Wiki FKKT - User contributions [en]

Identifikacija genov, ki se odzivajo na stres kislega okolja in inženiring odpornosti na kislo okolje v cianobakteriji Synechococcus elongatus PCC 7942

2024-05-06T20:12:54Z

Ela Kovač: /* Podrobnejša analiza šestih genov, ki so vključeni v ABC transportno pot */

Izhodiščni članek: [https://link.springer.com/article/10.1007/s00253-023-12984-5 Identifikacija genov, ki se odzivajo na stres kislega okolja in inženiring odpornosti na kislo okolje v cianobakteriji ''Synechococcus elongatus'' PCC 7942]
==Uvod==
''Synechococcus elongatus'' PCC 7942 je modelna enocelična cianobakterija, ki se pogosto uporablja za preučevanje fotosinteze in cirkadianih ritmov ter v sintezni biologiji za proizvodnjo različnih biogoriv in kemikalij, ki so ključne za uporabo v različnih industrijah (farmacevtska, avtomobilska, prehrambena). Vendar pa kisla okolja, kot so zakisana jezera, potoki in kisli dež, predstavljajo veliko omejitev v produktivnosti cianobakterije, saj se rast celic pri pH 5,5 skoraj ustavi, kar močno omejuje njeno vsestransko uporabo. Namen študije je odkriti, kateri diferenčno izraženi geni (''angl.'' differentially expressed genes, DEG) so ključni za odziv na stres kislega okolja (v nadaljevanju kislinski stres) in poskusiti razumeti mehanizem odpornosti nanj [1],[2].

==Delo in metode==
Za dosego pogojev dolgotrajnega kislinskega stresa so celice gojili v gojišču BG11 z dodatkom MES (hidrat 4-morfolin etan sulfonske kisline) do dosege pH vrednosti 5,7. Celice so gojili 60 ur. Kontrolne celice so gojili v istem gojišču pri pH vrednosti 7,5 brez dodatka MES. Za dosego kislinskega šoka pa so celice 60 ur gojili v gojišču BG11 (brez dodatka MES) pri pH 7,5, nato pa so dodali HCl, da so dosegli pH vrednost 5,7 ter celice gojili še 1 uro. Kontrolne celice so gojili v istem gojišču pri pH 7,5, vendar jim niso dodali HCl. Nato so zbrali vzorce in izvedli RNA sekvenciranje (RNA-seq) in qRT-PCR, da so določili ekspresijski nivo genov pri normalnih pogojih in v pogojih kislinskega stresa (dolgotrajni kislinski stres in kislinski šok). Na podlagi rezultatov so sintetizirali različne seve, pri čemer so imeli nekateri sevi izbite posamezne gene, nekateri so imeli te gene ponovno vnesene, nekateri sevi pa so imeli prekomerno izražene določene gene [1].

==Rezultati in razprava==

===Transkriptomska analiza na osnovi RNA-seq za proučevanje odziva na kislinski stres===
Najprej so izvedli transkriptomsko analizo na osnovi RNA-seq, da bi odkrili, kateri DEG-i in kateri mehanizmi so pomembni pri odpornosti na kislinski stres. Najprej so na osnovi rezultatov genske ekspresije izdelali analizo glavnih komponent (PCA) in ugotovili, da so različni pogoji (kontrola, dolgotrajni stres, kislinski šok) tvorili tri različne skupke. Nato so identificirali nadizražene in podizražene gene pri dolgotrajnem kislinskem stresu v primerjavi s kontrolo in ugotovili, da je bilo skupno 927 DEG, od tega 459 nadizraženih in 468 podizraženih genov. Analizirali so tudi take gene pri kislinskem šoku v primerjavi s kontrolo ter ugotovili, da je bilo skupno 1170 DEG-ov, od tega je bilo 544 nadizraženih, 626 pa podizraženih genov. Nato pa so med seboj primerjali še dolgotrajni kislinski stres in kislinski šok ter ugotovili, da je bilo pogojema skupnih 229 nadizraženih genov in 227 podizraženih genov. Določitev vseh DEG-ov jim je služila, da so s KEGG analizo določili 20 glavnih obogatenih metabolnih poti, v katerih so vključeni določeni DEG-i [1].

===Identifikacija DEG-ov, ki so vključeni v glavne obogatene metabolne poti===
Najbolj so jih zanimale glavne obogatene metabolne poti, v katere so bili vključeni nadizraženi geni pri dolgotrajnem kislinskem stresu v primerjavi s kontrolo. Glavne poti so vključevale dvokomponentni sistem, presnovo dušika, razgradnjo RNA, presnovo porfirina in klorofila ter transporterje ATP-vezavne kasete (ABC transporterji) [1].

Pri dvokomponentnem sistemu so odkrili 12 nadizraženih genov, pri katerih je vredno omeniti dva, to sta ''cikA'' in ''pixJse''. Prvi gen kodira za protein cikA, ki je ključnega pomena pri uravnavanju bakterijskih cirkadianih ritmov in se odziva na zunanje okoljske signale, ki vplivajo na redoks stanje celice. Drugi gen pa kodira za protein pixJSe, ki zaznava modro in zeleno svetlobo ter je pomemben za pozitivno fototaktično gibljivost, kar je bistveno za zagotavljanje optimalne fotosintezne učinkovitosti. Ugotovitev nakazuje, da sta gena pomembna pri odzivu na spremembe zunanjih okoljskih signalov, vključno z znižanjem pH vrednosti. Naslednja obogatena pot je bila presnova dušika, ki je ključnega pomena za ohranjanje ustreznega ravnotežja med ogljikom in dušikom ter je pomembna pri pojavu evtrofikacije v vodnih ekosistemih. Med nadizraženimi geni so bili najpomembnejši geni, ki kodirajo za proteine, vključene v NrtABCD kompleks. Ta je ključen za sprejem in prenos nitrata ter protonov. V eni izmed drugih študij so pokazali, da je kompleks pomemben tako za nadzor transmembranskega prehoda protonov kot tudi za razvoj odpornosti na kislo okolje s črpanjem H+ ionov iz gojišča in pretvorbo nitrata v amoniak [1].

Najpomembnejša obogatena pot pa je bila ABC transportna pot. Pri tej poti so pri dolgotrajnem kislinskem stresu v primerjavi s kontrolo identificirali 15 nadizraženih genov. ABC transporterji so glavni membranski transportni sistemi v cianobakterijah, kjer je pri prenosu substratov ključna hidroliza ATP. Delujejo lahko kot importerji, ki v celico prinašajo hranila in druge potrebne molekule, lahko pa delujejo kot eksporterji, ki pomagajo pri izločanju strupenih snovi iz celice in vzdrževanju celične homeostaze. To je ključno za zaščito celice pred abiotskim stresom ter drugimi neugodnimi okoljskimi razmerami. ABC transporterji so sestavljeni iz dveh transmembranskih domen, ki sta vgrajeni v membranski dvosloj in dveh ABC domen, ki sta prisotni na citoplazemski strani. Importerji so odvisni še od vezavnega proteina, ki v periplazmi veže ligand in ga prinese do transporterja [1],[3].

===Podrobnejša analiza šestih genov, ki so vključeni v ABC transportno pot===
Z analizo izbitja enega gena so podrobneje analizirali šest genov, ki so ključni za uravnavanje odpornosti na kislinske pogoje. Določeni geni so bili: ''chIL'', ''chIN'', ''pex'', ''synpcc7942_2038'', ''synpcc7942_1890'' in ''synpcc7942_2547''. Gen ''chlL'' kodira za železovo-žveplov ATP vezavni protein, ki je del od svetlobe neodvisne protoklorofilne reduktaze, ''chlN'' pa kodira za njeno N podenoto. V cianobakterijah je klorofil II pomemben za odziv na različne okoljske stresne pogoje, medtem ko je železo pomemben pri procesu fotosinteze in njegova razpoložljivost neposredno vpliva na sintezo klorofila. Ugotovitve nakazujejo, da oba gena vplivata na kislinski stres preko regulacije fotosintetskega sistema [1].

Naslednja dva gena sta bila ''pex'' in ''synpcc7942_2038'', ki spadata v družino HTH (''angl.'' helix-turn-helix) transkripcijskih regulatorjev. Gen ''pex'' kodira za cirkadiani elongator, ki tvori dimer in služi kot negativni regulator proteina kaiA. Dokazano je bilo, da inaktivacija gena ''pex'' povzroči agregacijo kaiA mRNA, kar povzroči skrajšan cirkadiani cikel. Hkrati pa sistemi, ki nadzorujejo cirkadiani ritem sodelujejo tudi pri odzivu na osmotski stres. Gen ''synpcc7942_2038'' je član družine ksenobiotičnih odzivnih elementov (XRE) in je podoben transkripcijskemu regulatorju SutR v ''E. coli''. SutR uravnava izražanje genov, ki so pomembni za poti, ki sodelujejo pri asimilaciji železa. V eni od študij so pokazali, da je asimilacija železa v bakteriji ''Corynebacterium glutamicum'' ključna za odpornost proti kislinskemu stresu. Zadnja dva gena sta ''synpcc7942_1890'' in ''synpcc7942_2547'', katerih funkcija žal ni znana, vendar sta pomembna pri regulaciji odpornosti organizma na kislinske pogoje [1].

===Posamično izbitje šestih genov, pomembnih za odpornost na kislinski stres===
Da bi proučili, če so omenjeni geni pomembni pri odpornosti na kislinski stres, so pripravili šest različnih sevov, v katerih so izbili po enega od šestih genov. Nato so mutante in divji tip (WT) gojili v gojišču BG11 pri pH 7,5 in pH 5,6 ter opazovali razlike v rasti celic. Za nadaljnje preverjanje vpletenosti teh genov pri odpornosti na kislinski stres so naredili komplementarne seve, kar pomeni, da so v mutante nazaj vnesli zapise za posamezne gene pod kontrolo promotorja Pcpc560. Gre za močan promotor, sestavljen iz dveh promotorjev, katerih zapis izhaja iz gena ''cpcB'' iz ''Synechocystis sp.'' 6803 ter iz 14 vezavnih mest za transkripcijske faktorje. Komplementarne seve so gojili pri enakih pogojih kot mutante [1],[4].

Analiza rasti celic je pokazala, da so v gojišču BG11 pri pH 7,5 vse mutante in njihovi komplementarni sevi zrastli enako kot WT, kar je pomenilo, da izbitje šestih genov in njihova komplementacija niso imeli negativnih vplivov na rast celice pri normalnih pH pogojih. Analiza rasti v gojišču BG11 pri pH 5,6 pa je pokazala, da je bila rast mutiranih sevov močno zavrta v primerjavi z WT, medtem ko se je rast komplementarnih sevov skoraj približala rasti WT. Rezultati nakazujejo, da so omenjeni geni ključni za odpornost proti kislinskemu stresu [1].

===Inženiring odpornosti cianobakterije na kisle pogoje s prekomernim izražanjem genov ''chlL'' in ''chlN''===
V končnem eksperimentu so v WT izvedli še prekomerno izražanje posameznih šestih genov. Analiza odpornosti v kislih pogojih je pokazala, da je odpornost povečalo posamezno prekomerno izražanje le dveh od šestih genov, in sicer genov ''chlL'' in ''chlN'' [1].

==Zaključek in nadaljnje raziskave==
Z vidika sintezne biologije bi izboljšava odpornosti na kislinski stres v cianobakteriji ''S. elongatus'' PCC 7942 služila za večjo produktivnost in robustnost organizma. V prihodnosti bi lahko študijo nadgradili tako, da bi raziskali, pri kateri temperaturi, slanosti, količini razpoložljivosti hranil ali količini svetlobe pride do zmanjšane produktivnosti cianobakterij. Zopet bi lahko identificirali DEG-e, ki so vključeni v obogatene metabolne poti in sintetizirali seve, ki bi bili odporni na določene okoljske pogoje.

==Viri==
[1] J. Zhang, T. Sun, W. Zhang, L. Chen: Identification of acidic stress-responsive genes and acid tolerance engineering in Synechococcus elongatus PCC 7942. Appl Microbiol Biotechnol 2024, 108, 1–11.

[2] A. Parmar, N. K. Singh, A. Pandey, E. Gnansounou, D. Madamwar: Cyanobacteria and microalgae: A positive prospect for biofuels. Bioresource Technology. November 2011, pp 10163–10172.

[3] D. C. Rees, E. Johnson, O. Lewinson: ABC transporters: The power to change. Nature Reviews Molecular Cell Biology. March 2009, pp 218–227.

[4] J. Zhou, H. Zhang, H. Meng, Y. Zhu, G. Bao, Y. Zhang, Y. Li, Y. Ma: Discovery of a super-strong promoter enables efficient production of heterologous proteins in cyanobacteria. Sci Rep 2014, 4.

Identifikacija genov, ki se odzivajo na stres kislega okolja in inženiring odpornosti na kislo okolje v cianobakteriji Synechococcus elongatus PCC 7942

2024-05-06T20:12:14Z

Ela Kovač: /* Identifikacija DEG-ov, ki so vključeni v glavne obogatene metabolne poti */

Izhodiščni članek: [https://link.springer.com/article/10.1007/s00253-023-12984-5 Identifikacija genov, ki se odzivajo na stres kislega okolja in inženiring odpornosti na kislo okolje v cianobakteriji ''Synechococcus elongatus'' PCC 7942]
==Uvod==
''Synechococcus elongatus'' PCC 7942 je modelna enocelična cianobakterija, ki se pogosto uporablja za preučevanje fotosinteze in cirkadianih ritmov ter v sintezni biologiji za proizvodnjo različnih biogoriv in kemikalij, ki so ključne za uporabo v različnih industrijah (farmacevtska, avtomobilska, prehrambena). Vendar pa kisla okolja, kot so zakisana jezera, potoki in kisli dež, predstavljajo veliko omejitev v produktivnosti cianobakterije, saj se rast celic pri pH 5,5 skoraj ustavi, kar močno omejuje njeno vsestransko uporabo. Namen študije je odkriti, kateri diferenčno izraženi geni (''angl.'' differentially expressed genes, DEG) so ključni za odziv na stres kislega okolja (v nadaljevanju kislinski stres) in poskusiti razumeti mehanizem odpornosti nanj [1],[2].

==Delo in metode==
Za dosego pogojev dolgotrajnega kislinskega stresa so celice gojili v gojišču BG11 z dodatkom MES (hidrat 4-morfolin etan sulfonske kisline) do dosege pH vrednosti 5,7. Celice so gojili 60 ur. Kontrolne celice so gojili v istem gojišču pri pH vrednosti 7,5 brez dodatka MES. Za dosego kislinskega šoka pa so celice 60 ur gojili v gojišču BG11 (brez dodatka MES) pri pH 7,5, nato pa so dodali HCl, da so dosegli pH vrednost 5,7 ter celice gojili še 1 uro. Kontrolne celice so gojili v istem gojišču pri pH 7,5, vendar jim niso dodali HCl. Nato so zbrali vzorce in izvedli RNA sekvenciranje (RNA-seq) in qRT-PCR, da so določili ekspresijski nivo genov pri normalnih pogojih in v pogojih kislinskega stresa (dolgotrajni kislinski stres in kislinski šok). Na podlagi rezultatov so sintetizirali različne seve, pri čemer so imeli nekateri sevi izbite posamezne gene, nekateri so imeli te gene ponovno vnesene, nekateri sevi pa so imeli prekomerno izražene določene gene [1].

==Rezultati in razprava==

===Transkriptomska analiza na osnovi RNA-seq za proučevanje odziva na kislinski stres===
Najprej so izvedli transkriptomsko analizo na osnovi RNA-seq, da bi odkrili, kateri DEG-i in kateri mehanizmi so pomembni pri odpornosti na kislinski stres. Najprej so na osnovi rezultatov genske ekspresije izdelali analizo glavnih komponent (PCA) in ugotovili, da so različni pogoji (kontrola, dolgotrajni stres, kislinski šok) tvorili tri različne skupke. Nato so identificirali nadizražene in podizražene gene pri dolgotrajnem kislinskem stresu v primerjavi s kontrolo in ugotovili, da je bilo skupno 927 DEG, od tega 459 nadizraženih in 468 podizraženih genov. Analizirali so tudi take gene pri kislinskem šoku v primerjavi s kontrolo ter ugotovili, da je bilo skupno 1170 DEG-ov, od tega je bilo 544 nadizraženih, 626 pa podizraženih genov. Nato pa so med seboj primerjali še dolgotrajni kislinski stres in kislinski šok ter ugotovili, da je bilo pogojema skupnih 229 nadizraženih genov in 227 podizraženih genov. Določitev vseh DEG-ov jim je služila, da so s KEGG analizo določili 20 glavnih obogatenih metabolnih poti, v katerih so vključeni določeni DEG-i [1].

===Identifikacija DEG-ov, ki so vključeni v glavne obogatene metabolne poti===
Najbolj so jih zanimale glavne obogatene metabolne poti, v katere so bili vključeni nadizraženi geni pri dolgotrajnem kislinskem stresu v primerjavi s kontrolo. Glavne poti so vključevale dvokomponentni sistem, presnovo dušika, razgradnjo RNA, presnovo porfirina in klorofila ter transporterje ATP-vezavne kasete (ABC transporterji) [1].

Pri dvokomponentnem sistemu so odkrili 12 nadizraženih genov, pri katerih je vredno omeniti dva, to sta ''cikA'' in ''pixJse''. Prvi gen kodira za protein cikA, ki je ključnega pomena pri uravnavanju bakterijskih cirkadianih ritmov in se odziva na zunanje okoljske signale, ki vplivajo na redoks stanje celice. Drugi gen pa kodira za protein pixJSe, ki zaznava modro in zeleno svetlobo ter je pomemben za pozitivno fototaktično gibljivost, kar je bistveno za zagotavljanje optimalne fotosintezne učinkovitosti. Ugotovitev nakazuje, da sta gena pomembna pri odzivu na spremembe zunanjih okoljskih signalov, vključno z znižanjem pH vrednosti. Naslednja obogatena pot je bila presnova dušika, ki je ključnega pomena za ohranjanje ustreznega ravnotežja med ogljikom in dušikom ter je pomembna pri pojavu evtrofikacije v vodnih ekosistemih. Med nadizraženimi geni so bili najpomembnejši geni, ki kodirajo za proteine, vključene v NrtABCD kompleks. Ta je ključen za sprejem in prenos nitrata ter protonov. V eni izmed drugih študij so pokazali, da je kompleks pomemben tako za nadzor transmembranskega prehoda protonov kot tudi za razvoj odpornosti na kislo okolje s črpanjem H+ ionov iz gojišča in pretvorbo nitrata v amoniak [1].

Najpomembnejša obogatena pot pa je bila ABC transportna pot. Pri tej poti so pri dolgotrajnem kislinskem stresu v primerjavi s kontrolo identificirali 15 nadizraženih genov. ABC transporterji so glavni membranski transportni sistemi v cianobakterijah, kjer je pri prenosu substratov ključna hidroliza ATP. Delujejo lahko kot importerji, ki v celico prinašajo hranila in druge potrebne molekule, lahko pa delujejo kot eksporterji, ki pomagajo pri izločanju strupenih snovi iz celice in vzdrževanju celične homeostaze. To je ključno za zaščito celice pred abiotskim stresom ter drugimi neugodnimi okoljskimi razmerami. ABC transporterji so sestavljeni iz dveh transmembranskih domen, ki sta vgrajeni v membranski dvosloj in dveh ABC domen, ki sta prisotni na citoplazemski strani. Importerji so odvisni še od vezavnega proteina, ki v periplazmi veže ligand in ga prinese do transporterja [1],[3].

===Podrobnejša analiza šestih genov, ki so vključeni v ABC transportno pot===
Z analizo izbitja enega gena so podrobneje analizirali šest genov, ki so ključni za uravnavanje odpornosti na kislinske pogoje. Določeni geni so bili: ''chIL'', ''chIN'', ''pex'', ''synpcc7942_2038'', ''synpcc7942_1890'' in ''synpcc7942_2547''. Gen ''chlL'' kodira za železovo-žveplov ATP vezavni protein, ki je del od svetlobe neodvisne protoklorofilne reduktaze, ''chlN'' pa kodira za njeno N podenoto. V cianobakterijah je klorofil II pomemben za odziv na različne okoljske stresne pogoje, medtem ko je železo pomemben pri procesu fotosinteze in njegova razpoložljivost neposredno vpliva na sintezo klorofila. Ugotovitve nakazujejo, da oba gena vplivata na kislinski stres preko regulacije fotosintetskega sistema [1].

Naslednja dva gena sta bila ''pex'' in ''synpcc7942_2038'', ki spadata v družino HTH (''ang.'' helix-turn-helix) transkripcijskih regulatorjev. Gen ''pex'' kodira za cirkadiani elongator, ki tvori dimer in služi kot negativni regulator proteina kaiA. Dokazano je bilo, da inaktivacija gena ''pex'' povzroči agregacijo kaiA mRNA, kar povzroči skrajšan cirkadiani cikel. Hkrati pa sistemi, ki nadzorujejo cirkadiani ritem sodelujejo tudi pri odzivu na osmotski stres. Gen ''synpcc7942_2038'' je član družine ksenobiotičnih odzivnih elementov (XRE) in je podoben transkripcijskemu regulatorju SutR v ''E. coli''. SutR uravnava izražanje genov, ki so pomembni za poti, ki sodelujejo pri asimilaciji železa. V eni od študij so pokazali, da je asimilacija železa v bakteriji ''Corynebacterium glutamicum'' ključna za odpornost proti kislinskemu stresu. Zadnja dva gena sta ''synpcc7942_1890'' in ''synpcc7942_2547'', katerih funkcija žal ni znana, vendar sta pomembna pri regulaciji odpornosti organizma na kislinske pogoje [1].

===Posamično izbitje šestih genov, pomembnih za odpornost na kislinski stres===
Da bi proučili, če so omenjeni geni pomembni pri odpornosti na kislinski stres, so pripravili šest različnih sevov, v katerih so izbili po enega od šestih genov. Nato so mutante in divji tip (WT) gojili v gojišču BG11 pri pH 7,5 in pH 5,6 ter opazovali razlike v rasti celic. Za nadaljnje preverjanje vpletenosti teh genov pri odpornosti na kislinski stres so naredili komplementarne seve, kar pomeni, da so v mutante nazaj vnesli zapise za posamezne gene pod kontrolo promotorja Pcpc560. Gre za močan promotor, sestavljen iz dveh promotorjev, katerih zapis izhaja iz gena ''cpcB'' iz ''Synechocystis sp.'' 6803 ter iz 14 vezavnih mest za transkripcijske faktorje. Komplementarne seve so gojili pri enakih pogojih kot mutante [1],[4].

Analiza rasti celic je pokazala, da so v gojišču BG11 pri pH 7,5 vse mutante in njihovi komplementarni sevi zrastli enako kot WT, kar je pomenilo, da izbitje šestih genov in njihova komplementacija niso imeli negativnih vplivov na rast celice pri normalnih pH pogojih. Analiza rasti v gojišču BG11 pri pH 5,6 pa je pokazala, da je bila rast mutiranih sevov močno zavrta v primerjavi z WT, medtem ko se je rast komplementarnih sevov skoraj približala rasti WT. Rezultati nakazujejo, da so omenjeni geni ključni za odpornost proti kislinskemu stresu [1].

===Inženiring odpornosti cianobakterije na kisle pogoje s prekomernim izražanjem genov ''chlL'' in ''chlN''===
V končnem eksperimentu so v WT izvedli še prekomerno izražanje posameznih šestih genov. Analiza odpornosti v kislih pogojih je pokazala, da je odpornost povečalo posamezno prekomerno izražanje le dveh od šestih genov, in sicer genov ''chlL'' in ''chlN'' [1].

==Zaključek in nadaljnje raziskave==
Z vidika sintezne biologije bi izboljšava odpornosti na kislinski stres v cianobakteriji ''S. elongatus'' PCC 7942 služila za večjo produktivnost in robustnost organizma. V prihodnosti bi lahko študijo nadgradili tako, da bi raziskali, pri kateri temperaturi, slanosti, količini razpoložljivosti hranil ali količini svetlobe pride do zmanjšane produktivnosti cianobakterij. Zopet bi lahko identificirali DEG-e, ki so vključeni v obogatene metabolne poti in sintetizirali seve, ki bi bili odporni na določene okoljske pogoje.

==Viri==
[1] J. Zhang, T. Sun, W. Zhang, L. Chen: Identification of acidic stress-responsive genes and acid tolerance engineering in Synechococcus elongatus PCC 7942. Appl Microbiol Biotechnol 2024, 108, 1–11.

[2] A. Parmar, N. K. Singh, A. Pandey, E. Gnansounou, D. Madamwar: Cyanobacteria and microalgae: A positive prospect for biofuels. Bioresource Technology. November 2011, pp 10163–10172.

[3] D. C. Rees, E. Johnson, O. Lewinson: ABC transporters: The power to change. Nature Reviews Molecular Cell Biology. March 2009, pp 218–227.

[4] J. Zhou, H. Zhang, H. Meng, Y. Zhu, G. Bao, Y. Zhang, Y. Li, Y. Ma: Discovery of a super-strong promoter enables efficient production of heterologous proteins in cyanobacteria. Sci Rep 2014, 4.

Identifikacija genov, ki se odzivajo na stres kislega okolja in inženiring odpornosti na kislo okolje v cianobakteriji Synechococcus elongatus PCC 7942

2024-05-06T20:10:20Z

Ela Kovač: /* Rezultati in razprava */

Izhodiščni članek: [https://link.springer.com/article/10.1007/s00253-023-12984-5 Identifikacija genov, ki se odzivajo na stres kislega okolja in inženiring odpornosti na kislo okolje v cianobakteriji ''Synechococcus elongatus'' PCC 7942]
==Uvod==
''Synechococcus elongatus'' PCC 7942 je modelna enocelična cianobakterija, ki se pogosto uporablja za preučevanje fotosinteze in cirkadianih ritmov ter v sintezni biologiji za proizvodnjo različnih biogoriv in kemikalij, ki so ključne za uporabo v različnih industrijah (farmacevtska, avtomobilska, prehrambena). Vendar pa kisla okolja, kot so zakisana jezera, potoki in kisli dež, predstavljajo veliko omejitev v produktivnosti cianobakterije, saj se rast celic pri pH 5,5 skoraj ustavi, kar močno omejuje njeno vsestransko uporabo. Namen študije je odkriti, kateri diferenčno izraženi geni (''angl.'' differentially expressed genes, DEG) so ključni za odziv na stres kislega okolja (v nadaljevanju kislinski stres) in poskusiti razumeti mehanizem odpornosti nanj [1],[2].

==Delo in metode==
Za dosego pogojev dolgotrajnega kislinskega stresa so celice gojili v gojišču BG11 z dodatkom MES (hidrat 4-morfolin etan sulfonske kisline) do dosege pH vrednosti 5,7. Celice so gojili 60 ur. Kontrolne celice so gojili v istem gojišču pri pH vrednosti 7,5 brez dodatka MES. Za dosego kislinskega šoka pa so celice 60 ur gojili v gojišču BG11 (brez dodatka MES) pri pH 7,5, nato pa so dodali HCl, da so dosegli pH vrednost 5,7 ter celice gojili še 1 uro. Kontrolne celice so gojili v istem gojišču pri pH 7,5, vendar jim niso dodali HCl. Nato so zbrali vzorce in izvedli RNA sekvenciranje (RNA-seq) in qRT-PCR, da so določili ekspresijski nivo genov pri normalnih pogojih in v pogojih kislinskega stresa (dolgotrajni kislinski stres in kislinski šok). Na podlagi rezultatov so sintetizirali različne seve, pri čemer so imeli nekateri sevi izbite posamezne gene, nekateri so imeli te gene ponovno vnesene, nekateri sevi pa so imeli prekomerno izražene določene gene [1].

==Rezultati in razprava==

===Transkriptomska analiza na osnovi RNA-seq za proučevanje odziva na kislinski stres===
Najprej so izvedli transkriptomsko analizo na osnovi RNA-seq, da bi odkrili, kateri DEG-i in kateri mehanizmi so pomembni pri odpornosti na kislinski stres. Najprej so na osnovi rezultatov genske ekspresije izdelali analizo glavnih komponent (PCA) in ugotovili, da so različni pogoji (kontrola, dolgotrajni stres, kislinski šok) tvorili tri različne skupke. Nato so identificirali nadizražene in podizražene gene pri dolgotrajnem kislinskem stresu v primerjavi s kontrolo in ugotovili, da je bilo skupno 927 DEG, od tega 459 nadizraženih in 468 podizraženih genov. Analizirali so tudi take gene pri kislinskem šoku v primerjavi s kontrolo ter ugotovili, da je bilo skupno 1170 DEG-ov, od tega je bilo 544 nadizraženih, 626 pa podizraženih genov. Nato pa so med seboj primerjali še dolgotrajni kislinski stres in kislinski šok ter ugotovili, da je bilo pogojema skupnih 229 nadizraženih genov in 227 podizraženih genov. Določitev vseh DEG-ov jim je služila, da so s KEGG analizo določili 20 glavnih obogatenih metabolnih poti, v katerih so vključeni določeni DEG-i [1].

===Identifikacija DEG-ov, ki so vključeni v glavne obogatene metabolne poti===
Najbolj so jih zanimale glavne obogatene metabolne poti, v katere so bili vključeni nadizraženi geni pri dolgotrajnem kislinskem stresu v primerjavi s kontrolo. Glavne poti so vključevale dvokomponentni sistem, presnovo dušika, razgradnjo RNA, presnovo porfirina in klorofila ter transporterje ATP-vezavne kasete (ABC transporterji) [1].

Pri dvokomponentnem sistemu so odkrili 12 nadizraženih genov, pri katerih je vredno omeniti dva, to sta ''cikA'' in ''pixJse''. CikA je ključnega pomena pri uravnavanju bakterijskih cirkadianih ritmov in se odziva na zunanje okoljske signale, ki vplivajo na redoks stanje celice. PixJSe zaznava modro in zeleno svetlobo in je pomemben za pozitivno fototaktično gibljivost, kar je bistveno za zagotavljanje optimalne fotosintezne učinkovitosti. Ugotovitev nakazuje, da sta gena pomembna pri odzivu na spremembe zunanjih okoljskih signalov, vključno z znižanjem pH vrednosti. Naslednja obogatena pot je bila presnova dušika, ki je ključnega pomena za ohranjanje ustreznega ravnotežja med ogljikom in dušikom ter je pomembna pri pojavu evtrofikacije v vodnih ekosistemih. Med nadizraženimi geni so bili najpomembnejši geni, ki kodirajo za proteine, vključene v NrtABCD kompleks. Ta je ključen za sprejem in prenos nitrata ter protonov. V eni izmed drugih študij so pokazali, da je kompleks pomemben tako za nadzor transmembranskega prehoda protonov kot tudi za razvoj odpornosti na kislo okolje s črpanjem H+ ionov iz gojišča in pretvorbo nitrata v amoniak [1].

Najpomembnejša obogatena pot pa je bila ABC transportna pot. Pri tej poti so pri dolgotrajnem kislinskem stresu v primerjavi s kontrolo identificirali 15 nadizraženih genov. ABC transporterji so glavni membranski transportni sistemi v cianobakterijah, kjer je pri prenosu substratov ključna hidroliza ATP. Delujejo lahko kot importerji, ki v celico prinašajo hranila in druge potrebne molekule, lahko pa delujejo kot eksporterji, ki pomagajo pri izločanju strupenih snovi iz celice in vzdrževanju celične homeostaze. To je ključno za zaščito celice pred abiotskim stresom ter drugimi neugodnimi okoljskimi razmerami. ABC transporterji so sestavljeni iz dveh transmembranskih domen, ki sta vgrajeni v membranski dvosloj in dveh ABC domen, ki sta prisotni na citoplazemski strani. Importerji so odvisni še od vezavnega proteina, ki v periplazmi veže ligand in ga prinese do transporterja [1],[3].

===Podrobnejša analiza šestih genov, ki so vključeni v ABC transportno pot===
Z analizo izbitja enega gena so podrobneje analizirali šest genov, ki so ključni za uravnavanje odpornosti na kislinske pogoje. Določeni geni so bili: ''chIL'', ''chIN'', ''pex'', ''synpcc7942_2038'', ''synpcc7942_1890'' in ''synpcc7942_2547''. Gen ''chlL'' kodira za železovo-žveplov ATP vezavni protein, ki je del od svetlobe neodvisne protoklorofilne reduktaze, ''chlN'' pa kodira za njeno N podenoto. V cianobakterijah je klorofil II pomemben za odziv na različne okoljske stresne pogoje, medtem ko je železo pomemben pri procesu fotosinteze in njegova razpoložljivost neposredno vpliva na sintezo klorofila. Ugotovitve nakazujejo, da oba gena vplivata na kislinski stres preko regulacije fotosintetskega sistema [1].

Naslednja dva gena sta bila ''pex'' in ''synpcc7942_2038'', ki spadata v družino HTH (''ang.'' helix-turn-helix) transkripcijskih regulatorjev. Gen ''pex'' kodira za cirkadiani elongator, ki tvori dimer in služi kot negativni regulator proteina kaiA. Dokazano je bilo, da inaktivacija gena ''pex'' povzroči agregacijo kaiA mRNA, kar povzroči skrajšan cirkadiani cikel. Hkrati pa sistemi, ki nadzorujejo cirkadiani ritem sodelujejo tudi pri odzivu na osmotski stres. Gen ''synpcc7942_2038'' je član družine ksenobiotičnih odzivnih elementov (XRE) in je podoben transkripcijskemu regulatorju SutR v ''E. coli''. SutR uravnava izražanje genov, ki so pomembni za poti, ki sodelujejo pri asimilaciji železa. V eni od študij so pokazali, da je asimilacija železa v bakteriji ''Corynebacterium glutamicum'' ključna za odpornost proti kislinskemu stresu. Zadnja dva gena sta ''synpcc7942_1890'' in ''synpcc7942_2547'', katerih funkcija žal ni znana, vendar sta pomembna pri regulaciji odpornosti organizma na kislinske pogoje [1].

===Posamično izbitje šestih genov, pomembnih za odpornost na kislinski stres===
Da bi proučili, če so omenjeni geni pomembni pri odpornosti na kislinski stres, so pripravili šest različnih sevov, v katerih so izbili po enega od šestih genov. Nato so mutante in divji tip (WT) gojili v gojišču BG11 pri pH 7,5 in pH 5,6 ter opazovali razlike v rasti celic. Za nadaljnje preverjanje vpletenosti teh genov pri odpornosti na kislinski stres so naredili komplementarne seve, kar pomeni, da so v mutante nazaj vnesli zapise za posamezne gene pod kontrolo promotorja Pcpc560. Gre za močan promotor, sestavljen iz dveh promotorjev, katerih zapis izhaja iz gena ''cpcB'' iz ''Synechocystis sp.'' 6803 ter iz 14 vezavnih mest za transkripcijske faktorje. Komplementarne seve so gojili pri enakih pogojih kot mutante [1],[4].

Analiza rasti celic je pokazala, da so v gojišču BG11 pri pH 7,5 vse mutante in njihovi komplementarni sevi zrastli enako kot WT, kar je pomenilo, da izbitje šestih genov in njihova komplementacija niso imeli negativnih vplivov na rast celice pri normalnih pH pogojih. Analiza rasti v gojišču BG11 pri pH 5,6 pa je pokazala, da je bila rast mutiranih sevov močno zavrta v primerjavi z WT, medtem ko se je rast komplementarnih sevov skoraj približala rasti WT. Rezultati nakazujejo, da so omenjeni geni ključni za odpornost proti kislinskemu stresu [1].

===Inženiring odpornosti cianobakterije na kisle pogoje s prekomernim izražanjem genov ''chlL'' in ''chlN''===
V končnem eksperimentu so v WT izvedli še prekomerno izražanje posameznih šestih genov. Analiza odpornosti v kislih pogojih je pokazala, da je odpornost povečalo posamezno prekomerno izražanje le dveh od šestih genov, in sicer genov ''chlL'' in ''chlN'' [1].

==Zaključek in nadaljnje raziskave==
Z vidika sintezne biologije bi izboljšava odpornosti na kislinski stres v cianobakteriji ''S. elongatus'' PCC 7942 služila za večjo produktivnost in robustnost organizma. V prihodnosti bi lahko študijo nadgradili tako, da bi raziskali, pri kateri temperaturi, slanosti, količini razpoložljivosti hranil ali količini svetlobe pride do zmanjšane produktivnosti cianobakterij. Zopet bi lahko identificirali DEG-e, ki so vključeni v obogatene metabolne poti in sintetizirali seve, ki bi bili odporni na določene okoljske pogoje.

==Viri==
[1] J. Zhang, T. Sun, W. Zhang, L. Chen: Identification of acidic stress-responsive genes and acid tolerance engineering in Synechococcus elongatus PCC 7942. Appl Microbiol Biotechnol 2024, 108, 1–11.

[2] A. Parmar, N. K. Singh, A. Pandey, E. Gnansounou, D. Madamwar: Cyanobacteria and microalgae: A positive prospect for biofuels. Bioresource Technology. November 2011, pp 10163–10172.

[3] D. C. Rees, E. Johnson, O. Lewinson: ABC transporters: The power to change. Nature Reviews Molecular Cell Biology. March 2009, pp 218–227.

[4] J. Zhou, H. Zhang, H. Meng, Y. Zhu, G. Bao, Y. Zhang, Y. Li, Y. Ma: Discovery of a super-strong promoter enables efficient production of heterologous proteins in cyanobacteria. Sci Rep 2014, 4.

Identifikacija genov, ki se odzivajo na stres kislega okolja in inženiring odpornosti na kislo okolje v cianobakteriji Synechococcus elongatus PCC 7942

2024-05-06T20:09:51Z

Ela Kovač: /* Uvod */

Izhodiščni članek: [https://link.springer.com/article/10.1007/s00253-023-12984-5 Identifikacija genov, ki se odzivajo na stres kislega okolja in inženiring odpornosti na kislo okolje v cianobakteriji ''Synechococcus elongatus'' PCC 7942]
==Uvod==
''Synechococcus elongatus'' PCC 7942 je modelna enocelična cianobakterija, ki se pogosto uporablja za preučevanje fotosinteze in cirkadianih ritmov ter v sintezni biologiji za proizvodnjo različnih biogoriv in kemikalij, ki so ključne za uporabo v različnih industrijah (farmacevtska, avtomobilska, prehrambena). Vendar pa kisla okolja, kot so zakisana jezera, potoki in kisli dež, predstavljajo veliko omejitev v produktivnosti cianobakterije, saj se rast celic pri pH 5,5 skoraj ustavi, kar močno omejuje njeno vsestransko uporabo. Namen študije je odkriti, kateri diferenčno izraženi geni (''angl.'' differentially expressed genes, DEG) so ključni za odziv na stres kislega okolja (v nadaljevanju kislinski stres) in poskusiti razumeti mehanizem odpornosti nanj [1],[2].

==Delo in metode==
Za dosego pogojev dolgotrajnega kislinskega stresa so celice gojili v gojišču BG11 z dodatkom MES (hidrat 4-morfolin etan sulfonske kisline) do dosege pH vrednosti 5,7. Celice so gojili 60 ur. Kontrolne celice so gojili v istem gojišču pri pH vrednosti 7,5 brez dodatka MES. Za dosego kislinskega šoka pa so celice 60 ur gojili v gojišču BG11 (brez dodatka MES) pri pH 7,5, nato pa so dodali HCl, da so dosegli pH vrednost 5,7 ter celice gojili še 1 uro. Kontrolne celice so gojili v istem gojišču pri pH 7,5, vendar jim niso dodali HCl. Nato so zbrali vzorce in izvedli RNA sekvenciranje (RNA-seq) in qRT-PCR, da so določili ekspresijski nivo genov pri normalnih pogojih in v pogojih kislinskega stresa (dolgotrajni kislinski stres in kislinski šok). Na podlagi rezultatov so sintetizirali različne seve, pri čemer so imeli nekateri sevi izbite posamezne gene, nekateri so imeli te gene ponovno vnesene, nekateri sevi pa so imeli prekomerno izražene določene gene [1].

