhec || 07/12/16 || 10/12/16 || 14/12/16
|-
| Pia Lavriha || 20 || [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BIO2_Povzetki_seminarjev_2016#Pia_Lavriha:_Vpogled_v_strukturo_in_delovanje_celuloznih_sintaz_pri_rastlinah_ter_bakterijah Vpogled v strukturo in delovanje celuloznih sintaz pri rastlinah ter bakterijah] || Tomaž Žigon || Valentina Novak || 07/12/16 || 10/12/16 || 14/12/16
|-
| Samo Purič || 20 ||Glikozilacija bakterijskih proteinov in vpliv na njihovo funkcionalnost || Urban Ferčec || Zala Živič || 07/12/16 || 10/12/16 || 14/12/16
|-
| Mateja Luzar || 21 || Gangliozidi: glikosfingolipidi bistveni za normalno delovanje in razvoj živčevja || Kristina Piškur || Natalija Pucihar || 13/12/16 || 16/12/16 || 20/12/16
|-
| Ela Hudovernik || 21 ||[http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BIO2_Povzetki_seminarjev_2016#Ela_Hudovernik:_Nevarnost_za_zdravje_s_sladkim_priokusom:_fruktoza-.22lipidogeni.22_sladkor Nevarnost za zdravje s sladkim priokusom: fruktoza - "lipidogeni" sladkor] || Eva Klemenčič || Aljaž Božič || 14/12/16 || 17/12/16 || 21/12/16
|-
| Neli Sedej || 21 || [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BIO2_Povzetki_seminarjev_2016#Neli_Sedej:_Povratni_transport_holesterola Povratni transport holesterola] || David Titovšek || Ajda Lenardič || 14/12/16 || 17/12/16 || 21/12/16
|-
| Domen Vaupotič || 21 || Lipidne kapljice – skrivnostni organeli || Karmen Žbogar || Tanja Peric || 14/12/16 || 17/12/16 || 21/12/16
|-
| Tina Ivančir || 22 || Vpliv prehrane na sintezo možganskega serotonina || Aljoša Marinko || Nejc Arh || 28/12/16 || 02/01/16 || 04/01/17
|-
| Katja Malenšek || 22 || [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BIO2_Povzetki_seminarjev_2016#Katja_Malen.C5.A1ek:_Metabolizem_serina_in_glicina_v_rakavih_celicah Metabolizem serina in glicina v rakavih celicah] || Pia Lavriha || Tomaž Žigon || 28/12/16 || 02/01/16 || 04/01/17
|-
| Maša Zorman || 22 || Biosinteza rastlinskih alkaloidov in njihovi vplivi na človeško telo || Samo Purič || Urban Ferčec || 28/12/16 || 02/01/16 || 04/01/17
|-
| Jurij Nastran || 23 || Noradrenalin proti dopaminu: Delovanje prefrontalnega korteksa || Ela Hudovernik || Eva Klemenčič || 04/01/17 || 07/01/17 || 11/01/17
|-
| Jošt Hočevar || 23 || [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BIO2_Povzetki_seminarjev_2016#Jo.C5.A1t_Ho.C4.8Devar:_Ma.C5.A1.C4.8Dobno_tkivo_-_endokrina_.C5.BEleza Maščobno tkivo - endokrina žleza] || Neli Sedej || David Titovšek || 04/01/17 || 07/01/17 || 11/01/17
|-
| Ana Halužan Vasle || 23 || [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BIO2_Povzetki_seminarjev_2016#Ana_Halu.C5.BEan_Vasle:_Estrogeni_-_ve.C4.8D_kot_le_spolni_hormoni Estrogeni - več kot le spolni hormoni] || Domen Vaupotič || Karmen Žbogar || 04/01/17 || 07/01/17 || 11/01/17
|-
| Ana Obaha || 23 || Hormonska regulacija: Prilagoditev rastlin na nizke temperature || Tina Ivančir || Aljoša Marinko || 10/01/17 || 13/01/17 || 17/01/17
|-
| Maša Bratkovič || 23 || || Katja Malenšek || Pia Lavriha || 11/01/17 || 14/01/17 || 18/01/17
|-
| Veronika Razpotnik || 23 || Hormonska terapija s ciljem spremembe spola pri transseksualcih || Maša Zorman || Samo Purič|| 11/01/17 || 14/01/17 || 18/01/17
|-
| Andrej Ivanovski || 23 || || Jurij Nastran || Ela Hudovernik || 11/01/17 || 14/01/17 || 18/01/17
|}

*številka v okencu za temo pomeni poglavje v Lehningerju, 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 pregledni članek iz revije, ki ima faktor vpliva nad 5 (npr. [http://www.sciencedirect.com/science/journal/09680004/ TIBS]. Poiskati morate še vsaj tri znanstvene članke, ki se nanašajo na opisano temo in jih uporabiti kot podlago za seminarsko nalogo! Članki so dostopni [http://93.174.95.27/scimag/ tukaj].

Za pripravo seminarja velja naslednje: 
* [[BIO2 Povzetki seminarjev 2016|Povzetek seminarja]] opišete na wikiju '''v 200 besedah''' (+- dvajset besed) - najkasneje do dne ko morate oddati seminar recenzentom.
* Povezavo do povzetka vnesete v tabelo seminarjev tekočega letnika.
* Seminar pripravite v obliki seminarske naloge na ~5-12 straneh A4 (pisava 12, enojni razmak, 2,5 cm robovi). Zelo pomembno je, da je obseg od 2700 do 3000 besed , a ne več kot 3500 besed. Seminarska naloga mora vsebovati najmanj tri slike. Eno sliko morate narisati sami in to pod sliko posebej označiti. 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].
* Recenzenti do dneva določenega v tabeli določijo popravke (v elektronski obliki) in podajo oceno pisnega dela. Popravljen seminar oddajte z uporabo [http://bio.ijs.si/~zajec/poslji/ tega obrazca].
* Ustna predstavitev sledi na dan, ki je vpisan v tabeli. Za predstavitev je na voljo 20 minut. Recenzenti morajo biti na predstavitvi prisotni.
* Predstavitvi sledi razprava. Recenzenti podajo oceno predstavitve in postavijo najmanj dve vprašanji.Vsi ostali morajo postaviti še dve dodatni vprašanji v toku celega seminarskega obdobja. Vprašanja, ki ste jih postavili vpišite na [https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSdV9OFlNzI3XyS8FRGnuIbG89gwH_36uwz29ocigV--2CXSbQ/viewform tukaj].
* Na dan predstavitve morate docentu še pred predstavitvijo oddati končno (popravljeno) in natisnjeno verzijo seminarja v enem izvodu, elektronsko verzijo seminarja in predstavitev pa oddati na strežnik na dan predstavitve do polnoči.
* Seminarska naloga in povzetek morajo biti v slovenskem jeziku, razen za študente, katerih materni jezik ni slovenščina. Ti lahko oddajo seminar v angleškem 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_final.doc(x) za končno verzijo seminarja
* 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
* 312_BIO_Priimek_ime_poprava.doc(x) za popravljeno končno verzijo seminarja, če so popravki manjši

==Ocenjevanje seminarjev==
Recenzenti ocenijo seminar tako, da izpolnijo [https://docs.google.com/forms/d/1EQDYwFO-DEzZ2R7jf8DhLqIeV4FFxRd3-ScceEASpt4/viewform recenzentsko poročilo] na spletu. Recenzentsko poročilo morate oddati najkasneje do 21:00, en dan pred predstavitvijo seminarja.

== Mnenje o predstavitvi ==
Vsak posameznik odda svoje mnenje o predstavitvi takoj po predstavitvi z online glasovanjem.

==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.

BIO2 Povzetki seminarjev 2016

2017-01-10T19:35:10Z

Anaobaha: /* Biokemija- Povzetki seminarjev 2016/2017 */

== Biokemija- Povzetki seminarjev 2016/2017 ==
Nazaj na osnovno [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BIO2_Seminar_2016 stran]
=== Ana Obaha: Hormonska regulacija: prilagoditev rastlin na nizke temperature ===
Mraz predstavlja za rastline neugodne in stresne razmere. Pri temperaturah pod lediščem začne voda zmrzovati, kar lahko poškoduje membrane in celične stene, poteka akumulacija ROS, kar lahko prav tako škoduje membranam, razvijajo se proteini. Zato se morajo rastline za preživetje prilagoditi na te neugodne razmere. To poteka preko različnih mehanizmov, ki so pod vplivom hormonov. Pri tem so pomembni predvsem trije: giberelin, abscizinska kislina in salicilna kislina. Prvi je pomemben pri spodbujanju rasti, zato mora biti njegovo delovanje pod stresom prekinjeno. To poteka preko proteinov DELLA in transkripcisjkih faktorjev CBF, ki preprečijo izražanje genov povezanih z giberelinom. Abscizinska kislina pa ima ravno nasproten pomen prvega: ustavlja rast. Zato je njena koncentracija pri nizkih temperaturah povišana. To pa preko kaskade reakcij sproži aktivacijo transkripcijskih faktorjev, ki se vežejo na odzivne elemente genov povezanih z ABA signalizacijo in poslednično se poveča toleranca rastlnih na mraz. Podobno je pri tretjem hormonu, salicilni kislini. Njena koncentracije je v mrzlem prav tako povišana, le da so mehanizmi njene signalizacije še zelo nepoznani. Dokazana pa je povezava z povečano koncentracijo prolina. Ta ima pomembno vlogo saj stabilizira membrane in proteine. Področje prilagoditve rastlin na mraz je še slabo raziskano. Vendar poteka vse več raziskav, ki skušajo s pomočjo genskega inžiniringa spremeniti rastline tako, da bodo zmožne preživeti mraz.

=== Karmen Žbogar: Oksidativna fosforilacija v rakavih celicah ===
Mitohondriji so celični organeli, ki imajo pomembno vlogo pri spremembah metabolizma, presnovnih poteh, prav tako pa nadzorujejo življenje in smrt celic. Rakave celice za svoje preživetje prilagodijo svoj metabolizem in okolje. Pri oksidativni fosforilaciji mitohondriji za sintezo ATP porabijo skoraj ves celični kisik, med samim procesom pa proizvajajo stranske produkte imenovane ROS (reaktivne kisikove spojine), ki so eden od vzrokov za karcinogenezo. Eden od pomembnih encimov v rakavih celicah je HK-II in povišanje njegove koncentracije v celicah je ena od presnovnih sprememb v tumorskih mitohondrijih. V tumorjih se pojavljajo še naslednje spremembe: zmanjšana oksidacija substratov, spremenjeno izražanje in aktivnost podenot dihalne verige, mutacije mtDNA, spremenjen nadzor apoptoze, oslabljena organizacija tako ATP-aze kot kompleksov dihalne verige. Kako natančno so mitohondrijske funkcije in rak povezani, je še nerazrešeno in pomembno vprašanje v biokemiji. Kljub številnim študijam, celovita celična in molekularna osnova za združitev tumorjev z bioenergetiko mitohondrijev še ni popolnoma opredeljena. V tumorskih mitohondrijih so najdene velike spremenljivosti mehanizmov in ravno raziskave teh mehanizmov bodo v prihodnosti prispevale koristne informacije za diagnosticiranje raka in tudi terapevtske pristope.

=== Kristina Piškur: Presnova neesencialnih aminokislin pri raku dojke ===
Človeško telo je zgrajeno iz različnih vrst celic, ki nadzorovano rastejo in se delijo, ko je za organizem to potrebno. S celično delitvijo nastajajo nove celice, ki so nujno potrebne za obnavljanje tkiv in ohranitev zdravega organizma. V nekaterih primerih, zaradi različnih vzrokov in posledice mutacij v genih, pride do čezmerne delitve in kopičenja telesnih celic, kar lahko privede do nastanka raka. Študije so v zadnjih letih pokazala, da odnos med rakom in presnovnimi potmi razkriva nove biološke označevalce in terapevtske cilje. Še posebej obetavna se zdi terapija stradanja metabolizma z odstranitvijo ali omejevanjem dostopnosti določenega metabolita, saj je v primerjavi s kemoterapijo ali obsevanjem manj toksična za pacienta. Izkazalo se je, da so neesencialne aminokisline obetavni metaboliti za takšno terapijo, saj jih lahko sintetiziramo z normalnimi celicami, pri katerih zunajcelični vir ni potreben za njihovo zdravje, medtem ko mnoge tumorske celice potrebujejo zunanjo oskrbo neesencialnih aminokislin. Tako lahko ob upoštevanju te razlike in z odstranitvijo določenih aminokislin inhibiramo rast tumorskih celic. V seminarju se bom osredotočila na dve različni presnovni poti neesencialnih aminokislin, ki kažejo velik potencial za njihovo aplikacijo kot biomarkerjev in terapevtskih ciljev pri zdravljenju raka dojke. Sprva bom govorila o presnovni poti glutamin- glutamat, v nadaljevanju, pa o presnovni poti serin- glicin.

=== Natalija Pucihar: Izkoriščanje katabolizma maščobnih kislin za goriva in druge kemijske produkte ===
Zaradi vse večjih skrbi glede preskrbljenosti z nafto in ostalimi fosilnimi gorivi, kot tudi zaradi toplogrednih plinov, ki imajo škodljiv učinek na globalno ozračje, postaja proizvodnja obnovljivih kemičnih produktov vse potencijalnejša. Tako imenovana, zelena kemija, omogoča razvijanje kemikalij z dodanimi vrednostmi, ki niso pridobljene z običajnimi petrokemičnimi procesi. Dandanes se veliko raziskav osredotoča na naslednje generacije pridobivanja biogoriv. Glavna tema raziskav je biosinteza mikrobnih maščobnih kislin, s ciljem proizvodnje maščobnih kislin oz. derivatov, za zamenjavo dizelskega goriva. Oksidacijske poti maščobnih kislin so zelo zanimive za metabolne inženirske namene zaradi njihove ciklične narave, kot tudi njihovih reakcij, ki dovoljujejo selektivno funkcionalizacijo alkilne verige. Te lastnosti omogočajo nastanek različnih kemikalij kot so alkoholi, alkani, ketoni in hidroksi kisline v širokem razponu ogljikovega števila. V seminarju bom govorila o nedavnem napredku metaboličnih inženirskih strategij za produkcijo kemikalij skozi oksidacijsko pot maščobnih kislin. Za nadaljnje raziskave je predvsem pomembno poznavanje delovanja in aktivnosti encimov, ki katalizirajo ali inhibirajo metabolične poti. Opisala bom tri zasnovane maščobno kislinske oksidativne poti in sicer α, ß in ω- oksidacijo in eno nemaščobno ß oksidacijo ter produkcijo prostih maščobnih kislin v E. coli. V članku je bila sicer predstavljena platforma oksidacije maščobnih kislin, zato pričakujem, da igra ključno vlogo pri tem prizadevanju, vendar pa se smatra kot enega glavnih izzivov selektivna produkcija funkcionalnih kemikalij z specifično dolžino ogljikove verige.

=== Vida Štrancar: Zaznavanje vročine pri rastlinah ===
V zadnjem obdobju smo zaradi globalnih klimatskih sprememb priča vse daljšim vročinskim valom. Ker so rastline pritrjeni organizmi, neugodnim razmeram ne morejo ubežati. Na neugodne razmere se prilagajajo tako, da se posledično zmanjša njihov pridelek. Zato je raziskovanje načinov aklimatizacije in celičnih signalnih poti zelo aktualno. Rastline vročino zaznavajo na celičnem nivoju in sicer s pomočjo več različnih sistemov. Vročina v celicah vpliva na strukturo proteinov, nabiranje reaktivnih kisikovih zvrsti, fluidnost membrane. Celica lahko s pomočjo molekul, ki zaznavajo te spremembe aktivira gene, ki sprožijo odziv na povišanje temperature. Verjetno imajo najpomembnejšo vlogo pri sporočanju kalcijevi ioni, ki v celico vdrejo preko kalcijevih kanalčkov, ki se odprejo ob povišani temperaturi. V celici se poviša tudi koncentracija lipidnih signalnih molekul, ki regulirajo gene za odziv na vročino. Pri tovrstnem stresu pride do spremembe strukture proteinov. Te popravlja sistemski odziv, ki vključuje proteine toplotnega šoka (Hsp). Ti preprečujejo agregacijo proteinov, ki bi lahko posledično vodila v hude napake delovanja. Kot signal so v celici uporabljene reaktivne kisikove zvrsti (ROS), ki nastajajo kot produkt pri metabolnih procesih. V jedru se nahaja termosenzor, histon H2A.Z, ki se temperaturno odvisno veže na promotorje genov, ki so povezani z odzivom na temperaturne spremembe. Sistem zaznavanja vročine je pri rastlinah zelo kompleksen, povezave med različnimi potmi pa zaenkrat ostajajo še neznane.

=== Janja Murn: Wnt signalizacija in njena regulacija ===
Wnt signalizacija, ki jo sproži vezava wnt proteina na Fzd membranski receptor, igra eno ključnih vlog v embrionalnem razvoju in pri obnavljanju poškodovanega tkiva. V jedru tarčne celice namreč spodbudi izražanje rastnih faktorjev, ki usmerjajo diferenciacijo embrionalnih oz. odraslih matičnih celic v ustrezno vrsto celic. Pri signalizaciji ima pomembno vlogo β-katenin, ki v jedru tarčne celice deluje kot ko-aktivator transkripcije prej omenjenih rastnih faktorjev. V odsotnosti wnt liganda poteka v citosolu ubikvitinacija β-katenina v t. i. uničevalnem kompleksu in posledična njegova proteoliza. Vezava wnt-liganda na receptor pa povzroči konformacijske spremembe in razpad uničevalnega kompleksa. Koncentracija β-katenina naraste in zato se le ta lahko prenese v jedro. Napake v wnt signalizaciji celice lahko privedejo do nenadzorovanih celičnih delitev, razvoja tumorja, kot tudi do nepopolnega razvoja centralnega živčnega sistema in posledične motorične ter mentalne zaostalosti. V kratkem so bili v membrani odkriti regulatorni mehanizmi, ki zmanjšujejo možnost nastanka napak v signalizaciji in razvoj omenjenih bolezni. Notum protein na primer zaustavi signalizacijo s preoblikovanjem wnt liganda, ki se zato ne veže na receptor. Med tem ko sta ZNRF3/RNF43 značilni ubikvitinin ligazi, ki z razgradnjo receptorskega kompleksa uravnavajo pretirano signalizacijo. V kratkem pa so bili odkriti tudi specifični ko-faktorji, ki povečujejo specifičnost signalizacije. Dobro poznavanje regulatornih mehanizmov pa v zdravstvu predstavlja potencial razvoja novih terapevtskih metod za uspešen boj z zgoraj naštetimi boleznimi.

=== Katarina Petra van Midden: Nekroptoza - programirana celična smrt ===
Dolgo časa so bili znanstveniki prepričani, da obstajata le dve vrsti celične smrti. Programirana apoptoza ter naključna in neurejena nekroza. Pred približno dvajsetimi leti so odkrili, da nekatere tipe nekroze vodijo signalne poti in ni tako nekontrolirana, kot so prvotno mislili. Tako obliko celične smrti so poimenovali nekroptoza. Za razliko od apoptoze za njeno izvedbo ne potrebujemo kaspaz (cistein-aspartatnih proteaz), morfološko pa je podobna nekrozi. Sproži jo lahko več dejavnikov. V tem seminarju sem opisala signalno pot, ki jo sproži vezava TNFα na receptor TNFR1. Vezava na ta receptor uravnava tri procese. Preživetje celice, apoptozo in nekroptozo. Kateri izmed njih se bo zgodil je odvisno od tvorbe TNFR1 kompleksov I in II in nekrosomskega kompleksa, ter spleta signalnih molekul, ki uravnavajo prehode med njimi. Aktivatorja nekroptoze sta kinazi RIP1 in RIP3, ki postaneta aktivni, ko je kaspaza 8 in s tem apoptotična celična smrt inhibirana. Taka oblika nekroptoze je že dokaj dobro raziskana, čeprav njen evolucijski pomen še ni popolnoma jasen. Najverjetneje se je razvila kot pomožna oblika celične smrti, v primeru, da je apoptoza blokirana. V nekaterih primerih, ko nekroptoza omogoči hitrejši odziv na nevarnost pa se pojavlja tudi kot preferenčna oblika celične smrti. Nekroptoza igra pomembno vlogo pri različnih vnetnih, infekcijskih in degenerativnih boleznih, zato je raziskovanje njenega mehanizma pomembno tudi v medicinske namene.

=== Maksimiljan Adamek: Avksin in njegova vloga v fototropizmu rastlin ===
Hormoni kot signalne molekule niso pomembni zgolj v živalskih, temveč tudi v rastlinskih organizmih. Najbolj raziskano skupino rastlinskih hormonov predstavljajo avksini, med katerimi prevladuje indol-3-ocetna kislina. Znano je, da so avksini vpleteni v številne rastlinske procese: embriogenezo, organogenezo in različne tropizme. Avksin določa spremembe celičnih procesov na podlagi omogočanja transkripcije genov s specifičnim zaporedjem ARE v promotorski regiji. Izražanje teh genov inhibirajo proteini Aux/IAA. Klasična signalna pot avksina vključuje vezavo hormona na receptorje v jedru, kar preko promoviranja potrebnih proteinov vodi v ubikvitinacijo inhibitorjev transkripcije, razgradnjo inhibitorjev s proteasomom 26S in sprostitev transkripcije genov. Molekule avksina imajo tudi zanimivo lastnost prehajanja med celicami in tkivi. V transport avksina po rastlini so preko sistemov fosforilacij, defosforilacij in klatrinskih veziklov vključeni različni proteini, med katerimi so pomembni predvsem proteini PIN. Poleg klasične signalne poti imajo avksini še druge pomembne vloge v rastlini. Primer tega je vloga avksina v fototropizmu, kjer se rastlina obrne in začne rasti proti svetlobi. Neenakomerna osvetlitev rastline sproži odziv, ki tok avksina usmeri na manj osvetljeno stran rastline. Tam avksin spodbudi rast celic in to povečanje celic na zgolj eni strani rastline spremeni smer njene rasti. Čeprav so omenjeni mehanizmi relativno dobro poznani, je veliko delov teh mehanizmov še neznanih in tako ponujajo priložnosti za nove raziskave.

=== David Dolhar: Delovanje interferonov tipa I pri imunskem odzivu ===

Interferoni tipa I so ene od ključnih molekul pridobljenega imunskega sistema. Z vezavo na IFNAR receptor ti citokini sprožijo signalne poti znotraj celice, katerih rezultat je ustavitev transkripcije virusnega genskega materiala. Preko encimov Janus kinaze 1 ter tirozin kinaze 2 poteka fosforilacija STAT1 ter STAT2 molekul. Ob dimerizaciji teh dveh molekul se STAT1-STAT2 homodimer poveže z regulatornim faktorjem IRF9, ta kompleks pa nato sproži prepis genov, stimuliranih s strani interferonov (interferon stimulated genes). IFNAR receptor lahko aktivira tudi druge signalne poti, kot na primer mTOR signalno pot, ki uravnava celično proliferacijo, avtofagijo ter transkripcijo genov za sintezo proteinov. Primer ISG je gen za prepis Mx1, ki pri okužbi z virusom gripe onemogoča prepis genskega materiala tega virusa. Predstavljena je raziskava, ki dokazuje pomembno vlogo STAT-1 aktivatorja transkripcije pri tej signalni poti. Interferoni tipa I sodelujejo v pridobljenem (specifičnem) imunskem sistemu v povezavi z dendritskimi celicami. Poleg tega interferoni tipa I po potrebi aktivirajo delovanje limfocitov T. Poleg pozitivnih učinkov lahko prekomerno izločanje interferonov tipa I v tkivu povzroči vnetne reakcije ter privede do imunosupresije. Naveden je primer virusa HIV-1, ki preko okuženih plazmacitoidnih dendritskih celic sproži signal za apoptozo drugače zdravih celic pomagalk. Rezultati predstavljenih študij nakazujejo na dvoreznost delovanja interferonov pri imunskem odzivu.

=== Dominik Rebek: Vloga proteinske družine Bcl-2 pri apoptozi ===

Programirana celična smrt je nepogrešljiv del mnogih bioloških procesov, od embrionalnega razvoja, delovanja imunskega sistema do delovanja živčnega sistema. Posledično je vpletena v mnoga bolezenska stanja. Med ta spada velik del težkih bolezenskih stanj, za katera še ne poznamo zdravila oziroma rešitve, in sicer nekatere nevrodegenerativne bolezni, rak, avtoimunske bolezni, atrofije, virusne okužbe itd. Zato so raziskave na področju regulacije apoptoze toliko bolj atraktivne in tudi obetajoče. Vemo, da apoptoza ni edina oblika celične smrti, je pa prevladujoča oblika programirane celične smrti. Ne povzroča vnetnega odziva, zato menim, da je nekroptoza na nekaterih področjih nikakor ne more nadomestiti. Naše znanje obsega poznavanje dveh poti apoptoze, intrinzične in ekstrinzične, ki se sicer lahko v določenih primerih tudi prepletata. Osnovni princip delovanja intrinzične poti je preko kaskade, ki vključuje člane proteinske družine Bcl-2 in aktivira kaspaze. Kaskada deluje po sistemu promotor aktivatorja kaspaz – inhibitor aktivatorja kaspaz – aktivator kaspaz – adapterska kaspaza – efektoska kaspaza. Mnogo poti in interakcij med molekulami vključenimi v celoten proces je še neraziskanih, obstoječe raziskave pa namigujejo na zelo kompleksen, raznolik in medsebojno prepleten sistem. Evolucija preferira tak sistem, saj ob nedelovanju posamezne poti ali komponente, ne zataji celoten sistem, ampak je mogoče okvaro obiti.