==Rezultati in razprava==

===Transkriptomska analiza na osnovi RNA-seq za proučevanje odziva na kislinski stres===
Najprej so izvedli transkriptomsko analizo na osnovi RNA-seq, da bi odkrili, kateri DEG-i in kateri mehanizmi so pomembni pri odpornosti na kislinski stres. Najprej so na osnovi rezultatov genske ekspresije izdelali analizo glavnih komponent (PCA) in ugotovili, da so različni pogoji (kontrola, dolgotrajni stres, kislinski šok) tvorili tri različne skupke. Nato so identificirali nadizražene in podizražene gene pri dolgotrajnem kislinskem stresu v primerjavi s kontrolo in ugotovili, da je bilo skupno 927 DEG, od tega 459 nadizraženih in 468 podizraženih genov. Analizirali so tudi take gene pri kislinskem šoku v primerjavi s kontrolo ter ugotovili, da je bilo skupno 1170 DEGov, od tega je bilo 544 nadizraženih, 626 pa podizraženih genov. Nato pa so med seboj primerjali še dolgotrajni kislinski stres in kislinski šok ter ugotovili, da je bilo pogojema skupnih 229 nadizraženih genov in 227 podizraženih genov. Določitev vseh DEG-ov jim je služila, da so s KEGG analizo določili 20 glavnih obogatenih metabolnih poti, v katerih so vključeni določeni DEG-i [1].

===Identifikacija DEG-ov, ki so vključeni v glavne obogatene metabolne poti===
Najbolj so jih zanimale glavne obogatene metabolne poti, v katere so bili vključeni nadizraženi geni pri dolgotrajnem kislinskem stresu v primerjavi s kontrolo. Glavne poti so vključevale dvokomponentni sistem, presnovo dušika, razgradnjo RNA, presnovo porfirina in klorofila ter transporterje ATP-vezavne kasete (ABC transporterji) [1].

Pri dvokomponentnem sistemu so odkrili 12 nadizraženih genov, pri katerih je vredno omeniti dva, to sta ''cikA'' in ''pixJse''. CikA je ključnega pomena pri uravnavanju bakterijskih cirkadianih ritmov in se odziva na zunanje okoljske signale, ki vplivajo na redoks stanje celice. PixJSe zaznava modro in zeleno svetlobo in je pomemben za pozitivno fototaktično gibljivost, kar je bistveno za zagotavljanje optimalne fotosintezne učinkovitosti. Ugotovitev nakazuje, da sta gena pomembna pri odzivu na spremembe zunanjih okoljskih signalov, vključno z znižanjem pH vrednosti. Naslednja obogatena pot je bila presnova dušika, ki je ključnega pomena za ohranjanje ustreznega ravnotežja med ogljikom in dušikom ter je pomembna pri pojavu evtrofikacije v vodnih ekosistemih. Med nadizraženimi geni so bili najpomembnejši geni, ki kodirajo za proteine, vključene v NrtABCD kompleks. Ta je ključen za sprejem in prenos nitrata ter protonov. V eni izmed drugih študij so pokazali, da je kompleks pomemben tako za nadzor transmembranskega prehoda protonov kot tudi za razvoj odpornosti na kislo okolje s črpanjem H+ ionov iz gojišča in pretvorbo nitrata v amoniak [1].

Najpomembnejša obogatena pot pa je bila ABC transportna pot. Pri tej poti so pri dolgotrajnem kislinskem stresu v primerjavi s kontrolo identificirali 15 nadizraženih genov. ABC transporterji so glavni membranski transportni sistemi v cianobakterijah, kjer je pri prenosu substratov ključna hidroliza ATP. Delujejo lahko kot importerji, ki v celico prinašajo hranila in druge potrebne molekule, lahko pa delujejo kot eksporterji, ki pomagajo pri izločanju strupenih snovi iz celice in vzdrževanju celične homeostaze. To je ključno za zaščito celice pred abiotskim stresom ter drugimi neugodnimi okoljskimi razmerami. ABC transporterji so sestavljeni iz dveh transmembranskih domen, ki sta vgrajeni v membranski dvosloj in dveh ABC domen, ki sta prisotni na citoplazemski strani. Importerji so odvisni še od vezavnega proteina, ki v periplazmi veže ligand in ga prinese do transporterja [1],[3].

===Podrobnejša analiza šestih genov, ki so vključeni v ABC transportno pot===
Z analizo izbitja enega gena so podrobneje analizirali šest genov, ki so ključni za uravnavanje odpornosti na kislinske pogoje. Določeni geni so bili: ''chIL'', ''chIN'', ''pex'', ''synpcc7942_2038'', ''synpcc7942_1890'' in ''synpcc7942_2547''. Gen ''chlL'' kodira za železovo-žveplov ATP vezavni protein, ki je del od svetlobe neodvisne protoklorofilne reduktaze, ''chlN'' pa kodira za njeno N podenoto. V cianobakterijah je klorofil II pomemben za odziv na različne okoljske stresne pogoje, medtem ko je železo pomemben pri procesu fotosinteze in njegova razpoložljivost neposredno vpliva na sintezo klorofila. Ugotovitve nakazujejo, da oba gena vplivata na kislinski stres preko regulacije fotosintetskega sistema [1].

Naslednja dva gena sta bila ''pex'' in ''synpcc7942_2038'', ki spadata v družino HTH (''ang.'' helix-turn-helix) transkripcijskih regulatorjev. Gen ''pex'' kodira za cirkadiani elongator, ki tvori dimer in služi kot negativni regulator proteina kaiA. Dokazano je bilo, da inaktivacija gena ''pex'' povzroči agregacijo kaiA mRNA, kar povzroči skrajšan cirkadiani cikel. Hkrati pa sistemi, ki nadzorujejo cirkadiani ritem sodelujejo tudi pri odzivu na osmotski stres. Gen ''synpcc7942_2038'' je član družine ksenobiotičnih odzivnih elementov (XRE) in je podoben transkripcijskemu regulatorju SutR v ''E. coli''. SutR uravnava izražanje genov, ki so pomembni za poti, ki sodelujejo pri asimilaciji železa. V eni od študij so pokazali, da je asimilacija železa v bakteriji ''Corynebacterium glutamicum'' ključna za odpornost proti kislinskemu stresu. Zadnja dva gena sta ''synpcc7942_1890'' in ''synpcc7942_2547'', katerih funkcija žal ni znana, vendar sta pomembna pri regulaciji odpornosti organizma na kislinske pogoje [1].

===Posamično izbitje šestih genov, pomembnih za odpornost na kislinski stres===
Da bi proučili, če so omenjeni geni pomembni pri odpornosti na kislinski stres, so pripravili šest različnih sevov, v katerih so izbili po enega od šestih genov. Nato so mutante in divji tip (WT) gojili v gojišču BG11 pri pH 7,5 in pH 5,6 ter opazovali razlike v rasti celic. Za nadaljnje preverjanje vpletenosti teh genov pri odpornosti na kislinski stres so naredili komplementarne seve, kar pomeni, da so v mutante nazaj vnesli zapise za posamezne gene pod kontrolo promotorja Pcpc560. Gre za močan promotor, sestavljen iz dveh promotorjev, katerih zapis izhaja iz gena ''cpcB'' iz ''Synechocystis sp.'' 6803 ter iz 14 vezavnih mest za transkripcijske faktorje. Komplementarne seve so gojili pri enakih pogojih kot mutante [1],[4].

Analiza rasti celic je pokazala, da so v gojišču BG11 pri pH 7,5 vse mutante in njihovi komplementarni sevi zrastli enako kot WT, kar je pomenilo, da izbitje šestih genov in njihova komplementacija niso imeli negativnih vplivov na rast celice pri normalnih pH pogojih. Analiza rasti v gojišču BG11 pri pH 5,6 pa je pokazala, da je bila rast mutiranih sevov močno zavrta v primerjavi z WT, medtem ko se je rast komplementarnih sevov skoraj približala rasti WT. Rezultati nakazujejo, da so omenjeni geni ključni za odpornost proti kislinskemu stresu [1].

===Inženiring odpornosti cianobakterije na kisle pogoje s prekomernim izražanjem genov ''chlL'' in ''chlN''===
V končnem eksperimentu so v WT izvedli še prekomerno izražanje posameznih šestih genov. Analiza odpornosti v kislih pogojih je pokazala, da je odpornost povečalo posamezno prekomerno izražanje le dveh od šestih genov, in sicer genov ''chlL'' in ''chlN'' [1].

==Zaključek in nadaljnje raziskave==
Z vidika sintezne biologije bi izboljšava odpornosti na kislinski stres v cianobakteriji ''S. elongatus'' PCC 7942 služila za večjo produktivnost in robustnost organizma. V prihodnosti bi lahko študijo nadgradili tako, da bi raziskali, pri kateri temperaturi, slanosti, količini razpoložljivosti hranil ali količini svetlobe pride do zmanjšane produktivnosti cianobakterij. Zopet bi lahko identificirali DEG-e, ki so vključeni v obogatene metabolne poti in sintetizirali seve, ki bi bili odporni na določene okoljske pogoje.

==Viri==
[1] J. Zhang, T. Sun, W. Zhang, L. Chen: Identification of acidic stress-responsive genes and acid tolerance engineering in Synechococcus elongatus PCC 7942. Appl Microbiol Biotechnol 2024, 108, 1–11.

[2] A. Parmar, N. K. Singh, A. Pandey, E. Gnansounou, D. Madamwar: Cyanobacteria and microalgae: A positive prospect for biofuels. Bioresource Technology. November 2011, pp 10163–10172.

[3] D. C. Rees, E. Johnson, O. Lewinson: ABC transporters: The power to change. Nature Reviews Molecular Cell Biology. March 2009, pp 218–227.

[4] J. Zhou, H. Zhang, H. Meng, Y. Zhu, G. Bao, Y. Zhang, Y. Li, Y. Ma: Discovery of a super-strong promoter enables efficient production of heterologous proteins in cyanobacteria. Sci Rep 2014, 4.

Identifikacija genov, ki se odzivajo na stres kislega okolja in inženiring odpornosti na kislo okolje v cianobakteriji Synechococcus elongatus PCC 7942

2024-05-06T18:34:12Z

Ela Kovač:

Izhodiščni članek: [https://link.springer.com/article/10.1007/s00253-023-12984-5 Identifikacija genov, ki se odzivajo na stres kislega okolja in inženiring odpornosti na kislo okolje v cianobakteriji ''Synechococcus elongatus'' PCC 7942]
==Uvod==
''Synechococcus elongatus'' PCC 7942 je modelna enocelična cianobakterija, ki se pogosto uporablja za preučevanje fotosinteze in cirkadianih ritmov ter v sintezni biologiji za proizvodnjo različnih biogoriv in kemikalij, ki so ključne za uporabo v različnih industrijah (farmacevtska, avtomobilska, prehrambena). Vendar pa kisla okolja, kot so zakisana jezera, potoki in kisli dež, predstavljajo veliko omejitev v produktivnosti cianobakterije, saj se rast celic pri pH 5,5 skoraj ustavi, kar močno omejuje njeno vsestransko uporabo. Namen študije je odkriti, kateri diferenčno izraženi geni (angl. differentially expressed genes, DEG) so ključni za odziv na stres kislega okolja (v nadaljevanju kislinski stres) in poskusiti razumeti mehanizem odpornosti nanj [1],[2].

==Delo in metode==
Za dosego pogojev dolgotrajnega kislinskega stresa so celice gojili v gojišču BG11 z dodatkom MES (hidrat 4-morfolin etan sulfonske kisline) do dosege pH vrednosti 5,7. Celice so gojili 60 ur. Kontrolne celice so gojili v istem gojišču pri pH vrednosti 7,5 brez dodatka MES. Za dosego kislinskega šoka pa so celice 60 ur gojili v gojišču BG11 (brez dodatka MES) pri pH 7,5, nato pa so dodali HCl, da so dosegli pH vrednost 5,7 ter celice gojili še 1 uro. Kontrolne celice so gojili v istem gojišču pri pH 7,5, vendar jim niso dodali HCl. Nato so zbrali vzorce in izvedli RNA sekvenciranje (RNA-seq) in qRT-PCR, da so določili ekspresijski nivo genov pri normalnih pogojih in v pogojih kislinskega stresa (dolgotrajni kislinski stres in kislinski šok). Na podlagi rezultatov so sintetizirali različne seve, pri čemer so imeli nekateri sevi izbite posamezne gene, nekateri so imeli te gene ponovno vnesene, nekateri sevi pa so imeli prekomerno izražene določene gene [1].

==Rezultati in razprava==

===Transkriptomska analiza na osnovi RNA-seq za proučevanje odziva na kislinski stres===
Najprej so izvedli transkriptomsko analizo na osnovi RNA-seq, da bi odkrili, kateri DEG-i in kateri mehanizmi so pomembni pri odpornosti na kislinski stres. Najprej so na osnovi rezultatov genske ekspresije izdelali analizo glavnih komponent (PCA) in ugotovili, da so različni pogoji (kontrola, dolgotrajni stres, kislinski šok) tvorili tri različne skupke. Nato so identificirali nadizražene in podizražene gene pri dolgotrajnem kislinskem stresu v primerjavi s kontrolo in ugotovili, da je bilo skupno 927 DEG, od tega 459 nadizraženih in 468 podizraženih genov. Analizirali so tudi take gene pri kislinskem šoku v primerjavi s kontrolo ter ugotovili, da je bilo skupno 1170 DEGov, od tega je bilo 544 nadizraženih, 626 pa podizraženih genov. Nato pa so med seboj primerjali še dolgotrajni kislinski stres in kislinski šok ter ugotovili, da je bilo pogojema skupnih 229 nadizraženih genov in 227 podizraženih genov. Določitev vseh DEG-ov jim je služila, da so s KEGG analizo določili 20 glavnih obogatenih metabolnih poti, v katerih so vključeni določeni DEG-i [1].

===Identifikacija DEG-ov, ki so vključeni v glavne obogatene metabolne poti===
Najbolj so jih zanimale glavne obogatene metabolne poti, v katere so bili vključeni nadizraženi geni pri dolgotrajnem kislinskem stresu v primerjavi s kontrolo. Glavne poti so vključevale dvokomponentni sistem, presnovo dušika, razgradnjo RNA, presnovo porfirina in klorofila ter transporterje ATP-vezavne kasete (ABC transporterji) [1].

Pri dvokomponentnem sistemu so odkrili 12 nadizraženih genov, pri katerih je vredno omeniti dva, to sta ''cikA'' in ''pixJse''. CikA je ključnega pomena pri uravnavanju bakterijskih cirkadianih ritmov in se odziva na zunanje okoljske signale, ki vplivajo na redoks stanje celice. PixJSe zaznava modro in zeleno svetlobo in je pomemben za pozitivno fototaktično gibljivost, kar je bistveno za zagotavljanje optimalne fotosintezne učinkovitosti. Ugotovitev nakazuje, da sta gena pomembna pri odzivu na spremembe zunanjih okoljskih signalov, vključno z znižanjem pH vrednosti. Naslednja obogatena pot je bila presnova dušika, ki je ključnega pomena za ohranjanje ustreznega ravnotežja med ogljikom in dušikom ter je pomembna pri pojavu evtrofikacije v vodnih ekosistemih. Med nadizraženimi geni so bili najpomembnejši geni, ki kodirajo za proteine, vključene v NrtABCD kompleks. Ta je ključen za sprejem in prenos nitrata ter protonov. V eni izmed drugih študij so pokazali, da je kompleks pomemben tako za nadzor transmembranskega prehoda protonov kot tudi za razvoj odpornosti na kislo okolje s črpanjem H+ ionov iz gojišča in pretvorbo nitrata v amoniak [1].

Najpomembnejša obogatena pot pa je bila ABC transportna pot. Pri tej poti so pri dolgotrajnem kislinskem stresu v primerjavi s kontrolo identificirali 15 nadizraženih genov. ABC transporterji so glavni membranski transportni sistemi v cianobakterijah, kjer je pri prenosu substratov ključna hidroliza ATP. Delujejo lahko kot importerji, ki v celico prinašajo hranila in druge potrebne molekule, lahko pa delujejo kot eksporterji, ki pomagajo pri izločanju strupenih snovi iz celice in vzdrževanju celične homeostaze. To je ključno za zaščito celice pred abiotskim stresom ter drugimi neugodnimi okoljskimi razmerami. ABC transporterji so sestavljeni iz dveh transmembranskih domen, ki sta vgrajeni v membranski dvosloj in dveh ABC domen, ki sta prisotni na citoplazemski strani. Importerji so odvisni še od vezavnega proteina, ki v periplazmi veže ligand in ga prinese do transporterja [1],[3].

===Podrobnejša analiza šestih genov, ki so vključeni v ABC transportno pot===
Z analizo izbitja enega gena so podrobneje analizirali šest genov, ki so ključni za uravnavanje odpornosti na kislinske pogoje. Določeni geni so bili: ''chIL'', ''chIN'', ''pex'', ''synpcc7942_2038'', ''synpcc7942_1890'' in ''synpcc7942_2547''. Gen ''chlL'' kodira za železovo-žveplov ATP vezavni protein, ki je del od svetlobe neodvisne protoklorofilne reduktaze, ''chlN'' pa kodira za njeno N podenoto. V cianobakterijah je klorofil II pomemben za odziv na različne okoljske stresne pogoje, medtem ko je železo pomemben pri procesu fotosinteze in njegova razpoložljivost neposredno vpliva na sintezo klorofila. Ugotovitve nakazujejo, da oba gena vplivata na kislinski stres preko regulacije fotosintetskega sistema [1].

Naslednja dva gena sta bila ''pex'' in ''synpcc7942_2038'', ki spadata v družino HTH (''ang.'' helix-turn-helix) transkripcijskih regulatorjev. Gen ''pex'' kodira za cirkadiani elongator, ki tvori dimer in služi kot negativni regulator proteina kaiA. Dokazano je bilo, da inaktivacija gena ''pex'' povzroči agregacijo kaiA mRNA, kar povzroči skrajšan cirkadiani cikel. Hkrati pa sistemi, ki nadzorujejo cirkadiani ritem sodelujejo tudi pri odzivu na osmotski stres. Gen ''synpcc7942_2038'' je član družine ksenobiotičnih odzivnih elementov (XRE) in je podoben transkripcijskemu regulatorju SutR v ''E. coli''. SutR uravnava izražanje genov, ki so pomembni za poti, ki sodelujejo pri asimilaciji železa. V eni od študij so pokazali, da je asimilacija železa v bakteriji ''Corynebacterium glutamicum'' ključna za odpornost proti kislinskemu stresu. Zadnja dva gena sta ''synpcc7942_1890'' in ''synpcc7942_2547'', katerih funkcija žal ni znana, vendar sta pomembna pri regulaciji odpornosti organizma na kislinske pogoje [1].

===Posamično izbitje šestih genov, pomembnih za odpornost na kislinski stres===
Da bi proučili, če so omenjeni geni pomembni pri odpornosti na kislinski stres, so pripravili šest različnih sevov, v katerih so izbili po enega od šestih genov. Nato so mutante in divji tip (WT) gojili v gojišču BG11 pri pH 7,5 in pH 5,6 ter opazovali razlike v rasti celic. Za nadaljnje preverjanje vpletenosti teh genov pri odpornosti na kislinski stres so naredili komplementarne seve, kar pomeni, da so v mutante nazaj vnesli zapise za posamezne gene pod kontrolo promotorja Pcpc560. Gre za močan promotor, sestavljen iz dveh promotorjev, katerih zapis izhaja iz gena ''cpcB'' iz ''Synechocystis sp.'' 6803 ter iz 14 vezavnih mest za transkripcijske faktorje. Komplementarne seve so gojili pri enakih pogojih kot mutante [1],[4].

Analiza rasti celic je pokazala, da so v gojišču BG11 pri pH 7,5 vse mutante in njihovi komplementarni sevi zrastli enako kot WT, kar je pomenilo, da izbitje šestih genov in njihova komplementacija niso imeli negativnih vplivov na rast celice pri normalnih pH pogojih. Analiza rasti v gojišču BG11 pri pH 5,6 pa je pokazala, da je bila rast mutiranih sevov močno zavrta v primerjavi z WT, medtem ko se je rast komplementarnih sevov skoraj približala rasti WT. Rezultati nakazujejo, da so omenjeni geni ključni za odpornost proti kislinskemu stresu [1].

===Inženiring odpornosti cianobakterije na kisle pogoje s prekomernim izražanjem genov ''chlL'' in ''chlN''===
V končnem eksperimentu so v WT izvedli še prekomerno izražanje posameznih šestih genov. Analiza odpornosti v kislih pogojih je pokazala, da je odpornost povečalo posamezno prekomerno izražanje le dveh od šestih genov, in sicer genov ''chlL'' in ''chlN'' [1].

==Zaključek in nadaljnje raziskave==
Z vidika sintezne biologije bi izboljšava odpornosti na kislinski stres v cianobakteriji ''S. elongatus'' PCC 7942 služila za večjo produktivnost in robustnost organizma. V prihodnosti bi lahko študijo nadgradili tako, da bi raziskali, pri kateri temperaturi, slanosti, količini razpoložljivosti hranil ali količini svetlobe pride do zmanjšane produktivnosti cianobakterij. Zopet bi lahko identificirali DEG-e, ki so vključeni v obogatene metabolne poti in sintetizirali seve, ki bi bili odporni na določene okoljske pogoje.

==Viri==
[1] J. Zhang, T. Sun, W. Zhang, L. Chen: Identification of acidic stress-responsive genes and acid tolerance engineering in Synechococcus elongatus PCC 7942. Appl Microbiol Biotechnol 2024, 108, 1–11.

[2] A. Parmar, N. K. Singh, A. Pandey, E. Gnansounou, D. Madamwar: Cyanobacteria and microalgae: A positive prospect for biofuels. Bioresource Technology. November 2011, pp 10163–10172.

[3] D. C. Rees, E. Johnson, O. Lewinson: ABC transporters: The power to change. Nature Reviews Molecular Cell Biology. March 2009, pp 218–227.

[4] J. Zhou, H. Zhang, H. Meng, Y. Zhu, G. Bao, Y. Zhang, Y. Li, Y. Ma: Discovery of a super-strong promoter enables efficient production of heterologous proteins in cyanobacteria. Sci Rep 2014, 4.

Identifikacija genov, ki se odzivajo na stres kislega okolja in inženiring odpornosti na kislo okolje v cianobakteriji Synechococcus elongatus PCC 7942

2024-05-06T18:33:20Z

Ela Kovač: Created page with "Izhodiščni članek: [https://link.springer.com/article/10.1007/s00253-023-12984-5 Identifikacija genov, ki se odzivajo na stres kislega okolja in inženiring odpornosti na kislo okolje v cianobakteriji ''Synechococcus elongatus'' PCC 7942] ==Uvod== ''Synechococcus elongatus'' PCC 7942 je modelna enocelična cianobakterija, ki se pogosto uporablja za preučevanje fotosinteze in cirkadianih ritmov ter v sintezni biologiji za proizvodnjo različnih biogoriv in kemikalij,..."

Izhodiščni članek: [https://link.springer.com/article/10.1007/s00253-023-12984-5 Identifikacija genov, ki se odzivajo na stres kislega okolja in inženiring odpornosti na kislo okolje v cianobakteriji ''Synechococcus elongatus'' PCC 7942]
==Uvod==
''Synechococcus elongatus'' PCC 7942 je modelna enocelična cianobakterija, ki se pogosto uporablja za preučevanje fotosinteze in cirkadianih ritmov ter v sintezni biologiji za proizvodnjo različnih biogoriv in kemikalij, ki so ključne za uporabo v različnih industrijah (farmacevtska, avtomobilska, prehrambena). Vendar pa kisla okolja, kot so zakisana jezera, potoki in kisli dež, predstavljajo veliko omejitev v produktivnosti cianobakterije, saj se rast celic pri pH 5,5 skoraj ustavi, kar močno omejuje njeno vsestransko uporabo. Namen študije je odkriti, kateri diferenčno izraženi geni (angl. differentially expressed genes, DEG) so ključni za odziv na stres kislega okolja (v nadaljevanju kislinski stres) in poskusiti razumeti mehanizem odpornosti nanj [1],[2].

==Delo in metode==
Za dosego pogojev dolgotrajnega kislinskega stresa so celice gojili v gojišču BG11 z dodatkom MES (hidrat 4-morfolin etan sulfonske kisline) do dosege pH vrednosti 5,7. Celice so gojili 60 ur. Kontrolne celice so gojili v istem gojišču pri pH vrednosti 7,5 brez dodatka MES. Za dosego kislinskega šoka pa so celice 60 ur gojili v gojišču BG11 (brez dodatka MES) pri pH 7,5, nato pa so dodali HCl, da so dosegli pH vrednost 5,7 ter celice gojili še 1 uro. Kontrolne celice so gojili v istem gojišču pri pH 7,5, vendar jim niso dodali HCl. Nato so zbrali vzorce in izvedli RNA sekvenciranje (RNA-seq) in qRT-PCR, da so določili ekspresijski nivo genov pri normalnih pogojih in v pogojih kislinskega stresa (dolgotrajni kislinski stres in kislinski šok). Na podlagi rezultatov so sintetizirali različne seve, pri čemer so imeli nekateri sevi izbite posamezne gene, nekateri so imeli te gene ponovno vnesene, nekateri sevi pa so imeli prekomerno izražene določene gene [1].

==Rezultati in razprava==

===Transkriptomska analiza na osnovi RNA-seq za proučevanje odziva na kislinski stres===
Najprej so izvedli transkriptomsko analizo na osnovi RNA-seq, da bi odkrili, kateri DEG-i in kateri mehanizmi so pomembni pri odpornosti na kislinski stres. Najprej so na osnovi rezultatov genske ekspresije izdelali analizo glavnih komponent (PCA) in ugotovili, da so različni pogoji (kontrola, dolgotrajni stres, kislinski šok) tvorili tri različne skupke. Nato so identificirali nadizražene in podizražene gene pri dolgotrajnem kislinskem stresu v primerjavi s kontrolo in ugotovili, da je bilo skupno 927 DEG, od tega 459 nadizraženih in 468 podizraženih genov. Analizirali so tudi take gene pri kislinskem šoku v primerjavi s kontrolo ter ugotovili, da je bilo skupno 1170 DEGov, od tega je bilo 544 nadizraženih, 626 pa podizraženih genov. Nato pa so med seboj primerjali še dolgotrajni kislinski stres in kislinski šok ter ugotovili, da je bilo pogojema skupnih 229 nadizraženih genov in 227 podizraženih genov. Določitev vseh DEG-ov jim je služila, da so s KEGG analizo določili 20 glavnih obogatenih metabolnih poti, v katerih so vključeni določeni DEG-i [1].

===Identifikacija DEG-ov, ki so vključeni v glavne obogatene metabolne poti===
Najbolj so jih zanimale glavne obogatene metabolne poti, v katere so bili vključeni nadizraženi geni pri dolgotrajnem kislinskem stresu v primerjavi s kontrolo. Glavne poti so vključevale dvokomponentni sistem, presnovo dušika, razgradnjo RNA, presnovo porfirina in klorofila ter transporterje ATP-vezavne kasete (ABC transporterji) [1].

Pri dvokomponentnem sistemu so odkrili 12 nadizraženih genov, pri katerih je vredno omeniti dva, to sta ''cikA'' in ''pixJse''. CikA je ključnega pomena pri uravnavanju bakterijskih cirkadianih ritmov in se odziva na zunanje okoljske signale, ki vplivajo na redoks stanje celice. PixJSe zaznava modro in zeleno svetlobo in je pomemben za pozitivno fototaktično gibljivost, kar je bistveno za zagotavljanje optimalne fotosintezne učinkovitosti. Ugotovitev nakazuje, da sta gena pomembna pri odzivu na spremembe zunanjih okoljskih signalov, vključno z znižanjem pH vrednosti. Naslednja obogatena pot je bila presnova dušika, ki je ključnega pomena za ohranjanje ustreznega ravnotežja med ogljikom in dušikom ter je pomembna pri pojavu evtrofikacije v vodnih ekosistemih. Med nadizraženimi geni so bili najpomembnejši geni, ki kodirajo za proteine, vključene v NrtABCD kompleks. Ta je ključen za sprejem in prenos nitrata ter protonov. V eni izmed drugih študij so pokazali, da je kompleks pomemben tako za nadzor transmembranskega prehoda protonov kot tudi za razvoj odpornosti na kislo okolje s črpanjem H+ ionov iz gojišča in pretvorbo nitrata v amoniak [1].

Najpomembnejša obogatena pot pa je bila ABC transportna pot. Pri tej poti so pri dolgotrajnem kislinskem stresu v primerjavi s kontrolo identificirali 15 nadizraženih genov. ABC transporterji so glavni membranski transportni sistemi v cianobakterijah, kjer je pri prenosu substratov ključna hidroliza ATP. Delujejo lahko kot importerji, ki v celico prinašajo hranila in druge potrebne molekule, lahko pa delujejo kot eksporterji, ki pomagajo pri izločanju strupenih snovi iz celice in vzdrževanju celične homeostaze. To je ključno za zaščito celice pred abiotskim stresom ter drugimi neugodnimi okoljskimi razmerami. ABC transporterji so sestavljeni iz dveh transmembranskih domen, ki sta vgrajeni v membranski dvosloj in dveh ABC domen, ki sta prisotni na citoplazemski strani. Importerji so odvisni še od vezavnega proteina, ki v periplazmi veže ligand in ga prinese do transporterja [1],[3].

===Podrobnejša analiza šestih genov, ki so vključeni v ABC transportno pot===
Z analizo izbitja enega gena so podrobneje analizirali šest genov, ki so ključni za uravnavanje odpornosti na kislinske pogoje. Določeni geni so bili: ''chIL'', ''chIN'', ''pex'', ''synpcc7942_2038'', ''synpcc7942_1890'' in ''synpcc7942_2547''. Gen ''chlL'' kodira za železovo-žveplov ATP vezavni protein, ki je del od svetlobe neodvisne protoklorofilne reduktaze, ''chlN'' pa kodira za njeno N podenoto. V cianobakterijah je klorofil II pomemben za odziv na različne okoljske stresne pogoje, medtem ko je železo pomemben pri procesu fotosinteze in njegova razpoložljivost neposredno vpliva na sintezo klorofila. Ugotovitve nakazujejo, da oba gena vplivata na kislinski stres preko regulacije fotosintetskega sistema [1].

Naslednja dva gena sta bila ''pex'' in ''synpcc7942_2038'', ki spadata v družino HTH (''ang.'' helix-turn-helix) transkripcijskih regulatorjev. Gen ''pex'' kodira za cirkadiani elongator, ki tvori dimer in služi kot negativni regulator proteina kaiA. Dokazano je bilo, da inaktivacija gena ''pex'' povzroči agregacijo kaiA mRNA, kar povzroči skrajšan cirkadiani cikel. Hkrati pa sistemi, ki nadzorujejo cirkadiani ritem sodelujejo tudi pri odzivu na osmotski stres. Gen ''synpcc7942_2038'' je član družine ksenobiotičnih odzivnih elementov (XRE) in je podoben transkripcijskemu regulatorju SutR v ''E. coli''. SutR uravnava izražanje genov, ki so pomembni za poti, ki sodelujejo pri asimilaciji železa. V eni od študij so pokazali, da je asimilacija železa v bakteriji ''Corynebacterium glutamicum'' ključna za odpornost proti kislinskemu stresu. Zadnja dva gena sta ''synpcc7942_1890'' in ''synpcc7942_2547'', katerih funkcija žal ni znana, vendar sta pomembna pri regulaciji odpornosti organizma na kislinske pogoje [1].

===Posamično izbitje šestih genov, pomembnih za odpornost na kislinski stres===
Da bi proučili, če so omenjeni geni pomembni pri odpornosti na kislinski stres, so pripravili šest različnih sevov, v katerih so izbili po enega od šestih genov. Nato so mutante in divji tip (WT) gojili v gojišču BG11 pri pH 7,5 in pH 5,6 ter opazovali razlike v rasti celic. Za nadaljnje preverjanje vpletenosti teh genov pri odpornosti na kislinski stres so naredili komplementarne seve, kar pomeni, da so v mutante nazaj vnesli zapise za posamezne gene pod kontrolo promotorja Pcpc560. Gre za močan promotor, sestavljen iz dveh promotorjev, katerih zapis izhaja iz gena ''cpcB'' iz ''Synechocystis sp.'' 6803 ter iz 14 vezavnih mest za transkripcijske faktorje. Komplementarne seve so gojili pri enakih pogojih kot mutante [1],[4].

Analiza rasti celic je pokazala, da so v gojišču BG11 pri pH 7,5 vse mutante in njihovi komplementarni sevi zrastli enako kot WT, kar je pomenilo, da izbitje šestih genov in njihova komplementacija niso imeli negativnih vplivov na rast celice pri normalnih pH pogojih. Analiza rasti v gojišču BG11 pri pH 5,6 pa je pokazala, da je bila rast mutiranih sevov močno zavrta v primerjavi z WT, medtem ko se je rast komplementarnih sevov skoraj približala rasti WT. Rezultati nakazujejo, da so omenjeni geni ključni za odpornost proti kislinskemu stresu [1].

===Inženiring odpornosti cianobakterije na kisle pogoje s prekomernim izražanjem genov ''chlL'' in ''chlN'===
V končnem eksperimentu so v WT izvedli še prekomerno izražanje posameznih šestih genov. Analiza odpornosti v kislih pogojih je pokazala, da je odpornost povečalo posamezno prekomerno izražanje le dveh od šestih genov, in sicer genov ''chlL'' in ''chlN'' [1].

==Zaključek in nadaljnje raziskave==
Z vidika sintezne biologije bi izboljšava odpornosti na kislinski stres v cianobakteriji ''S. elongatus'' PCC 7942 služila za večjo produktivnost in robustnost organizma. V prihodnosti bi lahko študijo nadgradili tako, da bi raziskali, pri kateri temperaturi, slanosti, količini razpoložljivosti hranil ali količini svetlobe pride do zmanjšane produktivnosti cianobakterij. Zopet bi lahko identificirali DEG-e, ki so vključeni v obogatene metabolne poti in sintetizirali seve, ki bi bili odporni na določene okoljske pogoje.

==Viri==
[1] J. Zhang, T. Sun, W. Zhang, L. Chen: Identification of acidic stress-responsive genes and acid tolerance engineering in Synechococcus elongatus PCC 7942. Appl Microbiol Biotechnol 2024, 108, 1–11.

[2] A. Parmar, N. K. Singh, A. Pandey, E. Gnansounou, D. Madamwar: Cyanobacteria and microalgae: A positive prospect for biofuels. Bioresource Technology. November 2011, pp 10163–10172.

[3] D. C. Rees, E. Johnson, O. Lewinson: ABC transporters: The power to change. Nature Reviews Molecular Cell Biology. March 2009, pp 218–227.

[4] J. Zhou, H. Zhang, H. Meng, Y. Zhu, G. Bao, Y. Zhang, Y. Li, Y. Ma: Discovery of a super-strong promoter enables efficient production of heterologous proteins in cyanobacteria. Sci Rep 2014, 4.

Seminarji SB 2023/24

2024-05-06T18:11:18Z

Ela Kovač:

V študijskem letu 2023/24 študenti in študentke pri Sintezni biologiji 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.) 
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Sinteznobiološki_pristop_k_sestavljanju_in_ponovnemu_zagonu_klinično_pomembnih_fagov_Pseudomonas_aeruginosa Sinteznobiološki pristop k sestavljanju in ponovnemu zagonu klinično pomembnih fagov ''Pseudomonas aeruginosa''] (Bor Krajnik)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Optogenetsko_prostorsko_vzorčenje_kooperacije_pri_glivah_kvasovkah Optogenetsko prostorsko vzorčenje kooperacije pri glivah kvasovkah] (Martin Stanonik)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Sintetična_celična_linija_za_inducibilno_pakiranje_virusa_influence_A Sintetična celična linija za inducibilno pakiranje virusa influence A] (Klara Razboršek)
# [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Uporaba_sesalskega_RNA-vezavnega_proteina_Musashi-1_kot_alosterično_reguliranega_translacijskega_represorja_v_E._coli Uporaba sesalskega RNA-vezavnega proteina Musashi-1 kot alosterično reguliranega translacijskega represorja v ''E. coli''] (Marko Kovačić)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Kaskadno_ojačano_genetsko_vezje_za_detekcijo_glivnih_patogenov Kaskadno ojačano genetsko vezje za detekcijo glivnih patogenov] (Jakob Tomšič)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Sintetična_mRNA-stikala_s_povratno_zanko,_ki_omogočajo_zaznavanje_miRNA Sintetična mRNA-stikala s povratno zanko, ki omogočajo zaznavanje miRNA] (Ana Pervanja)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Molekularni_nabor_navzkrižno_hranjenih_sevov_za_pripravo_sintetičnih_skupnosti_kvasovk Molekularni nabor navzkrižno hranjenih sevov za pripravo sintetičnih skupnosti kvasovk] (Teja Spruk)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Inženiring_dinamike_rasti_sesalskih_celic_za_bioproizvodnjo Inženiring dinamike rasti sesalskih celic za bioproizvodnjo] (Zarja Rožanc)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Inženirane_mRNA-ribosomske_fuzije_za_lažjo_biosintezo_selenoproteinov Inženirane mRNA-ribosomske fuzije za lažjo biosintezo selenoproteinov] (Kostadin Mitkov)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Razvoj_novih_binarnih_ekspresijskih_sistemov_za_sintezno_biologijo_rastlin Razvoj novih binarnih ekspresijskih sistemov za sintezno biologijo rastlin] (Alliana Kolar)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Kombinatorična_biosinteza_terpenoidov_v_kvasovkah Kombinatorična biosinteza terpenoidov v kvasovkah] (Jan Kogovšek)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Identifikacija_genov,_ki_se_odzivajo_na_stres_kislega_okolja_in_inženiring_odpornosti_na_kislo_okolje_v_cianobakteriji_Synechococcus_elongatus_PCC_7942 Identifikacija genov, ki se odzivajo na stres kislega okolja in inženiring odpornosti na kislo okolje v cianobakteriji ''Synechococcus elongatus'' PCC 7942] (Ela Kovač)

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.)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/PhaseOut Biološka proizvodnja bioplastike] (Sašo Jakob)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BeeYeast Inženiring kvasovk za boj proti virusnim okužbam čebel] (Mateja Milošević)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Cellect Cellect - Fenotipsko stabilne celične linije] (Lucija Voga)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/oPHAelia oPHAelia - Inovativna rešitev za zmanjšanje onesnaževanja s plastiko] (Irina Kostadinoska)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/ReMixHD ReMixHD - Recikliranje mešanih plastičnih odpadkov] (Ema Kavčič)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/DARWINS DARWINS - Usmerjena posodobitev proteinov Ago z idealno proteinsko termično stabilnostjo] (Rahela Petrovčič)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/PET-2-Protein PET-2-Protein - Proizvodnja mikrobnih proteinov iz polietilen tereftalata] (Zala Perko)
# [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/48C_Cadmium_catcher_LBP 48C Cadmium catcher LBP- Proizvodnja bioterapevtika za vezavo kadmija] (Maja Deutsch)
# [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Proteus Proteus - Sistem za ciljanje onkogenov in induciranje piroptoze] (Gašper Struna)
# [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Silinker Silinker] (Nuša Brdnik)
# [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Sublimestone Sublimestone - uporaba bakterij za ohranjanje kulturne dediščine] (Ana Maučec)
----

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 približno 5-minutna razprava.

Terminski razpored je razviden iz preglednice na strežniku Google Drive.

Kako je videti seznam seminarjev, lahko preverite pri lanskem letniku: [[Seminarji_SB_2022/23]].

Seminarji SB 2023/24

2024-05-06T18:08:06Z

Ela Kovač:

V študijskem letu 2023/24 študenti in študentke pri Sintezni biologiji 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.) 
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Sinteznobiološki_pristop_k_sestavljanju_in_ponovnemu_zagonu_klinično_pomembnih_fagov_Pseudomonas_aeruginosa Sinteznobiološki pristop k sestavljanju in ponovnemu zagonu klinično pomembnih fagov ''Pseudomonas aeruginosa''] (Bor Krajnik)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Optogenetsko_prostorsko_vzorčenje_kooperacije_pri_glivah_kvasovkah Optogenetsko prostorsko vzorčenje kooperacije pri glivah kvasovkah] (Martin Stanonik)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Sintetična_celična_linija_za_inducibilno_pakiranje_virusa_influence_A Sintetična celična linija za inducibilno pakiranje virusa influence A] (Klara Razboršek)
# [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Uporaba_sesalskega_RNA-vezavnega_proteina_Musashi-1_kot_alosterično_reguliranega_translacijskega_represorja_v_E._coli Uporaba sesalskega RNA-vezavnega proteina Musashi-1 kot alosterično reguliranega translacijskega represorja v ''E. coli''] (Marko Kovačić)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Kaskadno_ojačano_genetsko_vezje_za_detekcijo_glivnih_patogenov Kaskadno ojačano genetsko vezje za detekcijo glivnih patogenov] (Jakob Tomšič)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Sintetična_mRNA-stikala_s_povratno_zanko,_ki_omogočajo_zaznavanje_miRNA Sintetična mRNA-stikala s povratno zanko, ki omogočajo zaznavanje miRNA] (Ana Pervanja)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Molekularni_nabor_navzkrižno_hranjenih_sevov_za_pripravo_sintetičnih_skupnosti_kvasovk Molekularni nabor navzkrižno hranjenih sevov za pripravo sintetičnih skupnosti kvasovk] (Teja Spruk)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Inženiring_dinamike_rasti_sesalskih_celic_za_bioproizvodnjo Inženiring dinamike rasti sesalskih celic za bioproizvodnjo] (Zarja Rožanc)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Inženirane_mRNA-ribosomske_fuzije_za_lažjo_biosintezo_selenoproteinov Inženirane mRNA-ribosomske fuzije za lažjo biosintezo selenoproteinov] (Kostadin Mitkov)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Razvoj_novih_binarnih_ekspresijskih_sistemov_za_sintezno_biologijo_rastlin Razvoj novih binarnih ekspresijskih sistemov za sintezno biologijo rastlin] (Alliana Kolar)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Kombinatorična_biosinteza_terpenoidov_v_kvasovkah Kombinatorična biosinteza terpenoidov v kvasovkah] (Jan Kogovšek)
#[http://wiki.fkkt.unilj.si/index.php/Identifikacija_genov,_ki_se_odzivajo_na_stres_kislega_okolja_in_inženiring_odpornosti_na_kislo_okolje_v_cianobakteriji_Synechococcus_elongatus_PCC_7942 Identifikacija genov, ki se odzivajo na stres kislega okolja in inženiring odpornosti na kislo okolje v cianobakteriji ''Synechococcus elongatus'' PCC 7942] (Ela Kovač)

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.)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/PhaseOut Biološka proizvodnja bioplastike] (Sašo Jakob)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BeeYeast Inženiring kvasovk za boj proti virusnim okužbam čebel] (Mateja Milošević)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Cellect Cellect - Fenotipsko stabilne celične linije] (Lucija Voga)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/oPHAelia oPHAelia - Inovativna rešitev za zmanjšanje onesnaževanja s plastiko] (Irina Kostadinoska)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/ReMixHD ReMixHD - Recikliranje mešanih plastičnih odpadkov] (Ema Kavčič)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/DARWINS DARWINS - Usmerjena posodobitev proteinov Ago z idealno proteinsko termično stabilnostjo] (Rahela Petrovčič)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/PET-2-Protein PET-2-Protein - Proizvodnja mikrobnih proteinov iz polietilen tereftalata] (Zala Perko)
# [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/48C_Cadmium_catcher_LBP 48C Cadmium catcher LBP- Proizvodnja bioterapevtika za vezavo kadmija] (Maja Deutsch)
# [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Proteus Proteus - Sistem za ciljanje onkogenov in induciranje piroptoze] (Gašper Struna)
# [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Silinker Silinker] (Nuša Brdnik)
# [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Sublimestone Sublimestone - uporaba bakterij za ohranjanje kulturne dediščine] (Ana Maučec)
----

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 približno 5-minutna razprava.

Terminski razpored je razviden iz preglednice na strežniku Google Drive.

Kako je videti seznam seminarjev, lahko preverite pri lanskem letniku: [[Seminarji_SB_2022/23]].

Seminarji SB 2023/24

2024-05-06T18:01:33Z

Ela Kovač:

V študijskem letu 2023/24 študenti in študentke pri Sintezni biologiji 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.) 
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Sinteznobiološki_pristop_k_sestavljanju_in_ponovnemu_zagonu_klinično_pomembnih_fagov_Pseudomonas_aeruginosa Sinteznobiološki pristop k sestavljanju in ponovnemu zagonu klinično pomembnih fagov ''Pseudomonas aeruginosa''] (Bor Krajnik)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Optogenetsko_prostorsko_vzorčenje_kooperacije_pri_glivah_kvasovkah Optogenetsko prostorsko vzorčenje kooperacije pri glivah kvasovkah] (Martin Stanonik)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Sintetična_celična_linija_za_inducibilno_pakiranje_virusa_influence_A Sintetična celična linija za inducibilno pakiranje virusa influence A] (Klara Razboršek)
# [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Uporaba_sesalskega_RNA-vezavnega_proteina_Musashi-1_kot_alosterično_reguliranega_translacijskega_represorja_v_E._coli Uporaba sesalskega RNA-vezavnega proteina Musashi-1 kot alosterično reguliranega translacijskega represorja v ''E. coli''] (Marko Kovačić)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Kaskadno_ojačano_genetsko_vezje_za_detekcijo_glivnih_patogenov Kaskadno ojačano genetsko vezje za detekcijo glivnih patogenov] (Jakob Tomšič)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Sintetična_mRNA-stikala_s_povratno_zanko,_ki_omogočajo_zaznavanje_miRNA Sintetična mRNA-stikala s povratno zanko, ki omogočajo zaznavanje miRNA] (Ana Pervanja)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Molekularni_nabor_navzkrižno_hranjenih_sevov_za_pripravo_sintetičnih_skupnosti_kvasovk Molekularni nabor navzkrižno hranjenih sevov za pripravo sintetičnih skupnosti kvasovk] (Teja Spruk)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Inženiring_dinamike_rasti_sesalskih_celic_za_bioproizvodnjo Inženiring dinamike rasti sesalskih celic za bioproizvodnjo] (Zarja Rožanc)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Inženirane_mRNA-ribosomske_fuzije_za_lažjo_biosintezo_selenoproteinov Inženirane mRNA-ribosomske fuzije za lažjo biosintezo selenoproteinov] (Kostadin Mitkov)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Razvoj_novih_binarnih_ekspresijskih_sistemov_za_sintezno_biologijo_rastlin Razvoj novih binarnih ekspresijskih sistemov za sintezno biologijo rastlin] (Alliana Kolar)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Kombinatorična_biosinteza_terpenoidov_v_kvasovkah Kombinatorična biosinteza terpenoidov v kvasovkah] (Jan Kogovšek)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Identifikacija_genov,_ki_se_odzivajo_na_stres_kislega_okolja_in_inženiring_odpornosti_na_kislo_okolje_v_cianobakteriji_Synechococcus_elongatus_PCC_7942 Identifikacija_genov,_ki_se_odzivajo_na_stres_kislega_okolja_in_inženiring_odpornosti_na_kislo_okolje_v_cianobakteriji_Synechococcus_elongatus_PCC_7942] (Ela Kovač)

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.)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/PhaseOut Biološka proizvodnja bioplastike] (Sašo Jakob)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BeeYeast Inženiring kvasovk za boj proti virusnim okužbam čebel] (Mateja Milošević)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Cellect Cellect - Fenotipsko stabilne celične linije] (Lucija Voga)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/oPHAelia oPHAelia - Inovativna rešitev za zmanjšanje onesnaževanja s plastiko] (Irina Kostadinoska)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/ReMixHD ReMixHD - Recikliranje mešanih plastičnih odpadkov] (Ema Kavčič)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/DARWINS DARWINS - Usmerjena posodobitev proteinov Ago z idealno proteinsko termično stabilnostjo] (Rahela Petrovčič)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/PET-2-Protein PET-2-Protein - Proizvodnja mikrobnih proteinov iz polietilen tereftalata] (Zala Perko)
# [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/48C_Cadmium_catcher_LBP 48C Cadmium catcher LBP- Proizvodnja bioterapevtika za vezavo kadmija] (Maja Deutsch)
# [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Proteus Proteus - Sistem za ciljanje onkogenov in induciranje piroptoze] (Gašper Struna)
# [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Silinker Silinker] (Nuša Brdnik)
# [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Sublimestone Sublimestone - uporaba bakterij za ohranjanje kulturne dediščine] (Ana Maučec)
----

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 približno 5-minutna razprava.

Terminski razpored je razviden iz preglednice na strežniku Google Drive.

Kako je videti seznam seminarjev, lahko preverite pri lanskem letniku: [[Seminarji_SB_2022/23]].

Seminarji SB 2023/24

2024-05-06T18:00:52Z

Ela Kovač:

V študijskem letu 2023/24 študenti in študentke pri Sintezni biologiji 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.) 
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Sinteznobiološki_pristop_k_sestavljanju_in_ponovnemu_zagonu_klinično_pomembnih_fagov_Pseudomonas_aeruginosa Sinteznobiološki pristop k sestavljanju in ponovnemu zagonu klinično pomembnih fagov ''Pseudomonas aeruginosa''] (Bor Krajnik)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Optogenetsko_prostorsko_vzorčenje_kooperacije_pri_glivah_kvasovkah Optogenetsko prostorsko vzorčenje kooperacije pri glivah kvasovkah] (Martin Stanonik)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Sintetična_celična_linija_za_inducibilno_pakiranje_virusa_influence_A Sintetična celična linija za inducibilno pakiranje virusa influence A] (Klara Razboršek)
# [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Uporaba_sesalskega_RNA-vezavnega_proteina_Musashi-1_kot_alosterično_reguliranega_translacijskega_represorja_v_E._coli Uporaba sesalskega RNA-vezavnega proteina Musashi-1 kot alosterično reguliranega translacijskega represorja v ''E. coli''] (Marko Kovačić)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Kaskadno_ojačano_genetsko_vezje_za_detekcijo_glivnih_patogenov Kaskadno ojačano genetsko vezje za detekcijo glivnih patogenov] (Jakob Tomšič)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Sintetična_mRNA-stikala_s_povratno_zanko,_ki_omogočajo_zaznavanje_miRNA Sintetična mRNA-stikala s povratno zanko, ki omogočajo zaznavanje miRNA] (Ana Pervanja)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Molekularni_nabor_navzkrižno_hranjenih_sevov_za_pripravo_sintetičnih_skupnosti_kvasovk Molekularni nabor navzkrižno hranjenih sevov za pripravo sintetičnih skupnosti kvasovk] (Teja Spruk)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Inženiring_dinamike_rasti_sesalskih_celic_za_bioproizvodnjo Inženiring dinamike rasti sesalskih celic za bioproizvodnjo] (Zarja Rožanc)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Inženirane_mRNA-ribosomske_fuzije_za_lažjo_biosintezo_selenoproteinov Inženirane mRNA-ribosomske fuzije za lažjo biosintezo selenoproteinov] (Kostadin Mitkov)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Razvoj_novih_binarnih_ekspresijskih_sistemov_za_sintezno_biologijo_rastlin Razvoj novih binarnih ekspresijskih sistemov za sintezno biologijo rastlin] (Alliana Kolar)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Kombinatorična_biosinteza_terpenoidov_v_kvasovkah Kombinatorična biosinteza terpenoidov v kvasovkah] (Jan Kogovšek)
# [http://wiki.fkkt.uni lj.si/index.php/Identifikacija_genov,_ki_se_odzivajo_na_stres_kislega_okolja_in_inženiring_odpornosti_na_kislo_okolje_v_cianobakteriji_Synechococcus_elongatus_PCC_7942 Identifikacija_genov,_ki_se_odzivajo_na_stres_kislega_okolja_in_inženiring_odpornosti_na_kislo_okolje_v_cianobakteriji_Synechococcus_elongatus_PCC_7942] (Ela Kovač)

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.)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/PhaseOut Biološka proizvodnja bioplastike] (Sašo Jakob)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BeeYeast Inženiring kvasovk za boj proti virusnim okužbam čebel] (Mateja Milošević)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Cellect Cellect - Fenotipsko stabilne celične linije] (Lucija Voga)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/oPHAelia oPHAelia - Inovativna rešitev za zmanjšanje onesnaževanja s plastiko] (Irina Kostadinoska)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/ReMixHD ReMixHD - Recikliranje mešanih plastičnih odpadkov] (Ema Kavčič)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/DARWINS DARWINS - Usmerjena posodobitev proteinov Ago z idealno proteinsko termično stabilnostjo] (Rahela Petrovčič)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/PET-2-Protein PET-2-Protein - Proizvodnja mikrobnih proteinov iz polietilen tereftalata] (Zala Perko)
# [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/48C_Cadmium_catcher_LBP 48C Cadmium catcher LBP- Proizvodnja bioterapevtika za vezavo kadmija] (Maja Deutsch)
# [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Proteus Proteus - Sistem za ciljanje onkogenov in induciranje piroptoze] (Gašper Struna)
# [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Silinker Silinker] (Nuša Brdnik)
# [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Sublimestone Sublimestone - uporaba bakterij za ohranjanje kulturne dediščine] (Ana Maučec)
----

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 približno 5-minutna razprava.

Terminski razpored je razviden iz preglednice na strežniku Google Drive.

Kako je videti seznam seminarjev, lahko preverite pri lanskem letniku: [[Seminarji_SB_2022/23]].

TE kot gonilo sprememb v genomu pšenice

2022-05-02T07:33:28Z

Ela Kovač: /* Viri in literatura */

=='''Uvod'''==

Danes je t.i. navadna pšenica (Triticum aestivum) gospodarsko najpomembnejša vrsta pšenice v Srednji in Zahodni Evropi in predstavlja kar 20 % dnevnega kalorijskega vnosa. Genetsko sodi med aloheksaploide (genom AABBDD), kar pomeni, da je sestavljena iz treh različnih diploidnih prednikov iz rodov Triticum in Aegilops. Prvi par kromosomov izvira iz vrste ''Triticum urartu'' (genom AA), drugi iz vrste ''Sitopsis'', ki je prednik današnje ''Aegilops speltoides'' (genom BB), tretji pa iz vrste ''Aegilops tauschii'' (genom DD).
Pred približno 0,5 milijona let je prišlo do alopoliploidizacije med genomom AA in BB in nastala je vrsta alotetraploida, imenovana dvozrnica ali divji emer (genom AABB). Z udomačitvijo in gojenjem te vrste pšenice je prišlo do nastanka udomačene emer pšenice, iz katerega je po selekciji nastala trda oz. durum pšenica. Pred 10. tisoč leti je sledila še druga alopoliploidizacija, ki je bila posledica hibridizacije med udomačeno emer pšenico in vrsto Aegilops tauschii (genom DD). Ti dve zaporedni alopoliploidizaciji sta vodili do nastanka navadne pšenice, kar kaže na to, da je divji emer neposredni prednik vseh gospodarsko pomembnih udomačenih vrst pšenic.

=='''Evolucija genoma navadne pšenice'''==

Čeprav je pšenica zelo pomembna poljščina, je razvoj na področju njene genomike počasi napredoval. Glavna ovira pri oblikovanju genoma navadne pšenice je bilo sestavljanje kontigov (niz prekrivajočih segmentov DNA, ki skupaj tvorijo konsenzno regijo DNA), ki so bili večinoma (v več kot 85 %) sestavljeni iz ponavljajočih se zaporedij, ki so posledica velikega števila transpozicijskih elementov (TE). V zadnjem desetletju so hitre izboljšave metod sekvenciranja in sestavljanja DNA omogočile izdelavo celotnega genoma navadne pšenice in nekaterih njenih prednikov. Prvi osnutek genoma navadne pšenice je bil objavljen leta 2014 in je temeljil na kromosomskem sekvenciranju. Leta 2017 je bil objavljen prvi osnutek genoma divje emer pšenice, ki je temeljil na algoritmu, ki je sposoben obdelati genom z veliko enakimi ponovitvami DNA. Z razvojem ostalih metod sekvenciranja se je začelo obdobje genomike pšenice. Objavljeni sta bili zaporedji vrst ''Aegilops tauschii'' in ''Triticum urartu'' ter osnutka celotnega genoma navadne in durum pšenice. To je privedlo do raziskav, ki so proučevale raznolikost in strukturo genoma pšenice ter povezavo in vpliv TE.

Vsebnost in razporeditev TE v genomu navadne pšenice
TE sestavljajo približno 85 % celotnega genoma navadne pšenice z razmeroma enakomerno porazdelitvijo po vseh treh podgenomih (genomi A, B in D). Prevladujejo naddružine Copia (razred I), Gypsy (razred I) in CACTA (razred II). LTR retrotranspozoni, ki pripadajo naddružini Copia, Gypsy ali nerazvrščeni naddružini, sestavljajo 66,6 % genoma navadne pšenice. Čeprav se velikosti podgenomov razlikujejo (največji je genom B, najmanjši pa D), delež TE, sestava naddružin in družin ostajajo podobni. Vzrok za manjšo velikost D podgenoma je v manjši vsebnosti Gypsy elementov.

=='''Starost in kromosomska razporeditev LTR-RT'''==

S pomočjo mutacij zaporedij so znanstveniki ugotovili tudi starost LTR-RT. Družina Copia naj bi se v genom vstavila pred približno enim milijonom let, Gypsy 1,3 milijonom let, RLX pa 1,5 milijona let nazaj, pri čemer so se v podgenom D TE vstavili kasneje kot v podgenoma A in B. Sprva so domnevali, da TE najprej doživijo izbruhe pomnoževanje, nato pa hitro utišanje, vendar so sčasoma nekatere raziskovalne skupine začele trditi, da se TE v genomu počasi kopičijo.
Povprečna razdalja med začetnim mestom transkripcije gena (TSS) in najbližjim TE je 1,52 kbp, podobna razdalja je tudi med mestom zaključka transkripcije in najbližjim TE. V študijah so ugotovili, da so bile družine LTR v proksimalnih regijah kromosomov starejše kot tiste v distalnih, domnevno zaradi hitrejšega odstranjevanja TE v distalnih regijah. Prav tako je bil delež TE v kromosomu navadne pšenice manjši v distalnih regijah, saj je predstavljal 73 % delež, medtem ko je v proksimalnih regijah predstavljal kar 89 % delež. V teh regijah so zbrani TE naddružine Gypsy in družina Jorge iz CACTE, telomerna območja pa so bogata z naddružino Copia in družino Caspar iz CACTE. Ugotovili so tudi, da LTR-RT in elementi CACTA prevladujejo v regijah med posameznimi geni, čeprav je na splošno v intergenskih regijah le malo TE. Večina jih je vstavljenih v regije z geni, predvsem majhni TE, kot sta naddružini Tourist in Stowaway transpozonov MITE (Miniature inverted repeat TEs).

=='''Vpliv TE na transkripte genoma navadne pšenice'''==

Večina MITE se nahaja v delih, ki se ne bodo prevedli, približno 13 % vnosov pa se vsaj deloma nahaja v kodirnih območjih. Transkripti, ki vsebujejo MITE, so običajno daljši od drugih transkriptov istega gena.
Nekoliko drugačen pa imajo vpliv retrotranspozoni družine SINE (kratki vmesni jedrni elementi), ki ne spadajo med LTR-RT in so svojo aktivnost ohranili tudi po alopoliploidizaciji pšenice. Pri študiji so ugotovili, da je večina insercij Au SINE povezanih z geni, ki kodirajo beljakovine. V večini primerov so bili ti TE vstavljeni v intronska območja genov. Njihova analiza je razkrila veliko alelno variabilnost znotraj rodu ''Triticum Aegilops'', pri čemer je imela večina genov 2 do 9 različic spajanja in vsaj ena od njih je vsebovala Au SINE. Analiza CDS transkriptov je pokazala, da je CDS tistih transkriptov, ki vsebujejo te TE, krajši od običajnega transkripta, kar v primeru prevajanja privede do krajšega proteina. Pa vendar so se introni z vključki Au SINE v transkriptih ohranili, ti transkripti pa so pokazali relativno nizko izražanje. To bi lahko pomenilo, da ti alternativni transkripti nimajo večjega vpliva na normalno delovanje proteinov, lahko pa povzročijo nastanek spremenjenih proteinov z novimi funkcijami.

V povezavi z mobilnostjo TE so pri študiji vstavljanja TE tipa Mariam v genom divjega emerja in navadne pšenice ugotovili, da se TE lahko prenašajo med različnimi kromosomi in tudi med različnimi podgenomi. Čeprav so odkrili že nekaj vlog TE pri koruzi, rižu in soji, je trenutno znanih le nekaj primerov neposrednega vpliva vstavljanja TE na fenotip pšenice. Leta 2019 so identificirali nov alel gena Q v tibetanski poldivji pšenici s transpozonskim insertom v eksonu 5.

Alel Q naj bi nastal zaradi vstavitve transpozona v gen Q udomačene heksaploidne pšenice. Po raziskavah sodeč, naj bi izhajal iz prednika genoma B, ki je bil po poliploidizaciji vključen v genoma A in D. Povečano izražanje gena Q izboljša lastnosti udomačene pšenice, kot so npr. nelomljivost vršičkov in mehkost storžev, nasprotno pa gen povečuje krhkost vršičkov. Tako je alel Q ključni alel za de-domestikacijo pšenice, saj lahko njegovo vlogo pri udomačitvi poljščin zlahka odpravimo s spontanimi mutacijami. Odpornost semen pa naj bi bila akumulirana posledica že obstoječih variacij v navadni pšenici in novih mutacij med de-domestikacijo.

V študiji so v nadaljevanju primerjali izražanje gena za toplotni šok pri vrsti pšenice, odporni na vročino in pri vrsti, ki je bila bolj občutljiva na vročino. Pri slednji so ob pojavu vročinskega stresa ugotovili večje izražanje gena. To naj bi bila posledica prisotnosti MITE v 3' UTR regiji. Odkrili so tudi ONSEN-LTR-RT tipa Copia, ki se aktivira pod toplotnim stresom. Zaradi stresa se ONSEN najprej prepisuje, potem pa se sproži povratni mehanizem, ki povzroči njegovo utišanje.

=='''Vpliv na stres pri pšenici'''==
Aktivacijo TE kot odziv na okoljski stres je prva predlagala že Barbara McClintock, ki je menila, da kontrolni elementi (TE) omogočajo genomu, da se prožneje odziva na okoljski stres. Več ciklov vstavljanja in izrezovanja TE v kodne regije obrambnih genov proti stresu olajša možnost alelne rekombinacije, saj prenos povzroči večjo stopnjo mutacij. Poveča se genetska variabilnost, na katero lahko naravna selekcija deluje tako, da ustvarja ugodne funkcije za vrste, da lahko preživijo stresne razmere.

Znano je, da abiotski stres, kot je obsevanje in povišana temperatura, kot tudi biotski (okužbe z virusi ali patogeni) vpliva oz. prebudi mirujoče TE v rastlinah. Slednji nadzorujejo gostiteljev odziv preko prenosa v regulatorne ali kodirne regije genoma. V eni izmed študij so proučevali vpliv TE v promotorjih genov na vzorce izražanja tripletov homologov v listih pšenice, vendar niso odkrili nobene povezave. Opazili pa so, da je bilo v tkivih, kjer so se tripleti bolje izrazili, večje število TE v bližini začetnega mesta prevajanja. To je vodilo k sklepu, da TE imajo vpliv, vendar je ta vpliv tkivno specifičen in večinoma spreminja dinamičnost izražanja in produkte, kot pa same vzorce izražanja.
Vstavljanje TE v promotor lahko povzroči izgubo ali spremembo njegove funkcije (z generiranjem majhne regulatorne RNA povzroči utišanje izražanja). Lahko pa poveča izražanje gena in stabilnost zapisa gena, kar vodi do daljše prevedenega proteina ali pa z ustvarjanjem siRNA posttranskripcijsko utiša gene. Vstavitev v intronske regije lahko povzroči spajanje zapisa ciljnega gena.

=='''Zaključek'''==

Transpozoni torej niso le odvečni del genoma. Dana raziskava predstavi vpogled v vpliv TE na kompleksen genom pšenice, ki je v večinski meri sestavljen iz njih. Odpira možnosti raziskav na področju strukturnega vpliva TE (predvsem vpliva na heterokromatin) in na področju regulacije genov. Z ugotovitvami o ohranjenosti razmerji transpozonov v različnih podgenmih, ohranjenosti raznolikosti družin transpozonov in izražanjem sosednjih genov pa raziskava spodbuja nadaljnja raziskovanja vpliva TE na genom te gospodarsko zelo pomembne vrste pšenice.

==Viri in literatura==

[1]: Feldman, Moshe, and Avraham A Levy. “Genome evolution due to allopolyploidization in wheat.” Genetics vol. 192,3 (2012): 763-74. doi:10.1534/genetics.112.146316

[2]: Avni, Raz et al. “Wild emmer genome architecture and diversity elucidate wheat evolution and domestication.” Science (New York, N.Y.) vol. 357,6346 (2017): 93-97. doi:10.1126/science.aan0032

[3]: Bariah, Inbar et al. “Where the Wild Things Are: Transposable Elements as Drivers of Structural and Functional Variations in the Wheat Genome.” Frontiers in plant science vol. 11 585515. 18 Sep. 2020, doi:10.3389/fpls.2020.585515

[4]: Wicker, Thomas et al. “Impact of transposable elements on genome structure and evolution in bread wheat.” Genome biology vol. 19,1 103. 17 Aug. 2018, doi:10.1186/s13059-018-1479-0

[5]: Negi, Pooja et al. “Moving through the Stressed Genome: Emerging Regulatory Roles for Transposons in Plant Stress Response.” Frontiers in plant science vol. 7 1448. 10 Oct. 2016, doi:10.3389/fpls.2016.01448

TE kot gonilo sprememb v genomu pšenice

2022-05-02T07:33:12Z

Ela Kovač: /* Viri in literatura */

=='''Uvod'''==

Danes je t.i. navadna pšenica (Triticum aestivum) gospodarsko najpomembnejša vrsta pšenice v Srednji in Zahodni Evropi in predstavlja kar 20 % dnevnega kalorijskega vnosa. Genetsko sodi med aloheksaploide (genom AABBDD), kar pomeni, da je sestavljena iz treh različnih diploidnih prednikov iz rodov Triticum in Aegilops. Prvi par kromosomov izvira iz vrste ''Triticum urartu'' (genom AA), drugi iz vrste ''Sitopsis'', ki je prednik današnje ''Aegilops speltoides'' (genom BB), tretji pa iz vrste ''Aegilops tauschii'' (genom DD).
Pred približno 0,5 milijona let je prišlo do alopoliploidizacije med genomom AA in BB in nastala je vrsta alotetraploida, imenovana dvozrnica ali divji emer (genom AABB). Z udomačitvijo in gojenjem te vrste pšenice je prišlo do nastanka udomačene emer pšenice, iz katerega je po selekciji nastala trda oz. durum pšenica. Pred 10. tisoč leti je sledila še druga alopoliploidizacija, ki je bila posledica hibridizacije med udomačeno emer pšenico in vrsto Aegilops tauschii (genom DD). Ti dve zaporedni alopoliploidizaciji sta vodili do nastanka navadne pšenice, kar kaže na to, da je divji emer neposredni prednik vseh gospodarsko pomembnih udomačenih vrst pšenic.

=='''Evolucija genoma navadne pšenice'''==

Čeprav je pšenica zelo pomembna poljščina, je razvoj na področju njene genomike počasi napredoval. Glavna ovira pri oblikovanju genoma navadne pšenice je bilo sestavljanje kontigov (niz prekrivajočih segmentov DNA, ki skupaj tvorijo konsenzno regijo DNA), ki so bili večinoma (v več kot 85 %) sestavljeni iz ponavljajočih se zaporedij, ki so posledica velikega števila transpozicijskih elementov (TE). V zadnjem desetletju so hitre izboljšave metod sekvenciranja in sestavljanja DNA omogočile izdelavo celotnega genoma navadne pšenice in nekaterih njenih prednikov. Prvi osnutek genoma navadne pšenice je bil objavljen leta 2014 in je temeljil na kromosomskem sekvenciranju. Leta 2017 je bil objavljen prvi osnutek genoma divje emer pšenice, ki je temeljil na algoritmu, ki je sposoben obdelati genom z veliko enakimi ponovitvami DNA. Z razvojem ostalih metod sekvenciranja se je začelo obdobje genomike pšenice. Objavljeni sta bili zaporedji vrst ''Aegilops tauschii'' in ''Triticum urartu'' ter osnutka celotnega genoma navadne in durum pšenice. To je privedlo do raziskav, ki so proučevale raznolikost in strukturo genoma pšenice ter povezavo in vpliv TE.

Vsebnost in razporeditev TE v genomu navadne pšenice
TE sestavljajo približno 85 % celotnega genoma navadne pšenice z razmeroma enakomerno porazdelitvijo po vseh treh podgenomih (genomi A, B in D). Prevladujejo naddružine Copia (razred I), Gypsy (razred I) in CACTA (razred II). LTR retrotranspozoni, ki pripadajo naddružini Copia, Gypsy ali nerazvrščeni naddružini, sestavljajo 66,6 % genoma navadne pšenice. Čeprav se velikosti podgenomov razlikujejo (največji je genom B, najmanjši pa D), delež TE, sestava naddružin in družin ostajajo podobni. Vzrok za manjšo velikost D podgenoma je v manjši vsebnosti Gypsy elementov.

=='''Starost in kromosomska razporeditev LTR-RT'''==

S pomočjo mutacij zaporedij so znanstveniki ugotovili tudi starost LTR-RT. Družina Copia naj bi se v genom vstavila pred približno enim milijonom let, Gypsy 1,3 milijonom let, RLX pa 1,5 milijona let nazaj, pri čemer so se v podgenom D TE vstavili kasneje kot v podgenoma A in B. Sprva so domnevali, da TE najprej doživijo izbruhe pomnoževanje, nato pa hitro utišanje, vendar so sčasoma nekatere raziskovalne skupine začele trditi, da se TE v genomu počasi kopičijo.
Povprečna razdalja med začetnim mestom transkripcije gena (TSS) in najbližjim TE je 1,52 kbp, podobna razdalja je tudi med mestom zaključka transkripcije in najbližjim TE. V študijah so ugotovili, da so bile družine LTR v proksimalnih regijah kromosomov starejše kot tiste v distalnih, domnevno zaradi hitrejšega odstranjevanja TE v distalnih regijah. Prav tako je bil delež TE v kromosomu navadne pšenice manjši v distalnih regijah, saj je predstavljal 73 % delež, medtem ko je v proksimalnih regijah predstavljal kar 89 % delež. V teh regijah so zbrani TE naddružine Gypsy in družina Jorge iz CACTE, telomerna območja pa so bogata z naddružino Copia in družino Caspar iz CACTE. Ugotovili so tudi, da LTR-RT in elementi CACTA prevladujejo v regijah med posameznimi geni, čeprav je na splošno v intergenskih regijah le malo TE. Večina jih je vstavljenih v regije z geni, predvsem majhni TE, kot sta naddružini Tourist in Stowaway transpozonov MITE (Miniature inverted repeat TEs).

=='''Vpliv TE na transkripte genoma navadne pšenice'''==

Večina MITE se nahaja v delih, ki se ne bodo prevedli, približno 13 % vnosov pa se vsaj deloma nahaja v kodirnih območjih. Transkripti, ki vsebujejo MITE, so običajno daljši od drugih transkriptov istega gena.
Nekoliko drugačen pa imajo vpliv retrotranspozoni družine SINE (kratki vmesni jedrni elementi), ki ne spadajo med LTR-RT in so svojo aktivnost ohranili tudi po alopoliploidizaciji pšenice. Pri študiji so ugotovili, da je večina insercij Au SINE povezanih z geni, ki kodirajo beljakovine. V večini primerov so bili ti TE vstavljeni v intronska območja genov. Njihova analiza je razkrila veliko alelno variabilnost znotraj rodu ''Triticum Aegilops'', pri čemer je imela večina genov 2 do 9 različic spajanja in vsaj ena od njih je vsebovala Au SINE. Analiza CDS transkriptov je pokazala, da je CDS tistih transkriptov, ki vsebujejo te TE, krajši od običajnega transkripta, kar v primeru prevajanja privede do krajšega proteina. Pa vendar so se introni z vključki Au SINE v transkriptih ohranili, ti transkripti pa so pokazali relativno nizko izražanje. To bi lahko pomenilo, da ti alternativni transkripti nimajo večjega vpliva na normalno delovanje proteinov, lahko pa povzročijo nastanek spremenjenih proteinov z novimi funkcijami.

V povezavi z mobilnostjo TE so pri študiji vstavljanja TE tipa Mariam v genom divjega emerja in navadne pšenice ugotovili, da se TE lahko prenašajo med različnimi kromosomi in tudi med različnimi podgenomi. Čeprav so odkrili že nekaj vlog TE pri koruzi, rižu in soji, je trenutno znanih le nekaj primerov neposrednega vpliva vstavljanja TE na fenotip pšenice. Leta 2019 so identificirali nov alel gena Q v tibetanski poldivji pšenici s transpozonskim insertom v eksonu 5.

Alel Q naj bi nastal zaradi vstavitve transpozona v gen Q udomačene heksaploidne pšenice. Po raziskavah sodeč, naj bi izhajal iz prednika genoma B, ki je bil po poliploidizaciji vključen v genoma A in D. Povečano izražanje gena Q izboljša lastnosti udomačene pšenice, kot so npr. nelomljivost vršičkov in mehkost storžev, nasprotno pa gen povečuje krhkost vršičkov. Tako je alel Q ključni alel za de-domestikacijo pšenice, saj lahko njegovo vlogo pri udomačitvi poljščin zlahka odpravimo s spontanimi mutacijami. Odpornost semen pa naj bi bila akumulirana posledica že obstoječih variacij v navadni pšenici in novih mutacij med de-domestikacijo.

V študiji so v nadaljevanju primerjali izražanje gena za toplotni šok pri vrsti pšenice, odporni na vročino in pri vrsti, ki je bila bolj občutljiva na vročino. Pri slednji so ob pojavu vročinskega stresa ugotovili večje izražanje gena. To naj bi bila posledica prisotnosti MITE v 3' UTR regiji. Odkrili so tudi ONSEN-LTR-RT tipa Copia, ki se aktivira pod toplotnim stresom. Zaradi stresa se ONSEN najprej prepisuje, potem pa se sproži povratni mehanizem, ki povzroči njegovo utišanje.

=='''Vpliv na stres pri pšenici'''==
Aktivacijo TE kot odziv na okoljski stres je prva predlagala že Barbara McClintock, ki je menila, da kontrolni elementi (TE) omogočajo genomu, da se prožneje odziva na okoljski stres. Več ciklov vstavljanja in izrezovanja TE v kodne regije obrambnih genov proti stresu olajša možnost alelne rekombinacije, saj prenos povzroči večjo stopnjo mutacij. Poveča se genetska variabilnost, na katero lahko naravna selekcija deluje tako, da ustvarja ugodne funkcije za vrste, da lahko preživijo stresne razmere.

Znano je, da abiotski stres, kot je obsevanje in povišana temperatura, kot tudi biotski (okužbe z virusi ali patogeni) vpliva oz. prebudi mirujoče TE v rastlinah. Slednji nadzorujejo gostiteljev odziv preko prenosa v regulatorne ali kodirne regije genoma. V eni izmed študij so proučevali vpliv TE v promotorjih genov na vzorce izražanja tripletov homologov v listih pšenice, vendar niso odkrili nobene povezave. Opazili pa so, da je bilo v tkivih, kjer so se tripleti bolje izrazili, večje število TE v bližini začetnega mesta prevajanja. To je vodilo k sklepu, da TE imajo vpliv, vendar je ta vpliv tkivno specifičen in večinoma spreminja dinamičnost izražanja in produkte, kot pa same vzorce izražanja.
Vstavljanje TE v promotor lahko povzroči izgubo ali spremembo njegove funkcije (z generiranjem majhne regulatorne RNA povzroči utišanje izražanja). Lahko pa poveča izražanje gena in stabilnost zapisa gena, kar vodi do daljše prevedenega proteina ali pa z ustvarjanjem siRNA posttranskripcijsko utiša gene. Vstavitev v intronske regije lahko povzroči spajanje zapisa ciljnega gena.

=='''Zaključek'''==

Transpozoni torej niso le odvečni del genoma. Dana raziskava predstavi vpogled v vpliv TE na kompleksen genom pšenice, ki je v večinski meri sestavljen iz njih. Odpira možnosti raziskav na področju strukturnega vpliva TE (predvsem vpliva na heterokromatin) in na področju regulacije genov. Z ugotovitvami o ohranjenosti razmerji transpozonov v različnih podgenmih, ohranjenosti raznolikosti družin transpozonov in izražanjem sosednjih genov pa raziskava spodbuja nadaljnja raziskovanja vpliva TE na genom te gospodarsko zelo pomembne vrste pšenice.

==Viri in literatura==

[1]: Feldman, Moshe, and Avraham A Levy. “Genome evolution due to allopolyploidization in wheat.” Genetics vol. 192,3 (2012): 763-74. doi:10.1534/genetics.112.146316

[2]: Avni, Raz et al. “Wild emmer genome architecture and diversity elucidate wheat evolution and domestication.” Science (New York, N.Y.) vol. 357,6346 (2017): 93-97. doi:10.1126/science.aan0032

[3]: Bariah, Inbar et al. “Where the Wild Things Are: Transposable Elements as Drivers of Structural and Functional Variations in the Wheat Genome.” Frontiers in plant science vol. 11 585515. 18 Sep. 2020, doi:10.3389/fpls.2020.585515
[4]: Wicker, Thomas et al. “Impact of transposable elements on genome structure and evolution in bread wheat.” Genome biology vol. 19,1 103. 17 Aug. 2018, doi:10.1186/s13059-018-1479-0
[5]: Negi, Pooja et al. “Moving through the Stressed Genome: Emerging Regulatory Roles for Transposons in Plant Stress Response.” Frontiers in plant science vol. 7 1448. 10 Oct. 2016, doi:10.3389/fpls.2016.01448

TE kot gonilo sprememb v genomu pšenice

2022-05-02T07:32:13Z

Ela Kovač: /* Uvod */

=='''Uvod'''==

Danes je t.i. navadna pšenica (Triticum aestivum) gospodarsko najpomembnejša vrsta pšenice v Srednji in Zahodni Evropi in predstavlja kar 20 % dnevnega kalorijskega vnosa. Genetsko sodi med aloheksaploide (genom AABBDD), kar pomeni, da je sestavljena iz treh različnih diploidnih prednikov iz rodov Triticum in Aegilops. Prvi par kromosomov izvira iz vrste ''Triticum urartu'' (genom AA), drugi iz vrste ''Sitopsis'', ki je prednik današnje ''Aegilops speltoides'' (genom BB), tretji pa iz vrste ''Aegilops tauschii'' (genom DD).
Pred približno 0,5 milijona let je prišlo do alopoliploidizacije med genomom AA in BB in nastala je vrsta alotetraploida, imenovana dvozrnica ali divji emer (genom AABB). Z udomačitvijo in gojenjem te vrste pšenice je prišlo do nastanka udomačene emer pšenice, iz katerega je po selekciji nastala trda oz. durum pšenica. Pred 10. tisoč leti je sledila še druga alopoliploidizacija, ki je bila posledica hibridizacije med udomačeno emer pšenico in vrsto Aegilops tauschii (genom DD). Ti dve zaporedni alopoliploidizaciji sta vodili do nastanka navadne pšenice, kar kaže na to, da je divji emer neposredni prednik vseh gospodarsko pomembnih udomačenih vrst pšenic.

=='''Evolucija genoma navadne pšenice'''==

Čeprav je pšenica zelo pomembna poljščina, je razvoj na področju njene genomike počasi napredoval. Glavna ovira pri oblikovanju genoma navadne pšenice je bilo sestavljanje kontigov (niz prekrivajočih segmentov DNA, ki skupaj tvorijo konsenzno regijo DNA), ki so bili večinoma (v več kot 85 %) sestavljeni iz ponavljajočih se zaporedij, ki so posledica velikega števila transpozicijskih elementov (TE). V zadnjem desetletju so hitre izboljšave metod sekvenciranja in sestavljanja DNA omogočile izdelavo celotnega genoma navadne pšenice in nekaterih njenih prednikov. Prvi osnutek genoma navadne pšenice je bil objavljen leta 2014 in je temeljil na kromosomskem sekvenciranju. Leta 2017 je bil objavljen prvi osnutek genoma divje emer pšenice, ki je temeljil na algoritmu, ki je sposoben obdelati genom z veliko enakimi ponovitvami DNA. Z razvojem ostalih metod sekvenciranja se je začelo obdobje genomike pšenice. Objavljeni sta bili zaporedji vrst ''Aegilops tauschii'' in ''Triticum urartu'' ter osnutka celotnega genoma navadne in durum pšenice. To je privedlo do raziskav, ki so proučevale raznolikost in strukturo genoma pšenice ter povezavo in vpliv TE.

Vsebnost in razporeditev TE v genomu navadne pšenice
TE sestavljajo približno 85 % celotnega genoma navadne pšenice z razmeroma enakomerno porazdelitvijo po vseh treh podgenomih (genomi A, B in D). Prevladujejo naddružine Copia (razred I), Gypsy (razred I) in CACTA (razred II). LTR retrotranspozoni, ki pripadajo naddružini Copia, Gypsy ali nerazvrščeni naddružini, sestavljajo 66,6 % genoma navadne pšenice. Čeprav se velikosti podgenomov razlikujejo (največji je genom B, najmanjši pa D), delež TE, sestava naddružin in družin ostajajo podobni. Vzrok za manjšo velikost D podgenoma je v manjši vsebnosti Gypsy elementov.