=== Lana Vogrinec: Metabolizem laktata v možganih ===

Možgani so sestavljeni iz različnih tipov celic, med katerimi so najbolj pomembni nevroni in glia celice. Najpogostejša vrsta glia celic so astrociti, ki nadzorujejo prenos hranil iz krvožilnega sistema do nevronov. Že nekaj časa je znano, da imajo različne možganske celice tudi različne metabolne profile. V astrocitih je močno izražen proces aerobne glikolize, pri katerem se glukoza pretvarja v laktat kljub prisotnosti kisika. Nasprotno je v nevronih bolj izražen oksidativen del metabolizma, glukoza pa večinoma vstopa v pentoza-fosfatno pot. Zaradi teh razlik mora obstajati metabolna povezava med obema tipoma celic. Ena izmed najbolj priznanih hipotez je model ANLS, ki predlaga, da obstaja prenašalni sistem za laktat v smeri iz astrocitov do nevronov. Tak prenašalni sistem se sproži ob aktivaciji nevronov, pri čemer je glavni signal zanj glutamat, ki se po vezavi na postinaptično celico reciklira v astrocitih. Po prejetju signala začnejo astrociti aktivno vnašati glukozo in jo pretvarjati v laktat. Ta se nato po MCT-transporterjih prenese do nevronov, ki ga uporabijo kot primarni vir energije med prenosom signala. Vse kaže, da ima laktat še druge pomembne funkcije v možganih, bolj raziskana je njegova vloga pri tvorbi dolgotrajnega spomina. Raziskave na tem področju torej niso pomembne samo za razumevanje kompleksnih možganskih poti, ampak predstavljajo tudi možnost za zdravljenje določenih nevrodegenerativnih bolezni, povezanih z okvarami spomina.

=== Ajda Cafun: Transkripcijska regulacija lipogeneze ter njena povezava z razvojem hepatosteatoze ===

Jetra so centralni organ za procesiranje in distribucijo lipidov v organizmih. Po obroku bogatem z ogljikovimi hidrati, se presežek glukoze v jetrih v procesu de novo lipogeneze pretvori v maščobne kisline, te pa v triacilglicerole (TAG), ki jih maščobne celice shranijo kot vir energije. Prevelika stopnja lipogeneze in sinteze TAG v jetrih povzroči hepatosteatozo, tj. akumulacijo TAG v jetrih. 90% obolelih za hepatosteatozo posledično razvije resistenco na inzulin in s tem diabetes tipa 2. Raziskave so pokazale, da imajo encimi, ki sodelujejo pri metabolizmu lipidov v jetrih, na promotorskih regijah genov nekatera enaka prepoznavna mesta za vezavo transkripcijskih faktorjev, ki aktivirajo transkripcijo genov. To pomeni, da je izražanje teh encimov koordinativno regulirano. Transkripcijski faktorji, ki regulirajo metabolizem lipidov v jetrih so USF, SREBP1C, LXR in ChREBP. Signal insulina sproži PI3K/Akt signalno pot, ki vpliva na aktivacijo USF in SREBP1C, medtem ko signal glukoze sproži signalno pot, ki aktivira ChREBP. Aktivirani transkripcijski faktorji se vežejo na pripadajoče regije promotorjev in povzročijo transkripcijo genov. Prevelika raven izražanja transkripcijskih faktorjev vodi do preintenzivne lipogeneze in s tem do razvoja hepatosteatoze. Ker so omenjeni transkripcijski faktorji ključni regulatorji metabolizma lipidov v jetrih, imajo velik potencial kot tarčni proteini pri zdravljenju jetrnih obolenj.

=== Anja Šantl: Vloga FOXO proteinov pri sladkorni bolezni tipa 2 ===

Sladkorna bolezen tipa 2 je najpogosteje posledica nezdravega načina življenja. Začetno stanje je inzulinska rezistenca do katere pride, kadar normalna količina inzulina ne zadošča, da pride do pravilnega odziva tkiv. Na površju celic se nahaja inzulinski receptor, ki nadzoruje vstop sladkorja v celice. Pri nezdravi prehrani (hrana z visokim glikemičnim indeksom) lahko pride do okvar receptorjev, celice pa postanejo odporne na inzulin. Če sladkorne bolezni ne zdravimo in traja dlje časa, pride do izčrpanosti beta celic, saj celice niso zmožne konstantne povečane proizvodnje inzulina. Višek inzulina v telesu povzroča celo vrsto nevšečnosti: bolezni srca in ožilja, zvišan krvni pritisk, slepoto, odpoved ledvic… Raziskovanje 'forkhead box' proteinov, transkripcijskih faktorjev, je omogočila nov pogled na inzulinsko aktivnost. V skupino FOX spada veliko transkripcijskih faktorjev, ki opravljajo najrazličnejše biološke funkcije za spodbujanje fleksibilnost metabolizma. Pri vplivu na sladkorno bolezen je najpomembnejši FOXO1, ki vpliva na rast, funkcije in diferenciacijo beta celic. FOXO1 je pomemben tudi pri vzdrževanju funkcij in lastnosti beta celic v stanju metaboličnega stresa. Ta vodi do apoptoze, napak pri delitvi celic ter do dediferenciacije. Odkrite povezave FOXO in beta celic predstavljajo potencial za razvoj novih načinov zdravljenja diabetesa tipa 2.

=== Zala Živič: Vpliv intermediatov Krebsovega cikla na staranje organizma ===

Med staranjem in metabolizmom obstaja še zaenkrat slabo raziskovana povezava. Pojavile so se mnoge teorije, kot je ideja o vplivu intermediatov krebsovega cikla. Izpostavljeni so 2-oksoglutarat, fumarat in sukcinat, ki so regulatorji posebne družine 2-oksoglutarat odvisnih dioksigenaz (2-OGDO). Ti encimi so hidroksilaze in demetilaze raznih aminokislinskih ostankov in vplivajo na sintezo kolagena, hipoksične odzive ter epigenetske vplive. Predvsem epigenetski vplivi so tesno povezani s staranjem celice, saj je epigenetski relief močno spremenjen v starejših celicah. Med te vplive spadajo vsi, ki spreminjajo transkripcijo genov brez vpliva na sam zapis v DNA. Encimi, opisani v seminarju imajo epigenetske vplive preko demetilacije in hidroksilacije DNA ter demetilacije histonov. Te modifikacije lahko inhibirajo ali pa stimulirajo transkripcijo genov in s tem vplivajo na samo delovanje celice. Zaradi okvar v krebsovem ciklu, povezanih predvsem z upadom delovanja encimov, se pri staranju v citosolu kopičita sukcinat ter 2-oksoglutarat. 2-oksoglutarat je nujno potreben za delovanje encimov 2-OGDO, sukcinat pa inhibira njihovo delovanje, torej je pri staranju njihovo delovanje močno spremenjeno. Prav tako pride globalno do povečane metilacije DNA in histonov v somatskih celicah, kar je lahko posledica motenega delovanja 2-OGDO. Intermediati krebsovega cikla so torej zelo pomemben dejavnik pri spreminjanju epienetskega reliefa ter posledično staranju organizma.

=== Valentina Novak: Alternativni načini organizacije cikla citronske kisline v rastlinah ===
Rastline so v evolucijskem razvoju prilagodile svoj metabolizem dolgim obdobjem neugodnih pogojev, s katerimi so se prisiljene soočiti zaradi svoje pritrjenosti v tla. Med temi procesi je cikel citronske kisline največkrat primarno predstavljen v kontekstu pridobivanja energije v obliki ATP v mitohondriju. Vendar pa imajo intermediati cikla citronske kisline prav tako pomembne vloge tudi v biosintetskih procesih, kot je na primer asimilacija dušikovih spojin iz tal s sledečo sintezo aminokislin. Izkaže se, da v nekaterih rastlinskih tkivih delovanje klasične oblike cikla vsem tem vlogam ne zadosti. Raziskovalci zato predvidevajo, da nekateri okoljski pogoji lahko povzročijo reorganzacijo cikla citronske kisline. Nastale nove poti po obliki največkrat ne spominjajo na cikel, a je za njihovo delovanje nujno potrebnih več intermediatov in encimov, ki sodelujejo v klasičnem ciklu citronske kisline. Pri rastlinah so alternativni načini organizacije najbolje raziskani v osvetljenih listih, pri nekaterih vrstah pa so bili opaženi tudi v razvijajočih se semenih in ob izpostavitvi organizma anoksičnim pogojem. Ta seminar bo ponudil razlago zgradbe in funkcije večine do sedaj oblikovanih alternativnih modelov organizacije cikla citronske kisline, ki so bili pridobljeni s pomočjo različnih eksperimentalnih in bioinformatičnih metod.

=== Iztok Štuhec: Vpliv povišanih koncentracij intermediatov citratnega cikla na nastanek tumorjev ===

Citratni cikel je osrednja pot v metabolizmu sladkorjev, lipidov in aminokislin. Vendar pa novejše raziskave razkrivajo, da igrajo tako intermediati kot encimi citratnega cikla več vlog, kot le tisto, ki jim jo pripisujemo, ko govorimo o metabolizmu. Citratni cikel je tako še vedno zanimiv za raziskave, sploh za nekatera novejša področja biokemije in sorodnih ved, kot je na primer molekularna medicina. V seminarju se osredotočam na izvor tumorjev, ki nastanejo kot posledice defektov na encimih citratnega cikla oz. prekomernem nabiranju intermediatov cikla. Sploh kritični so encimi fumarat dehidrogenaza, izocitrat dehidrogenaza in sukcinat dehidrogenaza. Mutacije na teh encimih poleg motenega metabolizma celice lahko privedejo tudi do hipoksičnega odziva, pospešene rasti in deljenja ter zmanjšanja diferenciacije, sposobne vplivati na signalne poti in s tem na transkripcijske faktorje ter izražanje genov s čimer lahko spremenijo samo naravo celic. Vse to pa je ključno za rast tumorjev. Tako si lahko razložimo tudi, kako tumorji organizem prisilijo v tvorbo novih krvnih žil in zakaj tumorji energijo pridobivajo iz glikolize. Raziskave na tem in podobnih področjih so spet zelo priljubljene in bodo v prihodnosti morda ključ do razumevanja genetsko dedovanih tumorjev, njihovega zdravljenja in preventive.

=== Aljaž Božič: Regulacija katabolizma maščob: vpliv vadbe in okoljskega stresa ===
Maščobe so pomemben vir energije za človeško telo. Njihov katabolizem vključuje mobilizacijo iz maščobnih kapljic, transport po krvi in v celice, aktivacijo, transport v mitohondrij in oksidacijo v mitohondrij. Tako človeško telo dobi energijo. Katabolizem maščob je natančno reguliran. Regulacijo delimo na dve skupini. Kratkoročna regulacija poteka prek inhibicije ali aktivacije posameznih encimov z alosteričnimi regulatorji, fosforilacijo in spremembo afinitete do regulatorja. Dolgoročna regulacija pa poteka s kontrolo izražanja genov za posamezne encime in transporterje, ki sodelujejo v katabolizmu maščob. Ob športni aktivnosti ali pri stresu iz okolja pa se regulacija katabolizmu maščob spremeni, saj pride do sprememb v potrebi po energiji. Spremeni se tudi najugodnejši vir energije za celico. Tako ob nizko intenzivni športni aktivnosti oksidacija maščobnih kislin poveča, saj so potrebe po energiji v organizmu večje, proces pa je dovolj hiter, da priskrbi to energijo. To se spremeni ob visoko intenzivni fizični aktivnosti, saj oksidacija maščobnih kislin ne more zagotoviti energije tako hitro kot jo organizem porablja. Takrat so encimi katabolizma maščob inhibirani, za energijo pa se porabljajo predvsem ogljikovi hidrati. Tudi okoljski stres kot je hipoksija ali spremembe v temperaturi vplivajo tako na kratkoročno, kot tudi dolgoročno regulacijo katabolizma maščob.

===Ajda Lenardič: Ketonska telesca-nova vrsta dopinga?===
Čeprav so ketonska telesca poznana že dolgo, je bila njihova pozitivna vloga in potencialno ugoden vpliv na metabolizem, nekoliko zanemarjena zaradi negativne konotacije, ki je predvsem posledica povezanosti ketonskih telesc z diabetesom. V zadnjem času pa so številne raziskave pokazale, da lahko ketonska telesca spremenijo mišični metabolizem med naporom in celo povečajo vzdržljivost športnikov pri maksimalnem naporu za približno 2%. Znanstveniki napovedujejo, da bodo v obliki prehranskega dopolnila na voljo že prej kot v enem letu. Mehanizem vplivanja ketonskih telesc na mišični metabolizem še ni popolnoma raziskan, kljub temu pa vemo, da je za njegovo razumevanje ključno poznavanje »tekmovanja substratov« za oksidacijo med mišičnim naporom. Za razlago tega procesa si lahko pomagamo s tako imenovanim Randlovim ciklom, ki opisuje regulacijo katabolizma glukoze z maščobnimi kislinami in obratno. Med naporom ta cikel sicer ne velja v celoti, vendar pa tudi pod takšnimi pogoji ostaja izhodišče razlage mišičnega metabolizma, le regulacija se nekoliko spremeni. Če poleg Randlovega cikla upoštevamo še energijski vidik oksidacije posameznih substratov, lahko dobimo približno predstavo o tem, zakaj ketonska telesca nadvladajo Randlov cikel, oziroma kako spremenijo mišični metabolizem. Prednost ketonskih telesc je predvsem v tem, da so zelo enostavna za razgradnjo in je razgradnja energijsko ugodna.