=='''Starost in kromosomska razporeditev LTR-RT'''==

S pomočjo mutacij zaporedij so znanstveniki ugotovili tudi starost LTR-RT. Družina Copia naj bi se v genom vstavila pred približno enim milijonom let, Gypsy 1,3 milijonom let, RLX pa 1,5 milijona let nazaj, pri čemer so se v podgenom D TE vstavili kasneje kot v podgenoma A in B. Sprva so domnevali, da TE najprej doživijo izbruhe pomnoževanje, nato pa hitro utišanje, vendar so sčasoma nekatere raziskovalne skupine začele trditi, da se TE v genomu počasi kopičijo.
Povprečna razdalja med začetnim mestom transkripcije gena (TSS) in najbližjim TE je 1,52 kbp, podobna razdalja je tudi med mestom zaključka transkripcije in najbližjim TE. V študijah so ugotovili, da so bile družine LTR v proksimalnih regijah kromosomov starejše kot tiste v distalnih, domnevno zaradi hitrejšega odstranjevanja TE v distalnih regijah. Prav tako je bil delež TE v kromosomu navadne pšenice manjši v distalnih regijah, saj je predstavljal 73 % delež, medtem ko je v proksimalnih regijah predstavljal kar 89 % delež. V teh regijah so zbrani TE naddružine Gypsy in družina Jorge iz CACTE, telomerna območja pa so bogata z naddružino Copia in družino Caspar iz CACTE. Ugotovili so tudi, da LTR-RT in elementi CACTA prevladujejo v regijah med posameznimi geni, čeprav je na splošno v intergenskih regijah le malo TE. Večina jih je vstavljenih v regije z geni, predvsem majhni TE, kot sta naddružini Tourist in Stowaway transpozonov MITE (Miniature inverted repeat TEs).

=='''Vpliv TE na transkripte genoma navadne pšenice'''==

Večina MITE se nahaja v delih, ki se ne bodo prevedli, približno 13 % vnosov pa se vsaj deloma nahaja v kodirnih območjih. Transkripti, ki vsebujejo MITE, so običajno daljši od drugih transkriptov istega gena.
Nekoliko drugačen pa imajo vpliv retrotranspozoni družine SINE (kratki vmesni jedrni elementi), ki ne spadajo med LTR-RT in so svojo aktivnost ohranili tudi po alopoliploidizaciji pšenice. Pri študiji so ugotovili, da je večina insercij Au SINE povezanih z geni, ki kodirajo beljakovine. V večini primerov so bili ti TE vstavljeni v intronska območja genov. Njihova analiza je razkrila veliko alelno variabilnost znotraj rodu ''Triticum Aegilops'', pri čemer je imela večina genov 2 do 9 različic spajanja in vsaj ena od njih je vsebovala Au SINE. Analiza CDS transkriptov je pokazala, da je CDS tistih transkriptov, ki vsebujejo te TE, krajši od običajnega transkripta, kar v primeru prevajanja privede do krajšega proteina. Pa vendar so se introni z vključki Au SINE v transkriptih ohranili, ti transkripti pa so pokazali relativno nizko izražanje. To bi lahko pomenilo, da ti alternativni transkripti nimajo večjega vpliva na normalno delovanje proteinov, lahko pa povzročijo nastanek spremenjenih proteinov z novimi funkcijami.

V povezavi z mobilnostjo TE so pri študiji vstavljanja TE tipa Mariam v genom divjega emerja in navadne pšenice ugotovili, da se TE lahko prenašajo med različnimi kromosomi in tudi med različnimi podgenomi. Čeprav so odkrili že nekaj vlog TE pri koruzi, rižu in soji, je trenutno znanih le nekaj primerov neposrednega vpliva vstavljanja TE na fenotip pšenice. Leta 2019 so identificirali nov alel gena Q v tibetanski poldivji pšenici s transpozonskim insertom v eksonu 5.

Alel Q naj bi nastal zaradi vstavitve transpozona v gen Q udomačene heksaploidne pšenice. Po raziskavah sodeč, naj bi izhajal iz prednika genoma B, ki je bil po poliploidizaciji vključen v genoma A in D. Povečano izražanje gena Q izboljša lastnosti udomačene pšenice, kot so npr. nelomljivost vršičkov in mehkost storžev, nasprotno pa gen povečuje krhkost vršičkov. Tako je alel Q ključni alel za de-domestikacijo pšenice, saj lahko njegovo vlogo pri udomačitvi poljščin zlahka odpravimo s spontanimi mutacijami. Odpornost semen pa naj bi bila akumulirana posledica že obstoječih variacij v navadni pšenici in novih mutacij med de-domestikacijo.

V študiji so v nadaljevanju primerjali izražanje gena za toplotni šok pri vrsti pšenice, odporni na vročino in pri vrsti, ki je bila bolj občutljiva na vročino. Pri slednji so ob pojavu vročinskega stresa ugotovili večje izražanje gena. To naj bi bila posledica prisotnosti MITE v 3' UTR regiji. Odkrili so tudi ONSEN-LTR-RT tipa Copia, ki se aktivira pod toplotnim stresom. Zaradi stresa se ONSEN najprej prepisuje, potem pa se sproži povratni mehanizem, ki povzroči njegovo utišanje.

=='''Vpliv na stres pri pšenici'''==
Aktivacijo TE kot odziv na okoljski stres je prva predlagala že Barbara McClintock, ki je menila, da kontrolni elementi (TE) omogočajo genomu, da se prožneje odziva na okoljski stres. Več ciklov vstavljanja in izrezovanja TE v kodne regije obrambnih genov proti stresu olajša možnost alelne rekombinacije, saj prenos povzroči večjo stopnjo mutacij. Poveča se genetska variabilnost, na katero lahko naravna selekcija deluje tako, da ustvarja ugodne funkcije za vrste, da lahko preživijo stresne razmere.

Znano je, da abiotski stres, kot je obsevanje in povišana temperatura, kot tudi biotski (okužbe z virusi ali patogeni) vpliva oz. prebudi mirujoče TE v rastlinah. Slednji nadzorujejo gostiteljev odziv preko prenosa v regulatorne ali kodirne regije genoma. V eni izmed študij so proučevali vpliv TE v promotorjih genov na vzorce izražanja tripletov homologov v listih pšenice, vendar niso odkrili nobene povezave. Opazili pa so, da je bilo v tkivih, kjer so se tripleti bolje izrazili, večje število TE v bližini začetnega mesta prevajanja. To je vodilo k sklepu, da TE imajo vpliv, vendar je ta vpliv tkivno specifičen in večinoma spreminja dinamičnost izražanja in produkte, kot pa same vzorce izražanja.
Vstavljanje TE v promotor lahko povzroči izgubo ali spremembo njegove funkcije (z generiranjem majhne regulatorne RNA povzroči utišanje izražanja). Lahko pa poveča izražanje gena in stabilnost zapisa gena, kar vodi do daljše prevedenega proteina ali pa z ustvarjanjem siRNA posttranskripcijsko utiša gene. Vstavitev v intronske regije lahko povzroči spajanje zapisa ciljnega gena.

=='''Zaključek'''==

Transpozoni torej niso le odvečni del genoma. Dana raziskava predstavi vpogled v vpliv TE na kompleksen genom pšenice, ki je v večinski meri sestavljen iz njih. Odpira možnosti raziskav na področju strukturnega vpliva TE (predvsem vpliva na heterokromatin) in na področju regulacije genov. Z ugotovitvami o ohranjenosti razmerji transpozonov v različnih podgenmih, ohranjenosti raznolikosti družin transpozonov in izražanjem sosednjih genov pa raziskava spodbuja nadaljnja raziskovanja vpliva TE na genom te gospodarsko zelo pomembne vrste pšenice.

==Viri in literatura==

[1]: Feldman, Moshe, and Avraham A Levy. “Genome evolution due to allopolyploidization in wheat.” Genetics vol. 192,3 (2012): 763-74. doi:10.1534/genetics.112.146316
[2]: Avni, Raz et al. “Wild emmer genome architecture and diversity elucidate wheat evolution and domestication.” Science (New York, N.Y.) vol. 357,6346 (2017): 93-97. doi:10.1126/science.aan0032
[3]: Bariah, Inbar et al. “Where the Wild Things Are: Transposable Elements as Drivers of Structural and Functional Variations in the Wheat Genome.” Frontiers in plant science vol. 11 585515. 18 Sep. 2020, doi:10.3389/fpls.2020.585515
[4]: Wicker, Thomas et al. “Impact of transposable elements on genome structure and evolution in bread wheat.” Genome biology vol. 19,1 103. 17 Aug. 2018, doi:10.1186/s13059-018-1479-0
[5]: Negi, Pooja et al. “Moving through the Stressed Genome: Emerging Regulatory Roles for Transposons in Plant Stress Response.” Frontiers in plant science vol. 7 1448. 10 Oct. 2016, doi:10.3389/fpls.2016.01448

TE kot gonilo sprememb v genomu pšenice

2022-05-02T07:23:27Z

Ela Kovač: /* Uvod */

=='''Uvod'''==

Danes je t.i. navadna pšenica (Triticum aestivum) gospodarsko najpomembnejša vrsta pšenice v Srednji in Zahodni Evropi in predstavlja kar 20 % dnevnega kalorijskega vnosa. Genetsko sodi med aloheksaploide (genom AABBDD), kar pomeni, da je sestavljena iz treh različnih diploidnih prednikov iz rodov Triticum in Aegilops. Prvi par kromosomov izvira iz vrste ''Triticum urartu'' (genom AA), drugi iz vrste ''Sitopsis'', ki je prednik današnje ''Aegilops speltoides'' (genom BB), tretji pa iz vrste ''Aegilops tauschii'' (genom DD).
Pred približno 0,5 milijona let je prišlo do alopoliploidizacije med genomom AA in BB in nastala je vrsta alotetraploida, imenovana dvozrnica ali divji emer (genom AABB). Z udomačitvijo in gojenjem te vrste pšenice je prišlo do nastanka udomačene emer pšenice, iz katerega je po selekciji nastala trda oz. durum pšenica. Pred 10. tisoč leti je sledila še druga alopoliploidizacija, ki je bila posledica hibridizacije med udomačeno emer pšenico in vrsto Aegilops tauschii (genom DD). Ti dve zaporedni alopoliploidizaciji sta vodili do nastanka navadne pšenice, kar kaže na to, da je divji emer neposredni prednik vseh gospodarsko pomembnih udomačenih vrst pšenic.

Evolucija genoma navadne pšenice
Čeprav je pšenica zelo pomembna poljščina, je razvoj na področju njene genomike počasi napredoval. Glavna ovira pri oblikovanju genoma navadne pšenice je bilo sestavljanje kontigov, ki so bili večinoma (v več kot 85 %) sestavljeni iz ponavljajočih se zaporedij, ki so posledica velikega števila transpozicijskih elementov (TE). V zadnjem desetletju so hitre izboljšave metod sekvenciranja in sestavljanja DNA omogočile izdelavo celotnega genoma navadne pšenice in nekaterih njenih prednikov. Prvi osnutek genoma navadne pšenice je bil objavljen leta 2014 in je temeljil na kromosomskem sekvenciranju. Leta 2017 je bil objavljen prvi osnutek genoma divje emer pšenice, ki je temeljil na algoritmu, ki je sposoben obdelati genom z veliko enakimi ponovitvami DNA. Z razvojem ostalih metod sekvenciranja se je začelo obdobje genomike pšenice. Objavljeni sta bili zaporedji vrst Aegilops tauschii in Triticum urartu ter osnutka celotnega genoma navadne in durum pšenice. To je privedlo do raziskav, ki so proučevale raznolikost in strukturo genoma pšenice ter povezavo in vpliv TE.

Vsebnost in razporeditev TE v genomu navadne pšenice
TE sestavljajo približno 85 % celotnega genoma navadne pšenice z razmeroma enakomerno porazdelitvijo po vseh treh podgenomih (genomi A, B in D). Prevladujejo naddružine Copia (razred I), Gypsy (razred I) in CACTA (razred II). LTR retrotranspozoni, ki pripadajo naddružini Copia, Gypsy ali nerazvrščeni naddružini, sestavljajo 66,6 % genoma navadne pšenice. Čeprav se velikosti podgenomov razlikujejo (največji je genom B, najmanjši pa D), delež TE, sestava naddružin in družin ostajajo podobni. Vzrok za manjšo velikost D podgenoma je v manjši vsebnosti Gypsy elementov.

STAROST IN KROMOSOMSKA RAZPOREDITEV LTR-RT
S pomočjo mutacij zaporedij so znanstveniki ugotovili tudi starost LTR-RT. Družina Copia naj bi se v genom vstavila pred približno enim milijonom let, Gypsy 1,3 milijonom let, RLX pa 1,5 milijona let nazaj, pri čemer so se v podgenom D TE vstavili kasneje kot v podgenoma A in B. Sprva so domnevali, da TE najprej doživijo izbruhe pomnoževanje, nato pa hitro utišanje, vendar so sčasoma nekatere raziskovalne skupine začele trditi, da se TE v genomu počasi kopičijo.
Povprečna razdalja med začetnim mestom transkripcije gena (TSS) in najbližjim TE je 1,52 kbp, podobna razdalja je tudi med mestom zaključka transkripcije in najbližjim TE. V študijah so ugotovili, da so bile družine LTR v proksimalnih regijah kromosomov starejše kot tiste v distalnih, domnevno zaradi hitrejšega odstranjevanja TE v distalnih regijah. Prav tako je bil delež TE v kromosomu navadne pšenice manjši v distalnih regijah, saj je predstavljal 73 % delež, medtem ko je v proksimalnih regijah predstavljal kar 89 % delež. V teh regijah so zbrani TE naddružine Gypsy in družina Jorge iz CACTE, telomerna območja pa so bogata z naddružino Copia in družino Caspar iz CACTE. Ugotovili so tudi, da LTR-RT in elementi CACTA prevladujejo v regijah med posameznimi geni, čeprav je na splošno v intergenskih regijah le malo TE. Večina jih je vstavljenih v regije z geni, predvsem majhni TE, kot sta naddružini Tourist in Stowaway transpozonov MITE (Miniature inverted repeat TEs).

VPLIV TE NA TRANSKRIPTE GENOMA NAVADNE PŠENICE
Večina MITE se nahaja v delih, ki se ne bodo prevedli, približno 13 % vnosov pa se vsaj deloma nahaja v kodirnih območjih. Transkripti, ki vsebujejo MITE, so običajno daljši od drugih transkriptov istega gena.
Nekoliko drugačen pa imajo vpliv retrotranspozoni družine SINE, ki ne spadajo med LTR-RT in so svojo aktivnost ohranili tudi po alopoliploidizaciji pšenice. Pri študiji so ugotovili, da je večina insercij Au SINE povezanih z geni, ki kodirajo beljakovine. V večini primerov so bili ti TE vstavljeni v intronska območja genov. Njihova analiza je razkrila veliko alelno variabilnost znotraj rodu Triticum-Aegilops, pri čemer je imela večina genov 2 do 9 različic spajanja in vsaj ena od njih je vsebovala Au SINE. Analiza CDS transkriptov je pokazala, da je CDS tistih transkriptov, ki vsebujejo te TE, krajši od običajnega transkripta, kar v primeru prevajanja privede do krajšega proteina. Pa vendar so se introni z vključki Au SINE v transkriptih ohranili, ti transkripti pa so pokazali relativno nizko izražanje. To bi lahko pomenilo, da ti alternativni transkripti nimajo večjega vpliva na normalno delovanje proteinov, lahko pa povzročijo nastanek spremenjenih proteinov z novimi funkcijami.

V povezavi z mobilnostjo TE so pri študiji vstavljanja TE tipa Mariam v genom divjega emerja in navadne pšenice ugotovili, da se TE lahko prenašajo med različnimi kromosomi in tudi med različnimi podgenomi. Čeprav so odkrili že nekaj vlog TE pri koruzi, rižu in soji, je trenutno znanih le nekaj primerov neposrednega vpliva vstavljanja TE na fenotip pšenice. Leta 2019 so identificirali nov alel gena Q v tibetanski poldivji pšenici s transpozonskim insertom v eksonu 5.

Alel Q naj bi nastal zaradi vstavitve transpozona v gen Q udomačene heksaploidne pšenice. Po raziskavah sodeč, naj bi izhajal iz prednika genoma B, ki je bil po poliploidizaciji vključen v genoma A in D. Povečano izražanje gena Q izboljša lastnosti udomačene pšenice, kot so npr. nelomljivost vršičkov in mehkost storžev, nasprotno pa gen povečuje krhkost vršičkov. Tako je alel Q ključni alel za de-domestikacijo pšenice, saj lahko njegovo vlogo pri udomačitvi poljščin zlahka odpravimo s spontanimi mutacijami. Odpornost semen pa naj bi bila akumulirana posledica že obstoječih variacij v navadni pšenici in novih mutacij med de-domestikacijo.
V študiji so v nadaljevanju primerjali izražanje gena za toplotni šok pri vrsti pšenice, odporni na vročino in pri vrsti, ki je bila bolj občutljiva na vročino. Pri slednji so ob pojavu vročinskega stresa ugotovili večje izražanje gena. To naj bi bila posledica prisotnosti MITE v 3' UTR regiji. Odkrili so tudi ONSEN-LTR-RT tipa Copia, ki se aktivira pod toplotnim stresom. Zaradi stresa se ONSEN najprej prepisuje, potem pa se sproži povratni mehanizem, ki povzroči njegovo utišanje.

VPLIV TE NA STRES PRI PŠENICI
Aktivacijo TE kot odziv na okoljski stres je prva predlagala že Barbara McClintock, ki je menila, da kontrolni elementi (TE) omogočajo genomu, da se prožneje odziva na okoljski stres. Več ciklov vstavljanja in izrezovanja TE v kodne regije obrambnih genov proti stresu olajša možnost alelne rekombinacije, saj prenos povzroči večjo stopnjo mutacij. Poveča se genetska variabilnost, na katero lahko naravna selekcija deluje tako, da ustvarja ugodne funkcije za vrste, da lahko preživijo stresne razmere.

Znano je, da abiotski stres, kot je obsevanje in povišana temperatura, kot tudi biotski (okužbe z virusi ali patogeni) vpliva oz. prebudi mirujoče TE v rastlinah. Slednji nadzorujejo gostiteljev odziv preko prenosa v regulatorne ali kodirne regije genoma. V eni izmed študij so proučevali vpliv TE v promotorjih genov na vzorce izražanja tripletov homologov v listih pšenice, vendar niso odkrili nobene povezave. Opazili pa so, da je bilo v tkivih, kjer so se tripleti bolje izrazili, večje število TE v bližini začetnega mesta prevajanja. To je vodilo k sklepu, da TE imajo vpliv, vendar je ta vpliv tkivno specifičen in večinoma spreminja dinamičnost izražanja in produkte, kot pa same vzorce izražanja.
Vstavljanje TE v promotor lahko povzroči izgubo ali spremembo njegove funkcije (z generiranjem majhne regulatorne RNA povzroči utišanje izražanja). Lahko pa poveča izražanje gena in stabilnost zapisa gena, kar vodi do daljše prevedenega proteina ali pa z ustvarjanjem siRNA posttranskripcijsko utiša gene. Vstavitev v intronske regije lahko povzroči spajanje zapisa ciljnega gena.

ZAKLJUČEK

Transpozoni torej niso le odvečni del genoma. Dana raziskava predstavi vpogled v vpliv TE na kompleksen genom pšenice, ki je v večinski meri sestavljen iz njih. Odpira možnosti raziskav na področju strukturnega vpliva TE (predvsem vpliva na heterokromatin) in na področju regulacije genov. Z ugotovitvami o ohranjenosti razmerji transpozonov v različnih podgenmih, ohranjenosti raznolikosti družin transpozonov in izražanjem sosednjih genov pa raziskava spodbuja nadaljnja raziskovanja vpliva TE na genom te gospodarsko zelo pomembne vrste pšenice.

TE kot gonilo sprememb v genomu pšenice

2022-05-02T07:22:23Z

Ela Kovač: /* UVOD */

=='''Uvod'''==

Danes je t.i. navadna pšenica (Triticum aestivum) gospodarsko najpomembnejša vrsta pšenice v Srednji in Zahodni Evropi in predstavlja kar 20 % dnevnega kalorijskega vnosa. Genetsko sodi med aloheksaploide (genom AABBDD), kar pomeni, da je sestavljena iz treh različnih diploidnih prednikov iz rodov Triticum in Aegilops. Prvi par kromosomov izvira iz vrste Triticum urartu (genom AA), drugi iz vrste Sitopsis, ki je prednik današnje Aegilops speltoides (genom BB), tretji pa iz vrste Aegilops tauschii (genom DD).
Pred približno 0,5 milijona let je prišlo do alopoliploidizacije med genomom AA in BB in nastala je vrsta alotetraploida, imenovana dvozrnica ali divji emer (genom AABB). Z udomačitvijo in gojenjem te vrste pšenice je prišlo do nastanka udomačene emer pšenice, iz katerega je po selekciji nastala trda oz. durum pšenica. Pred 10. tisoč leti je sledila še druga alopoliploidizacija, ki je bila posledica hibridizacije med udomačeno emer pšenico in vrsto Aegilops tauschii (genom DD). Ti dve zaporedni alopoliploidizaciji sta vodili do nastanka navadne pšenice, kar kaže na to, da je divji emer neposredni prednik vseh gospodarsko pomembnih udomačenih vrst pšenic.

Evolucija genoma navadne pšenice
Čeprav je pšenica zelo pomembna poljščina, je razvoj na področju njene genomike počasi napredoval. Glavna ovira pri oblikovanju genoma navadne pšenice je bilo sestavljanje kontigov, ki so bili večinoma (v več kot 85 %) sestavljeni iz ponavljajočih se zaporedij, ki so posledica velikega števila transpozicijskih elementov (TE). V zadnjem desetletju so hitre izboljšave metod sekvenciranja in sestavljanja DNA omogočile izdelavo celotnega genoma navadne pšenice in nekaterih njenih prednikov. Prvi osnutek genoma navadne pšenice je bil objavljen leta 2014 in je temeljil na kromosomskem sekvenciranju. Leta 2017 je bil objavljen prvi osnutek genoma divje emer pšenice, ki je temeljil na algoritmu, ki je sposoben obdelati genom z veliko enakimi ponovitvami DNA. Z razvojem ostalih metod sekvenciranja se je začelo obdobje genomike pšenice. Objavljeni sta bili zaporedji vrst Aegilops tauschii in Triticum urartu ter osnutka celotnega genoma navadne in durum pšenice. To je privedlo do raziskav, ki so proučevale raznolikost in strukturo genoma pšenice ter povezavo in vpliv TE.

Vsebnost in razporeditev TE v genomu navadne pšenice
TE sestavljajo približno 85 % celotnega genoma navadne pšenice z razmeroma enakomerno porazdelitvijo po vseh treh podgenomih (genomi A, B in D). Prevladujejo naddružine Copia (razred I), Gypsy (razred I) in CACTA (razred II). LTR retrotranspozoni, ki pripadajo naddružini Copia, Gypsy ali nerazvrščeni naddružini, sestavljajo 66,6 % genoma navadne pšenice. Čeprav se velikosti podgenomov razlikujejo (največji je genom B, najmanjši pa D), delež TE, sestava naddružin in družin ostajajo podobni. Vzrok za manjšo velikost D podgenoma je v manjši vsebnosti Gypsy elementov.

STAROST IN KROMOSOMSKA RAZPOREDITEV LTR-RT
S pomočjo mutacij zaporedij so znanstveniki ugotovili tudi starost LTR-RT. Družina Copia naj bi se v genom vstavila pred približno enim milijonom let, Gypsy 1,3 milijonom let, RLX pa 1,5 milijona let nazaj, pri čemer so se v podgenom D TE vstavili kasneje kot v podgenoma A in B. Sprva so domnevali, da TE najprej doživijo izbruhe pomnoževanje, nato pa hitro utišanje, vendar so sčasoma nekatere raziskovalne skupine začele trditi, da se TE v genomu počasi kopičijo.
Povprečna razdalja med začetnim mestom transkripcije gena (TSS) in najbližjim TE je 1,52 kbp, podobna razdalja je tudi med mestom zaključka transkripcije in najbližjim TE. V študijah so ugotovili, da so bile družine LTR v proksimalnih regijah kromosomov starejše kot tiste v distalnih, domnevno zaradi hitrejšega odstranjevanja TE v distalnih regijah. Prav tako je bil delež TE v kromosomu navadne pšenice manjši v distalnih regijah, saj je predstavljal 73 % delež, medtem ko je v proksimalnih regijah predstavljal kar 89 % delež. V teh regijah so zbrani TE naddružine Gypsy in družina Jorge iz CACTE, telomerna območja pa so bogata z naddružino Copia in družino Caspar iz CACTE. Ugotovili so tudi, da LTR-RT in elementi CACTA prevladujejo v regijah med posameznimi geni, čeprav je na splošno v intergenskih regijah le malo TE. Večina jih je vstavljenih v regije z geni, predvsem majhni TE, kot sta naddružini Tourist in Stowaway transpozonov MITE (Miniature inverted repeat TEs).

VPLIV TE NA TRANSKRIPTE GENOMA NAVADNE PŠENICE
Večina MITE se nahaja v delih, ki se ne bodo prevedli, približno 13 % vnosov pa se vsaj deloma nahaja v kodirnih območjih. Transkripti, ki vsebujejo MITE, so običajno daljši od drugih transkriptov istega gena.
Nekoliko drugačen pa imajo vpliv retrotranspozoni družine SINE, ki ne spadajo med LTR-RT in so svojo aktivnost ohranili tudi po alopoliploidizaciji pšenice. Pri študiji so ugotovili, da je večina insercij Au SINE povezanih z geni, ki kodirajo beljakovine. V večini primerov so bili ti TE vstavljeni v intronska območja genov. Njihova analiza je razkrila veliko alelno variabilnost znotraj rodu Triticum-Aegilops, pri čemer je imela večina genov 2 do 9 različic spajanja in vsaj ena od njih je vsebovala Au SINE. Analiza CDS transkriptov je pokazala, da je CDS tistih transkriptov, ki vsebujejo te TE, krajši od običajnega transkripta, kar v primeru prevajanja privede do krajšega proteina. Pa vendar so se introni z vključki Au SINE v transkriptih ohranili, ti transkripti pa so pokazali relativno nizko izražanje. To bi lahko pomenilo, da ti alternativni transkripti nimajo večjega vpliva na normalno delovanje proteinov, lahko pa povzročijo nastanek spremenjenih proteinov z novimi funkcijami.

V povezavi z mobilnostjo TE so pri študiji vstavljanja TE tipa Mariam v genom divjega emerja in navadne pšenice ugotovili, da se TE lahko prenašajo med različnimi kromosomi in tudi med različnimi podgenomi. Čeprav so odkrili že nekaj vlog TE pri koruzi, rižu in soji, je trenutno znanih le nekaj primerov neposrednega vpliva vstavljanja TE na fenotip pšenice. Leta 2019 so identificirali nov alel gena Q v tibetanski poldivji pšenici s transpozonskim insertom v eksonu 5.

Alel Q naj bi nastal zaradi vstavitve transpozona v gen Q udomačene heksaploidne pšenice. Po raziskavah sodeč, naj bi izhajal iz prednika genoma B, ki je bil po poliploidizaciji vključen v genoma A in D. Povečano izražanje gena Q izboljša lastnosti udomačene pšenice, kot so npr. nelomljivost vršičkov in mehkost storžev, nasprotno pa gen povečuje krhkost vršičkov. Tako je alel Q ključni alel za de-domestikacijo pšenice, saj lahko njegovo vlogo pri udomačitvi poljščin zlahka odpravimo s spontanimi mutacijami. Odpornost semen pa naj bi bila akumulirana posledica že obstoječih variacij v navadni pšenici in novih mutacij med de-domestikacijo.
V študiji so v nadaljevanju primerjali izražanje gena za toplotni šok pri vrsti pšenice, odporni na vročino in pri vrsti, ki je bila bolj občutljiva na vročino. Pri slednji so ob pojavu vročinskega stresa ugotovili večje izražanje gena. To naj bi bila posledica prisotnosti MITE v 3' UTR regiji. Odkrili so tudi ONSEN-LTR-RT tipa Copia, ki se aktivira pod toplotnim stresom. Zaradi stresa se ONSEN najprej prepisuje, potem pa se sproži povratni mehanizem, ki povzroči njegovo utišanje.

VPLIV TE NA STRES PRI PŠENICI
Aktivacijo TE kot odziv na okoljski stres je prva predlagala že Barbara McClintock, ki je menila, da kontrolni elementi (TE) omogočajo genomu, da se prožneje odziva na okoljski stres. Več ciklov vstavljanja in izrezovanja TE v kodne regije obrambnih genov proti stresu olajša možnost alelne rekombinacije, saj prenos povzroči večjo stopnjo mutacij. Poveča se genetska variabilnost, na katero lahko naravna selekcija deluje tako, da ustvarja ugodne funkcije za vrste, da lahko preživijo stresne razmere.

Znano je, da abiotski stres, kot je obsevanje in povišana temperatura, kot tudi biotski (okužbe z virusi ali patogeni) vpliva oz. prebudi mirujoče TE v rastlinah. Slednji nadzorujejo gostiteljev odziv preko prenosa v regulatorne ali kodirne regije genoma. V eni izmed študij so proučevali vpliv TE v promotorjih genov na vzorce izražanja tripletov homologov v listih pšenice, vendar niso odkrili nobene povezave. Opazili pa so, da je bilo v tkivih, kjer so se tripleti bolje izrazili, večje število TE v bližini začetnega mesta prevajanja. To je vodilo k sklepu, da TE imajo vpliv, vendar je ta vpliv tkivno specifičen in večinoma spreminja dinamičnost izražanja in produkte, kot pa same vzorce izražanja.
Vstavljanje TE v promotor lahko povzroči izgubo ali spremembo njegove funkcije (z generiranjem majhne regulatorne RNA povzroči utišanje izražanja). Lahko pa poveča izražanje gena in stabilnost zapisa gena, kar vodi do daljše prevedenega proteina ali pa z ustvarjanjem siRNA posttranskripcijsko utiša gene. Vstavitev v intronske regije lahko povzroči spajanje zapisa ciljnega gena.

ZAKLJUČEK

Transpozoni torej niso le odvečni del genoma. Dana raziskava predstavi vpogled v vpliv TE na kompleksen genom pšenice, ki je v večinski meri sestavljen iz njih. Odpira možnosti raziskav na področju strukturnega vpliva TE (predvsem vpliva na heterokromatin) in na področju regulacije genov. Z ugotovitvami o ohranjenosti razmerji transpozonov v različnih podgenmih, ohranjenosti raznolikosti družin transpozonov in izražanjem sosednjih genov pa raziskava spodbuja nadaljnja raziskovanja vpliva TE na genom te gospodarsko zelo pomembne vrste pšenice.

TE kot gonilo sprememb v genomu pšenice

2022-05-02T07:21:53Z

Ela Kovač: New page: =='''UVOD'''== Danes je t.i. navadna pšenica (Triticum aestivum) gospodarsko najpomembnejša vrsta pšenice v Srednji in Zahodni Evropi in predstavlja kar 20 % dnevnega kalorijskega vnos...

=='''UVOD'''==

Danes je t.i. navadna pšenica (Triticum aestivum) gospodarsko najpomembnejša vrsta pšenice v Srednji in Zahodni Evropi in predstavlja kar 20 % dnevnega kalorijskega vnosa. Genetsko sodi med aloheksaploide (genom AABBDD), kar pomeni, da je sestavljena iz treh različnih diploidnih prednikov iz rodov Triticum in Aegilops. Prvi par kromosomov izvira iz vrste Triticum urartu (genom AA), drugi iz vrste Sitopsis, ki je prednik današnje Aegilops speltoides (genom BB), tretji pa iz vrste Aegilops tauschii (genom DD).
Pred približno 0,5 milijona let je prišlo do alopoliploidizacije med genomom AA in BB in nastala je vrsta alotetraploida, imenovana dvozrnica ali divji emer (genom AABB). Z udomačitvijo in gojenjem te vrste pšenice je prišlo do nastanka udomačene emer pšenice, iz katerega je po selekciji nastala trda oz. durum pšenica. Pred 10. tisoč leti je sledila še druga alopoliploidizacija, ki je bila posledica hibridizacije med udomačeno emer pšenico in vrsto Aegilops tauschii (genom DD). Ti dve zaporedni alopoliploidizaciji sta vodili do nastanka navadne pšenice, kar kaže na to, da je divji emer neposredni prednik vseh gospodarsko pomembnih udomačenih vrst pšenic.

Evolucija genoma navadne pšenice
Čeprav je pšenica zelo pomembna poljščina, je razvoj na področju njene genomike počasi napredoval. Glavna ovira pri oblikovanju genoma navadne pšenice je bilo sestavljanje kontigov, ki so bili večinoma (v več kot 85 %) sestavljeni iz ponavljajočih se zaporedij, ki so posledica velikega števila transpozicijskih elementov (TE). V zadnjem desetletju so hitre izboljšave metod sekvenciranja in sestavljanja DNA omogočile izdelavo celotnega genoma navadne pšenice in nekaterih njenih prednikov. Prvi osnutek genoma navadne pšenice je bil objavljen leta 2014 in je temeljil na kromosomskem sekvenciranju. Leta 2017 je bil objavljen prvi osnutek genoma divje emer pšenice, ki je temeljil na algoritmu, ki je sposoben obdelati genom z veliko enakimi ponovitvami DNA. Z razvojem ostalih metod sekvenciranja se je začelo obdobje genomike pšenice. Objavljeni sta bili zaporedji vrst Aegilops tauschii in Triticum urartu ter osnutka celotnega genoma navadne in durum pšenice. To je privedlo do raziskav, ki so proučevale raznolikost in strukturo genoma pšenice ter povezavo in vpliv TE.

Vsebnost in razporeditev TE v genomu navadne pšenice
TE sestavljajo približno 85 % celotnega genoma navadne pšenice z razmeroma enakomerno porazdelitvijo po vseh treh podgenomih (genomi A, B in D). Prevladujejo naddružine Copia (razred I), Gypsy (razred I) in CACTA (razred II). LTR retrotranspozoni, ki pripadajo naddružini Copia, Gypsy ali nerazvrščeni naddružini, sestavljajo 66,6 % genoma navadne pšenice. Čeprav se velikosti podgenomov razlikujejo (največji je genom B, najmanjši pa D), delež TE, sestava naddružin in družin ostajajo podobni. Vzrok za manjšo velikost D podgenoma je v manjši vsebnosti Gypsy elementov.

STAROST IN KROMOSOMSKA RAZPOREDITEV LTR-RT
S pomočjo mutacij zaporedij so znanstveniki ugotovili tudi starost LTR-RT. Družina Copia naj bi se v genom vstavila pred približno enim milijonom let, Gypsy 1,3 milijonom let, RLX pa 1,5 milijona let nazaj, pri čemer so se v podgenom D TE vstavili kasneje kot v podgenoma A in B. Sprva so domnevali, da TE najprej doživijo izbruhe pomnoževanje, nato pa hitro utišanje, vendar so sčasoma nekatere raziskovalne skupine začele trditi, da se TE v genomu počasi kopičijo.
Povprečna razdalja med začetnim mestom transkripcije gena (TSS) in najbližjim TE je 1,52 kbp, podobna razdalja je tudi med mestom zaključka transkripcije in najbližjim TE. V študijah so ugotovili, da so bile družine LTR v proksimalnih regijah kromosomov starejše kot tiste v distalnih, domnevno zaradi hitrejšega odstranjevanja TE v distalnih regijah. Prav tako je bil delež TE v kromosomu navadne pšenice manjši v distalnih regijah, saj je predstavljal 73 % delež, medtem ko je v proksimalnih regijah predstavljal kar 89 % delež. V teh regijah so zbrani TE naddružine Gypsy in družina Jorge iz CACTE, telomerna območja pa so bogata z naddružino Copia in družino Caspar iz CACTE. Ugotovili so tudi, da LTR-RT in elementi CACTA prevladujejo v regijah med posameznimi geni, čeprav je na splošno v intergenskih regijah le malo TE. Večina jih je vstavljenih v regije z geni, predvsem majhni TE, kot sta naddružini Tourist in Stowaway transpozonov MITE (Miniature inverted repeat TEs).

VPLIV TE NA TRANSKRIPTE GENOMA NAVADNE PŠENICE
Večina MITE se nahaja v delih, ki se ne bodo prevedli, približno 13 % vnosov pa se vsaj deloma nahaja v kodirnih območjih. Transkripti, ki vsebujejo MITE, so običajno daljši od drugih transkriptov istega gena.
Nekoliko drugačen pa imajo vpliv retrotranspozoni družine SINE, ki ne spadajo med LTR-RT in so svojo aktivnost ohranili tudi po alopoliploidizaciji pšenice. Pri študiji so ugotovili, da je večina insercij Au SINE povezanih z geni, ki kodirajo beljakovine. V večini primerov so bili ti TE vstavljeni v intronska območja genov. Njihova analiza je razkrila veliko alelno variabilnost znotraj rodu Triticum-Aegilops, pri čemer je imela večina genov 2 do 9 različic spajanja in vsaj ena od njih je vsebovala Au SINE. Analiza CDS transkriptov je pokazala, da je CDS tistih transkriptov, ki vsebujejo te TE, krajši od običajnega transkripta, kar v primeru prevajanja privede do krajšega proteina. Pa vendar so se introni z vključki Au SINE v transkriptih ohranili, ti transkripti pa so pokazali relativno nizko izražanje. To bi lahko pomenilo, da ti alternativni transkripti nimajo večjega vpliva na normalno delovanje proteinov, lahko pa povzročijo nastanek spremenjenih proteinov z novimi funkcijami.

V povezavi z mobilnostjo TE so pri študiji vstavljanja TE tipa Mariam v genom divjega emerja in navadne pšenice ugotovili, da se TE lahko prenašajo med različnimi kromosomi in tudi med različnimi podgenomi. Čeprav so odkrili že nekaj vlog TE pri koruzi, rižu in soji, je trenutno znanih le nekaj primerov neposrednega vpliva vstavljanja TE na fenotip pšenice. Leta 2019 so identificirali nov alel gena Q v tibetanski poldivji pšenici s transpozonskim insertom v eksonu 5.

Alel Q naj bi nastal zaradi vstavitve transpozona v gen Q udomačene heksaploidne pšenice. Po raziskavah sodeč, naj bi izhajal iz prednika genoma B, ki je bil po poliploidizaciji vključen v genoma A in D. Povečano izražanje gena Q izboljša lastnosti udomačene pšenice, kot so npr. nelomljivost vršičkov in mehkost storžev, nasprotno pa gen povečuje krhkost vršičkov. Tako je alel Q ključni alel za de-domestikacijo pšenice, saj lahko njegovo vlogo pri udomačitvi poljščin zlahka odpravimo s spontanimi mutacijami. Odpornost semen pa naj bi bila akumulirana posledica že obstoječih variacij v navadni pšenici in novih mutacij med de-domestikacijo.
V študiji so v nadaljevanju primerjali izražanje gena za toplotni šok pri vrsti pšenice, odporni na vročino in pri vrsti, ki je bila bolj občutljiva na vročino. Pri slednji so ob pojavu vročinskega stresa ugotovili večje izražanje gena. To naj bi bila posledica prisotnosti MITE v 3' UTR regiji. Odkrili so tudi ONSEN-LTR-RT tipa Copia, ki se aktivira pod toplotnim stresom. Zaradi stresa se ONSEN najprej prepisuje, potem pa se sproži povratni mehanizem, ki povzroči njegovo utišanje.

VPLIV TE NA STRES PRI PŠENICI
Aktivacijo TE kot odziv na okoljski stres je prva predlagala že Barbara McClintock, ki je menila, da kontrolni elementi (TE) omogočajo genomu, da se prožneje odziva na okoljski stres. Več ciklov vstavljanja in izrezovanja TE v kodne regije obrambnih genov proti stresu olajša možnost alelne rekombinacije, saj prenos povzroči večjo stopnjo mutacij. Poveča se genetska variabilnost, na katero lahko naravna selekcija deluje tako, da ustvarja ugodne funkcije za vrste, da lahko preživijo stresne razmere.