===Tanja Peric: Vpliv fitokemikalij na regulacijo katabolizma maščobnih kislin===
Katabolizem maščobnih kislin je kompleksno reguliran sistem. Ena važnejših signalnih poti v njegovi regulaciji je AMPK signalna pot. Ta protein, ki ga hormonsko uravnavajo adrenalin, noradrenalin, leptin in adiponektin, inhibira sintezo maščobnih kislin in sproži več transkripcijskih faktorjev. Pomembni so tudi UPC proteini, ki razklopijo dihalno verigo od sinteze ATP. Odprejo namreč kanalčke, preko katerih se protoni iz medmembranskega prostora vračajo v matriks mitohondrija, ne da bi pri tem prečkali ATP sintazo. Temu procesu pavimo termogeneza, saj se ob tem sprošča toplota. Prek teh dveh mehanizmov delujejo na naš metabolizem številne fitokemiklije (neesencialne snovi rastlinskega izvora). Fitokemikalije ločimo na polifenole, alkaloide in izoprenoide. Najdemo jih v številnem sadju, čaju, vinu, papriki, kakavu, popru... Večinoma delujejo tako, da preko hormonov ali kako drugače (mehanizmi večinoma niso znani) aktivirajo AMPK, torej v smeri katabolizma maščobnih kislin ali pa povečajo izražanje UCP in s tem termogenezo. To bi bilo lahko za ljudi koristno pri hujšanju. Pri debelosti gre namreč za kopičenje maščobnih kislin v telesu, te pa se porabljajo tako pri razgradnji kot pri termogenezi. Debelost je namreč zelo razširjen problem in lahko privede do veliko hujših zapletov kot so sladkorna bolezen tipa 2 in srčno-žilne bolezni.

===Nejc Arh: Metabolizem L-arginina in imunski sistem===
L-arginin ima v telesu poleg izgradnje proteinov še številne druge funkcije. V imunskem sistem je pomemben predvsem kot substrat dvema encimoma: arginazi (ARG) in sintazi dušikovega oksida (NOS). Ravnotežje med njunim delovanjem je ključno za usmerjanje imunskega sistema k vnetnemu oz. protivnetnemu odzivu. V M1 makrofagih prevladuje NOS2, ki skrbi za sintezo mikroorganizmom-toksičnega NO. V M2 makrofagih arginaza z znižanjem zunajcelične koncentracije L-arginina pripomore k supresiji T-celic, L-ornitin pa se pretvori naprej: med drugimim tudi v poliamine, ki vzpodbudijo celično delitev in regeneracijo tkiva. Posebna populacija delno diferenciiranih celic mieloične linije (MDSC) z akivnostjo tako ARG kot NOS po več različnih mehanizmih zavirajo število in odzivnost T-celic. Med načini inhibicije so izguba CD3ζ verige, prekinitev IL-2 signalizacije, sprožitev apoptoze (preko več poti) in zavrtje G0-G1 faze celičnega cikla. Dolgotrajno povečanje MDSC populacije je značilno za raka in nekatera kronična obolenja saj lahko popolnoma izniči odziv T-limfocitov na določen antigen. Številne terapije so trenutno v razvoju, med drugim: inhibitorji ARG/NOS, ki zavrejo delovanje imunosupresivnih celic; vitamin A/D3, ki vzpodbudi diferenciacijo MDSC v »odrasle« mieloične celice in prehrambeno dopolnilo L-arginina v primeru malarije, vnetja črevesa in okužb pri novorojenčkih.

===Tomaž Žigon: Vpliv ureaz v naravi===
Z oksidacijo proteinov in aminokislin se med drugim tvori tudi urea. Ta je bogat vir dušika, vendar jo organizmi kot tako lahko uporabijo šele, ko jo razgradijo. Tu nastopijo ureaze, ki katalizirajo razpad uree na amonijak in ogljikov dioksid. Na tak način nekateri organizmi lahko uporabljajo ureo kot edini vir dušika. Ureaze so v naravi zelo uporabne. Rastline iz nje pridobivajo dušik (z lastno razgradnjo in s pomočjo mikroorganizmov), kar s pridom izkorišča tudi človek pri gnojenju. V seminarju je opisan vpliv takšnega gnojenja na naravo, opisana je tudi regulacija izražanja genov z zapisom za ureaze in transport substrata (uree) po celici. Ker sesalci ne sintetiziramo ureaz, ureo pa, so patogeni mikroorganizmi to dejstvo obrnili sebi v prid in nam tako povzročajo nemalo preglavic. Čeprav urea velja za prvo organsko molekulo, ki je bila sintetizirana iz anorganskih komponent in je bila ureaza kristalizirana že leta 1926, še vedno ostaja veliko odprtih vprašanj glede njenega točnega delovanja in obnašanja v celici. Vloga ureaz v naših življenjih pa je očitno zelo velika, čeprav se tega pogosto sploh ne zavedamo. Z razgradnjo uree in produkcijo amonijaka ter ogljikovega dioksida spreminja pH okolice in tako posega na različna področja. Če torej želimo natančno vedeti kako izboljšati kakovost življenja, bomo morali ureaze z dodatnimi raziskavami še bolje proučiti.

===Urban Ferčec: Možganska glutaminaza in njena vloga v metabolizmu===
Glutaminaza je pomemben encim metabolizma aminokislin, ki s cepitvijo vezi med amino skupino in glutaminom tvori glutamat ter prosto amino skupino, kar omogoča njen transport skozi krvni obtok. Ob dveh prevladujočih izoformah tega encima smo se omejili na glutaminazo ledvic (KGA), ki je v zadnjem desetletju zaradi odkrivanja pomembnih funkcij v možganih požela ogromno zanimanja. V okviru teh spoznamo vpliv KGA na kar 32 različnih proteinskih enot v nevronih, katerih funkcije segajo od osnovne funkcije sinteze ATPja vse do specializiranih funkcij metabolizma aminokislin. Tako odkriti proteini so tesno povezani v medsebojno mreži interakcij, pri katerih ima pomembno vlogo kalcijev ion ter celo glutaminaza jeter. Ob podrobnem pregledu interakcije KGA z proteinsko enoto Bmcc1s, pomembnega citoskeletnega regulatorja aminotransferaz in aminokislinskih hidrogenaz, spoznamo medsebojen vpliv obeh komponent, funkcionalne enote kompleksa ter njegovo 3D strukturo, kar nam daje podrobnejše razumevanje delovanja tega glutaminaznega izoencima. Številne novejše raziskave pripisujejo glutaminazi pomembno vlogo pri rakavih obolenjih, nevrodegenerativnih boleznih ter številnih drugih anomalijah, ki pa bodo podrobneje preučene v okviru prihodnjih raziskav.

=== Eva Klemenčič: Mitohondrijske kriste in lepota njihove dinamičnosti ===
O oksidativni fosforilaciji in njenemu namenu se je začelo razmišljati že pred francosko revolucijo. Odkritju mitohondrija so sledile razprave, kaj se dogaja med oksidativno fosforilacijo in katere komponente vplivajo na potek le te. Kmalu po odkritju mitohondrija so videli, kako dinamičen je ta organel. Njegova zgradba, velikost, lokacija in število se ves čas spreminjajo. Mitohondrij je sestavljen iz dveh mebran, zunanje in notranje. Kompartmente notranje mebrane imenujemo kriste, ki imajo pomembno vlogo pri pravilnem delovanju mitohondrija, pri poteku oksidativne fosforilacije, regulaciji ROS in pri ostalih procesih. Tudi oblika, velikost in število krist se v mitohondriju konstantno spreminja. Spreminjanje krist je odvisno od več dejavnikov, od lipidne komponente mitohondrijskih membran, kardiolipina, do proteinskih komponent in poteka fuzije in fizije. Na obliko krist vpliva tudi ATP sintaza, in sicer, če je prisoten dimer ATP sintaz je večja možnost nastanka krist in posledično je potek oksidativne fosforilacije bolj ugoden. Pri kristah in poteku oksidativne fosforilacije ne smemo pozabiti protonskega gradienta.
Vse komponente, ki vplivajo na obliko krist, posledično vplivajo tudi na dogajanje v mitohondriju in potek oksidativne fosforilacijo, saj so kriste glavne bioenergetske membrane celice, v njih se nahajajo vsi kompleksi potrebni za celično respiracijo.

=== David Titovšek: Nastanek in odstranjevanje ROS v mitohondrijih ===
Mitohondirji so pomemben gradnik evkariontskih celic. Proces oksidativne fosforilacije zagotavlja učinkovito izrabo hranil. Prenos elektronov pa ima tudi škodljive učinke za celico. Pri prenosu prenašalci za kratek čas postanejo prosti radikali, če se elektron nato prenese na naslednji prenašalec, je veriga uspešna . Do poškodb pa pride, ko radikal reagira z napačno spojino (npr. s kisikom). Znano je, da lahko proteini dihalne verige na ta način prenesejo elektron na kisik in tako tvorijo zelo reaktiven superoksid, poleg tega pa še ostale reaktivne kisikove spojine (ROS). Te lahko nato poškodujejo druge molekule in tako škodljivo vplivajo na celico. Do danes je bilo odkritih že več kot devet mitohondrijskih proteinov, ki so zmožni proizvajanja ROS. Nakateri izmed njih delujejo tudi kot celični signalizatorji. Znanstveniki ROS povezujejo s staranjem in številnimi obolenji kot so na primer nevrodegenerativne bolezni, zato je poznavanje nastajanja zelo pomembno za nadaljne raziskave. Za obrambo pred temi spojinami so mitohondriji razvili učinkovit sistem, ki najprej pretvori reaktivnejše kisikove spojine v manj reaktivne (superoksid v peroksid), nato pa te do kisika. Pri tem se porablja NADPH. Predvsem zaradi učinkovitega odstranjevanja ROS, mitohondriji v očeh znanstvenikov ne predstavljajo glavnega središča, kjer bi prihajalo do nalaganja ROS.

=== Pia Lavriha: Vpogled v strukturo in delovanje celuloznih sintaz pri rastlinah ter bakterijah ===

Celuloza je eden izmed najpogostejših biopolimerov, ki ga sintetizirajo rastline, bakterije, alge in nekatere živali. Sintetizirajo jo proteini celulozne sintaze, ki spadajo v družino glikoziltransferaz-2, imajo GT-A zvitje katalitične domene, mehanizem katalize pa spremeni konfiguracijo glukoze na anomernem ogljikovem atomu iz α v β, kar vodi do nastanka β(14) glikozidne vezi. Nahajajo se v plazmalemi posamično ali pri rastlinah in nekaterih algah v večjih kompleksih sinteze celuloze, ki ne sintetizirajo le posameznega celuloznega vlakna ampak celotno celulozno mikrofibrilo. Nedavno je bila določena struktura dela bakterijskega kompleksa sinteze celuloze (Bcs) – heterodimera BcsA-B. BcsA je katalitično aktivna podenota, BcsB pa translocira nastajajoči polimer na površino celične stene. S primerjavo BcsA in de novo modelirane strukture rastlinskega proteina celulozne sintaze (CESA) rastline Ghossipium hirstum so določili vlogo funkcionalnih motivov celuloznih sintaz. Za katalitično aktivnost je potreben motiv (D,D,D,QxxRW), ki se nahaja v notranjosti katalitične domene. Razjasnjuje se tudi funkcija za rastline specifičnih domen P-CR (ang. »plant conserved region«) in CSR (ang. »class specific region«). Prva naj bi imela vlogo povezovanja rastlinskih CESA v komplekse sinteze celuloze, CSR pa uravnavanja sinteze celuloze glede na razvojne in fiziološke dejavnike. Bližanje nedvoumno določeni strukturi rastlinskega CESA nudi informacije o povezovanju CESA v komplekse sinteze celuloze in odpira možnosti za modificiranje lastnosti celuloze kot industrijskega materiala ter zdravljenje bolezni rastlin povezanih z nepravilno sintezo le-te.

=== Ela Hudovernik: Nevarnost za zdravje s sladkim priokusom: fruktoza-"lipidogeni" sladkor ===

Še do nedavnega je prevladovalo mnenje, da so s prehrano zaužite maščobe glavni krivec za debelost in z njo povezano od alkohola neodvisno jetrno steatozo (ang. non-alcoholic fatty liver disease; NAFLD), toda najnovejše raziskave kažejo nasprotno. Mnogo bolj problematično je uživanje večjih količin fruktoze (in saharoze,) ki imata glavni vpliv na DNL (de novo sinteza lipidov) in z njo povezano kopičenje maščob v jetrih ter drugih organih. Metabolizem fruktoze se od metabolizma glukoze namreč precej razlikuje. Bistvena razlika je v tem, da fruktoza deluje kot boljši neposredni substrat za DNL, poleg tega pa interferira tudi z imunskim sistemom in vpliva na transkripcijske faktorje, pomembne v metabolizmu maščob in ogljikovih hidratov, kot sta ChREBP in SREBP1c.
Zamaščena jetra povzročajo jetrno rezistenco na inzulin, ki se kasneje razvije v sistemsko inzulinsko rezistenco, kar vodi v debelost in sladkorno bolezen tipa 2. Da bi zmanjšali problematiko NAFLD in tudi širše, svetovno problematiko debelosti, je zmanjševanje količine zaužite fruktoze eden izmed prvih in bistvenih ukrepov. Poleg tega je ena izmed možnih rešitev tudi keto(gena) dieta, ki temelji na zmanjšanem vnosu ogljikovih hidratov in povečanem vnosu zdravih maščob.

=== Samo Purič: Glikozilacija bakterijskih proteinov in vpliv na njihovo funkcionalnost ===

Površina bakterij je prepredena z najrazličnejšimi glikokonjugati kot so na primer kapsule, lipopolisharidi in peptidoglikani.Glikozilacija proteinov je zelo pomemben aspekt preučevanja bakterij saj se je izkazalo, da je zelo velik delež proteinov, ki se v njih izražajo, glikoziliran. Raziskave sinteze in strukture glikanov, ki se pripenjajo na proteine, pa so pokazale veliko mero raznolikosti tako znotraj vrst kot tudi med njimi. Z raziskavami na področju delovanja bakterijskih celic je postalo jasno, da so le-te razvile povsem nove in do sedaj še nikoli videne sisteme glikozilacije, ki se v veliki meri razlikujejo od tistih, ki jih je moč opaziti pri evkariontih. Kljub napredku v razumevanju biosinteze glikanov in proteinov ki so tarča glikozilacije pa vloga modifikacij bakterijskih proteinov in vpliv le-teh na samo delovanje mikrobov še vedno ostaja neznanka oz. daje odlično priložnost za prihodnje raziskave. Zanimivo je, da je velika večina glikoziliranih proteinov, ki so bili odkriti v bakterijah, lociranih na površju celic, vključno z membranskimi proteini in podenotami filamentov, ki štrlijo iz površja celice, kot so na primer bički (gibanje) in pili tipa IV (pripenjanje na različne površine in agregacija bakterijskih celic). Poleg tega, glikozilacija površinsko izpostavljenih proteinov kaže na to, da bi glikani lahko imeli pomemben vpliv na imunski odgovor organizma in njegovo modulacijo.

=== Aljoša Marinko: SWEET prenašalci sladkorjev ===

Metabolizem rastline ni enostaven, temveč je prostorsko razdeljen na veliko kompartmentov. Tipičen primer prostorske razdelitve metabolne poti je biosinteza sladkorjev iz maščobnih kislin v semenih rastlin, saj njen proces poteka sprva skozi glioksisom, nato skozi mitohondrij in se na koncu kočna v citosolu. To so si trije med seboj ločeni predeli, a vseeno zelo povezani. Zaslugo za uspešno povezavo kompartmentov ima transport. Ta more biti natačno reguliran in specifičen, čemu pa med drugim pripomorejo tudi transporteji. Namreč metaboliti prisotni v rastlini, niso zmožni sami prehajati med predeli, ki so med seboj običajno ločeni z membrano, zato tukaj pridejo v igro prenašalci. Nedavno je bil na tem področju odkrit nove vrste transporter, ki ima nalogo prenašati biosintetiziran sladkor v rastlini, in sicer SWEET prenašalec. V organizmu je prisoten kot homotrimerni kompleks, sestavljen iz treh podenot proteinov SWEET, ki so med seboj povezane z nekovalentnimi vezmi. V sredini tega kompleksa se izoblikuje pora, skozi katero se lahko prenašajo sladkorji. Njegovo natačno delovanje sicer še ni znano, vendar znanstveniki predvidevajo, da je uniporter. Vseh do sedaj odkritih članov SWEET transporterjev je 17, od njih pa jih ima že nekaj določeno vlogo v razvoju rastline. Sicer pa so SWEET transporteji še relativno "mladi", zato so seveda potrebne še nadaljne raziskave, da jih bomo lahko bolje spoznali.

=== Neli Sedej: Povratni transport holesterola ===

Transport holesterola po telesu je bistvenega pomena za vzdrževanje ravnovesja v telesu. Prekomerno nalaganje holesterola v krvi lahko povzroči aterosklerozo, ki je eden največjih zdravstvenih problemov današnjega časa. Presežni holesterol se iz makrofagov in drugih perifernih celic odstranjuje v procesu imenovanem povratni transport holesterola. Povratni transport holesterola vključuje izhajanje holesterola iz celic, transport po krvi z lipoproteinskimi delci visoke gostote (HDL), njegov sprejem v jetrih ter izločanje. Holesterol lahko iz celic izhaja pasivno z difuzijo in transporterjem SR-BI ali aktivno s transporterjema ABCA1 in ABCG1. Nastanejo HDL, ki se v krvi močno preoblikujejo in tvorijo heterogeno populacijo. HDL oddajo holesterol v jetra, od koder se s transporterji kot prosti holesterol izloči v žolč ali pa se pretvori v žolčne kisline. Povratni transport holesterola je reguliran s transkripcijskimi faktorji iz družine jedrnih receptorjev. Pomembno vlogo ima jedrni receptor LXR, ki se odziva na koncentracijo holesterola v celici. Intenziteta povratnega holesterola je povezana z zmanjšanim tveganjem za nastanek srčno-žilnih bolezni, zato je povratni transport holesterola v središču mnogih raziskav v medicini. Njihov cilj je s stimulacijo povratnega transporta holesterola zmanjšati aterosklerozo. Ker različne strategije kažejo določeno mero uspeha, je področje zanimivo za razvijanje novih zdravil.

=== Domen Vaupotič: Lipidne kapljice – skrivnostni organeli ===

Lipidne kapljice so evolucijsko ohranjeni celični organeli, v katerih so shranjeni netopni založni lipidi (nevtralni triacilgliceroli in sterolni estri). Sinteza lipidnih kapljic se odvija v membrani endoplazemskega retikla, tako da se triacilgliceroli zberejo v nukleacijsko jedro, ki preseže energijsko bariero ukrivljanja membranskega dvosloja in vzbrsti stran od ER. Tako tvorjena lipidna kapljica je obdana z enoslojem (fosfo)lipidov, ki izvirajo iz ER in z zmanjševanjem površinske napetosti kapljice delujejo kot surfaktanti ter stabilizatorji emulzije. Prav zaradi svoje posebne strukture imajo lipidne kapljice zanimive biofizikalne lastnosti, ki jih moramo upoštevati pri njihovem preučevanju. Njihovo brstenje lahko npr. razložimo s fizikalnim principom popolnega omočenja, na fuzijo med dvema lipidnima kapljicama pa vpliva intrinzična ukrivljenost surfaktantskih lipidov. Preučevanje lipidnih kapljic dosega razmah šele v zadnjih letih, zato je o njihovi dinamiki v celici odprtih še mnogo vprašanj. Znanstveniki so ugotovili njihovo sposobnost vezave transkripcijskih faktorjev in s tem vplivanja na izražanje genov v jedru, odkrili pa so tudi, da lahko vežejo nepravilno zvite ali agregirane proteine in s tem sodelujejo pri kontroli kakovosti proteinov. Hkrati na njihovi površini znanstveniki odkrivajo vedno več različnih proteinov, ki sodelujejo pri zelo raznolikih celičnih procesih. Za podrobnejša novejša odkritja bo potrebno sodelovanje proteomike, lipidomike, biofizike in fizike mehkih snovi.

=== Mateja Luzar: Gangliozidi: glikosfingolipidi bistveni za normalno delovanje in razvoj živčevja ===

Glikosfingolipidi (GSL) so podtip sfingolipidov s pripeto karbohidratno skupino. Na 1-hidroksi skupino imajo z glikozidno vezjo vezan sladkor – bodisi glukozo, galaktozo, N-acetilglukozamin ali pa različne oligosaharide. Gangliozidi so glikosfingolipidi z vsebujočo N-acetilnevraminsko kislino ali drugim sialičnokislinskim strukturnim elementom. Nakopičeni so na površini celic: dve ogljikovodikovi verigi v strukturi gangliozida sta ugreznjeni v celično membrano, oligosaharidni del pa se nahaja na zunajcelični površini in predstavlja prepoznavno mesto za zunajcelične molekule in površine sosednjih celic. Največ jih je prisotnih v osrednjem živčevju, kjer predstavljajo 6 % vseh fosfolipidov. Številne študije delovanja gangliozidov so nakazale, da so njihove spremembe med celično diferenciacijo tesno povezane z metabolizmom, posebej biosintezo. Ta se prične v endoplazemskem retikulumu in konča v Golgijevem aparatu s sledečim prenosom na površino plazemske membrane. Natančno je regulirana z glikoziltransferazami in gensko transkripcijo. Primera preučevanih področij s pomembno vključujočo vlogo gangliozidov sta proces razvoja možganov ter dementne bolezni, kot je Alzheimerjeva. Povprečna življenjska doba posameznika se je v današnjem času v številnih državah podaljšala, kar spremlja naraščajoča verjetnost za pojav demenc. Posledično je poznavanje delovanja glikosfingolipidov k biološkim celičnim osnovam dementnega fenotipa pomembno področje raziskav.

=== Maša Zorman: Biosinteza rastlinskih alkaloidov in njihovi fiziološki efekti na človeško telo ===

Alkaloidi so pomembna in velika skupina dušikovih heterocikličnih spojin, ki so prisotni v večini organizmov. Poznamo več tisoč rastlinskih alkaloidov, ki imajo raznovrstne lastnostin in različne fiziološke vplive, ki jih izkoriščamo predvsem v farmacevtski industriji. Sužijo kot stimulanti, protibolečinska sredstva, živčni strupi, itd. Uvrščamo jih med sekundarne metabolite, saj za preživetje celic niso vitalni, vendar vseeno močno vplivajo na njihovo preživetje. Glede na izvor ločimo alkaloide, ki so sintetizirani iz aminokislin in tiste, ki so sintetizirani iz nukleotidov. Aminokislinske alkaloide ločimo glede na aminokislino iz ketere se sinteza začne, poznamo benzilizokinolinske, trepenoid-inodolne in tropanske alkaloide. Benzilkinolinski alkaloidi izvirajo iz tirozina (npr. morfij, kodein...). Trepenoid-inodolni alkaloidi izvirajo iz triptofana (npr. vinblastin, ajmalin...). Tropanski alkaloidi pa so sintetizirani iz ornitina ali arganina (npr. skopolamin, kokain...). Med alkaloide sintetizirane iz nukleoditov uvrščamo samo purinske alkaloide, ki se sintetizirajo iz purinskih nukleozidov (adenozin, gvanozin, ksantozin). Pri uporabi alkaloidov v zdravstvene namene moramo razumeti, kako te substance vplivajo na človeško telo, zato se v zadnjem delu seminarja posvetim fiziološkemu vplivu morfija, ki je najpogosteje uporabljeno protibolečinsko sredstvo in kofeinu, ki je največkrat zaužit alkaloid na svetu.

=== Tina Ivančir: Vpliv prehrane na sintezo možganskega serotonina ===

Serotonin je eden od pomembnih nevrotransmitorjev, ki vpliva na številne procese kot so npr. vzdrževanje dobrega počutja, regulacija bioritma, prehranjevanja, občutka bolečine itd. Pravimo mu tudi 'hormon sreče', njegovo pomanjkanje pa naj bi vodilo v depresijo. Prekurzor za sintezo serotonina je esencialna aminokislina triptofan, ki jo lahko dobimo le preko prehrane. Za potrebe sinteze možganskega serotonina se mora triptofan iz krvne plazme transportirati v možgansko tkivo preko krvno-možganske pregrade s pomočjo transporterja LAT1. Pri tem za vezavo na transporter tekmuje z levcinom, izolevcinom, valinom, fenilalaninom in tirozinom. Hrana, bogata s triptofanom, običajno vsebuje tudi ravno naštete aminokisline, zato ob njenem zaužitju ne pride do znatnega povečanja sinteze serotonina v možganih. Ta pa se dokazano poveča, če zaužijemo obrok z veliko ogljikovih hidratov. V tem primeru glukoza stimulira izločanje inzulina, ki povzroči prenos aminokislin (predvsem levcina, izolevcina in valina) iz krvi v celično tkivo. To zmanjša tekmovanje aminokislin za vezavo na LAT1 in triptofan se v možgane transportira v večji meri. Občutek zadovoljstva kot posledica intenzivnejšega sproščanja serotonina ob zaužitju takšnega obroka lahko vodi v zasvojenost z visokokaloričnimi jedmi z veliko ogljikovimi hidrati, posledica pa je debelost. Motnje hranjenja so preko serotonergičnega sistema velikokrat povezane z depresijo. To povezavo izkoriščajo tudi znanstveniki, ki ob umiku triptofana iz prehrane testnih živali preučujejo, kakšne vedenjske odzive povzroči pomanjkanje serotonina.

=== Katja Malenšek: Metabolizem serina in glicina v rakavih celicah ===

Za rakave celice je značilno, da se metabolne poti nekoliko razlikujejo od tistih pri zdravih celicah. Znanstvene raziskave so pokazale, da imata aminokislini serin in glicin v rakavih celicah veliko večjo vlogo kot v zdravih celicah. Serin pri pretvorbi v glicin odda eno-ogljično skupino (»one-carbon unit«), ki se prenese v t.i. eno-ogljični metabolizem (»one-carbon metabolism«). Pri razgradnji glicina pa poleg amonijaka in ogljikovega dioksida prav tako nastajajo eno-ogljične skupine. Eno-ogljični metabolizem sestavljata dva cikla, folatni cikel in cikel metionina, ki sta med seboj povezana. Temelji na prenosu eno-ogljičnih skupin z ene molekule na drugo, pri čemer nastajajo produkti, ki omogočajo sintezo drugih, za celico potrebnih molekul (proteini, lipidi, nukleotidi…) in tako omogoča rast in razmnoževanje celic. Poskusi na rakavih celicah so pokazali, da povečana koncentracija glicina, predvsem pa serina poveča frekvenco celičnih delitev. Za uspešno delovanje celic mora biti torej metabolizem serina in glicina dobro reguliran. Primer regulacije je pretvorba fosfoenilpiruvata v piruvat, ki jo katalizira encim PKM2. PKM2 ima majhne katalitične sposobnosti, serin pa deluje kot alosterični aktivator. Kadar je serina v celici dovolj, se le-ta veže na PKM2 in pospeši pretvorbo. Kadar serina ni dovolj, je pretvorba slaba, intermediati glikolize pa se porabijo za sintezo serina. Na podlagi ugotovitev se že pojavljajo ideje, da bi z omejevanjem vnosa ali sinteze serina vplivali na zdravljenje raka.