Znano je, da abiotski stres, kot je obsevanje in povišana temperatura, kot tudi biotski (okužbe z virusi ali patogeni) vpliva oz. prebudi mirujoče TE v rastlinah. Slednji nadzorujejo gostiteljev odziv preko prenosa v regulatorne ali kodirne regije genoma. V eni izmed študij so proučevali vpliv TE v promotorjih genov na vzorce izražanja tripletov homologov v listih pšenice, vendar niso odkrili nobene povezave. Opazili pa so, da je bilo v tkivih, kjer so se tripleti bolje izrazili, večje število TE v bližini začetnega mesta prevajanja. To je vodilo k sklepu, da TE imajo vpliv, vendar je ta vpliv tkivno specifičen in večinoma spreminja dinamičnost izražanja in produkte, kot pa same vzorce izražanja.
Vstavljanje TE v promotor lahko povzroči izgubo ali spremembo njegove funkcije (z generiranjem majhne regulatorne RNA povzroči utišanje izražanja). Lahko pa poveča izražanje gena in stabilnost zapisa gena, kar vodi do daljše prevedenega proteina ali pa z ustvarjanjem siRNA posttranskripcijsko utiša gene. Vstavitev v intronske regije lahko povzroči spajanje zapisa ciljnega gena.

ZAKLJUČEK

Transpozoni torej niso le odvečni del genoma. Dana raziskava predstavi vpogled v vpliv TE na kompleksen genom pšenice, ki je v večinski meri sestavljen iz njih. Odpira možnosti raziskav na področju strukturnega vpliva TE (predvsem vpliva na heterokromatin) in na področju regulacije genov. Z ugotovitvami o ohranjenosti razmerji transpozonov v različnih podgenmih, ohranjenosti raznolikosti družin transpozonov in izražanjem sosednjih genov pa raziskava spodbuja nadaljnja raziskovanja vpliva TE na genom te gospodarsko zelo pomembne vrste pšenice.

Transpozicijski elementi

2022-05-02T07:14:06Z

Ela Kovač:

Seminarji pri Molekularni biologiji v študijskem letu 2021/22 obravnavajo odkritje, mehanizem in vlogo transpozicijskih elementov pri prokariontih in evkariontih. Okvirni naslovi teme so navedeni na spodnjem seznamu.

Vse teme temeljijo na preglednih člankih, kar pomeni, da obravnavajo zaključene teme, na katerih je bilo opravljenega že veliko dela. Zato je smiselno, da vsako temo obdelajo po trije študenti. Vsaka skupina mora pripraviti povzetek seminarja z vsaj 1200 besedami in ne več kot 1800 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 1200–1800 besed), ki ste jih uporabili.

Vsaka skupina mora objaviti povzetek seminarja na wikiju najkasneje 24 h pred predstavitvijo svojega seminarja. Kateri del povzetka je napisal kdo, navedite v zavihku 'discussion'. Predstavitev naj bo dolga 15–20 minut, temu pa bo sledila razprava (pribl. 5 minut). 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 le malo splošnega uvoda, ki naj zgolj umesti vašo temo v kontekst transpozicijskih elementov.

Seminarske predstavitve bodo potekale predvidoma od 19.4. do 9.5. V tem času ne bo klasičnih predavanj, torej bodo tako ponedeljkovi kot torkovi termini namenjeni seminarjem.

Vsebina seminarjev je izpitna snov. Iz teme seminarjev je ~10 % vprašanj na izpitu (oz. 10 % točk dobite za odgovore iz snovi seminarjev).

Razdelitev seminarjev je potekala v okolju Google Drive, kjer so (bile) navedene povezave do izhodiščnih člankov, s katerimi lahko začnete iskanje literature. Večinoma navedeni viri ne zadoščajo, da bi pripravili kvaliteten 15-minutni seminar, zato boste morali pregledati tudi nekaj primarnih virov (raziskovalnih člankov), ki jih boste poiskali sami oz. jih boste našli citirane v preglednih člankih. Vaši seminarji naj se osredotočijo na osnovno temo iz naslova in naj nimajo dolgih splošnih uvodov. Seminarji si bodo namreč sledili dokaj hitro en za drugim), tako da boste osnove hitro osvojili in jih ni treba ponavljati.

Ko boste pripravljali povzetek, naslov teme na spodnjem seznamu povežite z novo wiki stranjo, ki bo vsebovala povzetek. Na koncu besedila povzetka (pod viri) v novo vrstico dodajte oznako: <nowiki>[[Category:SEM]] [[Category:BMB]]</nowiki>. Primer, kako so bili urejeni seminarji v prejšnjih letih, si lahko ogledate na strani [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Molekularna_biologija_koronavirusov Molekularna biologija koronavirusov (2020/21)].

Poglavja za seminarje so:

# [[Odkritje transpozicijskih elementov pri bakterijah]] (Teja Spruk, Urša Štefan, Urša Zevnik) 
# [[Klasifikacija transpozicijskih elementov in pregled načina delovanja]] (Klara Ažbe, Pia Trošt, Ana Maučec) 
# [[Katalitični mehanizem transpozaz]] (Nuša Brdnik, Mark Loborec, Maj Priveršek) 
# [[Transpozoni kot prenašalci odpornosti bakterij proti antibiotikom]] (Ana Kastelic, Lev Jošt, Gašper Struna) 

----

# [[Pomen retroelementov v mikrobnih genomih]] (Ema Kavčič, Špela Rapuš, Ivana Vukšinić) 
# [[Integracija transpozonov pri kvasovkah]] (Katja Resnik, Pia Špehar, Zarja Weingerl) 
# [[Retrotranspozoni LINE-1 in dejavniki, ki uravnavajo njihovo delovanje]] (Ana Kodra, Neža Lanišek, Gašper Možina) 
# [[TE kot regulatorji transkripcije]] (Marko Kovačić, Nik Vidmar, David Valte) 

----

# [[Interakcije transpozon – gostitelj]] (Maja Deutsch, Sara Jerič, Martin Stanonik) 
# [[Sodobni pogled na TE pri koruzi]] (Špela Sotlar, Tina Zajec, Žan Žnidar) 
# [[Vloga TE pri razvoju zarodka]] (Pia Sotlar, Petja Premrl, Pia Mencin) 
# [[Transpozoni in rak]] (Maša Mencigar, Alliana Kolar, Klara Kočman) 

----

# [[Uporabna vrednost transpozonov za gensko zdravljenje]] (Jan Kogovšek, Lana Kores, Klara Razboršek) 
# [[Biotehnološka uporaba transpozicijskega mehanizma: primer Sleeping Beauty]] (Neža Peternel, Andraž Rotar, Nuša Kos Thaler) 
# [[Funkcije nekodirajoče RNA, ki je po izvoru transpozonska]] (Tinkara Butara, Miha Razdevšek, Gaja Starc) 
# [[TE kot gonilo sprememb v genomu pšenice]] (Ela Kovač, Tina Urh, Metka Rus) 

----

# [[TE pri mentalnih boleznih]] (Tina Javeršek, Hana Glavnik, Jan Trebušak) 
# TE pri vnetnih boleznih 

----

# Preferenčna integracijska mesta retrotranspozona Tf1 v genomu kvasovke ''Schizosaccharomyces pombe''[[http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Preferen%C4%8Dna_integracijska_mesta_retrotranspozona_Tf1_v_genomu_kvasovke_%27%27Schizosaccharomyces_pombe%27%27]]

BIO2 Povzetki seminarjev 2021

2022-01-05T17:25:08Z

Ela Kovač: /* POVZETKI SEMINARJEV BIOKEMIJA 2021/22 */

= POVZETKI SEMINARJEV BIOKEMIJA 2021/22 =

==Klara Ažbe - Vpliv metabolitov Krebsovega cikla na fiziologijo in bolezni==

Mitohondrij je celični organel, ki pomembno prispeva k delovanju celice. Njegova glavna naloga je proizvodnja energije, poleg tega pa ne smemo zanemariti vloge stranskih produktov, ki ob proizvodnji energije nastanejo. Pri pridobivanje energije ima pomembno vlogo Krebsov cikel, v katerem nastane kar nekaj metabolitov. Njihova pomembnost je bila prvotno prepoznana pri sintezi makromolekul (nukleotidov, proteinov, lipidov), kasneje pa se je izkazalo, da so tudi zelo pomembne signalne molekule, ki nadzorujejo modifikacije kromatina, hipoksični odziv, metilacije DNA in imunski odziv. Količina posameznega intermediata je v celici natančno regulirana, vendar pa se lahko zgodi, da pride do določene mutacije, na primer mutacije encima za razgradnjo metabolita, posledično pa se ta metabolit začne kopičiti v celici. To lahko privede do sprememb v fiziologiji celice in do različnih bolezni, kakšne bodo te spremembe in bolezni pa je odvisno od vrste metabolita. Med bolj vplivne metabolite spadajo acetil-CoA, α-ketoglutarat, sukcinat in fumarat, pomemben je tudi 2-hidroksiglutarat, ki sicer ni intermediat cikla TCA, vendar pa je povezan s ciklom tako, da se sintetizira iz α-ketoglutarata. Ugotovitve, kako povečane količine metabolitov vplivajo na celico in posledično na organizem ter bolezni, so pomembne predvsem za zdravljenje bolezni, zato se za prihodnost pričakuje, da bo še večja količina znanja na tem področju prenesena v klinično uporabo.

==Pia Mencin - Akonitaza in njena vloga v celici==

Načeloma pripisujemo določenemu proteinu eno funkcijo, poznamo pa tudi proteine, ki imajo dve popolnoma različni nalogi v celici. To so tako imenovani »moonlighting proteins« oziroma večnamenski proteini. Tak večnamenski protein je tudi citosolna akonitaza (cAcn). Ko je nanj vezana prostetična skupina: Fe-S kletka, deluje kot katalizator pretvorbe citrata v izocitrat. Ob razdružitvi Fe-S kletke deluje kot IRP1 (odzivni protein za železo). Ta ima zmožnost vezave na mRNA proteinov, ki sodelujejo pri metabolizmu železa, ter tako zagotavlja homeostazo železa v celici. Ob razdružitvi kletke cAcn in nastanku apoencima znanega kot IRP1 pride do konformacijskih sprememb v proteinu pri katerih nastane mesto za vezavo na IRE (odzivni element za železo), to je reža, ki na novo nastane med domenama 3 in 4 cAcn.
Poleg citosolne poznamo tudi mitohondrijsko akonitazo (mAcn), ki je njena izooblika. Sodeluje v TCA ciklu, in sicer katalizira pretvorbo citrata v izocitrat, ter ščiti mtDNA pred oksidativnimi poškodbami.
Proteina sta tarča ROS, ti ju poškodujejo (oksidirajo) in inaktivirajo. mAcn ob inaktivaciji z ROS posredno inhibira nastanek ROS v mitohondriju in tako deluje kot regulator oksidativnega stresa. Za preprečevanje kopičenja oksidirane mAcn v mitohondriju poskrbi Lon proteaza.
Izocima mAcn ter cAcn sta še en izmed mnogih dokazov kako natančno nadzorovano in prepleteno je delovanje procesov v celici.

==Marko Kovačić - Vloga citokinov poddružine IL-1 pri regulaciji glikolize in njihov vpliv na bolezni, povezane z glikolizo==

Citokini so proteini z majhno molekulsko maso (približno 5-25 kDa), ki so pomembni v celičnem signaliziranju. Delujejo tako, da se vežejo na specifične membranske receptorje in s tem regulirajo transkripcijo genov ali njihovih transkripcijskih faktorjev. Tako sprožijo imunski odziv na vnetje, infekcijo ali na druga stanja. S svojimi signalnimi mehanizmi kontrolirajo rast in aktivnost drugih celic imunskega sistema ter krvnih celic. Interlevkini so skupina citokinov, ki imajo različne funkcije, predvsem so pomembni pri komunikaciji med celicami imunskega sistema, pri vnetnih in imunomodulatornih procesih. Citokini IL-1a, IL-1β, IL-1Ra in IL-33 so zelo pomembni člani družine interlevkinov interlevkin-1 (IL-1). Številne raziskave so pokazale, da je ta poddružina interlevkinov pomembna pri regulaciji glikolize, tj. poti, ki je pomembna za pridobivanje energije v obliki ATP. Glikolizo lahko regulirajo na nivoju vnosa glukoze v celice ali pa na nivoju reguliranja glikolitičnih encimov, ker se njihove signalne poti prepletajo s signalnimi potmi, ki so ključne pri regulaciji glikolize. Disregulacija glikolize lahko vodi do številnih bolezni (rak, diabetes tipa 2, reumatoidni artritis, osteoartritis, astma), poddružina IL-1 pa z regulacijo glikolize lahko vpliva na potek le-teh. Vpliv na delovanje citokinov IL-1a, IL-1β, IL-1Ra in IL-33 tako daje številne možnosti pri zdravljenju z glikolizo povezanih bolezni in prav to je predmet številnih raziskav.

==Janja Bohte - Vloga in regulacija aerobne glikolize pri hepatocelularnem karcinomu==

Rak jeter je šesta najpogostejša oblika raka na svetu. Kar 90% primarnih rakov jeter predstavlja hepatocelularni karcinom (HCC). Za zdravljenje te bolezni se med drugim uporabljalo zdravila za zaviranje specifičnih signalnih poti, ki so odgovorne za rast tumorja. Tako zdravilo je sorafenib, zaviralec tirozin kinaze, na katerega organizem zaradi povečane aerobne glikolize v nekem časovnem obdobju razvije odpornost. Aerobna glikoliza oziroma Warburgov učinek je pojav, ko tumorske celice pretvarjajo glukozo v laktat kljub zadostni količini kisika. Prehod z metabolične poti oksidativne fosforilacije na pot glikolize pri HCC spodbuja celično proliferacijo ter ponuja ugodno mikrookolje za napredovanje tumorja. Odgovorna je za regulacijo invazije, metastaze, angiogeneze in odpornosti na zdravila pri HCC. Mehanizem Warburgovega učinka je kompleksen, pomembno vlogo pa imajo trije encimi, ki sodelujejo v sami presnovi glukoze: heksokinaza 2 (HK2), fosfofruktokinaza 1 (PFK1) in piruvat kinaza tipa M2 (PKM2). Ti so regulirani na več načinov in s številnimi transkripcijskimi faktorji ter metaboličnimi potmi, kot so AMPK, PI3K/Akt metabolična pot, HIF-1α, c-Myc ter nekodirajoče RNA. Zaradi pomembne vloge glikolize pri napredovanju tumorja, je usmerjanje na glavne dejavnike na tej poti, kot je inhibicija HK2, PFK ali PKM2, ključnega pomena za razvoj novih terapevtskih pristopov za zdravljenje HCC.

==Urša Štefan - Signalizacija STING - obseg delovanja in povezava z rakavimi obolenji==

Pojav dvovijačne DNA v citosolu je v celici največkrat pokazatelj celične abnormalnosti – virusne okužbe, poškodbe dednega materiala, oksidativnega stresa ali rakave transformacije. Celice so zato razvile načine zaznavanja prisotnosti DNA v citosolu. Eden izmed takšnih je signalna pot STING. Protein ciklična GMP-AMP sintetaza po vezavi z DNA sintetizira cGAMP, ki aktivira protein STING, vezan v membrani endoplazmatskega retikuluma. Ta se transportira do Golgijevega aparata, kjer mu vezava kinaze TBK1 omogoča aktivacijo transkripcijskih faktorjev IRF3 in NF-κB za citokine. Poleg odziva na citosolno DNA protein STING sodeluje tudi v regulaciji celičnega metabolizma, celičnega cikla, pri indukciji avtofagije, regulaciji ravni kalcija in kot senzor poškodb DNA. Zaradi svojega velikega obsega delovanja je signalna pot STING tarča razvoja številnih zdravil, ki pa je do zdaj bil le delno uspešen. Članek opiše signalno pot STING, njene funkcije v celici in na kratko povzame vlogo signalne poti pri zdravljenju rakavih obolenj.

==Hana Glavnik - S-glutationilacija proteinov kot globalni inhibitor celičnega metabolizma za zmanjšanje občutljivosti signalov vodikovega peroksida==

S-glutationilacija proteinov ima v celici pomembno vlogo. Ob zvišanju koncentracije reaktivnih kisikovih spojin (ROS), se v celici vzpostavi stanje oksidativnega stresa. Ker so za celico te spojine toksične, je razvila mehanizme, ki ji pomagajo uravnavati njihovo koncentracijo in zaščitijo ostale spojine v celici pred ireverzibilno oksidacijo. Najbolj pomembna spojina med ROS je vodikov peroksid, ki ima poleg toksičnih vplivov tudi lastnosti sekundarnega sporočevalca. Ob nastopu oksidativnega stresa v celici in povišane koncentracije vodikovega peroksida, zaznata signale encima GRX1 in GRX2, ki glutationilirata proteine z vezavo glutationa (GSH) na tiolne skupine cisteinov (-SH) in jih tako zaščitita pred poškodbami. Hkrati se s potekom S-glutationilacije aktivirajo tiste metabolične poti, pri katerih nastajajo antioksidanti, največkrat NADPH, ki pomagajo razgraditi vodikov peroksid in ostale ROS spojine. Tiste poti, pri katerih nastajajo ROS spojine so inhibirane s strani S-glutationilacije, dokler ne pride do signala, ki ga sprejmeta GRX1/2. To sproži njune deglutationilacijske aktivnosti in z deglutationilacijo encimov se stanje v celici se normalizira in metabolične poti lahko potekajo nemoteno.

==Tinkara Butara - Transmembranska signalizacija v bakterijskih kemoreceptorjih==
Kemotaksija je oblika gibanja, kjer se organizem giba k ugodnemu kemijskemu gradientu ali stran od toksičnega oziroma neugodnega. Oblika gibanja je značilna za premikajoče se bakterije in arheje. Kemotaksija igra pomembno vlogo pri iskanju hrane, oblikovanju biofilma in tudi pri patogenezi. Takšno gibanje, s prepoznavanjem različnih kemijskih zvrsti, nadzorujejo kemoreceptorji. To so transmembranski proteini, ki vežejo snovi iz okolice in tako sprožijo nadaljnjo signalizacijo znotraj celice, ta pa vodi do spremembe v rotaciji bička. Vezava ugodne signalne molekule vodi do konformacijskih sprememb v kemoreceptorju, ki preprečijo avtofosforilacijo kinaze CheA, ki omogoča fosforilacijo proteina CheY. Fosforiliran CheY se namreč veže na motor bička in tako spremeni njegovo rotacijo iz nasprotne smeri urinega kazalca v smer urinega kazalca. Ko biček rotira v smeri urinega kazalca, to spodbudi naključno gibanje v prostoru, ki na novo orientira bakterijsko celico. Če biček rotira v nasprotni smeri urinega kazalca, pa se celica giba naravnost proti ugodnemu kemijskemu gradientu. Prilagoditev na signal nadzorujejo regulatorni proteini (CheR, CheB, za zaključek signala pa je pomemben protein CheZ, ki hidrolizira CheY-P. Kemoreceptorji se nahajajo na polih bakterijske celice in se združujejo v skupke, kar predstavlja dodatno možnost prilagoditve na kemijski signal.

==David Valte - Jedrni hormonski receptorji in izražanje genov==

Jedrni hormonski receptorji (NHR) so poleg g-proteinov, receptorjev z encimsko aktivnostjo in ionskih kanalčkov le še eden od načinov biosignalizacije, ki pa se po načinu delovanja od drugih precej razlikuje. Jedrni hormonski receptorji neposredno vplivajo na transkripcijo in tako posledično tudi na izražanje genov. Z vezavo ligandov, kot so na primer vitamin d, retinoidni hormoni, tiroidni hormoni in steroidi, na receptor, pride na hormonskih receptorjih do konformacijskih sprememb. Spremembe v konformaciji receptorja pa omogočajo interakcije receptorja s specifičnimi sekvencami DNA. Te sekvence imenujemo hormonski odzivni elementi HRE/HREs, HRE se ponavadi nahajajo znotraj promotorja tarčnega gena, na teh mestih NHR delujejo kot aktivatorji transkripcije DNA. Transkripcija DNA povzroči nastanek mRNA z zapisom za nastanek proteinov, katere celica potrebuje, preko teh pa se lahko odzove na zunanje motnje. Prepoznavo zaporedij HRE in vezavo na DNA omogoča specifična sestava jedrnih receptorjev. Te so sestavljeni iz večih domen, vsaka od teh ima specifično funkcijo brez katere delovanje NR ni mogoče. Posebne domene omogočajo prepoznavo HRE, vezavo na DNA in dimerizacijo z drugimi NR. Na hormonske odzivne elemente se lahko NHR vežejo v obliki monomerov, lahko pa se NHR-ji vežejo drug z drugim, tako nastajajo dimeri. Dimeri omogočajo drugačne afinitete za vezavo z DNA.

==Alliana Kolar - Pomen upravljanja z agonisti, antagonisti in signalnimi modulatorji receptorjev abscizinske kisline (ABA) v agronomiji==
Abscizinska kislina (ABA) je naravno prisoten rastlinski hormon, katerega koncentracija se poviša, ko je rastlina pod vplivom stresa in se na stres tudi odzove. Igra vlogo pri zapiranju listnih rež, ko rastlini primanjkuje vode, inhibira kalitev, spodbuja dormanco, vpliva na cvetenje, staranje listov, zorenju plodov ipd. Ker je sintetična ABA nestabilna in ob zunanjem nanosu ne pokaže vpliva na rastlino, je potrebno z modeliranjem antagonistov oziroma agonistov sintetizirati analoge, ki bi bodisi promovirali/oponašali ali zavirali njeno delovanje. Z njimi bi agronomi lahko manipulirali na delovanje rastline in imeli nadzor nad njim, kar bi posledično prineslo večji donos zaradi večje količine in kakovosti proizvodov. Za to pa je potrebno dobro poznati molekulo in njeno biokemijsko delovanje ob signalizaciji in tudi druge spojine, s katerimi regulira procese v rastlini. Ker pa je to področje še dokaj neraziskano in nepojasnjeno, je zelo težko najti prave analoge in dodatno sintetizirati še boljše. Vendar pa po odkritju sintetične molekule pirabaktin, ki je delovala kot primeren agonist, so odkrili še 14 receptorjev ABA, imenovanih PYR (Pyrabactin Resistance)/PYR-like/(RCARs)Regulatory Components of ABA Receptors in s tem še boljše razumeli delovanje ABA in njene signalizacije.

== Gaja Starc - Medsebojni vpliv vodikovega sulfida in drugih signalnih molekul pri uravnavanju signaliziranja celic zapiralk in odzivu na abiotski oziroma biotski stres==

Vse daljša sušna obdobja, visoke temperature in nizka vlažnost, od pritrjenih organizmov zahtevajo prilagoditve, s katerimi lahko izboljšajo uporabo energije in kemijskih virov v raznovrstnih razmerah. Kot mehanizem, ki omogoča nadzor nad ravnotežjem med izgubo vode in izmenjavo plinov, so rastline v krovnih tkivih razvile aktivno regulirane odprtine – reže. Reže so ključne za fiksacijo atmosferskega ogljika pri fotosintezi, hkrati pa rastline zaradi rež izgubijo 95 % vode v ozračje. Regulacija premikanja listnih rež je ključna za uspešno rast in razvoj rastline. Premikanje rež je tesno povezano z zaporedjem kompleksnih procesov zaznavanja, prenosa in uravnavanja signalov v celicah zapiralkah. Vodikov sulfid (H2S) uravnava premikanje celic zapiralk in sodeluje pri uravnavanju in prenosu signalov v organizmih ter tako sodeluje pri prilagajanju rastline na spremembe v okolju in odzivih na abiotski oziroma biotski stres. Novejše študije pri navadnem repnjakovcu (''Arabidopsis thaliana'') so pokazale, da zunanji H2S spodbuja zapiranje listnih rež, pri čemer sodeluje s fitohormoni in signalnimi molekulami. Glavna signalna pot, pri kateri sodeluje, je persulfidacija proteinov – post-translacijska modifikacija pri kateri so tiolne skupine cisteinskih ostankov modificirane v persulfidne. Sodeluje tudi pri uravnavanju aktivnosti ionskih kanalčkov v celicah zapiralkah, ki so ključni pri nadzoru premikanja listnih rež in pomaga omiliti oksidativni stres z vplivom na koncentracijo reaktivnih kisikovih zvrsti v celicah zapiralkah.

== Andraž Rotar - Vloga signalne poti JAK/STAT in njeni inhibitorji pri človeških boleznih==
Signalna pot kinaze janus (angl. janus kinase-JAK) in signalnega prenašalca in aktivatorja transkripcije (angl. signal transducer and activator of transcription-STAT), krajše JAK/STAT, je prisotna v večini večceličnih organizmih. Mehanizem poti je eleganten in presenetljivo preprost način, s katerim zunajcelični faktorji povzročijo gensko izražanje. Prepisani geni so nujni pri bioloških procesih kot so celična rast, diferenciacija, apoptoza in imunskem odzivu. Signalizacija JAK/STAT je v celici močno regulirana. Primarni regulatorji spadajo v tri skupine, in sicer med zaviralce citokinske signalizacije (angl. suppressor of cytokine signaling-SOCS), proteinske inhibitorje aktiviranih STAT (angl. protein inhibitors of activated STAT-PIAS) in protein tirozinske fosfataze (angl. protein tyrosine phosphatase-PTP). Če se v organizmu pojavi okvara signalne poti ali njene regulacije to privede do raznih avtoimunih bolezni kot so revmatoidni artritis, Parkinsonova bolezen ter multipla skleroza. Ker pa pot nadzira tudi celični cikel, lahko mutacije genov, odgovornih za sintezo sestavnih delov poti, privedejo do rakavih obolenj. Da bi se z temi patološkimi stanji lahko spopadali, raziskovalci z veliko vnemo iščejo nove vedno boljše inhibitorje signale poti. Do ne daljnega smo poznali le inhibitorje za JAK, sedaj pa jih razvijajo tudi za STAT. V seminarski nalogi so predstavljeni vsi zgoraj našteti proteini, patološka stanja povezana z JAK/STAT, ter inhibitorji za njihovo zdravljenje.

== Pia Špehar - Integrini in njihova vloga pri vezikularnem transportu==
Integrini so adhezijski receptorski proteini, zgrajeni iz dveh podenot. Imajo mnogo različnih funkcij, in sicer povezujejo citoskelet in zunajcelični matriks, s tem posledično povežejo notranjost celice z njeno okolico. Delujejo kot prenašalci signalov in spodbujevalci celične proliferacije in preživetja. Sodelujejo pri imunskem odzivu, apoptozi, celični diferenciaciji, mnoge raziskave pa so pokazale, da so ključni tudi pri signalizaciji in regulaciji vezikularnega transporta. Ključno vlogo imajo pri eksocitozi biosintetskih in sekretornih veziklov, saj nase vežejo mikrotubule in preko njih usmerjajo vezikle do celične površine. Sodelujejo tudi pri procesu degranulacije v trombocitih in levkocitih, pri agregaciji trombocitov in posledično pri hemostazi, ki je prva stopnja celjenja ran. V citotoksičnih limfocitih prepoznava antigena na tarčni celici povzroči sidranje mikrotubulov na integrine. Ti se nato povežejo z medcelično adhezijsko molekulo in tako sprožijo prenos signala za celično smrt tarčne celice. V trombocitih pa integrin-posredovana degranulacija α-granul omogoči agregacijo trombocitov in s tem nastanek krvnega strdka, ki zaustavi krvavitev. Integrini sodelujejo tudi pri endocitozi, in sicer pri vnosu virusov in zunajceličnih veziklov v celico. V celico se lahko prenese virus, vsebina veziklov ali pa samo signal, ki sproži nadaljnje procese znotraj celice. Pomembni so tudi za prenos signalov pri endocitotskem recikliranju receptorjev tirozin kinaz (RTK).

==Tina Urh - Nevrotransmiterji, agonisti in antagonisti receptorjev kot tarča zdravljenja==
Nevrotransmiterji acetilholin, norepinefrin, dopamin, serotonin, subtanca P, GABA in glutamat posredujejo stimulatorne ali inhibitorne živčne funkcije preko vezave na specifične receptorje. Izločajo se iz avtonomnih živcev, ganglijev, nadledvične žleze, rakavih celic in celic imunskega sistema. Spremenjena komunikacija med živčnim in imunskim sistemom in uporaba receptorskih agonistov/antagonistov je vedno pogosteje tarča zdravljenja nevrodegenerativnih, imunopatoloških in avtoimunskih bolezni. E in NE sta stresna hormona in interagirata z α in β adrenergičnimi receptorji; aktivacija β2-AR (agonist izoprotenerol) spoodbuja rast tumorja. Blokira jo antagonist propranolol. GABA je pomirjevalo in antidiabetično sredstvo, stimulira rakavo proliferacijo preko GABAA; A receptorski agonist je muscimol. Vendar pa je vpliv GABA odvisen od tipa raka in receptorja. Serotonin (5-HT) ima vlogo vazokonstriktorja; proizvajajo ga imunske celice. Antagonisti 5-HT2AR imajo antipsihotične in antidepresivne lastnosti. Povečanje števila receptorjev 5-HT1A kaže na zaviranje izločanja serotonina in posledično povečano depresivnost. Dopamin oz. agonisti DA receptorjev izkazujejo inhibitorni efekt na rast tumorja. Neselektivni agonisti so učinkoviti za zdravljenje bolezni CŽS. Tudi vloge dopamin receptorjev so specifične glede na tip tumorja. Substanca P spada v družino nevropeptidov in spodbuja razvoj raka. Inhibicija receptorja NK-1 s specifičnimi antagonisti povzroči antitumorske učinke. Glutagonski agonisti lahko sprožijo smrt T celic, odvečni Glu vpliva na razvoj epilepsije in raka. Za zdravljenje bi se lahko uporabljalo inhibitorje mGluR1.

== Katja Resnik - Signalna omrežja, ki povzročajo raka ==
Normalno delovanje vsake posamezne celice in posledično organizma kot celote nam omogočajo številni procesi, kjer je ključnega pomena njihova regulacija. Tako lahko spremenjene signalne poti, ki v naših celicah uravnavajo predvsem procese celične proliferacije, diferenciacije, apoptoze in na splošno celičnega cikla privedejo do številnih bolezni, med drugim tudi do razvoja raka. Dve ključni poti, ki sta pri večini človeških oblik raka napačno regulirani sta signalni poti RAS in APC. RAS proteini so vrsta G proteinov, ki regulirajo normalen potek celičnega cikla preko povezovanja z efektorskimi proteini. Onkogene oblike RAS proteinov, ki so posledica mutacij, povzročijo njihovo nenehno aktivnost, kar vodi v transformacijo signalne poti. Ta se odraža v izražanju genov, ki se sicer naj ne bi izražali, kar lahko vodi v nenehno spodbujanje celične proliferacije. Po drugi strani pa do podobnega učinka pride tudi zaradi napak v signalni poti APC, ko okvarjen protein APC ne more več opravljati funkcije zmanjševanja koncentracije ključnega proteina za regulacijo in prehod iz faze celične proliferacije v fazo diferenciacije in staranja celic. Proučevanje takšnih signalnih poti nam omogoča spoznavanje vplivov določenih mutacij na posamezne procese in njihovo prispevanje k razvoju raka. Pomembno je le, da na signalne poti gledamo kot na prepletena omrežja, kar lahko ključno prispeva k razvoju uspešnih zdravil in metod zdravljenja omenjene bolezni.

== Nuša Kos Thaler - Motnje metabolizma glikogena in njihove posledice ==
Glikogen je makromolekula, sestavljena iz enot glukoze, ki jo najdemo predvsem v jetrih in mišicah. Njegov metabolizem je ključnega pomena za pridobivanje in shranjevanje energije v človeškem telesu. Če ne deluje pravilno, lahko povzroča različne bolezni, ki jim s skupnim imenom rečemo bolezni kopičenja glikogena (glycogen storage diseases – GSD). Te so praviloma genetske in povezane z mutacijami genov, ki kodirajo encime za sintezo, razgradnjo ali regulacijo dolžine glikogenskih verig. Pri bolezni kopičenja glikogena tipa I je mutiran encim α-glukoza-6-fosfataza, ki katalizira pretvorbo iz glukoze-6-fosfata v glukozo, kar lahko povzroči hipoglikemijo pacientov. Pri bolezni kopičenja glikogena tipa II je mutiran encim za razgradnjo glikogena v lizosomu (kisla α-glukozidaza). Zaradi neaktivnosti encima se glikogen ne more razgraditi in se nalaga v lizosomih. Če ti počijo, lahko poškodujejo celico, kar privede do mnogih okvar v telesu, predvsem do progresivne mišične oslabelosti. Zelo poseben tip bolezni je Laforina bolezen, kjer se pokaže pomembnost glikogena še v drugih organih, možganih. Pri njej se zgodijo mutacije na genih za laforin in malin, ki skupaj regulirata dolžine stranskih verig glikogena. Pogosta posledica so epileptični napadi. Kljub mnogim raziskavam na tem področju najučinkovitejših rešitev za zdravljenje omenjenih bolezni še nismo odkrili.

== Karidia Kolbl - Metabolizem možganskega glikogena; povezava z motnjami spanja in glavobolom ==
Povezava med funkcijo spanja in nevropsihiatričnimi boleznimi, kot je depresija, ter nevrološkimi motnjami v obliki migren, je danes raziskovano a precej neopredeljeno področje. Nedavne študije so pokazale, da med spancem obnavljamo zaloge glikogena, ki jih med budnostjo porabimo. Kasneje pa so ugotovili, da pomanjkanje spanca povzroča povišano količino možganskega glikogena, kar opisuje “glikogenetska” hipoteza. Ta pravi, da sinteza in poraba glikogena potekata med budnostjo so časno, medtem ko upad prenosa vzdražnostnih signalov med nevroni v stanju spanja ustvarja neravnovesje. Zmanjšana aktivnost se odraža v kopičenju glikogena med spanjem. Njegova vloga je namreč energijsko zalagati celice, še posebej med aktivno nevrološko signalizacijo (sinaptične povezave) in s tem vzpostavljati koncentracijo kalija in glutamata. Pri osebkih, ki pa jim spanca primanjkuje, prihaja do transkripcijskih sprememb, kar lahko povzroča migrene. Njihova raven možganskega glikogena je namreč znatno manjša in so posledično nezmožni ohranjati ustrezne količine kalija in glutamata znotraj in zunaj celic. To se odraža v kortikalni depolarizaciji, ki se širi po možganski skorji med živčnimi vlakni in se elektrofiziološko gledano povezuje z avro (drugo fazo) migrene. Namen seminarske naloge je torej pregled nekaterih ugotovitev in domnev v zvezi z glikogenezo in glikogenolizo, ter posledicami njune aktivnosti.

==Zarja Weingerl - Sukcinat in njegova vloga v metabolizmu==
Sukcinat ima v Krebsovem ciklu vlogo enega od intermediatov. Gre za dianion dikarboksilne kisline, torej se od sukcinske kisline razlikuje le v številu dveh H atomov na karboksilnih skupinah. Njegova vloga v metabolizmu pa ni omejena le na Krebsov cikel. Je namreč pomemben medcelični komunikator ter vpliva na vnetni odziv organizma. Veže se na receptor GPR91, ki je eden od regulatornih modulatorjev pri različnih podskupinah celic, in sodeluje pri regulaciji krvnega tlaka. Sukcinat je lahko eden od vzrokov za nastanek psevdohipoksičnega stanja, ki nastane zaradi aktivacije hipoksijske signalne poti kljub zadostni meri kisika. Deluje lahko kot kemoatraktant (snov, ki inducira premike). Zaradi njegove povezave z GABA šantom (poteka tudi v anaerobnih pogojih) pa sinteza sukcinata ni odvisna le od anaerobnih pogojev, ki so potrebni za delovanje Krebsovega cikla. Sukcinat deluje kot promotor metilacije DNA, ter vpliva na potek sukcinilacije. Sukcinilacija je posttranslacijska modifikacija pri kateri pride do vezave sukcinilnih skupin na lizinske ostanke. Da je zmožen opravljati vse te in še mnoge druge naloge igra pomembno vlogo njegov transport. Transportira se lahko preko obeh membran mitohondrija, ter tako prispe v citosol, možen pa je tudi njegov transport v medcelični prostor.

==Ena Kartal - Metabolizem lipojske kisline in mitohondrijska redoks regulacija==
Lipojska kislina je kofaktor mitohondrijskih multiencimskih kompleksov, ki vsebuje žveplo, in je kovalentno vezan z encimom preko lizina. Prav zaradi tega, ker se nahaja v vsaki celici v našemu organizmu in kot kofaktor sodeluje pri nastanku energije organizma, je predmet različnih raziskav. Ključna njegova funkcionalna lastnost je, da se lahko podvrže redoks reakcijam. Po vsaki reakciji kjer sodeluje lipoilni kofaktor z svojo disulfidno obliko, ki deluje kot akceptor elektronov, mora potekati reoksidacija dihidrolipoamida, ki jo katalizira flavoencim lipoamid dehidrogenaza. Do danes je lipojska kislina spregledan kofaktor mitohondrijskih multiencimskih kompleksov. Ko so jo prvič izolirali iz živalskih jeter, so jo primerjali z vitaminom, ker je povezana z biosintezo maščobnih kislin, SAM (ki sodelujejo pri biosintezi biotina) in biosintezo železo-žveplovega žepka z oksidativno sposobnostjo cikla trikarboksilnih kislin. Danes se uporablja tudi kot prehransko dopolnilo. Pomanjkanje LA kofaktora vodi do disfunkcije bistvenih encimskih kompleksov, ki sodelujejo v mitohondrijskem metabolizmu, kar provzroča različne bolezni. Za zdravljenje bolzni, ki nastajajo zaradi pomanjkanja regulacije lipoilacije encimov, so še vedno potrebne dodatne raziskave, ker še obstajajo neodgovorjena vprašanja glede ''reciklažne poti'' pri biosintezi LA pri ljudeh.

==Sara Jerič - Vpliv intermediatov Krebsovega cikla na metiliranje histonov in DNA ter posledično na proces staranja==
Intermediati cikla citronske kisline imajo pomembno vlogo pri regulaciji epigenetskih in neepigenetskih sprememb. Pri tem so najbolj pomembni 2-oksoglutarat, sukcinat in fumarat, ki z aktivacijo oz. inhibicijo vplivajo na veliko družino encimov dioksidaz, ki so odvisne od 2-oksoglutarata (2-OGDO). Ti encimi pri regulaciji neepigenetskih sprememb vplivajo na sintezo kolagena in nadzorujejo količino kisika v celici (npr. Sprožijo primeren odziv, če pride do hipoksije). Pri regulaciji epigenetskih sprememb pa 2-OGDO encimi vplivajo na metilacijo DNA in histonov ter posledično transkripcijo in izražanjem genov. Metilacija DNA poteka z encimoma DNA metiltranferaza in DNA demetilaza, metilacija histonov pa z encimoma histon metiltransferaza in histon demetilaza. Spremembe pri metilaciji DNA in histonov povzročijo tudi spremembe pri kromatinu, kar pa povezujemo s procesom staranja. S staranjem se torej zmanjša količina obnovitvenih procesov (npr. ob staranju matične celice zmanjšajo količino popravil poškodb tkiv). Proces staranja ni točno programiran v celici, temveč je naključen degradirajoč proces, ki so ga sprožile epigenetske spremembe. Intermediati Krebsovega cikla pa lahko povzročijo tudi epigenetske spremembe, ki se kažejo pri boleznih povezanih s staranjem, npr. Alzheimerjeva bolezen. Čeprav vloga intermediatov Krebsovega cikla in njihov mehanizem pri procesu staranja še ni točno določen, lahko zagotovimo, da predstavljajo enega kjučnih regulatorjev epigenetskih sprememb, ki pa vplivajo na proces staranja.

==Nik Vidmar - Presnova, učinki ter bolezenska stanja kot posledica povišanih koncentracij ketonskih telesc==
Ketonska telesca nastajajo v jetrih v okoliščinah, ko je prisotnost glukoze prenizka za normalno delovanje organov, kot so na primer možgani. Predstavljajo jih molekule acetoacetata, ki nastaja pri presnovi maščobnih kislin ob pomankanju glukoze, 3-β-hidroksibutirata, ki nastaja v mitohondrijih jetrnih celic in acetona. Najpomembnejša med ketonskimi telesci sta acetoacetat in 3-β-hidroksibutirat, saj se transportirata kot vir energije iz jeter v druga tkiva. Tretje ketonsko telo aceton ni zelo pomembno, saj se ne porablja kot vir energije in se preko pljuč izloča iz telesa. Ketonska telesca so pomembna zato, ker pripomorejo k varčevanju glukoze in zmanjšujejo proteolizo v času, ko je glukoze v telesu premalo, kar pomaga pri ohranjanju zdravja in funkcionalnosti telesa. Nekateri organi, kot so možgani, niso zmožni uporabiti maščobnih kislin kot vir energije, zato uporabijo ketonska telesca, ki so alternativni vir energije v primeru daljše lakote ali posta. Uravnavajo tudi nivo sproščanja inzulina in povzročijo peroksidacijo lipidov. V nižjih koncentracijah se v krvi neprestano nahajajo pri zdravih ljudeh. Njihove koncentracije se delno povečajo pri dolgi telovadbi in postu. Povišana koncentracija ketonskih telesc je lahko posledica zastrupitve, na primer z alkoholom, kar vodi do alkoholne ketoacidoze. V primeru diabetesa pa lahko povišana koncentracija vodi do diabetične ketoacidoze. Tako stanje je zelo nevarno in lahko, če ga ne zdravimo, privede do smrti.

==Gašper Struna - Oksidacija maščobnih kislin v peroksisomih==
Oksidacija maščobnih kislin je pomemben proces, ki je vključen tako v anabolne kot katabolne metabolične poti. Ta proces poteka v mitohondrijih, kjer ima predvsem katabolno vlogo, ter v peroksisomih, kjer pa ima bolj anabolno vlogo. β-oksidaciji maščobnih kislin sta v obeh organelih zelo podobni. Obstajajo pa tudi mnoge razlike. Geni za encime, ki sodelujejo pri oksidaciji v posameznem organelu, so različni. V prenosu maščobnih kislin skozi membrano sodelujeta različna transporterja. V prvem koraku β-oksidacije se peroksisomski FADH2 takoj oksidira nazaj, pri tem pa elektrone sprejme kisik, medtem ko pri mitohondriju vstopi v elektronsko prenašalno verigo. Multifunkcijski protein (MP) pri peroksisomu za razliko od mitohondrijskega ne vsebuje tiolazne aktivnosti; ima pa peroksisom dva MP, pri čemer eden lahko reagira tudi z D-izomeri β-hidroksiacil-CoA.
V peroksisomu se maščobne kisline le delno oksidirajo, dokončna oksidacija poteče v mitohondriju, lahko pa oksidacija maščobnih kislin v peroksisomu služi le skrajševanju verige v anabolnih poteh, na primer pri biosintezi nekaterih lipidov. Peroksisomska oksidacija je predvsem pomembna pri oksidaciji dolgoverižnih in razvejanih maščobnih kislin. Veliko podrobnosti o oksidaciji v tem organelu pa je še vedno nepojasnjenih ali pa za njih obstajajo le modeli kot na primer pri načinu reoksidacije NADH in transportu acil-CoA skozi membrano. Pomembnost tega procesa pa nakazujejo tudi številne bolezni povezane s peroksisomsko β-oksidacijo, zaradi česar je razumevanje tega procesa zelo pomembno.

==Neža Peternel - Uravnavanje oksidacije maščobnih kislin v skeletnih mišicah s prehrano in telesno vadbo==
Maščobe poleg ogljikovih hidratov predstavljajo pomemben vir energije za delovanje naših organizmov. Maščobne kisline (MK) se v mišicah oksidirajo in vodijo do nastanka ATP molekul. Poznavanje mehanizma oksidacije MK omogoča lažje razumevanje regulacije procesa pod vplivom različnih zunanjih dejavnikov. Med pomembnejše regulatorne proteine štejemo maščobno-kislinsko translokazo CD36, ki se nahaja v sarkolemi in regulira vnos MK v mišične celice, in karnitin-aciltransferaze (CPT1, CPT2 in CACT), ki nadzirajo vnos MK v mitohondrij. Pri procesu β-oksidacije maščobnih kislin je pomemben encim β-hidroksi-acil-CoA dehidrogenaza, ki omejuje hitrost reakcije. Dokazali so, da vzdržljivostna zmerna vadba in povečan vnos maščob pozitivno vplivata na regulacijo proteinov, ki so vključeni v proces oksidacije. Maščobne kisline in krčenje skeletnih mišic v tem primeru delujejo kot signali, ki navidezno inducirajo izražanje beljakovin v metabolnih poteh lipidov in s tem povečajo presnovno sposobnost maščobnih kislin. Pomembni signalni receptorji so jedrni transkripcijski faktorji PPAR, ki vplivajo na izražanje genov za regulatorne proteine.
V zadnjem času se zelo razvija farmacevtsko področje vadbene mimetike (ang. exercise mimetics). Z različnimi zdravili in prehranskimi dodatki želijo posnemati pozitivne učinke vadbe na organizem in tako olajšati poteke določenih bolezni ter zmanjšati delež ljudi s prekomerno telesno težo. Hkrati pa z razvojem takšnih zdravil prihaja tudi do dopinških zlorab v vrhunskem športu.

== Urša Zevnik - Genetske napake mitohondrijske oksidacije maščobnih kislin in karnitinskega transporta==
Mitohondrijska oksidacija maščobnih kislin je ključen metabolni proces za zagotavljanje energije, ko se izpraznijo zaloge glikogena, za nekatere procese pa predstavlja preferenčni vir energije tudi, ko je glukoze dovolj. Za skoraj vse proteine, ki sodelujejo v procesu β-oksidacije maščobnih kislin ali karnitinskemu transportu le teh v mitohondrij, so znane genetske napake, ki povzročijo pomanjkanje ali zmanjšano aktivnost teh proteinov. Popolna odsotnost večinoma vodi v smrt v prvih dneh življenja, za delno pomanjkanje pa so značilna srčna, mišična in ledvična obolenja ter pogoste hipoglikemije. Simptomi so odvisni od posameznika, stopnje pomanjkanja in vrste okvarjenega proteina. So posledica porušene energijske homeostaze in nabiranja toksičnih metabolitov. Trajno zdravilo ne obstaja, zdravljenje pa temelji na preprečevanju katabolizma z izogibanjem postenja ali naporne fizične aktivnosti in na dieti z manjšim deležem maščob. Na voljo so tudi zdravila, ki na različne načine, na primer z obnavljanjem metabolitov cikla citronske kisline ali spodbujanjem transkripcije encimov β-oksidacije lahko omilijo simptome, vendar je njihova učinkovitost omejena. Kljub zanesljivim metodam diagnostike in presejalnim testiranjem novorojenčkov smrtnost zaradi teh bolezni ostaja visoka.

== Tina Javeršek - Nedavni napredek pri zdravljenju hiperamoniemije==
Hiperamoniemija (HA) je stanje povišane koncentracije amonijaka v krvi, ko pride do neravnovesja med količino nastalega in odstranjenega amonijaka. Ta se v naravi nahaja predvsem v reducirani obliki kot amonijev ion NH₄⁺. Vzroka za nastanek HA sta največkrat prekomerno nastajanje odvečnega amonijaka v debelem črevesu in nezadostno razstrupljanje pri motnjah v ciklu uree. Razlikujemo med primarno in sekundarno (pridobljeno) HA. Za zdravljenje se uporablja predvsem laktuloza, sintetični disaharid, ki se v našem telesu ne presnavlja. Pogosto je tudi zdravljenje z antibiotikom rifaksiminom, ki inhibira sintezo bakterijske RNA in tako preprečuje rast bakterij, ki proizvajajo encim urezo. Ta katalizira hidrolizo sečnine, pri tem pa nastajajo amonijevi ioni. Pri visokih koncentracijah imajo toksične učinke in lahko povzročijo ireverzibilne okvare centralnega živčnega sistema. Natrijev benzoat in fenilacetat nase vežeta glicin in glutamin, nastala hipurat in fenilacetilglutamin pa se izločata z urinom. Kot sredstva za zdravljenje hiperamoniemije se uporabljajo še aminokisline z razvejano verigo, L- arginin, L-citrulin in kargluminska kislina. Ob akutnem povišanju koncentracij amonijaka v krvi se ta odstranjuje s hemodializo, s čimer v najkrajšem možnem času dosežemo znižanje njegovih koncentracij. Genska in celična terapija obljubljata učinkovit pristop pri zdravljenju, vendar so potrebne še številne raziskave na tem področju.

== Klara Kočman - Bowman-Birkov inhibitor ==
Bowman-Birkov inhibitor, inhibira tako tripsin kot tudi α-kimotripsin. Z njima tvori kompleks 1:1 oz. 1:1:1 ko sta na inhibitor vezana oba encima. Reakcijsko mesto za inhibicijo tripsina se nahaja na mestu Lys 16–Ser 17, za inhibicijo kimotripsina pa na mestu Leu 42–Ser 44. Naloga tripsina in kimotripsina je cepitev večjih peptidov na manjše peptide v trebušni slinavki. Bowman-Birkov inhibitor najdemo v nekaterih travniških rastlinah in vseh stročnicah, predvsem v soji. Uživanje surove soje lahko vodi do hipertrofije trebušne slinavke pri živalih. Je tudi zelo učinkovit pri preprečevanju karcinogeneze, zato iščejo način kaki bi lahko z Bowman-Birkovim inhibitorjem preventivno preprečevali raka brez toksičnosti za maligne celice in vitro. V soji pa najdemo tudi Bowman-Birkovem inhibitorju podoben Kunitzov inhibitor. Znanstveniki so ugotovili, da sta Bowman-Birkovemu inhibitorju v določenih sekvencah podobna tudi inhibitor limskega ter vrtnega fižola. Bowman-Birkov inhibitor se lahko zaradi svojih sedmih disulfidnih vezi cepi na več različnih peptidov, ki ohranijo svojo inhibitorno aktivnost. Inhibitor se v raztopinah z visoko koncentracijo inhibitorja med seboj reverzibilno poveže v dimere in trimere, kar lahko vidimo tudi pri inhibitorju, izoliranem iz soje, ki je v obliki trimera.

== Miha Razdevšek - Motnje razgradnje glicina in njihove posledice ==

Glicin je najmanjša aminokislina, ki se razgrajuje po treh poteh. Pri ljudeh je najpogostejša razgradnja z glicin cepitvenim encimom (glycine cleavage enzyme, GCE). Ta encim je sestavljen iz štirih proteinov, ki glicin pretvarjajo v CO2 in NH4+. Ko pride do mutacij GCE, se glicin po tej poti ne more več razgrajevati in se posledično kopiči v celici. To stanje imenujemo neketotska hiperglicinemija (nonkertotic hyperglicemia, NKH). V eni izmed metabolnih poti, ki se pri takšnih pogojih aktivirajo nastane zelo reaktivna molekula metilglioksal (MGO). MGO se kovalentno poveže s proteini in DNA, kar imenujemo glikacija. Produkte, ki pri tem nastanejo pa končni produkti napredovane glikacije (advanced glycation end products, AGE). Primarno se MGO poveže z argininom na proteinih in deoksigvanozinom na DNA. Glikacija proteinov vpliva na izgubo njihove funkcije in povezavo ekstracelularnih ter intracelularnih proteinov. Reakcija z DNA pa predstavlja nevarnosti povezane z genomsko nestabilnostjo. Povišane vrednosti MGO se povezuje z boleznimi staranja, diabetesom, debelostjo, rakom in nevrodegenerativnimi boleznimi. Izziv predstavlja predvsem razumevanje pomena MGO pri normalnem fiziološkem stanju, koncentracija, pri kateri postane MGO toksičen in možnost uporabe MGO za specifično diagnostiko bolezni.

== Jan Trebušak - Vloga Karbamoil Fosfat Sintetaze 1 ==

Karbamoil fosfat sintetaza 1 (CPS1) je kompleksen, večdomenski ter evolucijsko konservativen encim, ki katalizira prvo reakcijo v ciklu uree. Encim je sestavljen iz okoli 1500 aminokislin in ima dve katalitični mesti na katerih poteka fosforilacija substratov, njegov alosterični efektor pa je N-acetil-L-glutamat (NAG). Ker reakcije na CSP1 predstavljajo ‘vstopni’ korak v cikel uree ima vsakršna okvara lahko hude posledice. Najočitnejši simptom je akutna hiperamonemija oz. povišanje koncentracije amoniaka v krvi, ki lahko ob kronični izpostavitvi vodi v nevrodegenerativna obolenja. Čeprav je hiperamonemija glavni in najbolj akutni zaplet pri okvari CSP1, pa ni edini. Raziskave so pokazale, da ima CSP1 vpliv tudi na nastanek in rast raka, razvoj kardiovaskularnih obolenj in tudi zmožnost posameznikov za vzdrževanje konstantne telesne mase. Trenutne oblike zdravljenja vključujejo strogo izogibanje aminokislinam v prehrani in uživanje dodatkov, ki nase vežejo dušik iz organizma. Naprednejše oblike zdravljenja, kot so genska terapija in jemanje analogov NAG, ki bi spodbudili delovanje tudi nepravilno delujoče CSP1 so v začetnih fazah kliničnih testiranj. Pri genskem zdravljenju predstavlja težavo tudi to, da je večina inaktivirajočih mutacij na CSP1 specifičnih za posamezne družine ali majhne populacije, kar pomeni, da vsaka od the potrebuje posebaj prilagojeno zdravljenje. Na tem področju je potrebno opraviti še veliko raziskav, da bi odkrili zdravilo za nedelujočo CSP1.

== Lana Kores - VLOGA METABOLIZMA RAZVEJANIH AMINOKISLIN PRI BOLEZNI JAVORJEVEGA SIRUPA (MSUD)==

Prirejene napake metabolizma (IEM) so pogosto posledica redkih monogenskih napak, ki sledijo mendelskim vzorcem dedovanja za avtosomne-recesivne lastnosti. Prizadeti posamezniki imajo mutacijo na obeh alelih na monogenskem mestu, medtem ko njihovi starši po definiciji nosijo le en mutiran alel in se pri njih fenotip bolezni ne izraža. Bolezen javorjevega sirupa (MSUD) je primer take monogenske bolezni. Povzroči jo okvara razvejane α-ketokislinske dehidrogenaze (BCKD). BCKD je multiencimski kompleks, zgrajen iz treh katalitičnih komponent: E1 – dekarboksilaze, sestavljene iz 2α in 2β podenot; E2 – transciklaze; in E3 – dehidrogenaze. Gen za E1α najdemo na kromosomu 19, gen za E1β na kromosomu 6, gen za E2 na kromosomu 1 in gen za E3 na kromosomu 7. Pri normalnem delovanju (v zdravem človeku) bi v prvem koraku metabolizma BCAA izocimi razvejane aminokislinske transaminaze (BCATs) transaminirale BCAAs do razvejanih α-ketokislin (BCKAs), torej iz levcina do α-ketoizokaproata (KIC), iz izolevcina do α-keto-β-metilvalerata (KMV) in iz valina do α-ketoizovalerata (KIV). V naslednjem koraku metabolne poti bi razvejan ketokislinski dehidrogenazni kompleks (BCKDC) kataliziral ireverzibilno oksidativno dekarboksilacijo α-ketokislin (vendar se pri MSUD zaradi okvare BCKD to ne zgodi). Zaradi tega pride do kopičenja razvejanih aminokislin in posledično do hudih nevroloških motenj.

== Maša Mencigar - Reaktivne kisikove zvrsti in njihova vloga pri rakavih obolenjih ==

Reaktivne kisikove zvrsti (ROS, ang. reactive oxygen species) so skupina reduciranih nestabilnih derivatov kisika, ki imajo dobre oksidativne lastnosti. V celici nastajajo pri normalnem delovanju celičnega metabolizma v nizkih koncentracijah in so potrebne za homeostazo celice in celično signaliziranje, delujejo kot sekundarni sporočevalci. Ob povišani koncentraciji pa so za celico lahko nevarni, saj privedejo do oksitadivnega stresa. Oksidativni stres lahko povzroči poškodbe in mutacije DNA ter pripomore k drugim obolenjem kot so nevrodegenerativne bolezni in rakava obolenja. Antioksidanti, kot so superoksid dismutaze (SOD), Glutation (GSH) in Jedrni faktor eritroid 2 (NFR2), preprečujejo povišanje koncentracije ROS v celici, saj pretvarjajo ROS do manj reaktivnih spojin oziroma vode. Različne koncentracije reaktivnih kisikovih zvrsti različno vplivajo na celico, ob povišani koncentraciji ROS se poveča nastanek malignih mutacij, ROS torej deluje kot tumor promotor. Ob previsokih koncentracijah ROS pa privede do celične smrti, torej deluje ROS kot tumor supresor.Delovanje ROS kot tumor promotor ali supresor pa ni odvisno le od njegove koncentracije v celici, ampak tudi od stopnje razvoja in lokacije tumorja. Za zdravljenje rakavih obolenj uporabljajo nekatere kemoterapetvike (cisplatin, bleomicin in arsenični trioksid), ki povišajo koncentracije ROS in s tem povzroči nepopravljive poškodbe celic, ter privede do celične smrti.

== Klara Razboršek - Regulacija apoptoze v zdravju in bolezni: uravnoteženo delovanje BCL-2 družine proteinov ==

Apoptotska celična smrt je ključen proces za ohranjanje tkivne homeostaze. Poznamo ekstrinzično pot apoptoze, ki je rezultat zunajceličnih signalov, in intrinzično ali mitohondrijsko pot. Le-ta je rezultat signalov, ki delujejo direktno na tarče znotraj celic. Pomembni regulatorji te poti so proteini iz družine BCL-2. Gre za globularne proteine, ki se nahajajo v citosolu v bližini mitohondrija ali pa se sidrajo v zunanjo mitohondrijsko membrano. Razdelimo jih v tri skupine, glede na njihovo vlogo pri regulaciji procesa apoptoze. Pro-apoptotski proteini se aktivirajo kot odziv na celični stres in sprožijo začetek procesa apoptoze. Anti-apoptotski proteini kljubujejo pro-apoptotskim tako, da jih vežejo nase in jih s tem deaktivirajo, kar lahko zaustavi proces apoptoze. Če anti-apoptotskih proteinov ni dovolj ali pa so deaktivirani, se pro-apoptotski proteini vežejo na pro-apoptotske efektorske proteine – BAK in BAX. Ta dva proteina se sidrata v zunanjo mitohondrijsko membrano in preko oligomerizacije tvorita makropore. To povzroči permeabilizacijo zunanje mitohondrijske membrane. Iz medmembranskega prostora mitohondrija se sprosti citokrom c, kar povzroči aktivacijo kaspaz, ki povzročijo programirano celično smrt. Če pride do napak pri regulaciji BCL-2 proteinov lahko to privede do različnih obolenj, kot so nevrodegenerativne in avtoimune bolezni ter raka. Nepravilna regulacija v času prenatalnega razvoja pa lahko privede v smrt embria.

== Špela Rapuš - Zlivanje in cepitev mitohondrijev ==

Mitohondriji imajo veliko pomembnih funkcij v celici, zato je pomembno njihovo pravilno delovanje. Pri tem sta pomembna zlivanje in delitve mitohondrijev, ki vplivata, da so procesi, med katerimi je tudi oksidativna fosforilacija, pravilno regulirani. Ključni faktorji za ta procesa spadajo v superdružino dinaminov in izkoriščajo hidrolizo GTP za svoje delovanje. Za zlivanje membran so ključni mitofuzina Mfn1 in Mfn2 ter protein Opa1. Pri delitvi pa sodelujejo Drp1 in njegovi adaptorji na površini membrane, ki oblikujejo delitveni kompleks. Pri delitvi so pomembni tudi ostali dejavniki, ki pripomorejo k delitvi na primer endoplazemski retikulum in polimerizacija aktina okoli mitohondrija, ki začetno zoži mesto delitve. Morfologija mitohondrija, ki jo regulirata zlivanja in cepitve, je povezana tudi z metaboličnim stanjem celice. Od oblike krist je namreč odvisno tudi delovanje kompleksov oksidativne fosforilacije. Mutacije v zapisih za proteine, ki sodelujejo pri zlivanju oziroma cepitvi, vodijo v nepravilno delovanje pomembnih procesov v mitohondriju in kot posledica nastopijo mnoge bolezni, predvsem nevrodegenerativne kot tudi rak.

== Vanja Ivošević - Kompleksonst biosinteze ubikinona ==

Ubikinon (koencim Q_10) je koencim, ki je prisoten pri vseh živalih in pri večini bakterij, sestavni je del transportne verige elektronov ter tako sodeluje pri aerobnem celičnem metabolizmu, ki proizvaja energijo v obliki ATP. Najdemo ga predvsem v mitohondrijih, največ ga ima v mitohondrijih organov, ki imajo visoko potrebo po energiji kot so srce, jetra in ledvice. Obstajajo tri redoks stanja ubikinona, popolnoma oksidirano (ubikinon), ubisemikinon in popolnoma reducirano stanje (ubikinol). Ubikinon ima bistveno vlogo kot elektronski prenašalec med kompleksom NADH: ubikinon oksidoreduktazo (kompleks I), sukcinat dehidrogenazo (kompleks II) in citokrom bc_1 kompleksom (kompleks III) dihalne verige, lahko prenaša dva ali en elektorn. Biosinteza je glavni vir ubikinona. Za biosintezo je potrebno vsaj 12 genov, če se zgodi mutacija na enem ali več teh genov, prihaja do pomanjkanja ubikinona v organizmu. Mutacije v človeških genih za sintezo ubikinona povzročajo stanje, ki se imenuje primarno pomanjkanje ubikinona, mitohondrijsko motnjo, ki se manifestira na različne načine kot so multisistemske motnje, encefalopatija ali nefropatija. Direktna posledica pomanjkanja ubikinona je zmanjašana proizvodnja ATP in prekomerna tvorba ROS- reaktivnih kisikovih zvrst. Za razliko od večine ostalih mitohondrijskih motenj, za zdravljenje te motnje je na voljo učinkovito zdravljenje.

==Lev Jošt - Tvorba ROS in njen prispevek k signalizaciji in k razumevanju bolezni ==

Mitohondriji so dobro znani po svoji osrednji vlogi pri proizvodnji ATP, homeostazi kalcija ter biosintezi hema in steroidov. Označili so jih za t.i. "elektrarno" celice.
Mitohondrijska elektronska transportna veriga (ETC) uporablja vrsto reakcij prenosa elektronov za ustvarjanje celičnega ATP z oksidativno fosforilacijo. Posledica prenosa elektronov je nastajanje reaktivnih kisikovih vrst (ROS). Za omenjene ROS, pri katerih je ključen superoksid in tudi vodikov peroksid, se je sprva menilo, da so strupeni stranski produkti mitohondrijske fiziološke aktivnosti, a so na podlagi raziskav dokazali, da so to pomembne molekule, katerih proizvodnja, pretvorba in uničenje so zelo regulirani. Torej funkcije ETC so tesno povezane s tvorbo ROS ter proizvodnjo ATP in glede nato da ETC uravnava celično homeostazo s tema dvema procesoma in da so bile odkrite spremembe v obeh teh procesih povezane s patologijo neštetih bolezni, ki zajemajo skoraj vse organske sisteme, je logično sklepati, da nam lahko zmožnost natančnega in učinkovitega merjenja delovanja ETC pri ljudeh, zagotovi koristne diagnostične in mehanistične informacije.

== Žan Žnidar – Signalizacija bioaktivnih sfingolipidov ==
Lipidi s svojo barierno funkcijo igrajo ključno vlogo za obstoj življenja. Poleg tega, da so gradniki celičnih membran, pa se v zadnjih desetletjih razgrinja tudi njihov signalizacijski pomen. Bioaktivni sfingolipidi kot sporočevalci vplivajo na pestro množico celičnih dogodkov. Z vezavo na encim ali v njegovo bližino alosterično regulirajo njegovo delovanje, s tvorjenjem proteinskih kanalčkov pa omogočajo prehod proapoptotskih proteinov skozi mitohondrijsko membrano.
Zaradi hidrofobne narave so omejeni na mesto svoje sinteze – na membrano celice ali kakega membranskega celičnega organela. Tako so zmožni vplivati le na membranske proteine. Za prenos med posameznimi membranami se mora tvoriti vezikel ali pa je potreben prenašalni protein. Hidrofobno značaj omogoča gibanje flip-flop med slojema posamezne membrane, medtem ko ga hidrofilni predeli otežujejo ali celo preprečujejo.
Kopičenje posameznega sfingolipida je lahko znak porušene homeostaze v organizmu. Poškodovani encimi, ki so ključni za linearni del mreže pretvarjanj, imajo za posledico pomanjkanje sfingolipidov naprej po verigi in presežek tistih, ki so na poti do njih. V takih primerih pride do različnih obolenj.

==Nuša Brdnik - Vloga šaperonov v biogenezi encima Rubisco ==
Rubisco je eden najbolj ključnih encimov, saj katalizira reakcijo vezave CO2 na petogljični sladkor ribulozo 1,5-bisfosfat in s tem razkroj nestabilnega 6-ogljičnega intermediata na dve molekuli s tremi ogljiki. Hkrati pa je katalitično zelo neučinkovit, zato je že dolgo tarča genetskega inženirstva, saj želimo izboljšati njegovo učinkovitost in s tem optimizirati proces fotosinteze v rastlinah. Napredek na tem področju je zelo oviran, ker je rubisco močno odvisen od šaperonov in pomožnih faktorjev. Zadnje raziskave pa so razkrile mehanizme šaperonov in pomožnih faktorjev, ki so vključeni v biogenezo rubisca. Šaperonini Cpn60 zvijajo velike podenote rubisca, nato so v biogenezo vključeni faktorji RbcX, Raf1, BSD2 in Raf2. Rekombinantno izražanje rastlinskega rubisca v E. coli je bilo uspešno le z vsemi štirimi pomožnimi faktorji. Izkaže se, da vsi faktorji promovirajo oblikovanje jedrnega kompleksa velikih podenot rubisca, ampak vsak po različnih vezavnih mehanizmih. Po dokončani biogenezi rubisco aktivaza vzdržuje in popravlja funkcijo rubisca. Možnost za izboljšanje katalitične učinkovitosti predstavlja predvsem inženirstvo cianobakterijskih mehanizmov koncentriranja CO2. Natančno razumevanje vloge pomožnih faktorjev je omogočilo uspešno rekombinantno izražanje rubisca v E. coli in predstavlja podlago za nadaljnje raziskave v smeri ekstenzivne mutageneze rubisca, s čimer bi optimizirali njegovo funkcijo.

==Petja Premrl - Encimi Calvinovega cikla in GAPDH/CP12/PRK kompleks ==
Kisikovi fototrofi uporabljajo Calvinov cikel za fiksacijo CO2 in s tem sintetizirajo ogljikove hidrate. Pri reakcijah, ki si sledijo v tem ciklu, nastopata encima PRK ter GAPDH, katerih aktivnost je regulirana s proteinom CP12. V temi, ko fotosinteza ne poteka, ta dva encima Calvinovega cikla, skupaj s proteinom CP12 tvorita ternarni kompleks GAPDH/CP12/PRK. GAPDH se najprej poveže z oksidiranim CP12, da nastane binarni kompleks GAPDH/CP12. Ta kompleks pa se nato poveže še z encimom PRK, ni pa pomembno ali je slednji v reducirani ali oksidirani obliki. V tako nastalem ternarnem kompleksu sta encima inhibirana, in se aktivirata šele na svetlobi, ko se ta kompleks razdre. Nastanek tega kompleksa je reguliran s tioredoksini ter piridinskima nukleotidoma NAD/NADH ter NADP/NAPDH. Kompleks je stabiliziran z nizkimi koncentracijami NAD(H) oz. NADP(H), katere naj bi se nahajale v zatemnjenih kloroplastih ter cianobakterijah, iz česar lahko sklepamo, da je kompleks stabilnejši v temi.

==Ema Kavčič - Sinteza celične stene: vir ogljika in regulacija ==
Ogljik, ki se v procesu fotosinteze fiksira v sladkorje, se v veliki meri porabi za sintezo celične stene. Do celic, kjer fotosinteza ne poteka, ogljik potuje v obliki saharoze in lahko kot tak tudi vstopi v celico, ali pa prej razpade na heksoze. Sladkorji se v celici z encimskimi reakcijami pretvorijo v UDP sladkorje, osnovne gradnike celične stene. Celično steno sestavljajo polisaharidi. Sinteza celuloze poteka na rozetah, ki so zasidrane v membrano. Nastajajoče verige polisaharidov se med seboj povežejo v fibrilo. Sinteza hemiceluloze in pektinov poteka v Golgijevem aparatu. Njihovo sintezo katalizirajo različne glikoziltransferaze. Hemiceluloze se povezujejo s celulozo in tvorijo omrežje. Pektini vežejo vodo in tako hidrirajo steno. Sinteza celične stene je regulirana na več načinov. Kadar je na voljo malo ogljika (npr. ponoči) se ta v večjem deležu porabi za sintezo komponent celične stene. Sinteza celične stene mora biti usklajena tudi s širitvijo celice. Širitev celične stene poteka predvsem na račun privzema vode, kar se zgodi zvečer. Sinteza celične stene pa je intenzivnejša podnevi zaradi večje količine fiksiranega ogljika. Na sintezo stene vplivajo tudi drugi transkripcijski faktorji, signalne poti (npr. signal CWI), osmotski in solni stres in fosforilacjia proteinov.

== Jan Kogovšek - Karbonska anhidraza in molekularna evolucija C4 fotosinteze ==
Fotosinteza rastlinam omogoča rast, razvoj in nadaljevanje vrste, istočasno pa njeni stranski produkti omogočajo življenje ostalim organizmom. Zaradi temperaturnih in okoljskih dejavnikov, ki se razlikujejo glede na lokacijo, nekatere rastline niso sposobne preživeti v vseh okoljih, kar močno vpliva na njihovo zmožnost obstoja. Da zmanjšajo vpliv okolja na njihovo življenje, so razvile dodatne mehanizme, s katerimi preprečijo povečano izhlapevanje vode in izgubo vgrajenih ogljikovih atomov, kar se pojavi zaradi nespecifičnosti glavnega encima fotosinteze – encima Rubisco. Ta vrsta fotosinteze se imenuje C4 fotosinteza. Glavni adut teh rastlin je karbonska anhidraza, ki pretvarja CO2 v hidrogenkarbonat, ki se nato prenese v celice žilnega ovoja s kloroplasti, kjer se pretvori nazaj v CO2. To zmanjša dostop kisika do Rubisca, tako ga ta ne more porabiti, kar zmanjša fotorespiracijo, kjer rastlina izgubi ogljik, hkrati pa produkti te reakcije porabijo ogromno energije, da se pretvorijo nazaj v uporabno obliko. Znanstevnike je zanimalo, kako se je C4 razvila in če je kakorkoli povezana s C3 rastlinami. S primerjavami različnih vrst C3 in C4 rastlin so ugotovili, da nekatere izkazujejo podobne lastnosti, kar nakazuje, da izhajajo iz istega prednika. Poleg tega so raziskali tudi sestavo encimov, ki so odgovorni, da C4 fotosinteza sploh lahko poteka.

== Tina Zajec - Avtotrofna fiksacija oglijka pri mikroorganizmih ==
Poglavitni in hkrati tudi najbolj razširjen način avtotrofne vgradnje anorganskega ogljika v organske skelete predstavlja Calvin-Benson-Basshamov cikel, ki je sklopljen s svetlobnimi reakcijami fotosinteze. Poleg Calvinovega cikla, pa je pri bakterijah in arhejah, predvsem tistih, ki uspevajo v okoljih brez prisotnosti kisika in pogosto tudi brez energije sončne svetlobe prisotnih še kar nekaj dodatnih načinov asimilacije anorganskega ogljika preko sledečih metabolnih poti: reduktivni cikel citronske kisline (rTCA), 3-hidroksipropionatni bicikel (3-HP), reduktivna acetil-CoA metabolna pot (Wood-Ljungdahl metabolna pot), 3-hidroksipropionat/4-hidroksibutiratni cikel (3-HP/4-HB) in pa dikarboksilat/4-hidroksibutiratni cikel (DC/4-HB). Potek redukcijskih poti v anaerobnih pogojih je glede na porabo ATP veliko ugodnejši, končni produkt pa je v večini primerov acetat, ponekod pa tudi piruvat. V seminarju se bom posvetila predvsem podrobnejšemu opisu cikla rTCA in pa Wood-Ljungdahl poti. Reduktivni cikel TCA preko dveh karboksilacijskih reakcij s pomočjo poti, ki je pravzaprav obratna poteku Krebsovega cikla sintetizira acetat, W.L.- pot pa po linearni poti direktno asimilira dve CO2 molekuli v prisotnosti H2 prav tako v acetat. Relativna enostavnost katalitskih komponent, analognost encimov z drugimi metabolnimi potmi, predvsem pa sposobnost delovanja v anoksičnih pogojih nakazujeta na izvornost poti in možne evolucijske implikacije o razvoju avtotrofnega življenja na Zemlji.

==Pia Sotlar - Metabolizem purinov in purinergična signalizacija==
Purini in njihovi derivati sodelujejo pri številnih procesih v celicah, zato je ključno, da njihov metabolizem deluje brez napak. Poznamo dve poti ohranjanja purinskega 'bazena', de novo sintezno pot in reciklažno pot (ang. salvage pathway). De novo sinteza se običajno začne z porabo fosforibozil pirofosfata in konča, ko se producira IMP. Sinteza je sestavljena iz 10 reakcij, ki pa jih regulira samo 6 encimov, ki se zaradi bolj učinkovite sinteze povežejo v kompleks imenovan purinosom. De novo sinteza je energijsko bolj potratna kot recikažna, ki sintetizira nukleotide z recikliranjem degradiranih baz. Tudi katabolizem purinov je uravnan proces, ki vodi do končnega produkta, sečne kisline. Motnje lahko povzročijo prekomerno odlaganje urata (sol sečne kisline) v sklepih in tkivih, kar imenujemo hiperurikemija ter vodi do bolezni imenovane protin, pri kateri se sklepi vnamejo. Purini pa imajo lahko poleg na primer sinteze DNA, še dodatno vlogo. Predstavljajo namreč ligand, ki se veže na tako imenovane purinoreceptorje, ki jih delimo na P1 in P2 receptorje. V splošnem so P1 receptorji vključeni v protivnetni odziv, P2 pa v provnetni odziv in ker jih najdemo v skoraj vseh tkivih, predstavljajo potencialno možnost za zdravljenje številnih bolezni z njihovimi agonisti in antagonisti. To sta na primer alzheimerjeva bolezen in protin.

==Mark Loborec - Cirkadiana regulacija metabolizma lipidov==
Organizmi imajo v sebi tako imenovano notranjo uro. Ta ura vzdržuje cirkadiani ritem, to je ritem, ki se ponavlja na približno 24 ur. Ta je odgovoren za regulacijo mnogih celičnih procesov, med njegovimi pomembnejšimi vlogami pa je regulacija metabolizma lipidov. Cirkadiani ritem se po celem telesu vzdržuje s pomočjo glavne ure, ki se nahaja v SCN. Ta nato z regulacijo telesne temperature, kortizola in melatonina lahko neposredno vpliva na notranje ure v drugih tkivih, lahko pa nanje vpliva tudi posredno, s spreminjanjem vzorca spanja in prehranjevanja. Ob svetlobnem dražljaju se sproži signalna kaskada, ki pripelje do tvorbe kompleksa BMAL1/CLOCK. Ta nato z promoviranjem in represijo različnih genov povzroči ciklično izražanje proteinov cirkadianega ritma. Te proteini nato vplivajo na izražanje proteinov, ki so odgovorni za metabolizem lipidov. Veliko proteinov, ki so cirkadiano regulirani, je ključnega pomena pri sintezi, razgradnji, skladiščenju ali transportu lipidov. Zanimivo pa je izražanje cirkadianosti proteinov različno od tkiva do tkiva. Spremembe v cirkadianem ritmu ali njegove okvare lahko vodijo do različnih bolezenskih stanj, najpogosteje debelosti. Mehanizmi cirkadiane regulacije še niso povsem raziskani, a vemo, da so ključnega pomena za normalno delovanje organizma.

==Ana Kastelic - Prolaktin in diferenciacija mlečnih žlez med nosečnostjo in dojenjem==
Žensko telo se že veliko pred rodnim obdobjem pripravlja na sprejem in preživetje potomcev. Sesalci so veja toplokrvnih vretenčarjev, ki jim je skupno to, da je preživetje zaroda odvisno od materinega mleka. Struktura mlečnih žlez pa tudi sestava mleka je med sesalci precej dobro ohranjena, kljub temu pa sta vodilni hormon prolaktin in njegov receptor PRLR vrstno specifična, ker pomeni, da se npr. prolaktin iz primatov ne more vezati na človeški receptor za prolaktin. Specializacija celic, ki sodelujejo pri dojenju, se začne že v embironalnem razvoju, nadaljuje med adolescenco in doseže višek med nosečnostjo in aktivnim dojenjem. Ob prenehanju dojenja se tkivo povrne v prednosečniško stanje, lahko pa se ob ponovni nosečnosti zopet preoblikuje. V večini procesov diferenciacije je vodilni hormon prolaktin, sodeluje pa tudi veliko drugih hormonov. Specializacija tkiva za laktacijo pa ni njegova edina vloga, odgovoren je tudi za sintezo in vzdrževanje mleka, sintezo lipidov, postopen propad tkiva ob prenehanju dojenja in drugo. Prolaktin je pleotropični hormon in sodeluje v veliko signalnih poteh, deluje lahko tako ekso-, kot para- in endokrino. Izloča se iz hipofize in deluje na mlečne žleze (pa tudi druga tkiva). V mlečnih žlezah sproži kaskado reakcij, ki vodijo bodisi v diferenciacijo in specializacijo celic mlečnih žlez, ali pa v tvorbo mleka.

==Metka Rus - Regulacija lipidnega metabolizma v jetrih s hormoni ščitnice ==
Hormonska regulacija med drugim koordinira metabolne procese v različnih tkivih. Ena od hormonalinih žlez je ščitnica ki primarno izloča hormona T3 in T4, ki sta derivata tirozina. T3 je veliko bolj aktivna oblika, zato se T4 navadno ob vstopu v ciljno celico pretvori v T3 s pomočjo encima dejodaze. S hormonom T3 pa se v jetrih regulira tako de novo lipogeneza kot β-oksidacije. Hormon v osnovi vpliva na transkripcijo proteinov potrebnih v omenjenih procesih, vplivajo pa tudi na prenos maščobnih kislin v jetra, razgradnjo prehranskih maščob, izdelavo VLDL in LDL, regulirajo pa tudi sintezo holesterola in bolj kompleksnih lipidov. V zadnjem času pa se pojavlja vse več dokazov da regulacija ni le transkriptivna ampak vpliva tudi direktno na delovanje določenih proteinov. Reguliranje hormonov ščitnice je potencialen način zdravljena različnih bolezni lipidnega metabolizma kot sta na primer hiperholesterolemija in nealkoholna maščobna jetrna bolezen. Za obe se v zadnjem času razvijajo oblike zdravljenja ki temeljijo na regulaciji izražanja ali delovanja ščitničnih hormonov, sploh pa na razvoju analogov T3 s specifičnimi funkcijami.

==Gašper Možina - Učinki alkohola na jetrni metabolizem lipidov ==
Jetrna presnova lipidov je zaporedje kompleksnih procesov, ki nadzorujejo dotok in iztok hepatičnih in eksogenih lipidov. Homeostaza toka lipidov je strogo nadzorovana z izražanjem metaboličnih proteinov, oskrbo s substratom, oksidacijo in izločanjem. Ti procesi ohranjajo jetrne lipidne zaloge relativno konstantne, vendar pa lahko motnje katerega koli od njih povzročijo kopičenje lipidov v jetrih. Etanol je edinstven med toksini, saj moti skoraj vse vidike presnove lipidov v jetrih. Ta kompleksen odziv je deloma posledica velikih presnovnih potreb, ki jih od organa zahteva etanol, vključuje pa tudi bolj raznolike spremembe v izražanju in oskrbi s substrati. Etanol zviša vnos maščobnih kislin v hepatocitih, slabša njihovo oksidacijo, promovira de novo lipogenezo in skladiščenje lipidov, zavira izvoz oz. izločanje lipidov ter inhibira katabolizem maščobnih kapljic. Boljše in natančnejše razumevanje mehanizmov, s katerimi alkohol povzroča steatozo in naprej tudi težje oblike alkoholne jetrne bolezni, je ključno za zdravljenje in preprečevanje napredovanja bolezni.

==Kostadin Mitkov - Heme biosynthesis and congenital erythropoietic porphyria ==
The heme biosynthetic pathway is consisted of eight enzyme catalyzed steps in the conversion of glycine and succinyl-coenzyme A to heme, each step catalyzed by a different enzyme. A mutation or a deficiency of each of those enzymes results in a specific metabolic disorder also known as porphyria. Porphyrias are classified as either hepatic or erythropoietic, according to whether the excess production of porphyrin precursors and porphyrins occurs primarily in the liver or in the erythron. Congenital erythropoietic porphyria (CEP) is an erythropoietic porphyria and has a distinct phenotype and typically presents with significantly more severe cutaneous involvement and debilitating complications than the other erythropoietic porphyrias. The clinical spectrum of CEP depends on the level of residual uroporphyrinogen III synthase (UROS) activity, which is determined by the underlying pathogenic loss-of-function UROS mutations. The clinical characteristics of CEP include exquisite photosensitivity to visible light, resulting in bullous vesicular lesions which, when infected lead to progressive photomutilation of sun-exposed areas such as the face and hands. Because of the photosensitivity this disease is often referred to as ‘vampire disease’. Hemolysis is also always present and that’s why patients are transfusion-dependent throughout their life. The only curative approach is bone marrow or hematopoietic stem cell transplantation, otherwise management of CEP consists of strict avoidance of exposure to visible light which leads to a very restricted social and family life.