=== Jurij Nastran: Noradrenalin proti dopaminu: Delovanje prefrontalnega korteksa ===
Adrenalin ali epinefrin, ki se kot hormon proizvaja v središčih nadledvičnih žlez, povzroča povečano koncentracijo glukoze v krvi, povečan krvni pretok do mišic ter zato večja količina glukoze, ki v nekem času prispe do mišic, kar občutimo kot naval energije. Podobno vlogo ima tudi njegov manj znani prekurzor noradrenalin. Oba ne delujeta le kot hormona, temveč tudi kot nevrotransmiterja, katerih prekurzor dopamin je prav tako pomemben nevrotransmiter. Dopamin in noradrenalin sta dva izmed najpomembnejših nevromodulatorjev prefrontalnem korteksu oz. prefrontalnega korteksa. Njihovi funkciji kot nevrotransmiterja sta ključni za razumevanje hormonskih sprostitev, do katerih pride zaradi signalizacije nevronov v nevroendokrinem sistemu, poleg tega pa je to pomembno za regulacijo adrenalina in noradrenalina kot hormonov. Mehanizmi regulacije noradrenalina in dopamina, ki so se evolucionarno razvili zaradi funkcij teh nevrotransmiterjev, namreč vplivajo na koncentracije adrenalina in noradrenalina, ki regulirata metabolične procese kot hormona. V zadnjih letih so bili dodobra raziskani noradrenalinski receptorji α in β ter dopaminski receptorji D1 – D5. Učinki njihove aktivacije ter nekateri mehanizmi po katerih aktivacija le teh vpliva na prenos signala v aktivirajočih ter inhibitornih nevronih so nam postali znani šele v zadnjih desetih letih, danes pa lahko te vplive že poskušamo analizirati, ter predlagati implikacije za druge procese v prefrontalnem korteksu.

=== Ana Halužan Vasle: Estrogeni - več kot le spolni hormoni ===

Estrogeni so bili dolgo časa poznani le kot spolni hormoni. V zadnjih desetletjih pa v ospredje vse bolj prihaja njihova vloga v metabolizmu tako žensk kot tudi moških. Poznamo tri vrste estrogenov, med katerimi je najpomembnejši estradiol. Na celice deluje preko estrogenskih receptorjev (ER), ki so bili odkriti v letu 1958. Sprva je veljalo prepričanje, da obstaja le ERα, kasneje pa se je izkazalo, da poznamo tudi obliko ERβ. O vplivih ERα, ki je bil odkrit prvi, je znanega veliko več kot o ERβ. V hipotalamusu estradiol uravnava potrebo po hranjenju, kar se kaže v izgubljanju telesne teže. Vpliva na termogenezo v rjavem maščobnem tkivu, s čimer zviša temperaturo. V skeletnih mišicah in belem maščobnem tkivu vpliva na izražanje glukoznega transporterja tipa 4 glede na razmerje ERα in ERβ. Raziskave na področju estrogenov in njihovih signalnih poti so pomembne za izboljšanje kvalitete življenja žensk po menopavzi, saj je v tem obdobju zaradi močnega upada koncentracije estradiola povišano tveganje za obolenji, povezanimi z debelostjo. Zaradi pozitivnih učinkov estrogenov na izgubljanje teže bi bili ti lahko uporabni pri načrtovanju terapij za zdravljenje debelosti. A ker je o samih mehanizmih delovanja estrogenov in njihovih signalnih poteh znanega zelo malo, bo razvoj takšnih zdravil verjetno trajal še nekaj časa.

=== Jošt Hočevar: Maščobno tkivo - endokrina žleza ===

Glavna vloga maščevja je dolgoročna hramba energije v obliki lipidov v lipidnih kapljicah. Poleg očitne metabolne vloge maščevja se v zadnjih dveh desetletjih raziskuje tudi njegova endokrina vloga. Maščevje sprošča različne snovi, med katere spadajo tudi t.i. adipokini – citokini, ki jih sprošča maščevje. Adipokini vplivajo tako na metabolne kot tudi vnetne procese. Raziskave na tem področju so se začele po odkritju adipokina leptina leta 1994. Ta v hipotalamusu inhibira občutek lakote. Njegovemu delovanju nasprotuje hormon grelin, ki ga sprošča določen tip želodčnih celic, ko je želodec prazen. Eden izmed adipokinov je tudi adiponektin. Ta se v človeškem telesu izraža skoraj izključno v maščevju in ima podoben učinek kot inzulin. Veže se na zanj specifičen receptor, kar med drugim povzroči povečano transkripcijo genov za glukozne transporterje GLUT4 ter olajša njihovo translokacijo. Adipokin rezistin ima domnevno vlogo pri rezistenci na inzulin, vendar to trditev zaenkrat obkroža še kontroverza, namreč raziskave v povezavi z rezistinom ne dajejo ponovljivih in enakih rezultatov. Za razliko od adiponektina se v človeškem telesu ne izraža v adipocitih, temveč v makrofagih. Adipociti sproščajo tudi citokin interleukin 6, ki ga ponavadi asociiramo s celicami imunskega sistema. Tudi ta ima vpliva na metabolne procese v celicah. Področje adipokinov je še relativno mlado in malokaj je že točno obrazloženo, obstaja pa velik potencial za razvoj zdravil na podlagi poznavanja mehanizmov delovanja.

=== Veronika Razpotnik: Hormonska terapija s ciljem spremembe spola pri transseksualcih ===

Zadnja leta se številni posamezniki z disforijo spola odločajo za spremembo spola v skladu s svojo spolno identiteto. To je mogoče s hormonsko terapijo (ang. CSHT = cross-sex hormone thrapy) in nazadnje s kirurškim posegom (ang. SRS = sex reassignment surgery). Če disforijo spola odkrijejo že pri najstnikih je možna tudi terapija zaviranja spolnih hormonov (ang. HST = hormone-surpressive therapy). HST poteka prek dovajanja analogov GnRH (gonadotropin sproščujočega hormona), ki lahko delujejo prek direktnega zaviranja nastanka spolnih hormonov, prek zaviranja signalnih molekul za nastanek spolnih hormonov (LH, FSH) ali pa prek spodbujanja izločanja teh molekul ter povečanja učinka negaivne povratne zanke.Trans-ženske jemljejo sintetične derivate estrogenov, trans-moški pa sintetične derivate testosterona ali pa uporabljajo testosteronski gel oz. testosteronski obliž. Stalno pojavljajoče se vprašanje je tudi ali se lahko kot posledice teh terapij pojavijo osteoporoza, srćno-žilne bolezni ali rak. Nevarnost osteoporoze se lahko pojavi zaradi zmanjšanja kostne mase ali mineralne gostote zaradi terapije s ciproteroni, srčno-žilne bolezni so predvsem posledica uporabe konjugiranih estrogenov, ki so jih za terapijo uporabljali v preteklosti, razne vrste ženskih rakov pa se lahko pojavijo zaradi jemanja estrogenov v kombinaciji s progesteroni. Največje tveganje se pojavlja v povezavi z rakom dojk. Kljub temu, da je tovrstna hormonska terapija tretirana kot varna, jo izvajajo premalo časa (najdalj 30 let pri istem pacientu), da bi to lahko zagotovo trdili.

TBK2016 Povzetki seminarjev

2016-03-28T20:22:15Z

Anaobaha:

[[TBK2016-seminar|Nazaj na osnovno stran]]
===Ana Obaha: Vloga microRNA pri razvoju osteosarkoma in glioblastoma===
Namen raziskave je odkriti razlike med biološkimi procesi normalnih in rakastih celic. Ta je sicer osredotočena na osteosrakom in glioblastom, zelo agresivni obliki raka, vendar aplicira tudi na ostale tipe te bolezni. Pomembna faza tumotjev je mirujoča faza oziroma asimptomatična faza, ki lahko traja tudi več let. Ker abnormalnih celic še ne znamo spremeniti v normalne, znanstveniki skušajo iznajti način za njihovo obvladovanje in ohranjanje teh v fazi mirovanja. Ključno vlogo pri tem imajo kratke molekule RNA imenovane microRNA (miRNA). Le-te regulirajo potranskripcijsko sintezo beljakovin. Poznamo več kot 1000 takih molekul, vendar kot najpomembnejšo raziskovalci spoznajo molekulo miRNA-190. Povečana koncentracija te molekule v rakastih celicah ohranja tumor v stanju mirovanja, saj vpliva na nastanek transkripcijskih faktorjev in beljakovin povezanimi z njimi. To predstavlja osnovni koncept odkrivanja zdravila proti raku. Znanstveniki so na tej osnovi razvili nanozdravilo, katerega naloga je ohranjanje konstanrno visoke ravni miRNA le v rakastih celicah ne pa tudi ostalih, zdravih. Ta način zdravljenja je bil do sedaj testiran le na miših in ga čaka še dolga pot do uveljavljenega zravila, ki bi ga uporabili za učinkovito zdravljenje ljudi.

===Janja Murn:Virus HSV uspešen v boju z imunskim sisitemom ===
Virusi, kot patogeni organizmi, predstavljajo sesalcem že milijone let veliko nevarnost. V odgovor pred njihovim vdorom je organizem razvil celično posredovano imunost, pri kateri citotoksični limfociti T odstranjujejo vse tuje antigene iz organizma. Težava pa je, da limfociti ne morejo neposredno dostopati do virusnih antigenov v celici. Tako ima pomembno vlogo pri nastanku imunskega odziva predstavljanje antigenov receptorjem limfocitov. To nalogo opravljata receptor TAP in molekule PHK I. TAP omogoča prenos antigenov v lumen endoplazemskega retikuluma. Antigeni nastajajo v citosolu v procesu proteolize. Molekule PHKI pa prenesejo antigene na membrano antigen predstavljajoče celice. Vendar so se tekom evolucije razvijali tudi virusi in nekateri so postali posebno spretni pri vdiranju v gostitelja. Virus Herpes je razvil način, pri katerem s sintezo proteina ICP47 inhibira delovanje TAP in tako onemogoča izražanje antigenov na membrani celic. V raziskavi, ki je bila objavljena pred kratkim, so znanstveniki s pomočjo krio-EM mikroskopije ugotovili, da se protein ICP47 veže na peptidna vezavna mesta v receptorju TAP in tako onemogočijo vezavo in transport peptidov. Krio-EM je tako ekipi raziskovalcev omogočila podrobno poznavanje strukture kompleksa ICP47-TAP, na čemer bi lahko v prihodnje temeljil razvoj novih zdravstvenih metod v boju z virusom Herpes simpleks.

===Ela Hudovernik: Nevroni pod žarometi proteina FlicR1 ===
Za razumevanje delovanja možganov, ki so zelo kompleksen organ, je bistvena analiza procesov v nevronih, njihove mesebojne komunikacije in interakcij. Ena izmed tehnik za preučevanje nevrološke aktivnosti, je spremljanje dogajanja v možganih z uporabo fluorescentnih proteinov. Zaenkrat so še vedno v uporabi pretežno zeleni fluorescenti proteini, s katerimi je zaradi slabše ločljivosti in počasnega delovanja procese v nevronih težje spremljati. Znanstveniki so pred kratkim sintetizirali protein, ki so ga poimenovali FlicR1, ki se od običajnih fluorescentnih proteinov razlikuje po tem, da deluje kot detektor spremeb mirovnega membranskega potenciala in obenem tudi fluorescira. Zgrajen je iz dveh domen. Domena cpRFP je odgovorna za fluorescenco (rdeča svetloba), domena CiVSD pa je napetnostno občutljiva in preko konformacijskih sprememb, do katerih pride ob spremembi električne napetosti na membrani, vzbudi domeno cpRFP, da začne fluorescirati. Sinteza proteina je potekala v več korakih. Njegovo delovanje so najprej preverili v celicah HEK. V zaključnih fazah eksperimenta so delovanje protina FlicR1 preverili tudi v nevornih, izoliranih iz mišjega hipokampusa. Izkazal se je kot zelo primeren indikator za spremljanje dogajanja možganih, saj deluje dovolj hitro in omogoča detekcijo posameznih akcijskih potenicialov. V prihodnje bo mogoče z uporabo podobno delujočih proteinov bolje spoznati delovanje možganov, kar bo pripomoglo k razvoju naprednih tehnik zdravljenja degenerativnih možganskih bolezni.