==Ela Kovač - Aminokislinska regulacija skeletnih mišic ==
Aminokisline so osnovni gradniki proteinov in v telesu imajo funkcijo prehranskih, senzoričnih in bioloških regulatorjev. Skeletne mišice spadajo med največje organe v človeškem telesu in predstavljajo približno 40 % celotne telesne mase. V njih poteka metabolizem aminokislin z razvejano verigo (BCAA), med katere sodijo levcin, izolevcin in valin. Med vzdržljivostno telesno vadbo se poveča izražanje peroksisom proliferator-aktiviranega receptorja-gama koaktivatorja 1α (PGC1α), ki aktivira metabolizem BCAA in ima ključno vlogo pri uravnavanju termogeneze, mitohondrijske biogeneze, oksidacije maščobnih kislin in razvoju srca. Za sintezo proteinov so ključni levcin, arginin in β-hidroksi-β-metilbutirat (HMB), saj aktivirajo mTORC1 (ang. the mammalian target of rapamycin complex 1), ki spodbudi sintezo proteinov. Pomemben metabolit levcina je β-aminoizobutironska kislina (BAIBA), ki nastaja v skeletnih mišicah med telesno vadbo. Njene glavne funkcije so povečana poraba energije z aktivacijo β-oksidacije hepatičnih maščobnih kislin, spodbujanje porjavitve belega maščevja in preprečevanje ateroskleroze. Pomemben metabolit pa je tudi 5-aminolevulinska kislina (5ALA), saj igra pomembno vlogo pri biosintezi hema in regulaciji metabolizma glukoze v skeletnih mišicah. Ugotovljeno je bilo, da lahko vnos 5ALA v telo v obliki prehranskega dodatka zmanjša hiperglikemijo, pomaga preprečevati nastanek diabetesa tipa 2 in izboljša delovanje skeletnih mišic. Ob staranju se v skeletnih mišicah znižuje nivo različnih metabolitov, med njimi tudi β-alanina, zato je pri ljudeh srednjih let priporočljiv njegov vnos v obliki prehranskega dodatka.

BIO2 Seminar 2021

2021-11-14T14:10:50Z

Ela Kovač: /* Seznam seminarjev */

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

== Seznam seminarjev ==
{| {{table}}
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''priimek, ime'''
| 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'''
|-
| Valte, David||12||Jedrni hormonski receptorji in izražanje genov||Mitkov, Kostadin||Brdnik, Nuša||29/10/21||01/11/21||03/11/21
|-
| Kolar, Alliana||12||Pomen upravljanja z agonisti, antagonisti in signalnimi modulatorji receptorjev abscizinske kisline (ABA) v agronomiji||Vukšinić, Ivana||Premrl, Petja||29/10/21||01/11/21||03/11/21
|-
| Glavnik, Hana||12||S-glutationilacija proteinov kot globalni inhibitor celičnega metabolizma za zmanjšanje občutljivosti signalov vodikovega peroksida||Kovač, Ela||Kavčič, Ema||29/10/21||01/11/21||03/11/21
|-
| Štefan, Urša||12||Signalizacija STING - obseg delovanja in povezava z rakavimi obolenji||Vujović, Nataša||Zajec, Tina||29/10/21||01/11/21||03/11/21
|-
| Butara, Tinkara||12||Transmembranska signalizacija v bakterijskih kemoreceptorjih||Sotlar, Špela||Žnidar, Žan||29/10/21||01/11/21||03/11/21
|-
| Špehar, Pia||12||Integrini in njihova vloga pri vezikularnem transportu||Trošt, Pia||Rus, Metka||05/11/21||08/11/21||10/11/21
|-
| Urh, Tina||12|| Nevrotransmiterji, agonisti in antagonisti kot tarča zdravljenja ||Maučec, Ana||Loborec, Mark||05/11/21||08/11/21||10/11/21
|-
| Rotar, Andraž||12||Vloga signalne poti JAK/STAT in njeni inhibitorji pri človeških boleznih||Priveršek, Maj||Kastelic, Ana||05/11/21||08/11/21||10/11/21
|-
| Starc, Gaja||12||Medsebojni vpliv vodikovega sulfida in drugih signalnih molekul pri uravnavanju signaliziranja celic zapiralk in odzivu na abiotski oziroma biotski stres||Spruk, Teja||Možina, Gašper||05/11/21||08/11/21||10/11/21
|-
| Resnik, Katja||12||Signalna omrežja, ki povzročajo raka||Deutsch, Maja||Sotlar, Pia||05/11/21||08/11/21||10/11/21
|-
| Bohte, Janja||14-15||Vloga in regulacija aerobne glikolize pri hepatocelularnem karcinomu||Valte, David||Mitkov, Kostadin||12/11/21||15/11/21||17/11/21
|-
| Miklošič, Maja||14-15||||Kolar, Alliana||Vukšinić, Ivana||12/11/21||15/11/21||17/11/21
|-
| Kovačić, Marko||14-15||Vloga citokinov poddružine IL-1 pri regulaciji glikolize in njihov vpliv na bolezni, povezane z glikolizo||Glavnik, Hana||Kovač, Ela||12/11/21||15/11/21||17/11/21
|-
| Kolbl, Karidia||14-15||Metabolizem možganskega glikogena; povezava z motnjami spanja in glavobolom||Štefan, Urša||Vujović, Nataša||12/11/21||15/11/21||17/11/21
|-
| Kos Thaler, Nuša||14-15||Motnje metabolizma glikogena in njihove posledice||Butara, Tinkara||Sotlar, Špela||12/11/21||15/11/21||17/11/21
|-
| Ažbe, Klara||16||Vpliv metabolitov Krebsovega cikla na fiziologijo in bolezni||Špehar, Pia||Trošt, Pia||19/11/21||22/11/21||24/11/21
|-
| Jerič, Sara||16||||Urh, Tina||Maučec, Ana||19/11/21||22/11/21||24/11/21
|-
| Mencin, Pia||16||Akonitaza in njena vloga pri regulaciji celičnega metabolizma||Rotar, Andraž||Priveršek, Maj||19/11/21||22/11/21||24/11/21
|-
| Weingerl, Zarja||16||Sukcinat in njegova vloga v metabolizmu||Starc, Gaja||Spruk, Teja||19/11/21||22/11/21||24/11/21
|-
| Kartal, Ena||16||Metabolizem lipoične kisline in mitohondrijska redoks regulacija||Resnik, Katja||Deutsch, Maja||19/11/21||22/11/21||24/11/21
|-
| Struna, Gašper||17||||Bohte, Janja||Valte, David||26/11/21||29/11/21||01/12/21
|-
| Špenko, Andrej||17||||Miklošič, Maja||Kolar, Alliana||26/11/21||29/11/21||01/12/21
|-
| Zevnik, Urša||17||Metabolizem možganskih celic med spanjem||Kovačić, Marko||Glavnik, Hana||26/11/21||29/11/21||01/12/21
|-
| Peternel, Neža||17||Uravnavanje oksidacije maščobnih kislin s prehrano in telesno vadbo||Kolbl, Karidia||Štefan, Urša||26/11/21||29/11/21||01/12/21
|-
| Vidmar, Nik||17||Delovanje in pomen ketonskih telesc||Kos Thaler, Nuša||Butara, Tinkara||26/11/21||29/11/21||01/12/21
|-
| Trebušak, Jan||18||||Ažbe, Klara||Špehar, Pia||03/12/21||06/12/21||08/12/21
|-
| Kores, Lana||18||||Jerič, Sara||Urh, Tina||03/12/21||06/12/21||08/12/21
|-
| Razdevšek, Miha||18||||Mencin, Pia||Rotar, Andraž||03/12/21||06/12/21||08/12/21
|-
| Javeršek, Tina||18||Nedavni napredek pri zdravljenju hiperamoniemije||Weingerl, Zarja||Starc, Gaja||03/12/21||06/12/21||08/12/21
|-
| Kočman, Klara||18||||Kartal, Ena||Resnik, Katja||03/12/21||06/12/21||08/12/21
|-
| Jošt, Lev||19||||Struna, Gašper||Bohte, Janja||10/12/21||13/12/21||15/12/21
|-
| Razboršek, Klara||19||Regulacija apoptoze v zdravju in bolezni: uravnoteženo delovanje BCL-2 proteinov ||Špenko, Andrej||Miklošič, Maja||10/12/21||13/12/21||15/12/21
|-
| Rapuš, Špela||19||||Zevnik, Urša||Kovačić, Marko||10/12/21||13/12/21||15/12/21
|-
| Mencigar, Maša||19||Reaktivne kisikove zvrsti in njihova vloga pri rakavih obolenjih||Peternel, Neža||Kolbl, Karidia||10/12/21||13/12/21||15/12/21
|-
| Ivošević, Vanja||19||||Vidmar, Nik||Kos Thaler, Nuša||10/12/21||13/12/21||15/12/21
|-
| Kogovšek, Jan||20||Karbonska anhidraza in molekularna evolucija C4 fotosinteze||Trebušak, Jan||Ažbe, Klara||||||
|-
| Brdnik, Nuša||20||Mehanizmi šaperonov encima Rubisco||Kores, Lana||Jerič, Sara||||||
|-
| Premrl, Petja||20||||Razdevšek, Miha||Mencin, Pia||||||
|-
| Kavčič, Ema||20||Regulacija prehodnih kovin v kloroplastu za učinkovito fotosintezo||Javeršek, Tina||Weingerl, Zarja||||||
|-
| Zajec, Tina||20||||Kočman, Klara||Kartal, Ena||||||
|-
| Žnidar, Žan||21||||Jošt, Lev||Struna, Gašper||||||
|-
| Rus, Metka||21||||Razboršek, Klara||Špenko, Andrej||||||
|-
| Loborec, Mark||21||||Rapuš, Špela||Zevnik, Urša||||||
|-
| Kastelic, Ana||21||||Mencigar, Maša||Peternel, Neža||||||
|-
| Možina, Gašper||21||||Ivošević, Vanja||Vidmar, Nik||||||
|-
| Sotlar, Pia||22||||Kogovšek, Jan||Trebušak, Jan||||||
|-
| Mitkov, Kostadin||22||||Brdnik, Nuša||Kores, Lana||||||
|-
| Vukšinić, Ivana||22||||Premrl, Petja||Razdevšek, Miha||||||
|-
| Kovač, Ela||22||Aminokislinska regulacija skeletnih mišic||Kavčič, Ema||Javeršek, Tina||||||
|-
| Vujović, Nataša||22||||Zajec, Tina||Kočman, Klara||||||
|-
| Sotlar, Špela||23||||Žnidar, Žan||Jošt, Lev||||||
|-
| Trošt, Pia||23||||Rus, Metka||Razboršek, Klara||||||
|-
| Maučec, Ana||23||Vloga tiroidnih hormonov v kraniofacialnem razvoju||Loborec, Mark||Rapuš, Špela||||||
|-
| Priveršek, Maj||23||||Kastelic, Ana||Mencigar, Maša||||||
|-
| Spruk, Teja||23||||Možina, Gašper||Ivošević, Vanja||||||
|-
| Deutsch, Maja||23||||Sotlar, Pia||Kogovšek, Jan||||||
|}

*številka v okencu za temo pomeni poglavje v Lehningerju, v katerega naj izbrana tema spada
Razporeditev je začasna in se lahko še spremeni, načeloma pa se termini do vključno 18. poglavja ne bodo spreminjali.
Prosim, da mi sporočite morebitne napake ali če vas nisem razporedil.

== 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 [https://libgen.is/ tukaj].

Za pripravo seminarja velja naslednje: 
* [[BIO2 Povzetki seminarjev 2021|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). Obseg seminarja naj bo 2700 do 3000 besed , a ne več kot 3500 besed. Seminarska naloga mora vsebovati najmanj tri slike, bolje več. 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 20–25 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 okviru 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.docx za seminar, npr. 312_BIO_Guncar_Gregor.docx
* 312_BIO_Priimek_ime_final.docx za končno verzijo seminarja
* 312_BIO_Priimek_Ime_rec_Priimek2.docx 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.pptx 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.

TBK 2022 Povzetki seminarjev

2021-05-20T09:14:56Z

Ela Kovač:

=== Magdalena Ilievska:
Spomin brez možganov - Kako enocelični sluzni kalup pametno sprejema odločitve brez centralnega živčnega sistema

Seminarska naloga govori o tem, kako enocelični sluzni kalup Physarum polycephalum pametno sprejema odločitve brez centralnega živčnega sistema. Physarum polycephalum, brezcelični sluzni kalup je protist z različnimi celičnimi oblikami in široko geografsko razširjenostjo. Njegovo telo je ogromna enojna celica, sestavljena iz medsebojno povezanih cevi, ki tvorijo zapletene mreže. V zadnjih letih so raziskave Physarum polycephalum spet postale vrhunske. Leta 2000 je japonski raziskovalec Toshiyuki Nakagaki izvedel osnovni poskus, ki je pokazal, da je sluzni kalup sposoben najti najkrajšo pot skozi labirint. Od takrat se je pametno reševanje problemov Physarum polycephalum vrnilo iz sence in je danes spet v središču, ko se razpravlja o vprašanjih o izvoru inteligence in spoznanja. Raziskovalci na Inštitutu za dinamiko in samoorganizacijo Max-Planck in Tehniški univerzi v Münchnu so ugotovili, kako sluzni kalup Physarum polycephalum ohranja spomine - čeprav nima živčnega sistema. Sposobnost shranjevanja in pridobivanja informacij daje telesu očitno prednost pri iskanju hrane ali pri izogibanju škodljivih okoljih. Tradicionalno se to pripisuje organizmom, ki imajo živčni sistem. Novi študiji avtorjev Mirne Kramar in prof. Karen Alim izzivajo tega stališča z odkrivanjem neverjetnih sposobnosti zelo dinamičnega enoceličnega organizma za shranjevanje in pridobivanje informacij o svojem okolju.

=== Živa Urh: Zmanjšanje transkripcijske aktivnosti povzroči stresno pogojena jedrna kondenzacija NELF ===

V stresnih razmerah celice preklopijo iz običajnega v bolj omejen način delovanja, da se zaščitijo pred poškodbami. Pri tem si pomagajo na različne načine. Eden od načinov je varnostni program imenovan toplotni šok, ki je povezan s hitro regulacijo genske aktivnosti (zmanjšanjem transkripcije) v stresnih situacijah. Stres povzroči nastanek jedrnih kondenzatov NELF, ki nastanejo, ko NELF tvori kapljice. NELF ali negativni podaljševalni dejavnik, je proteinski kompleks iz več podenot, ki se ob jedrnem signalu oblikuje v kondenzate oz. kapljice. Vezava kompleksa NELF na promotorje vzdrževalnih genov je tista, ki povzroči slabšo mobilnost RNA polimeraze II in posledično slabše prepisovanje genov ter tako zmanjša proizvodnjo proteinov, ki niso nujni v stresnih razmerah. Mehanizem nastanka jedrnih kondenzatov je povezan z defosforilacijo NELF in nadaljnjo SUMOilacijo. Ta dva procesa spadata pod posebne post-translacijske modifikacije (PTM), ki so bistvene za kondenzacijo NELF. Pomembno vlogo pri formaciji kondenzatov NELF imajo tudi neurejene regije (IDR), ki jih najdemo pri posameznih podenotah tega proteinskega kompleksa. IDR so deli proteinov brez fiksne strukture in delujejo kot lovke. Povezave med lovkami podenot A in E med so bistvenega pomena za tvorbo kapljic oz. kondenzatov. Celice, ki zaradi pomanjkanja lovk pri podenotah ne tvorijo kondenzatov NELF tudi ne zmanjšajo transkripcije. Posledično take celice normalno prepisujejo gene in so tako bolj dovzetne za celično smrt.

=== Tinkara Butara: Kako rastline zaznajo napad herbivorov ===

Rastline niso nemočni opazovalci dogajanja okoli njih, ampak se na okoliške dražljaje tudi odzivajo. Skozi evolucijo so razvile posebne obrambne mehanizme, ki se sprožijo kot odgovor na elicitorje. Elicitorji so kemijske zvrsti, ki jih lahko izločajo herbivori ali pa rastline same. Te kemijske zvrsti se vežejo na proteinske receptorje na celični membrani in tako sprožijo odziv, na primer na objedanje. Sporočilo o nevarnosti se nato širi do lokalno poškodovanih delov rastline in sistemsko opozarja celotno rastlino na poškodbo. Rastlini lastni elicitorji so najpreprostejši tip, med katerimi je najbolj univerzalen zunajcelični ATP. Primerni elicitorji herbivorov so prebavni encimi v njihovi slini ter konjugati maščobnih kislin in aminokislin. Odziv rastline na napad herbivora pa je lahko povezan tudi s simbiotskimi organizmi herbivora. Ti lahko izločajo snovi s katerimi omogočijo lažji razvoj insekta ali pa s tem pomagajo rastlini. Pomemben sprožilec rastlinskega odziva na herbivore so tudi fizični dražljaji, ki jih ti povzročajo. Pri tem se sproščajo hlapne snovi, ki lahko služijo privabljanju naravnih sovražnikov herbivora ali pa širijo sporočilo o nevarnosti do drugih rastlin. Kot odziv na elicitorje se v večini primerov tvorita rastlinska hormona jasmonska in salicilna kislina, ki sta del obrambnih mehanizmov rastlin. Karakterizacija rastlinskih elicitorjev nam ponuja orodje za razvoj agrokemikalij, ki bodo odganjale herbivore in hkrati ščitile rastline.

=== Pia Špehar: Mehanizem delovanja proteina omogoča odpornost na zdravila proti raku ===

Leta 1986 je celični biokemik Kazumitsu Ueda odkril, da ima protein ABCB1 zmožnost, da iz rakavih celic transportira mnoge kemoterapevtike in tako telesu omogoči odpornost na kemoterapijo. ABCB1 spada med ABC-prenašalce, in sicer je eden izmed tistih prenašalcev, ki iz celic izločajo toksične hidrofobne komponente. Najdemo ga v membranah celic v jetrih, možganih, testisih in placenti. Skoraj 30 let po odkritju funkcije proteina, je Ueda s svojo ekipo lahko določil še mehanizem njegovega delovanja, in sicer z izvedbo več raziskav. Sprva so protein kristalizirali v stanju pred in po transportu substrata ter primerjali stanji med seboj, izvedli pa so tudi analizo s FRET tehniko. Ugotovili so, da substrat vstopi v osrednjo votlino skozi del proteina v notranjosti celice. Nato se veže na vrh osrednje votline proteina, kjer se nahaja hidrofobno aromatsko omrežje, ki ima pomembno vlogo pri prepoznavanju substratov. Vezava substrata na to omrežje sproži konformacijsko spremembo proteina. Za spremembo je potrebna tudi energija, ki jo priskrbi molekula ATP. Vezava ATP-ja sproži tudi nastanek omrežja, ki povzroči, da se protein začne zvijati in obračati, skrči se tudi osrednja votlina proteina. Ko se osrednja votlina skrči, se substrat izloči v zunajcelični prostor. Pri celotnem procesu je pomembna tudi hidroliza ATP, ki služi temu, da se protein vrne nazaj v prvotno stanje.

=== Pia Trošt: Barvna povezava v sposobnosti korale, da preživi višje temperature ===

Zaradi naraščajočega vpliva antropogenih dejavnikov koralni grebeni hitro propadajo in korale se morajo prilagoditi vse bolj stresnemu okolju. Acropora tenuis je ena glavnih vrst koral ob obali Okinave na Japonskem in se pojavlja v treh barvnih različicah (N, G in P), med katerimi je bila opažena različna stopnja beljenja pri povišani temperaturi. Korale živijo v sožitju z algami iz družine Symbiodiniaceae. Pri različicah N in P je bila zaznana zmanjšana fotosintetska aktivnost simbiontov, medtem ko je različica G ohranila aktivnost tudi pri povišani temperaturi. Raziskava je pokazala, da vse barvne različice gostijo isti klad simbiontov, torej različne temperaturne odpornosti ni mogoče pripisati razliki v Symbiodiniaceae. Ker je bil genom A. tenuis dekodiran, je bilo mogoče identificirati gene za fluorescenčne proteine (GFP, CFP, RFP in ChrP). Poletna raziskava profilov izražanja posameznih proteinov je pokazala, da je bilo izražanje CFP in RFP pri vseh različicah nizko, različica P je pokazala višje izražanje ChrP, različica G pa višje izražanje GFP, ki se je ohranilo tudi pri višji temperaturi. Rezultati kažejo, da imajo vse različice enak nabor genov za fluorescenco, torej so barvne različice vzrok različnega izražanja genov FP, ki povečajo odpornost koral proti beljenju.

=== Gašper Struna: Kako sistem toksin-antitoksin vpliva na odpornost bakterij na antibiotike ===

Sistemi toksin-antitoksin (TA) imajo pomembno vlogo v bakterijah. Vplivajo na stabilnost plazmida in imajo pomembno vlogo pri postsegregacijskem propadu. Če plazmida ni, antitoksin ne prepreči delovanja toksina in toksin povzroči propad celice. Poznamo sedem tipov TA sistemov, med katerimi je najpogostejši tip II. Pri tem tipu antitoksin prepreči delovanje toksina tako, da se močno veže nanj in s tem inhibira njegovo delovanje. TA sistem tipa II najdemo tudi v bakteriji Pseudoaltermonas rubra, in sicer je ta TA sistem predstavnik para ParE/PF03693. V raziskavi so ugotovili, da antitoksin (PrpA) iz tega para zmanjša delovanje toksina na več načinov, in sicer tako da se neposredno veže na toksin ali pa se veže na promotor TA operona in deluje kot represor. PrpA ima pomembno vlogo tudi pri replikaciji, saj se lahko veže na podobno mesto kot iniciatorski protein RepB in s tem onemogoči začetek replikacije. PrpA ima na N-koncu vezavno mesto za DNA, s C-koncem pa interagira s toksinom, je tudi labilen, vezava na toksin pa ga stabilizira. Pari ParE/PF03693 so tudi v nekaterih virulentnih bakterijah in njihova nadaljnja študija bi lahko pripomogla k boljšemu razumevanju odpornosti bakterij na antibiotike in njihovem virulentnem delovanju.

=== Nuša Kos Thaler: Hitra evolucija litičnih genov v enoverižnih RNA bakteriofagih ===

Levivirusi so bakteriofagi z majhnim enoverižnim RNA genomom, ki ga sestavljajo 3–4 geni. Eden od njih je gen ''sgl'' (ang. single gene lysis), ki kodira protein za sprožitev avtolize gostiteljske celice in sprostitev virionov. Za razliko od dvoverižnih DNA bakteriofagov, ki encimsko razgradijo peptidoglikan (glavno enoto celične stene bakterijskih celic), protein Sgl pri lizi po navadi deluje kot nekompetitivni inhibitor in preprečuje njegov nastanek. Geni ''sgl'' so zelo majhni, raznoliki in pogosto vstavljeni v druge gene, zaradi česar jih težko odkrijemo. V nedavnih raziskavah so našli več deset tisoč genomov levivirusov, ki jih pred kratkim še nismo poznali. V določenih so odkrili gene ''sgl'' in preizkušali njihovo aktivnost na ''E. coli'' ter ugotovili, da lahko hitro ustvarijo gen ''sgl''. Bazna zaporedja najdenih genov ''sgl'' imajo zelo malo ali celo nobene podobnosti z baznimi zaporedji že preučevanih genov ''sgl''. V genomu posameznega bakteriofaga se lahko pojavlja več genov ''sgl'', kar pomeni, da bi lahko levivirusi hkrati okužili in lizirali celice evolucijsko oddaljenih bakterijskih vrst. Zaradi svoje raznolikosti, hitre evolucije in zmožnosti spreminjanja so potencialni vir za razvoj proteinskih antibiotikov in fagne terapije.

=== Nataša Vujović: How HER2 positive breast cancer cells evade treatments that utilize T cells ===

Immunotherapy continues to show exciting promise in more effectively treating cancer especially hematologic malignancies but they have not proven effective in treating solid tumors. The T lymphocyte is of key importance to the immune system and is at the core of adaptive immunity. Their roles include directly killing infected host cells, activating other immune cells, producing cytokines and regulating the immune response. Global research efforts centering on T cell-engaging therapies like T-cell bispecific antibodies (TCBs) and chimeric antigen receptors (CARs), are conducted in hope of finding a more effective treatment for cancer. TCBs are typically designed to bind to a selected tumor-associated antigen and to a T cell receptor (TCR). CAR T cells are T cells that have been genetically engineered to produce an artificial T cell receptor for use in immunotherapy. Researchers have now found a novel mechanism of resistance to T cell therapies used by HER2 positive breast cancer cells. The resistance is obtained by disruption of interferon-gamma signaling. IFN-γ has a critical role in recognizing and eliminating pathogens. The disruption of its pathways happens by JAK2 down-modulation. The kinase JAK2 transduces the signal initiated by interferon-gamma. JAK2 was shown to be repeatedly disrupted in several resistant models.

=== Urša Zevnik: FOXO3, gen, povezan z dolgoživostjo, ščiti možganske matične celice pred stresom ===

Forkhead box O3 (FOXO3) je protein, ki sodeluje pri številnih procesih, ki podaljšujejo življenjsko dobo in zavirajo s starostjo povezane bolezni. Ugotovili so, da imajo posamezniki z določeno različico tega gena kar trikrat večjo možnost, da dočakajo sto let.
Ena izmed njegovih funkcij je tudi obramba nevralnih matičnih celic pred oksidativnim stresom. V oksidirajočih pogojih v celici pride do oksidacije cisteina na FOXO3, kar prepreči njegovo fosforilacijo. Tak protein se transportira v jedro, kjer deluje kot transkripcijski faktor. Med drugim poveča prepisovanje encima glicin-N-metiltransferaze (GNMT), ki katalizira reakcijo, pri kateri se porablja S-adenozil metionin (SAM). SAM kot metilni donor omogoča dozoritev jedrnih laminov, ker pa je zaradi več GNMT njegova razpoložljivost manjša, lamini ne dozorijo pravilno in se združujejo v skupke. To privede do prepustnosti jedrne membrane, iz jedra uhajajo fragmenti DNA, celica jih zamenja za virusne nukleotide in sproži interferonski odziv tipa I. Ta povzroči, da nevralne matične celice preidejo v dormantno stanje in se prenehajo deliti. To je ugodno, saj nevroni, nastali v stresnih razmerah, nebi preživeli, celice pa bi se pri delitvah izčrpavale. Tkivo bi torej prej izgubilo sposobnost obnavljanja in se prej postaralo.

=== Sara Borišek: Dieta z visoko vsebnostjo maščob lahko prekomerno aktivira destruktivni protein NOX-2 ===

Debelost je prisotna pri ljudeh že od nekdaj, v zadnjih letih pa je odstotek debelosti pri ljudeh kar precej narasel, predvsem pri mladih, s tem pa so narasle tudi zdravstvene težave ljudi s prekomerno težo. Predvsem je z debelostjo asociirana prehrana, ki vsebuje velik delež maščob ta pa s srčnimi obolenji. V ospredju je hipertrofija levega srčnega prekata, ki je eno izmed glavnih srčnih obolenj in povečuje tveganje za smrt. Hipertrofija levega prekata je zgostitev in povečanje sten levega prekata. Vse več pozornosti zato dobiva NADPH oksidaza 2 ali NOX-2, ki ima zaradi svojega vpliva na oksidativno škodo, povzročeno s prehrano, glavno vlogo pri ustvarjanju bioaktivnega superoksida. Znanstveniki so v raziskavi, ki je potekala na Šoli za biološko znanost Univerze v Readingu preverili ali obstaja povezava med proteinom NOX-2 in prehrano, ki vsebuje visok odstotek maščob pri hipertrofiji levega prekata. Trenutne ugotovitve so, da prehrana z visoko vsebnostjo maščob povzroči oksidativni stres, ki ga nadzira protein NOX-2, kar podpira hipertrofijo levega srčnega prekata. Zanimanje za selektivno ciljanje na protein NOX-2 kot terapevtsko strategijo je naraslo, zato so v raziskavi predlagali specifično ciljanje aktivacije srčnega proteina NOX-2, ki bi lahko bil izvedljiv pristop k ohranjanju funkcije miokarda v presnovnih pogojih.

=== Nika Ferk: Formulacije na osnovi biomaterijalov za boj proti virusnim nalezljivim boleznim ===

V seminarski nalogi si bomo podrobneje pogledali kako se človeštvo in današnja znanost spopadata z izzivi patogenih delcev in boleznimi, ki jih le te povzročajo. Z nalezljivo kužnimi boleznimi se človeštvo soča že od nekdaj. Skozi razvijanje tehnologij smo ustvarili cepiva. Običajno se klasična cepiva, pridobljena iz živih oslabljenih patogenov in inaktiviranih virusov, rekombinantnih proteinov in sintetičnih peptidov. S cepivi v telesu povzročimo imunski odziv in nastanek protiteles. Skozi napredovanje tehnologije, natančneje biotehnologije in nanotehnologije so na trg prišli biomateriali. Biomateriali imajo dober potencial za boj proti kužnim boleznim, predvsem zaradi njihovih lasnosti kot so: oblike in značilnosti površine, ki skupaj močno vplivajo na učinkovit način prenosa delcev. Še pomembneje pa je, da biomateriali omogočajo dostavo antigenov in imunsko stimulirajočih snovi, ki predstavljajo močan pristop cepljenja pri aktivaciji imunskih odzivov. Same pa lahko tudi vplivajo na zaščito materiala, ki ga nosijo in s tem lahko podaljšajo sproščanje. Raziskani in najbolj potencialni biomaterijali so sintetični in naravni polimerni delci, lipidi, samosestavljeni proteini, virusom podobni delci (VPD) in anorganski delci. Eden izmed najbolj uspešnejših biološko razgradljivih biomaterijalov je PLGA ali poli(mlečno-ko-glikolna kislina). Poleg kisline so bili tudi zelo uspešni anorganski nano delci, formulirani so bili kot sistem za dajenje cepiv zaradi njihovih ustreznih fiziokemijskih lastnosti.

=== Špela Rapuš: Kako mikobakterije tvorijo membranske vezikle ===

Mikobakterije sicer uvrščamo med Grampozitivne bakterije, vendar imajo precej bolj zapleteno celično ovojnico. Ta sestoji iz notranje membrane, sloja peptidoglikana in dodatne mikomembrane, v kateri so značilne mikolične kisline. Odkrili so, da te bakterije tvorijo membranske vezikle na dva različna načina, odvisno od zunanjih pogojev, katerim so podvržene. Če mikobakterijo izpostavimo poškodovanju DNA se bo sprožil proces, angl. bubbling cell death, pri katerem se bodo tvorili membranski vezikli iz notranje membrane. Če pa bakterijo izpostavimo stresu na celično ovojnico, se ta odzove s procesom imenovanim angl. mycomembrane blebbing, pri katerem se iz mikomembrane odcepljajo vezikli. Kot modelni organizem so pri raziskavi uporabili Corynebacterium glutamicum in jo izpostavili mitomicinu C, ki je induciral stres na DNA in penicilinu G oz. deficitu biotina, ki sta zavirala biosintezo celične stene. Pri tem so se tvorili membranski vezikli na različne načine. Preučili so tudi lipidno sestavo membranskih veziklov in z rezultati skušali dokazati njihov izvor. Do podobnih ugotovitev pa so prišli tudi pri nekaterih drugih mikobakterijah. Membranski vezikli so izrednega pomena v proizvodnji cepiv in antibiotikov, zato so njihova dognanja velikega pomena.

=== Leila Bohorč: Dokaz o obstoju različnih mehanizmov delovanja majhnih molekul, ki inhibirajo vstop filovirusov v celico ===

Virusa ebola in Marburg spadata v družino filovirusov, ki veljajo za ene najnevarnejših patogenov na svetu. Za vstop v celice uporabljajo mehanizem, ki je posredovan z enim samim glikoproteinom na površini virusa. Odkritih je bilo že mnogo potencialnih inhibitorjev, a je ravno visoka smrtnost eden izmed razlogov za slabo poznavanje mehanizmov. Majhne molekule, ki lahko inhibirajo vstop filovirusov v celico, so lahko že odobrena zdravila, ki se sicer uporabljajo pri zdravljenju drugih bolezni. Na glikoproteinu virusa ebola je primarno vezavno mesto hidrofoben žep na območju notranje fuzijske zanke. Dve izmed številnih molekul, ki se lahko vežejo tja, sta ospemifen in toremifen, ki se razlikujeta le v stranski verigi. Toremifen se lahko zaradi bazične aminske funkcionalne skupine akumulira tudi v lizosomih, kar poveča njegovo učinkovitost. Dimetilaminska stranska veriga na tej molekuli pa nima posebne vloge pri direktni vezavi molekule na hidrofoben žep. Na glikoproteinu ebole obstaja še sekundarno vezavno mesto na območju domene HR2. Na bazični žep v tej regiji se vežejo le specifične molekule kot sta fluoksetin in toremifen. Ti molekuli proti eboli delujeta sinergično, proti Marburgu pa antagonistično. Na glikoproteinu virusa Marburg je domena HR2 primarno vezavno mesto.

=== Ivana Vukšinić: Sekvestracija žvepla v času pomanjkanja hranil pospeši nastanek mnogoceličnega organizma ===

Ko je v okolju na voljo dovolj hranil, gliva sluzavka vrste Dictyostelium discoideum obstaja v obliki enoceličnega organizma, ob morebitnem nastopu stradanja pa se posamezne celice začnejo združevati in tvorijo agregat, ki se obnaša kot mnogoceličen organizem. Med kulminacijo se iz njega razvije sorokarp s sporangijem, v katerem se tvorijo spore, ki populaciji omogočijo preživetje neugodnih razmer. To sposobnost uravnava novo odkrit mehanizem, s katerim od žvepla odvisno metabolično stikalo narekuje celično diferenciacijo. V času pomanjkanja hranil pride do porasta reaktivnih kisikovih spojin (ROS), ki so v velikih količinah celici škodljive, kar privede do velike potrebe po sintezi antioksidanta glutationa (GSH). To povzroči sekvestracijo cisteina, enega izmed prekurzorjev GSH, kar omeji razpoložljivost te aminokisline za potrebe drugih procesov v celici. Cistein je namreč ena od le dveh aminokislin, ki vsebujeta žveplo, to pa ima med drugim pomembno vlogo pri sintezi večine proteinov in železo-žveplovih klastrov, ki so ključne funkcionalne skupine v metaboličnih encimih. Izkazalo se je, da sekvestracija žvepla upočasni sintezo proteinov, inhibira proliferacijo celic in tako utira pot mnogoceličnemu razvoju. Izsledke raziskave bi lahko uporabili pri preučevanju drugih proliferacijskih celic, kot so rakave celice, pri katerih bi ciljanje procesov žveplovega metabolizma lahko izboljšalo protitumorno imunost.

=== Primož Šenica Pavletič: Nov način preprečevanja širjenja malarije z gensko spremenjenimi komarji ===

Malarija je bolezen, ki vsako leto prizadene na milijone ljudi v najrevnejših državah sveta. Bolezen povzroči parazit plazmodij, glavni prenašalci pa so komarji. Za zdravljenje in preprečevanje bolezni obstaja kar nekaj zdravil, vendar so ta za večino ljudi, ki živijo v državah v razvoju nedostopna. Ena najboljših rešitev za zajezitev bolezni je genska modifikacija malaričnih komarjev. Številne študije nakazujejo na veliko učinkovitost nadzorovanja populacije z genskim inženiringom. V raziskavah so komarjem vstavili gen za rezistenco na parazit ali pa so z vstavljenimi geni povzročili zmanjšanje celotne populacije. To pomeni širjenje genov, ki povzročajo pristransko razmerje med spoloma (več moških osebkov), oziroma širjenje genov, ki bi naredili samice neplodne. Glavni cilj je preprečiti ženskim osebkom prenašati parazit plazmodij na gostitelja in s tem širiti bolezen. Za spremembo DNA se uporablja tehnika CRISPR-Cas9S. S CRISPR-Cas9S lahko spremenimo genom na kateremkoli mestu. Znanstveniki so povečali možnost, da se želena lastnost prenese na naslednje generacije tako, da so uporabili gene drive. Gene drive spodbudi celico, da prepiše želeni del gena na homologni kromosom. Gene drive je zelo učinkovit, saj se je v 5 – 7 generacijah (odvisno od števila osebkov, ki so imeli gene drive že od začetka) razširil na več kot 95% populacije.

=== Lana Bajec: Inhibicija encima 15-PGDH pomlajuje mišice in povečuje mišično moč ===

Med staranjem so skeletne mišice podvržene strukturnim in funkcijskim spremembam. Po 50. letu starosti ljudje povprečno začnejo izgubljati 15 – 30 % mišične mase na desetletje, kar se kaže kot drastična izguba mišične moči. Ta mišična distrofija in izguba moči je znana kot sarkopenija. Sarkopenija je posledica krčenja mišičnih vlaken in upadanja števila in zmogljivosti mitohondrijev v celicah mišičnih vlaken, ki mišici zagotavljajo energijo. Raziskovalci na Stanford University Shool of Medicine so s pomočjo inhibicije proteina 15-PGDH v starejših miših dosegli obnovo mišične mase in moči v mišicah živali ter njihovo vzdržljivost, kar bi lahko igralo veliko vlogo pri potencialni strategiji zdravljenja sarkopenije pri ljudeh. V mišicah starejših miših inhibicija encima 15-PGDH s tako imenovanim genetskim knockdownom ali pa z inhibitorjem SW preprečuje atrofijo mišic in znatno poveča mišično maso, moč in vzdržljivost. Dokazali so, da ima molekukla 15-PGDH velik vpliv na mišično funkcijo. Miši z inhibiranim encimom 15-PGDH so bile zmožne dalj časa teči na tekalni stezi in bile nasplošno bolj vzdržljive. Velik vpliv na to naj bi imelo znatno povečanje števila mitohondrijev in njihovih funkcij ter izboljšanje celične avtofagije pri inhibiciji encima 15-PGDH.

=== Pia Sotlar: Zdravljenje s sistemom za urejanje genoma, ki temelji na metodi CRISPR, uničuje rakave celice ===

CRISPR-Cas9 je metoda, ki lahko z uporabo encima Cas9 in sgRNA permanentno uniči točno določene gene, kar predstavlja potencialen način za zdravljenje raka. V rakavi celici bi tako izbris oziroma motnja v genu PLK1, ki nosi zapis za kinazo PLK1, ki je ključna pri procesu mitoze, povzročila celično smrt v delečih se celicah. V raziskavi so se lotili problema dostave velikega encima Cas9 in sgRNA. Nov način dostave, ki ga ne omejujeta toksičnost in majhna nosilnost so klinično odobreni nanodelci, ki zaradi svoje kationske narave omogočajo učinkovito zajemanje nukleinske kisline. Dokazali so da z uporabo le-teh lahko dosežejo učinkovito urejanje genoma tako in vitro kot in vivo. Pri tem so se osredotočili na urejanje genoma pri celicah GBM 005, izoliranih iz gliomov, in celični liniji adenokarcinoma jajčnikov (OV8). In vitro inkubacija je pri teh celičnih linijah povzročila 84 oziroma 91% genomskega urejanja. Pri sistemu in vivo, so bili te procenti malce nižji (68%), zato so za potrebe sistemskega doziranja razvili tudi sistemsko injicirane lipidne nanodelce, ki so bili premazani s protitelesi in so zagotavljali še bolj učinkovit privzem kinaze Cas9 in sgRNA. Taki tarčni lipidni nanodelci so omogočali 82% urejanje genoma in povečali preživetje miši za 80%. S tem so dokazali učinkovitost lipidnih nanodelcev za prenos in predstavili novo metoda zdravljenja raka.