=== Vida Štrancar: Vloga konformacijske spremembe kinaze v procesu bakterijske kemotakse ===
Bakterijska kemotaksa je proces, ki obsega zaznavanje dražljaja, senzorično transdukcijo in odziv nanj, ki se kaže v obliki gibanja v smeri ali stran od koncentracijskega gradienta določene snovi. Kadar se na membranske kemoreceptorje vežejo za bakterijo ugodne molekule, se ta giblje v smeri povečane koncentracije, nasprotno pa ob vezavi strupov bakterija spremeni smer, stran od koncentracijskega gradienta strupa. Spremembo smeri gibanja omogoča vrtenje bička, ki se lahko vrti v smeri urinega kazalca in obratno. Raziskava, ki jo v seminarju obravnavam, se osredotoča na molekule, ki posredujejo informacije od membranskih kemoreceptorjev, ki zaznavajo ligande, do flagelarnih motorčkov, ki oblikujejo odziv. Bolj specifično se raziskava ukvarja z določanjem 3D strukture CheA in CheW proteinov, ki so pripeti na membranske kemoreceptorje. Protein CheA je histidinska kinaza in vrši avtofosforilacijo, ki nadalje omogoča fosforilacijo proteina CheY. Fosforilirana oblika CheY potuje skozi citoplazmo do flagelarnih motorčkov in povzroči, da se bički začnejo vrteti v nasprotni smeri urinega kazalca. Glavno odkritje raziskave razkriva podrobnejšo strukturo proteina CheA in dve konformacijski stanji domene P4 CheA proteina. Kljub odkritju ostaja nejasen mehanizem pretvorbe signala iz receptorjev na CheA kinazo, zato bodo na tem področju potrebne še dodatne raziskave.

=== Andrej Ivanovski: Genski spmenjeni komarji bi lahko pomagali boj proti malariji ===
S slisanje na termin genetestki speremenjen,alarm za opozorilo se vklucuje pri mnogih,ampak kod nevoranost ali ne, gre za tehniko ki deluje dobr na celotni svet.Inzenjeri ki so delali s komarjev podajo nam resitev za odprava na vrocino in tudi nam podajo resitev za odpravo na vecji problem,kod je malarija.
Malarija je nalezljiva bolezen, ki jo povzrocajo nekatere vrste zajedavskih prazivali iz razreda trosovcec, plazmodiji (Plasmodium).Glavni prenasalci malarije so Okužene samice, komarja ki prenašajo trose plazmodija v žlezah slinavkah. Ko pičijo človeka, se trosi prenesejo v njegovo kri in se začnejo množiti v jetrih. Nastanejo merozoiti, ki vstopajo v rdeča krvna telesca (eritrocite), kjer se nadalje delijo, dokler eritrocit ne poči. Takrat bolnik dobi napad. Kako glavni prenasalci so komarji , Anopheles gambiae in inficirajo vec od 200 miljonov ljudi vsako leto in povzrocajo smrt na vec od 430,000 ljudje.
=== Kaja Ujčič: Imunski sistem kot spodbujevalec raka ===
Imunski sistem ima pomembno vlogo pri preprečevanju rakastih obolenj. Naravne celice ubijalke oziroma NK-celice imajo v telesu nalogo uničevanja rakastih celic. STAT5 je regulatorni protein, ki regulira transkripcijo določenih genov. Prisoten je lahko v neaktivni ali aktivni (fosforilirani) obliki. V rakastih celicah je neprestano v aktivni obliki, zato se nekateri geni nenormalno izražajo, kar je vzrok za nenavadne lastnosti rakastih celic. Znanstveniki torej iščejo načine zdravljenja raka z inhibicijo tega proteina. Nedavno so bili objavljeni rezultati raziskave, ki kažejo, da ima protein STAT5 pomembno vlogo tudi v NK-celicah, zato bi njegova inhibicija lahko povzročila njihovo okvaro in s tem nezmožnost uničevanja rakastih celic. V odsotnosti STAT5 je močno zmanjšana proliferacija, dozorelost in citotoksičnost NK-celic ter povečana angiogeneza. STAT5 torej deluje kot molekulsko stikalo, ki preklaplja med dvema funkcijama NK-celic – inhibicijo in promocijo tumorja. Ta odkritja silijo v dodaten razmislek o možnih posledicah zdravljenj, ki ciljajo na aktivnost STAT5, in so podlaga za nadaljne raziskave ter kažejo na nujnost razvijanja zdravil s čim bolj optimalnim učinkom.

=== David Dolhar: Umetna mišična tkiva s sposobnostjo samoobnove le stvar prihodnosti? ===
V zadnjem času je razvoj organskih polimerov doživel hiter razvoj. V seminarju sem se osredotočil na tehniko združevanja kovalentnih (C-polimerov) ter nadmolekulskih polimerov (S-polimerov), katerih sinteza in preučevanje spada v področje fizike mehke snovi. Ideja kombiniranja teh polimerov je ustvarjanje hibridnega polimera (CNC-polimera). Ta vrsta polimera po fizičnih lastnostih močno spominja na mišično vlakno, saj v nasprotju s sedaj obstoječimi kovalentnimi polimeri tvori daljše verige z bolj urejeno strukturo. V seminarju so prikazane tri oblike monomerov, ki jih lahko učinkovito povežemo v hibridne polimere, predstavljene pa so tudi značilnosti struktur, v katere se ti polimeri povezujejo. Osrednje sredstvo za vezivo tako ostajajo povezave med aromatskimi obroči kovalentnih monomerov, le da dodatni nadmolekulski monomeri dovoljujejo dodatno stabilizacijo strukture ter tako nudijo bolj ugodno termodinamsko postavitev v hibridnem polimeru v primerjavi s standardnim kovaletnim polimerom. Dobra lastnost hibridnega polimera je tudi, da lahko nadmolekulski del hibrida po želji nadomestimo z novimi enotami s procesi dialize, ekstrakcije ter rekonstitucije. Odkritja na tem področju nudijo integracijo znanja s številnimi drugimi raziskavami, npr. električne prevodnosti organskih polimerov, kar pomeni še korak bližje k ustvarjenju umetnega mišičnega tkiva.

=== Dominik Rebek: Vloga RQC sistema pri agregaciji proteinov ===
Veliko zanimanja so v zadnjih letih znanstveniki pokazali za raziskovanje povezave med velikimi proteinskimi agregati oziroma skupki, predvsem tistimi, ki nastanejo znotraj živčnih celic, in nevrodegenerativnimi boleznimi, kot sta Alzheimerjeva in Huntingtonova bolezen. Agregacija je sicer del običajnega delovanja celic, do bolezenskih stanj vodi, če pride do agregacije okvarjenih proteinov. Ekipa, ki je napisala članek, ki sem ga izbral, se je posvetila raziskovanju povezave med okvaro sistema ribosomske kontrole kakovosti in agregacijo nefunkcionalnih polipeptidnih verig. Vse se začne pri molekuli mRNA brez stop kodona. Pri translaciji takšne molekule pride do prevajanja nekodirajočih regij, zaradi česar lahko veriga zastane na ribosomu. Težavo običajno reši kontrolni sistem, ki pa v primeru okvare vpliva na agregacijo takšnih verig. Nastali agregati pa delujejo kot seme, saj se z njimi povežejo tudi delujoči proteini. To posledično vodi do zrušenja proteostatskega ravnotežja v celici. S svojim delom je ekipa utrla pot do novih vprašanj, na katera še nimamo točnih odgovorov. Ključno vprašanje, na katerega bodo poskušali odgovoriti s prihodnjimi raziskavami, je, ali nevrodegenerativne motnje temeljijo na agregaciji zastalih polipeptidov in proteostatskem neravnovesju.

=== Lana Vogrinec: Uporaba nefotosintetskih bakterij za pridobivanje spojin iz sončne energije ===
V nalogi sem se posvetila procesu umetne fotosinteze, s katero se znanstveniki iz različnih področij že več let ukvarjajo. Sistem, ki bi bil zmožen posnemati ta naravni proces, bi na učinkovit način rešil problem onesnaženja s toplogrednim plinom CO2, hkrati pa bi bilo mogoče fotosintetske produkte uporabiti za predelavo v industrijsko pomembne surovine, na primer gorivo. Osredotočila sem se na članek z naslovom Self-photosensitization of nonphotosynthetic bacteria for solar-to-chemical production - avtorjev K. K. Sakimota, A. B. Wonga in P. Yanga, objavljen v reviji Science 1. 1. 2016. V njem je opisana sestava in delovanje hibridnega sistema nefotosintetske bakterije Moorella thermoacetica in njenega biološko oborjenega delca, kadmijevega sulfida (CdS). Hibrid deluje tako, da kadmijev sulfid, ki ga je bakterija ob dodatku določenih snovi sposobna sama proizvajati, služi kot sprejemnik sončne svetlobe. Elektroni, ki se ob tem vzbudijo, vstopajo v presnovne procese bakterij, natančneje v Wood-Ljungdahlovo pot, v kateri se CO2 reducira v etanojsko kislino. Tak sistem ima veliko prednosti, saj sam proizvaja delce, potrebne za absorpcijo svetlobe in ima velik izkoristek celo v primerjavi z naravno fotosintezo. Prav tako je obetavna možnost samostojne regeneracije, saj se majhen delež produktov, ki nastanejo pri fotosintezi, shranjuje v obliki biomase. Na tak način sistem raste, se vzdržuje in reproducira izključno na podlagi sončne energije.

=== Aljaž Božič: Bakterije prehajajo med celicami sočasno s procesom trogocitoze ===
Bakterije uporabljajo različne načine za razmnoževanje in širjenje v nove celice. Nekatere bakterije so sposobne prehajati med celicami brez da bi vstopile v medcelični prostor. Take bakterije uporabljajo posebne mehanizme za prehode med celicami (npr. gibljivost s pomočjo aktina). Raziskava na bakterijah Francisella tularensis pa kaže, da so bakterije sposobne prehajati med celicami tudi brez posebnih mehanizmov ob medceličnih stikih celic. Natančneje ob procesu trogocitoze; pojavu, kjer limfociti, ki so povezani s celicami, ki vsebujejo ustrezne antigene prevzamejo proteine iz plazmaleme teh celic in jih dodajo na svojo površino. Vendar pa je proces trogocitoze omejen le na limfocite, zato so takega prehajanja med celicami sposobne le bakterije, ki lahko preživijo v limfocitih. Poleg tega lahko na ta način okužijo le tiste tipe celic, ki vršijo trogocitozo. Natančen mehanizem prehoda bakterij med celicami še ni znan, prehod pa je sočasen s trogocitozo, torej je le ta lahko označevalec za prehode bakterij. Prehod baterij med celicami pa ni omejen zgolj na bakterijo Francisella tularensis, saj so rezultati za bakterijo Salmonella enterica serovar Typhimurum podobni. Verjetno se tudi njima podobne bakterije obnašajo enako.

=== Polona Skrt: Aktivnost mitohondrija in staranje kožnih celic===
Raziskave staranja so že nekaj časa zelo aktualne in med najbolj sprejetimi teorijami je povezava med spremenjenim delovanjem prenašalnih verig mitohondrija, posledično nastajanjem večje količine reaktivnih kisikovih zvrsti(ROS), in staranjem celic ter tkiv. Celična senescenca oz. staranje je pravzaprav odziv ne stres(krajšanje telomer, poškodbe DNA), ki se kaže kot izguba sposobnosti delitve celice. To posledično privede do preprečitve razvoja raka, vendar tudi do kopičenja teh celic v tkivih ali omejitve zmožnosti regenerativnih zalog matičnih celic. Poudarek te raziskave je na povezavi aktivnosti mitohondrijskega kompleksa II, ki je del dihalne verige in je najmanj preučen sistem od vseh petih. Ta kompleks je zgrajen iz 4 podenot in za razliko od sorodnih treh kompleksov ni protonska črpalka. Njegova naloga je dovajanje elektronov(prek FAD) ubikinonu(koencimu Q10), ki se nato reducira. Pri temu nastajajo tudi ROS, ki so v skladu z obravnavano teorijo o staranju povzročitelji veliko poškodb DNA. V raziskavi so preučevali povezavo med aktivnostjo kompleksa II in naraščajočo starostjo. Ugotovitve so pokazale, da z naraščajočo starostjo darovalcev kožnih celic pada aktivnost kompleksa II v senescentnih fibroblastih. Vzrok za staranje celic bi tako lahko bile večje količine ROS ali pa dejansko znižana aktivnost kompleksa II.

=== Domen Vaupotič: Biokemija v boju proti otrokom===
Svetovna populacija ljudi presega sedem milijard in še vedno strmo narašča, zaradi česar se že desetletja pojavlja potreba po novih oblikah kontracepcije. Prikrajšani so predvsem moški, saj poleg nereverzibilne vazektomije in nezanesljivega kondoma nimajo na voljo drugih kontracepcijskih sredstev, čeprav raziskovalci že trideset let pozornost usmerjajo v razvoj tako hormonalnih kot nehormonalnih učinkovin. Miyata je s svojo ekipo raziskovalcev pri miših raziskal vlogo kalcinevrina pri mobilnosti spermijev in plodnosti ter ugotovil, da inhibicija kalcinevrina povzroča močno zmanjšano aktivnost spermijev in posledično neplodnost samca. Inhibitorji kalcinevrina, kot sta ciklosporin A in FK506, se v medicini uporabljajo po presaditvi organov kot zaviralca imunskega odziva, saj je kalcinevrin vpleten tudi v aktivacijo T-celic. Uporaba tovrstnih inhibitorjev kot kontracepcijsko sredstvo zato ni mogoča, v nadaljnjih raziskavah pa bi morali raziskovalci razviti sintetično molekulo, ki bi inhibirala samo specifično izoobliko kalcinevrina (PPP3CC), ki je prisotna zgolj v spermijih. Vse do takrat pa bo velik delež načrtovanja družine še vedno slonel na ženskah.

TBK2016-seminar

2016-03-28T17:36:49Z

Anaobaha: /* Seznam seminarjev */

= Temelji biokemije- seminar =

Seminarje vodi prof. dr. Brigita Lenarčič. Seminarji so obvezni.

Ocena seminarjev (6-10) predstavlja enako število odstotkov, ki se prišteje h končni pisni oceni izpita.
Stran na strežniku s seminarskimi nalogami je zaščitena.
Uporabniško ime je: tbk, password pa: samozame## "##" sta dve številki, ki ju izveste na predavanjih.
Tudi za urejanje Wiki strani potrebujete geslo, ki se od zgornjega razlikuje. Postopek pridobitve Wiki uporabniškega imena in gesla je opisan [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Main_Page tukaj].

== 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;"|'''Povezava'''
| 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'''
|-
| Anna Scott||Moj naslov v slovenščini||http://www.bioscirep.org/content/36/1/e00291.long||12.12.||12.12.||12.12.||r1||r2||r3
|-
| Domen Vaupotič||Biokemija v boju proti otrokom||https://www.sciencedaily.com/releases/2015/10/151020091651.htm||01.03.||04.03.||07.03.||Eva Klemenčič||Ana Halužan Vasle||Veronika Razpotnik
|-
| Aljaž Božič||Bakterije prehajajo med celicami sočasno s procesom trogocitoze||https://www.sciencedaily.com/releases/2016/02/160215143327.htm||01.03.||04.03.||07.03.||Tomaž Žigon||Tanja Peric||Luka Okorn
|-
| Lana Vogrinec||Uporaba nefotosintetskih bakterij za pridobivanje spojin iz sončne energije ||https://www.sciencedaily.com/releases/2016/01/160104164221.htm||01.03.||04.03.||07.03.||Tina Ivančir||Iztok Štuhec||Maša Zorman
|-
| Polona Skrt||Aktivnost mitohondrija in staranje kožnih celic||https://www.sciencedaily.com/releases/2016/02/160226080947.htm||01.03.||04.03.||07.03.||Ajda Cafun||Maksimiljan Adamek||Jošt Hočevar
|-
| Andrej Ivanovski||Genski spmenjeni komarji bi lahko pomagali borbi proti malariji||https://www.sciencedaily.com/releases/2015/12/151207113839.htm||08.03.||11.03.||14.03.||Domen Vaupotič||Eva Klemenčič||Ana Halužan Vasle
|-
| Dominik Rebek||Vloga RQC sistema pri agregaciji proteinov||https://www.sciencedaily.com/releases/2016/03/160303112912.htm||08.03.||11.03.||14.03.||Aljaž Božič||Tomaž Žigon||Tanja Peric
|-
| Kaja Ujčič||Imunski sistem kot spodbujevalec raka||http://www.sciencedaily.com/releases/2016/02/160218060937.htm||08.03.||11.03.||14.03.||Eva Klemenčič||Tina Ivančir||Iztok Štuhec
|-
| David Dolhar||Umetna mišična tkiva s sposobnostjo samoobnove le stvar prihodnosti?||https://www.sciencedaily.com/releases/2016/01/160128154827.htm||08.03.||11.03.||14.03.||Polona Skrt||Ajda Cafun||Maksimiljan Adamek
|-
| Vida Štrancar||Vloga konformacijske spremembe kinaze v procesu bakterijske kemotakse||https://www.sciencedaily.com/releases/2015/12/151208134129.htm||15.03.||18.03.||21.03.||Andrej Ivanovski||Domen Vaupotič||Lana Vogrinec
|-
| Lara Turk||naslov||link||15.03.||18.03.||21.03.||Dominik Rebek||Aljaž Božič||Tomaž Žigon
|-
| Janja Murn||Virus HSV uspešen v boju z imunskim sistemom||https://www.sciencedaily.com/releases/2016/02/160204094928.htm||15.03.||18.03.||21.03.||Kaja Ujčič||Lana Vogrinec||Tina Ivančir
|-
| Zorana Andonović||naslov||link||15.03.||18.03.||21.03.||David Dolhar||Polona Skrt||Ajda Cafun
|-
| Ana Obaha||Vloga miRNA pri razvoju osteosarkoma in glioblastoma||https://www.sciencedaily.com/releases/2016/02/160223132545.htm||29.03.||01.04.||04.04.||Vida Štrancar||Andrej Ivanovski||Domen Vaupotič
|-
| Nadja Škafar||naslov||link||29.03.||01.04.||04.04.||Lara Turk||Dominik Rebek||Aljaž Božič
|-
| Marijana Mijatović||naslov||link||29.03.||01.04.||04.04.||Janja Murn||Kaja Ujčič||Lana Vogrinec
|-
| Aljaž Puž||naslov||link||29.03.||01.04.||04.04.||Zorana Andonović||David Dolhar||Polona Skrt
|-
| Ana Erčulj||naslov||link||05.04.||08.04.||11.04.||Ana Obaha||Vida Štrancar||Andrej Ivanovski
|-
| Urban Ferčec||naslov||link||05.04.||08.04.||11.04.||Nadja Škafar||Lara Turk||Dominik Rebek
|-
| Karin Kokalj||naslov||link||05.04.||08.04.||11.04.||Marijana Mijatović||Janja Murn||Kaja Ujčič
|-
| Aljoša Savić||naslov||link||05.04.||08.04.||11.04.||Aljaž Puž||Zorana Andonović||David Dolhar
|-
| Ela Hudovernik||Nevroni pod žarometi proteina FlicR1||https://www.sciencedaily.com/releases/2016/02/160224151217.htm||12.04.||15.04.||18.04.||Ana Erčulj||Ana Obaha||Vida Štrancar
|-
| David Titovšek||naslov||link||12.04.||15.04.||18.04.||Urban Ferčec||Nadja Škafar||Lara Turk
|-
| Zala Živič||naslov||https://www.sciencedaily.com/releases/2016/02/160215123751.htm||12.04.||15.04.||18.04.||Karin Kokalj||Marijana Mijatović||Janja Murn
|-
| Neli Sedej||naslov||https://www.sciencedaily.com/releases/2016/03/160317150008.htm||12.04.||15.04.||18.04.||Aljoša Savić||Aljaž Puž||Zorana Andonović
|-
| Aljoša Marinko||naslov||link||19.04.||22.04.||25.04.||Ela Hudovernik||Ana Erčulj||Ana Obaha
|-
| Melita Flander||naslov||link||19.04.||22.04.||25.04.||David Titovšek||Urban Ferčec||Nadja Škafar
|-
| Pia Lavriha||naslov||https://www.sciencedaily.com/releases/2016/01/160115100943.htm||19.04.||22.04.||25.04.||Zala Živič||Karin Kokalj||Marijana Mijatović
|-
| Katja Malenšek||naslov||link||19.04.||22.04.||25.04.||Neli Sedej||Aljoša Savić||Aljaž Puž
|-
| Kevin Heric||naslov||link||03.05.||06.05.||09.05.||Aljoša Marinko||Ela Hudovernik||Ana Erčulj
|-
| Jurij Nastran||naslov||link||03.05.||06.05.||09.05.||Melita Flander||David Titovšek||Urban Ferčec
|-
| Ajda Lenardič||naslov||link||03.05.||06.05.||09.05.||Pia Lavriha||Zala Živič||Karin Kokalj
|-
| Katarina Petra van Midden||naslov||link||03.05.||06.05.||09.05.||Katja Malenšek||Neli Sedej||Aljoša Savić
|-
| Valentina Novak||naslov||link||10.05.||13.05.||16.05.||Kevin Heric||Aljoša Marinko||Ela Hudovernik
|-
| Veronika Razpotnik||naslov||link||10.05.||13.05.||16.05.||Jurij Nastran||Melita Flander||David Titovšek
|-
| Luka Okorn||naslov||link||10.05.||13.05.||16.05.||Ajda Lenardič||Pia Lavriha||Zala Živič
|-
| Maša Zorman||naslov||link||10.05.||13.05.||16.05.||Katarina Petra van Midden||Katja Malenšek||Neli Sedej
|-
| Jošt Hočevar||naslov||link||17.05.||20.05.||23.05.||Valentina Novak||Kevin Heric||Aljoša Marinko
|-
| Ana Halužan Vasle||naslov||link||17.05.||20.05.||23.05.||Veronika Razpotnik||Jurij Nastran||Melita Flander
|-
| Tanja Peric||naslov||link||17.05.||20.05.||23.05.||Luka Okorn||Ajda Lenardič||Pia Lavriha
|-
| Iztok Štuhec||naslov||link||17.05.||20.05.||23.05.||Maša Zorman||Katarina Petra van Midden||Katja Malenšek
|-
| Maksimiljan Adamek||naslov||link||24.05.||27.05.||30.05.||Jošt Hočevar||Valentina Novak||Kevin Heric
|-
| Eva Klemenčič||naslov||link||24.05.||27.05.||30.05.||Ana Halužan Vasle||Veronika Razpotnik||Jurij Nastran
|-
| Tomaž Žigon||naslov||link||24.05.||27.05.||30.05.||Tanja Peric||Luka Okorn||Ajda Lenardič
|-
| Tina Ivančir||naslov||link||24.05.||27.05.||30.05.||Iztok Štuhec||Maša Zorman||Katarina Petra van Midden
|-
| Ajda Cafun||naslov||link||31.05.||03.06.||06.06.||Maksimiljan Adamek||Jošt Hočevar||Valentina Novak
|}

==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 2015. Osnova za seminar naj bo znanstveni članek, ki je podlaga za to novico. Poleg tega članka za seminar uporabite še najmanj pet drugih virov, od teh vsaj še dva druga znanstvena članka, ki se navezujeta na to vsebino.
* članke na temo lahko iščete v PubMed povezavi [http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/ tukaj]
* naslov izbrane teme in povezavo do novice vpišite v tabelo seminarjev takoj ko ste si izbrali temo, najkasneje pa en teden pred rokom za oddajo
* [[TBK2016 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 Cambria, font 11, enojni razmak, 2,5 cm robovi; tekst naj obsega okoli 1000 besed), vsebuje naj 1-2 sliki. 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!
*Celotni seminar naj obsega 2 strani A4 formata (po možnosti dvostransko tiskanje).
* Seminar oddajte do datuma oddaje, ki je naveden v tabeli v elektronski obliki z uporabo [http://bio.ijs.si/~zajec/tbk/poslji/ tega obrazca].
* vsi seminarji so v elektronski obliki dostopni [http://bio.ijs.si/~zajec/tbk/poslji//bioseminar/ tukaj].
* 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 12 minut. Recenzenti morajo biti na predstavitvi prisotni. Prvi recenzent vodi predstavitve in razpravo ter skrbi za to, da vse poteka v zastavljenih časovnih okvirih.
* Predstavitvi sledi razprava do 8 minut. Sledijo vprašanja prisotnih, recenzenti postavijo vsak vsaj dve vprašanji in na koncu podajo oceno predstavitve.
* En dan pred predstavitvijo na strežnik oddajte tudi končno verzijo. Na dan predstavitve morate oddati tudi končno (popravljeno) in natisnjeno verzijo seminarja v enem izvodu.
* Seminarska naloga in povzetek na wikiju morajo biti v slovenskem jeziku!

==Imena datotek==
Prosim vas, da vse datoteke, ki jih pošiljate poimenujete po spodnjih pravilih. Ne uporabljajte ČŽŠčžš!
Poslati morate naslednje datoteke:
* TBK_2016_Priimek_Ime.doc(x) za seminar, npr. TBK_2016_Guncar_Gregor.docx
* TBK_2016_Priimek_ime_final.doc(x) za končno verzijo seminarja
* TBK_2016_Priimek_Ime_rec_Priimek2.doc(x) za recenzijo, kjer je Priimek2 priimek recenzenta, npr. TBK_2016_Guncar_Gregor_rec_Scott.docx (če se pišete Scott in odajate recenzijo za seminar, ki ga je napisal Gunčar)
* TBK_2016_Priimek_Ime.ppt(x) za prezentacijo, npr TBK_2016_Guncar_Gregor.pptx
* TBK_2016_Priimek_Ime_clanek.pdf za datoteko PDF, ki vsebuje izvirni članek, npr. TBK_2016_Guncar_Gregor_clanek.pdf

==Ocenjevanje seminarjev==
Recenzenti ocenijo seminar tako, da izpolnijo [[https://docs.google.com/forms/d/1Hdg2OHCyG24qwLTnFt09yZTng46RIwaIiUqnKOdsJxQ/viewform recenzentsko poročilo]] na spletu.

== Mnenje o predstavitvi ==
Vsak posameznik '''mora''' oceniti seminar tako, da odda svoje [https://docs.google.com/forms/d/1VvE-jaKikfiDO5Gdybqgp9mf_0uJZfBbIK8PLXKDaS0/viewform 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.