=== Zarja Weingerl: Odkritje novih malih proteinov v Salmonelli in njihov vpliv na bakterijsko virulenco ===

Mali proteini so proteini sestavljeni iz manj kot 100 amonokislin. So skupina še zelo neraziskanih struktur z zelo raznolikimi vlogami v fiziologiji bakterij. Znanstveniki so se odločili podrobneje raziskati njihovo funkcijo znotraj Sallmonele Typhimurium. Želeli so odkriti ORFje (odprte bralne okvirje) sedaj še nepoznanih in nedoločenih malih proteinov. Pri tem so uporabili mnogo različnih orodji in znanstvenih metod, kot so: sPepFinder, Ribo-seq, TraDIS, Grad-seq, prenos western itd. Pridobili so 139 različnih sORF kandidatov, ki so jih poimenovali kot STsORF, čemur sledi še zaporedno število. Vseh 139 novo odkritih STsORFjev so dodali v zapis Salmonelle in tako število malih proteinov znotraj tega dvignili na 609 vnosov. Dodatno so raziskali 16 na novo odkritih STsORFjev, ki sta jih predvidela tako sPepFinder kot tudi Ribo-seq. Raziskali so tudi vpliv malih proteinov na virulentnost Salmonelle. Opazovali so izražanje sORFjev med infekcijo in ga primerjali z njihovo izraženostjo v vcepku. Ker se je v teh raziskavah mnogokrat pojavil protein MgrB so želeli dodatno proučiti njegov vpliv na virulentnost in prišli do njegove povezave z bičkom in geni povezani z gibljivostjo. Njegovo pomankanje namreč povzroči defekt v gibljivosti, ki je posledica motnje uravnavanja bička.

=== Teja Spruk: Bakterije, odporne na antibiotike: Fluorid kot rešitev ===
Zaradi vedno večje uporabe antibiotikov v medicinske in znanstvene namene, je odpornost nanje vedno večji problem. V naravnem okolju je vedno večja prisotnost antibiotikov in mikrobov, ki so nanje odporni, kar je posledica njihove uporabe pri selekciji v laboratorijih. Ta poteka tako, da celicam, za katere hočejo, da preživijo, vstavijo gen za odpornost na določen antibiotik. Nato jih dajo na gojišče s tem antibiotikom in tako preživijo le zaželene celice, ostale odmrejo. A vendar je veliko organizmov razvilo sistem, kako obiti naše antibiotike in tako je problem vedno večji. V raziskavi so razvili preprosto in učinkovito metodo za odpravo prekomerne uporabe le teh ter za omejevanje gensko spremenjenih organizmov. Ta zahteva zamenjavo antibiotikov v laboratoriju s fluoridom, ki je strupen za mikroorganizme. Ti so razvili gen FEX (angl. fluoride exporter) za zaščito celic z odstranjevanjem fluorida, ki ga najdemo v naravnem okolju. Raziskovalci so zato odstranili gen FEX in tako povzročili neodpornost na fluorid. GSO bi seveda v laboratoriju še vedno uspeval, saj tam uporabljajo destilirano vodo. Če pa bi ušel v naravo, bi umrl takoj, ko bi naletel na fluorid in s tem bi se preprečilo nadaljnje razmnoževanje.

=== Metka Rus: Zdravljenje motenj metabolizma lipidov in previsokega holesterola z genskim spreminjanjem na osnovi lipidnih nanodelcev ===
Cilj članka je optimizacija in testiranje lipidnega nanodelca, uporabljenega kot vektor za prenos sistema CRISPR-Cas9 v hematocite v jetrih. Sistem CRISPR-Cas9 je orodje za gensko spreminjanje v živih organizmih. V tem primeru je tarča genskega inženiringa gen Angptl3, ki kodira encim Angptl3. Ta encim vpliva na količino trigliceridov in holesterola v celicah, saj inhibira encim protein lipazo, ki le te razgrajuje. Z genskim inženiringom torej želimo doseči mutacijo na genu, ki bi zmanjšala koncentracijo encima Angptl3 in posledično zmanjšala koncentracijo holesterola in trigliceridov. Seveda pa ima sistem CRISPR-Cas9 svoja tveganja, na katera pa lahko delno vplivamo z vektorjem ki sistem prenaša do ciljne točke. Pojavlja se tveganje za mutacije v napačnih celicah in na napačnih lokusih, velik izziv pa je tudi doseči dovoljšno učinkovitost sistema oziroma doseči, da sistem res pride do cilja (v tem primeru do DNKja v hepatocitah). Vektorji za to nalogo že obstajajo a imajo veliko pomanjkljivosti. Primer je vektor MC-3, ki je že odobren s strani FDA. Dana raziskava skuša optimizirati in testirati lipidni nanodelec z osnovnim lipidoidom v ovojnici 306-O12B. Delovanje tega delca primerjajo z delovanjem delca MC-3 in izkaže se, da je tako specifičnost kot učinkovitost nanodelca z lipidoidom 306-O12B večja.

=== Pia Mencin: Povečana afiniteta hemoglobina do kisika ter okrepljen Bohrov učinek sta posledica prilagoditve pingvinov na vodno okolje===
Pingvini so razvili številne prilagoditve na vodno okolje, saj je to okolje v katerem si lovijo hrano. Daljši čas potopa pingvinom, poleg številnih drugih prilagoditev, omogočata povišana afiniteta hemoglobina (Hb) do kisika (O2) in okrepljen Bohrov učinek (tj. zmanjšana afiniteta Hb do O2 pri nizkem pH). Natančneje funkcionalno spremenjen Hb pingvinov omogoča da povečajo ekstrakcijo O2 iz pljuč in razkladanje O2 iz krvi, to jim zagotavlja da učinkoviteje izkoristijo svoje zaloge O2 vdihnjenega zraka in povečajo čas podvodnega iskanja hrane. Do tega odkritja so znanstveniki prišli s primerjavo Hb pingvinov in Hb najbližjih sorodnih organizmov pingvinov, ki se ne potapljajo. Rekonstruirali so Hb pingvinom najbližjega skupnega prednika (AncSphen) ter Hb starejšega prednika (AncPro), ki so si ga delili pingvini z njihovimi najbližjimi sorodniki, ki se ne potabljajo. S primerjavo prej omenjenih Hb so dokazali, da je prišlo do povečanja afinitete Hb do O2 in okrepljenega Bohrovega učinka pri pingvinih in ne do zmanjšanja afinitete ter poslabšanja Bohrovega učinka pri pingvinom sorodnim organizmom, ki se ne potapljajo. To dokazuje da se je spremenjena funkcija Hb pingvinov razvila kot posledica prilagoditve na vodno okolje. Raziskave so tudi pokazale da so funkcionalne spremembe v Hb pingvinov posledica večkratnih substitucij aminokislin, ki ustvarjajo interakcije med podenotami in stabilizirajo R-stanje Hb.

=== Ana Maučec: Retrovirusne integracije v genom zarodnih celic prispevajo k povišani verjetnosti za razvoj raka pri gostitelju ===
Endogeni retrovirusni elementi so prisotni v genomu večine sesalcev in predstavljajo ostanke okužb zarodnih celic z eksogenimi virusi pred več milijoni let. Številne raziskave so retroviruse povezale z razvojem različnih rakavih obolenj pri sesalcih. Z evolucijskih razvojem gostitelja so se spreminjali tudi endogeni virusi, zato je neposredne škodljive učinke na gostiteljev genom, kot so moteno in prekomerno izražanje genov, težko zaznati. Retrovirus koal (KoRV) je trenutno edini znani virus, ki prehaja med eksogeno in endogeno obliko. Gre za zapleten proces, ki vključuje kopičenje mutacij v virusnem nukleotidnem zaporedju in rekombinacijo. Skozi veliko generacij postanejo endogeni retrovirusi fiksirani in neaktivni. Zaradi nadpovprečne pojavnosti raka v populaciji koal iz severne Avstralije, so znanstveniki predpostavili povezavo med malignimi obolenji in KoRV. V vzorcih desetih koal so v zdravem in tumorskem tkivu določili lokacijo in število integracijskih mest (IM) endogenih retrovirusov. V izbranih genih blizu IM so zaznali moteno izražanje genov in njihovo večjo ekspresijo. Največjo gostoto IM so zaznali v bližini onkogenov in predvidevajo, da večja transkripcijska aktivnost teh genov olajša integracije virusov na teh mestih. Retrovirusne »invazije« genomov sesalcev imajo na začetku številne škodljive posledice za gostitelje, a so skozi zgodovino pomembno prispevale k oblikovanju njihovih genomov, tudi človekovega.

=== Neža Peternel: Prehrana lahko spremeni proces trimetilacije H3K4 v semenčicah in posledično vpliva na izražanje fenotipa pri potomcih ===
Znano je, kako se različne bolezni in deformacije lahko dedujejo preko genskega zapisa, v zadnjih desetletjih pa se veliko raziskav ukvarja s tematiko prenosa epigenetskih informacij na potomce. Epigenetske spremembe so za razliko od genskih reverzibilne in ne posegajo v zapis DNA, temveč z različnimi označevalci vplivajo na specifično izražanje genov. Trimetilacija lizina 4 na histonski podenoti 3 (H3K4me3) je bila v semenčicah identificirana kot pomemben člen pri prenosu informacij na potomce, saj naj bi se izognila epigenetskemu reprogramiranju pred vgnezditvijo zarodka. V nedavnih raziskavah so ugotovili, da lahko pomanjkanje folata v prehrani privede do motenj v folatnem ciklu, kar posredno vpliva na procese metilacije in demetilacije. Abnormalnosti v vzorcih metilacije so bile prisotne predvsem blizu področij, kjer se nahajajo geni za pravilno izgradnjo kosti, tako pri očetu kot tudi pri potomcih, posledice pa so se kazale pri izražanju fenotipa potomcev. Pomanjkanje folata v kombinaciji s povečano ekspresijo gena za KDM1A je privedlo do še hujših deformacij. Kot možno razlago izognitve reprogramiranja H3K4me3 so navedli pogosto sovpadanje trimetiliziranih območij H3K4 z regijami za vezavo proteinov Smc1 in CTCF. S študijo so odgovorili na mnoga vprašanja v zvezi z mehanizmi epigenetskega dedovanja, hkrati pa odprli možnosti za nadaljnjo raziskovanje, predvsem glede popravljalnih mehanizmov, ki bi lahko preprečili prenos določenih epigenetskih vzorcev na potomce.

=== Zoran Džon Ivanić: Reprogramiranje za povrnitev mladostne epigenetske informacije in vida ===
Epigenom med drugim tvorijo tudi vzorci metilacije DNA, ki opredeljujejo identiteto celice in njeno funkcijo. Informacijska teorija staranja razlaga staranje kot izgubo epigenetske informacije kamor spada sprememba vzorcev metilacije. Raziskovalce zanima, ali je s povrnitvijo mladostnega vzorca metilacije v organizmu mogoče doseči regeneracijo. Z uporabo transkripcijskih faktorjev Yamanake OCT4, SOX2 in KLF4 (OSK) so uspešno pomladili genetsko aktivnost v fibroblastu stare miši. Na modelu poškodbe vidnega živca v miši pa je izraženje OSK omogočilo regeneracijo in proliferacijo aksonov. Poškodba živca spremeni metilacijo DNA na podoben način kot staranje. To spremembo OSK prepreči s povečanjem količine TET1 in TET2, encimov, ki katalizirata demetilacijo DNA. Preizkus OSK pri zdravljenju modela glavkoma pri miših je pokazal spodbudne rezultate. Glavkom je obolenje oči, za katero je značilno povečanje tlaka v očesu, izguba ganglijskih celic mrežnice (RGC) in aksonov v vidnem živcu. Izražanje OSK je povrnilo gostoto aksonov nazaj na zdrav nivo, kar je bilo zaznati v izboljšanju ostrine vida osebkov. Med vzroki za slabši vid je tudi staranje. Zdravljenje starih miši z OSK je slab vid popravilo. Pri tem je bilo odkrito, da se nivoji mRNA 464 genov s staranjem spremenijo, 90% teh pa se s pomočjo izražanja OSK povrne v mladostno stanje. Tako je z OSK mogoče pomladiti kompleksno tkivo in povrniti njegovo funkcijo.

=== Nik Vidmar: Molekularne superstrukture zmožne vstopati v nevrone in aktivirati nevronske receptorje ===
Z hitrim staranjem prebivalstva po svetu se pojavlja vedno večje število degenerativnih obolenj, ki pa predstavljajo tako ekonomsko kot druženo obremenitev. Zato je veliko poudarka v znanstvenem svetu na alternativnih metodah regenerativne medicine, ki bodo lahko v prihodnosti pomagale pri zdravljenju in preprečevanju degenerativnih obolenj. Veliko pozornosti je bilo v zadnjih letih posvečene raziskovanju proteinskih molekularnih superstruktur predvsem takih, kjer prevladujejo gostitelj-gost interakcije. V raziskavi so raziskovali potencialne aplikacije gostitelj-gost kompleksa med β-ciklodekstrinom in adamantanom na peptidnih amfifilih in ugotavljali kako je ta hidrogel vplival na aktivnost možganskih nevronov. Izkazalo se je, da je raziskovan biomaterial ugodno vplival na aktivacijo nevronov in da so se ti dobro razraščali skozi porozni gel. Raziskovali so tudi možnosti 3D tiskanja gela in uspeli najti ugodno metodo, ki ni imela negativnega vpliva na sam gel ali njegove interakcije z nevroni. Rezultati so pokazali, da bo verjetno mogoče v prihodnosti z različnimi biomaterijali zdraviti poškodbe živčnega sistema in degenerativne bolezni, saj bodo ti pomagali pri obnavljanju nevronov in spodbudili njihovo aktivnost.

=== Marko Kovačić: Neselektivna avtofagija pospeši prilagajanje kvasovk Saccharomyces cerevisiae na aerobno dihanje v nefermentacijskem mediju ===
Raziskovalci s Tokijskega tehnološkega inštituta (Tokyo Tech) na Japonskem in univerze Monash v Avstraliji so se ukvarjali z vprašanjem, kako se uporabljajo metaboliti, pridobljeni v procesu avtofagije. Preučevali so rast kvasovk Saccharomyces Cerevisiae v glukoznem in etanolskem mediju. Po prenosu iz glukoznega v etanolski medij so kvasovke za pridobivanje energije namesto vrenja začele opravljati aerobno mitohondrijsko dihanje. Znanstveniki so ugotovili, da se mutirane kvasovke, ki niso sposobne opravljati neselektivne avtofagije, dlje prilagajajo na aerobno dihanje kot kvasovke, ki so zmožne opravljati avtofagijo. Z dodajanjem različnih hranil so ugotovili, da je aminokislina serin pomembna pri začetnem prilagajanju kvasovk na aerobno rast. Ob pomanjkanju aminokisline serin je bila poraba kisika v mitohondrijih nizka, ob dodatku serina pa se je le-ta povečala. Serin je pomemben za enoogljični metabolizem v mitohondrijih, ker zagotavlja enoogljično enoto, ki jo sprejme tetrahidrofolat (THF). Po sprejemu enoogljične enote se THF vključi v enoogljični metabolizem. Vezavo formilne skupine, pridobljene iz reakcij v enoogljičnem metabolizmu, na Met-tRNAfMet(iniciacijska tRNA) katalizira encim Fmt1. Formilacija iniciacijske tRNA poveča njeno afiniteto do mitohondrijskega iniciacijskega faktorja 2 (mIF2), ki je ključen pri povezovanju mitohondrijskih ribosomov, mRNA in fMet-tRNAfMet, torej pri procesu sinteze proteinov v mitohondrijih. Le-ti so ključni za pridobivanje energije z aerobnim dihanjem in za rast kvasovk.

=== Katja Resnik: Molekularna povezava med tveganjem za razvoj kolorektalnega raka in Neu5Gc ter njegovimi serumskimi protitelesi ===
Splošno znano je, da naj bi prehrana, še posebej pa uživanje rdečega in procesiranega mesa, vplivalo na povečano tveganje za nastanek raka danke in debelega črevesja pri človeku. Prav tako je s povečanim tveganjem povezana tudi povišana raven anti-Neu5Gc protiteles, ki imajo nalogo vezave Neu5Gc sialične kisline, ki vstopa v naše telo le s prehrano. Pred kratkim sta bila tako v raziskavi Univerze v Tel Avivu združena oba pogleda, in sicer so raziskovali vpliv prehrane na povišano raven anti-Neu5Gc protiteles in s tem na povečano tveganje za razvoj kolorektalnega raka. S pomočjo prostovoljcev, ki so oddali najmanj šest 24-urnih evidenc zaužite hrane in pijače, so naredili podrobno analizo vzorcev njihovih serumov in s tem izračunali ravni prisotnih anti-Neu5Gc protiteles, prav tako pa tudi podrobno analizo vzorcev zaužite hrane, s čimer so ugotovili prisotnost Neu5Gc v le-teh. Bila je ugotovljena povezava, da uživanje predvsem govejega in svinjskega mesa ter mlečnih izdelkov povzroča povišanje ravni anti-Neu5Gc protiteles, kar je omogočilo izračun indeksa za izračun vsebnosti Neu5Gc v določeni hrani, a na žalost raziskava še ni privedla do nobenih točnejših povezav s povečanim tveganjem za kolorektalni rak.

=== Klara Razboršek: Kako molekularni šaperoni Hsp70 razgrajujejo proteinske agregate, povezane s Parkinsonovo boleznijo ===
Nastanek proteinskih agregatov in njihovo odlaganje v Lewyjeva telesca je značilno za različne nevrodegenerativne bolezni, kot je Parkinsonova bolezen. V tem primeru, se v celicah tvorijo amiloidna vlakna alfa-sinukleina, ki sama po sebi niso toksična, vendar so lahko vir toksičnih produktov. Mehanizem, ki je odgovoren za njihovo razčlembo je sestavljen iz šaperona Hsp70 in košaperonov DNAJB1 in Hsp110. Hsp70 (70-kDa heat shock protein) deluje v vseh življenjskih fazah proteinov od sinteze do razgradnje in je zaradi tega ključen za vzdrževanje homeostaze proteinov. Odgovoren je za razčlembno nepravilno zvitih proteinov, translokacijo polipeptidov v mitohondrije, kloroplaste in endoplazemski retikulum, razgradnjo proteinskih kompleksov in regulacijo proteinske aktivnosti. Košaperon DNAJB1 deluje kot usmerjevalni faktor, saj prepozna substrat preko lastnih šaperonskih reakcij in spodbudi hidrolizo ATP na Hsp70, kar omogoči vezavo Hsp70 na substrat. Poleg ključne vloge pri selekciji substrata, pa ima DNAJB1 še pomembno vlogo pri zaustavitvi mehanizma, saj zazna oligomerno stanje substrata. Da se ustvarijo dovolj močne entropične sile, ki omogočijo odcepljanje monomerov, se morajo šaperoni Hsp70 na substratu organizirati v skupke. To omogoča košaperon Hsp110, ki se veže na molekule Hsp70, ki niso povezane v skupke, in jih prenese v bližino drugih. Premeščanje ustvari močne vlečne sile, ki destabilizirajo amiloidna vlakna, kar privede do fragmentacije.

=== Karidia Kolbl: Mutacija na genu RORB pri zajčji vrsti ''sauteur d'alfort'' povzroča okvaro v gibanju ===
Študija se osredotoča na francosko vrsto zajca ''sauteur d'alfort'', ki zaradi pojava mutacije ne more izvajati normalnih poskokov, ki so zanj značilni. Dinamično izmenjevanje ritmičnega premikanja sprednjih udov in bilateralnega sinhroničnega odskoka iz zadnjih udov zamenja dvig na sprednje in hoja po teh. Zanj je značilna tudi slepost, ki jo razvijejo v prvem letu starosti. Odkriti so želeli, kje se vzročna mutacija nahaja in kakšne so posledice v prisotnosti oz. številčnosti nekaterih pomembnih motoričnih nevronov. S tem namenom so križali homozigotna osebka z recesivnima in dominantnima aleloma. Za lociranje prisotnosti polimorfizmov so uporabili tehniko genskega kartiranja in ''sliding-window approach''. Odkrili so, da se 95% mutacij nahaja na 1% deležu sekvenciranega genoma. Temu je sledila še podrobnejša analiza kromosoma 1, kjer je prišlo do zamenjave baz na intronu 9 in nastanka izoformov. Opazili so tudi zmanjšano koncentracijo nekaterih nevronov receptorske cone LTMR; RORB-pozitivnega nevrona ter nevronov SATB1/2, za katera so ob dodatnih raziskavah opazili upad in posledično okvaro gibanja pri miših. Nekaj besed so namenili tudi nevronu DMRT3, ki ima pomembno motorično vlogo in koordinira sinhronost zadnjih udov pri različnih živalskih vrstah.

=== Simona Kočeva: Kako bakterije se upirajo antibiotikem ===
Prilagoditev je temeljni biološki proces ki vodi organizme, da spremenijo svoje lastnosti in vedenje, da se bolje prilagodijo svojemu okolju pa naj gre za znamenito raznolikost ščinkavcev ali številne sorte bakterij s katerimi ljudje sobivajo. Medtem ko antibiotiki ljudem že dolgo pomagajo pri preprečevanju in zdravljenju bakterijskih okužb, pa se številne vrste bakterij vse bolj prilagajajo, da se uprejo antibiotičnemu zdravljenju. Ko so bili v več generacijah izpostavljeni manj smrtnim odmerkom antibiotika so raziskovalci ugotovili da so bakterije močno spremenile svojo obliko, tako da so postale širše in bolj ukrivljene. Druga stran te enačbe je da se bakterije lahko znajdejo tudi brez celične stene, ko pa jih imunski sistem težko zazna, ker človeške celice nimajo nobene svoje. Te spremembe oblike omogočajo bakterijam da premagajo stres zaradi antibiotikov in nadaljujejo s hitro rastjo. Te fizične spremembe omogočajo bakterijam, da dosežejo večjo ukrivljenost in nižje razmerje med površino in prostornino, kar bi omogočilo, da manj delcev antibiotikov prehaja skozi njihove celične površine ko rastejo. Ta vpogled ima velike posledice za zdravje ljudi in bo verjetno spodbudil številne nadaljnje molekularne študije o vlogi celične oblike na rast bakterij in odpornost na antibiotike.

=== Janja Bohte: Visokoločjivostno kvantitativno profiliranje številčnosti in modificiranosti tRNA z mim-tRNAseq ===
Prenašalne RNA (tRNA) so kratke molekule potrebne za prevajanje genskih informacij v proteinska zaporedja. Sestava združb teh molekul je ključnega pomena za učinkovito dekodiranje mRNA in integriteto proteoma. Številčnost tRNA lahko močno vpliva na celično fiziologijo, toda merjenje količine tRNA v celicah je omejeno s številnimi tehničnimi izzivi. Uspešne meritve številčnosti ovira velika podobnost med molekulami tRNA ter blokade pri sintezi cDNA, predvsem prezgodnja zaustavitev encima reverzna transkriptaza. Raziskovalci so premagali te omejitve s pomočjo mim-tRNAseq, ki temelji na metodi, ki se jo lahko uporabi za kvantificiranje tRNA v katerem koli organizmu z znanim genomom in bo pomagala izboljšati razumevanje prenašalne RNA. Skupaj so združili metodo za izdelavo knjižnice cDNA iz endogeno spremenjenih tRNA z novim računskim okvirom za poravnavo odčitkov, analizo podatkov in vizualizacijo. Razvili so tudi celovit in uporabniku prijazen računalniški nabor orodij, ki zagotavljajo meritve številčnosti tRNA, frakcij polnjenja in profilov sprememb z izjemno natančnostjo in ločljivostjo. Ker je njihov potek potek dela kritičen, preudaren in uporaben za katerikoli organizem z znanim genomom, predvidevajo, da bo pomagal pojasniti prej nerešljive vidike biologije tRNA.

=== Miha Razdevšek: Epigenetske spremembe povezane z Alzheimerjevo boleznijo ===
Nevrodegenerativne bolezni predstavlajo v današnji družbi velik socialni in ekonomski problem zaradi primanjkovanja zdravil, ki je posledica slabega poznavanja bolezni. Za Alzheimerjevo bolezen (Alzheimer's disease, AD) je značilna agregacija proteinov Aβ in proteina tau. Moj seminar govori o epigenetskih spremembah povezanih z AD. Z natančno transkriptomsko, proteomsko in epigenomsko anazlizo možgan so raziskovalci analizirali specifične epigenetske modifikacije ljudi z AD v primerjavi z zdravimi starimi in mladimi. Analiza transkriptoma je pri ljudeh z AD prikazala večjo ekspresivnost genov povezanih s transkripcijo in strukturo kromatina, vključujoč gene za histon acetil transferaze, ki acetilirajo histon 3 na liznu 9 in 27 (H3K9ac in H3K27ac). Po analizi proteoma so prav tako ugotovili močno povečanje H3K9ac in H3K27ac. Podroben pregled dinamičnosti epigenetskih sprememb je prikazal povečanje H3K9ac in H3K27ac, kar nakazuje na njuno značilno vlogo pri AD. Prav tako je bilo ugotovljeno, da deacetilacijam sledijo demetilacije, acetilacije pa ne vplivajo na metilacijsko dinamiko, kar nakazuje potencial specifičnih acetilacij pri epigenetskem zdravljenju. Svoje in vitro ugotovitve so na koncu raziskovalci potrdili na vinski mušici, kjer so z vzpostavitvijo H3K9ac in H3K27ac inducirali agregacijo proteina Aβ42, kar je vodilo v degeneracijo notranjega in zunanjega očesa. S svojo študijo so predvsem prikazali pomembno negativno vlogo epigenetskih sprememb H3K9ac in H3K27ac pri mehanizmu in razvoju AD.

=== Tea Amidović: Mosaicism and extensive mutation of human placentas ===
The natural form of the placenta is distinct from any other human organ and resembles that of a tumor, with much of the same genetic variations present in childhood cancers. Placentas can have chromosomal abnormalities that the fetus1 may not have. Confined placental mosaicism (CPM) is the cause of this genetic segregation. CPM is characterized as the occurrence of chromosomal anomalies in extra-embryonic tissue that are not present in fetal tissue. Using whole-genome sequencing of 86 bulk placental samples and 106 microdissections of placental tissue, this research studied the phylogeny of human placental cells as reconstructed from somatic mutations. In this research, the total number of substitutions used in bulk placental samples was 145. Clinical karyotyping may have observed a trisomy of chromosome 10 in all bulk samples with copy number shift. In a case of mosaic trisomic rescue, direct support for this has been found. Results of this research discover large-scale mutagenesis in placental tissues and propose that mosaicism is a common characteristic of placental growth in embryogenesis.

=== Patricija Kolander: Jedrni kompleks DICER - circRNA povzroči deregulacijo mikro-RNA v celicah glioblastoma ===
Glioblastom je eden izmed najagresivnejših možganskih tumorjev pri človeku. Tumorske celice imajo v primerjavi z zdravimi bistveno manj izraženih mikro-RNA. Mikro-RNA so izredno pomembni regulatorji izražanja genov in lahko povzročijo njihovo utišanje, tako da se vežejo na komplementarno obveščevalno RNA in inhibirajo translacijo. Mikro-RNA lahko delujejo kot onkogeni – promovirajo nastanek raka ali pa delujejo kot zaviralci tumorjev. Z reguliranjem izražanja mikro-RNA rakave celice ohranijo sposobnost samoobnavljanja in proliferacije. V celicah glioblastoma je bilo odkritih bistveno več onkogeničnih mikro-RNA in precej manj tistih, ki zavirajo rast tumorjev. V raziskavi so dokazali, da v tumorskih celicah pride do spremembe v post-transkripcijskem zorenju mikro-RNA. Pri njem igra pomembno encim DICER, ki citoplazmi odreže zanko iz prekurzorske mikro-RNA, da nastane dvovijačni dupleks, ki se nato dokončno pretvori v zrelo mikro-RNA. V celicah glioblastoma pride do povečanega izražanja onkogena MALAT1 in njenega transkripta krožne RNA – circ2082. Ta v jedru tvori kompleks z RBM3 (RNA binding protein 3) in encimom DICER, ta pa posledično ne more potovati v citoplazmo, kjer v zdravi celici opravlja svojo nalogo. Znižanje izražanja circ2082 je vodilo do ponovne vzpostavitve ravnovesja mikro-RNA, kakršno je bilo v predrakavi celici, kar nakazuje na potencialne protirakave učinke targetiranja circ2082.

=== Lev Jošt: Znanstveniki si predstavljajo strukturo ključnega encima, ki tvori trigliceride ===
Drugi do zadnji korak biosinteze trigliceridov katalizirajo na magneziju bazirane lipin/fosfatidne kisline fosfataze oz. lipin/PAP, ki hidrolizirajo fosfatidno kislino v diacilglicerol. K definiciji lipinov so pripomogle tudi raziskave na mutiranih miših, ki nosijo mutacije gena, ki kodira nov jedrski protein, poimenovan lipin. Lipin/PAP so v splošnem presnovni encimi, ki uravnavajo tudi shranjevanje in mobilizacijo energije, avtofagijo in sintezo maščobnih kislin. Arhitektura lipin/PAP se razlikuje, vendar pa vsi encimi ohranjajo dve bistveni regiji, in sicer N-Lip in C-Lip. Znano je, da območji N-Lip in C-Lip, povezani z linkerjem, tvorita razcepljeno imunoglobinu podobno domeno, ki skupaj s katalitično domeno (in njenim aktivnim mestom), tvori kristalno strukturo lipina. Pri tvorjenju strukture, N-Lip ne ustvari lastne domene, temveč se rajši skupaj s prvimi 45 ostanki C-Lip zloži v Ig-podobno domeno, preostali del C-Lip pa tvori katalitično domeneno, pri kateri je vredno omeniti še še položaja C1 in C2, v katera so vstavljeni kratki peptidi. Ig-podobna domena pa se pakira in hkrati stabilizira katalitično domeno. Z oznakami od A–G označimo β-verige, ki jo gradijo in v človeških lipinih je to "razcepljena" domena, ki se mora rekombinirati, da tvori funkcionalni encim. V enem od poskusov dokazovanja te domenske arhitekture so ustavrili konstrukte mišjega lipina 1 in mišjega lipina 2, ki sta neposredno stopili N-lip in C-lip območje. Analiza pokaže tudi, da regija C-konca vsebuje prej neprepoznano domeno ki je ohranjena pri kvasu, miših in ljudeh

=== Boštjan Kramberger: Načrtovanje poti zvitja modularnih proteinov na osnovi ovitih vijačnic ===
Zvijanje proteinov se začne z nastankom lokalnih sekundarnih struktur, ki predstavljajo jedro zvitja. Zvitje proteina je torej proces pri katerem iz razvite oblike nastane zvita oblika, ki je funkcionalna. Raziskovalci so ugotovili, da modularen način zvitja proteinov preko ovitih vijačnic omogoča vpogled v ta proces in posledično uporabo razumevanja tega procesa. S pomočjo avtorsko razvitega matematičnega modela so ugotovili, da lahko ta proces izkoristijo, in to na način, da par modulov v isti verigi uporabijo večkrat, ker lahko s primerno razporeditvijo modulov kontrolirajo sestavljanje pravilnih parov. Z analizo sestavljanja modulov proteinskega tetraedra so namreč ugotovili, da se najprej sestavijo pari modulov, ki so si bliže v prostoru. Tako so pripravili proteinski tetraeder iz dvanajstih povezanih modulov v katerem so lahko namesto šestih uporabili le tri različne pare, ki so se pojavili dvakrat in dosegli, da se je protein zvil v pravilno strukturo s primernimi lastnostmi. Poleg uporabe za pripravo modularnih proteinov bo ta princip pomemben tudi za načrtovanje proteinskih vozlov ter za razumevanje procesa zvitja naravnih proteinov iz ponavljajočih segmentov. Gre predvsem za kinetiko, torej vrstni red povezovanja, zaradi česar lahko uporabimo iste segmente večkrat. Pričakujemo lahko, da bo nadaljnje raziskovanje usmerjeno predvsem v večkratno uporabnost istih segmentov pri tvorbi molekulskih vozlov.

=== Tina Urh: Depolimerizacija kompostabilne plastike z nano-disperziranimi encimi ===
Večino biorazgradljive plastike je danes izdelane iz poli-mlečne kisline ( ang. PLA) ali poliestra poli-kaprolaktona ( ang. PCL) in potrebuje več mesecev, da se razgradi, po razgradnji pa tvori mikroplastiko. Znanstveniki iz laboratorija Lawrence Berkeley so se odločili za nov pristop proizvodnje biorazgradljive plastike z nanokonfiniranjem encimov. Ko so encimski nanoklastri razpršeni v sledeh (< 0,02 masna odstotka PCL), se polkristalni poliestri razgradijo s procesivno depolimerizacijo, ki je posredovana s konca verige. V seriji poskusov so v PLA in PCL vgradili sledove komercialnih encimov, rezultate omenjam na podlagi BC-lipaze. Dosegli so skoraj popolno razgradnjo v nekaj dneh, z majhnimi repolimerizabilnimi stranskimi produkti, hkrati pa zagotovili neprekinjeno depolimerizacijo tudi po nastanku mikroplastike. Rezultati so tudi pokazali, da se debelejše kristalne lamele zanemarljivo razgradijo v primerjavi s tanjšimi ter da se poliester bolje razgradi v raztopini. Encim ima večjo aktivnost nad temperaturo začetka taljenja plastike; s tem so ugotovili, da je konformacija polimera tista, ki vpliva na termodinamično ravnovesje vezave konca verige na encim. Entropijsko je tudi ugodnejše, da se na encim veže kristaliziran konec verige; to ima večji učinek, kot povečana mobilnost verig. Opaženi rezultati nasprotujejo trditvam, da kristaliničnost upočasnjuje encimsko razgradnjo polimerov. Za doseganje nanoskopske disperzije ter povečanje stabilizacije encima, so okoli površine encima morali dodati RHP ( ang. random hetero polymers); na hitrost depolimerizacije je vplivala tudi njegova sestava.

=== Nuša Brdnik: Prostorsko omrežje ogrodnih proteinov v kamniti korali ===
Koralni grebeni nastanejo iz polipov, ki imajo trdno zunanje ogrodje, ki jih varuje. Ogrodja so sestavljena iz anorganskih aragonitskih vlaken in organskih molekul, kot so sladkorji, lipidi in proteini, ki se izločajo v procesu biomineralizacije. Identificirali so že več kot 100 proteinov v skeletnem ogrodju, v tej raziskavi pa so prvič določili, kako so ti proteini prostorsko organizirani in kakšne interakcije so med njimi v ogrodju kamnite korale Stylophora pistillata. Z metodo kovalentnega povezovanja proteinov so določili protein-protein interakcije in z masno spektrometrijo identificirali proteine. Omrežje teh interakcij so vizualizirali v obliki topološkega modela. Natančneje so analizirali proteine, ključne v procesu biomineralizacije, to so kislinsko bogati (CARP) proteini, karboanhidraze, vWFA in vWFD proteini, α-kolagen itd. Z modeliranjem interakcij intramolekulskih kovalentnih povezav na strukture karboanhidraz in z molekulsko umestitvijo so potrdili kovalentne povezave z nekaterimi proteini. Izdelali so model ponazoritve prostorske organizacije proteinov na podlagi izsledkov starejših raziskav in tekoče, ki ga najverjetneje lahko posplošimo na vse korale. Še zmeraj je relativno malo raziskano o procesu kalcifikacije v koralah, raziskovanje na tedfghgfdfgewm področju pa je pomembno, saj koralnim grebenom vedno bolj grozijo podnebne spremembe, zakisanje oceanov. Ta raziskava pa kaže, da bi kamnite korale lahko vzdržale podnebne spremembe.

=== Žan Žnidar: Prisotnost sekvenc genoma mišjih virusov v ksenotransplantatih, pridobljenih iz pacienta ===
Iz pacienta pridobljeni ksenotransplantati (''PDX'', Patient-Derived Xenografts) imajo pomembno vlogo pri razvoju zdravil za zdravljenje raka. Pred vnosom učinkovine v človeško telo je namreč treba preveriti, kako učinkuje na rakaste celice. PDX je presadek človeškega rakastega tkiva v telo miši z imunsko pomanjkljivostjo (tipa ''NSG''). Gre torej za sistem ''in vivo'', ki naj bi bil boljši model dejanskega stanja kot npr. celične linije, saj ustvari obsežnejše mikrookolje. Kljub temu pa se zelo pogosto dogaja, da zdravilo, ki je uspešno uničilo tumor v PDX, pacienta ne pozdravi. Raziskava se je osredotočila na enega od možnih razlogov za to, in sicer na prisotnost mišjih virusov v PDX, ki spremenijo delovanje rakastih celic.
Izkazalo se je, da so mišji virusi prisotni znotraj rakastih celic PDX in se uspešno podvajajo, ob tem pa spremenijo raven izražanja nekaterih genov, ki vplivajo tudi na aktivnost limfocitov T. Posledično neka zdravilna učinkovina lahko deluje v PDX, ko pa je vnesena v telo pacienta, pa ga ne pozdravi. Raziskava izpostavi problematiko nepozornosti na te viruse v preteklem razvoju zdravil in možne rešitve za povečanje učinkovitosti pri razvoju učinkovin za zdravljenje raka.

=== Tina Zajec: Epigenetski regulator HP1a usmerja ''de novo'' prostorsko reorganizacijo genoma v zgodnjem embriju ''Drosophile'' ===
Raziskovalci so v obravnavani študiji preučevali vlogo heterokromatinskega proteina 1a ''Drosophile'' pri de novo organizaciji kromatina tekom zgodnjega embrionalnega razvoja v značilno konfiguracijo Rabl. Raziskovalne tehnike kot so kromatinska imunopercipitacija (ChIP), visoko zmogljiva metoda zajema kromosomskih konformacij (Hi-C), 3-D DNA fluorescenčna in situ hibridizacija (3-D DNA FISH), razne polimerne simulacije in sekvenciranje so znanstvenike v raziskavi napeljale do sledečih dognanj: heterokromatinski protein 1a vpliva na moč interakcij v konstitutivnem kromatinu, s tem vpliva na vzpostavitev B regij (transkripcijska neaktivnost) in kondenzacijo kromatina v le-teh. Heterokromatinski protein 1a prav tako vpliva na kopičenje pericentromernih regij tekom konfiguracije Rabl, s čemer pa tudi posredno vpliva na samo organizacijo kromosomalnih ročic. Na tovrstno organizacijo genoma v že diferenciranih celicah nima vpliva, morda pa bi imel lahko podobno vlogo kakšen od njegovih paralogov. Heterokromatinski proteini 1 predstavljajo družino proteinov, ki je evolucijsko prisotna pri veliki večini evkariontov. Razumevanje zgradbe kromatina, različnih mehanizmov, ki vplivajo na njegovo strukturiranost, predstavlja gradbeni temelj na katerem nato genetske in epigenetske raziskave lahko morda nekoliko enostavneje in bolj načrtno razširjajo svoja obzorja.

=== Klara Ažbe: Kako bakterije Streptococcus pyogenes s pomočjo razgradnje arginina preživijo na koži ===
Streptococcus pyogenes je vrsta grampozitivnih bakterij, ki spada med pomembnejše patogene na človeški koži. Njihov glavni vir energije je glukoza, ki pa je na koži ni dovolj za preživetje in razmnoževanje. S. pyogenes pa lahko kljub temu na koži preživijo tako, da razgrajujejo arginin, saj pri tem nastaja energija. Poleg energije nastaja tudi amonijak, ki zvišuje kisel pH kože in s tem bakterijam omogoča še bolj uspešno preživetje in povečuje virulenco. Arginin se razgradi na presnovni poti ADI, ki jo katalizira več encimov. Eden izmed njih je tudi argininska deiminaza (arcA). Znanstveniki so z izbrisom gena za arcA ustvarili mutanta divjega tipa S. pyogenes, za katerega so ugotovili, da arginina ne more razgrajevati in ima posledično v okolju brez glukoze zelo slabe možnosti za preživetje v primerjavi z divjim tipom. V okolju z dovolj glukoze pa je stopnja preživetja obeh bakterij enaka, torej se presnovna pot ADI ne aktivira. Gen za razgradnjo arginina ne more pomagati S. pyogenes pri preživetju, če na površini kože ni dovolj filagrina, ki je glavni vir arginina, kar so dokazali s poskusom na miši Flg -/-, mutantom divjega tipa miši brez filagrina.

=== Ema Kavčič: Sinteza hondroitin sulfata v E. coli ===
Hondroitin sulfat je glikozaminoglikan, ki se uporablja pri zdravljenju osteoartritisa. Izolirajo ga iz živalskih tkiv, vendar tak produkt ni čist. Za sintezo hondroitin sulfata v E. coli potrebujmo prekurzor hondroitin, donor sulfatne skupine PAPS in hondroitin 4-sulfotransferazo. Sev E. coli K4 sintetizira kapsulo iz hondroitina, ki je fruktoziliran. PAPS nastane pri biosintezi cisteina ali metionina, hondroitin sulfotransferaza pa je živalski encim, ki so ga prilagodili E. coli (skrajšali so aminokislinsko zaporedje). Z genskim inženiringom so odstranili gen za fruktozilacijo in gen za PAPS reduktazo, dodali pa so gen za sulfotransferazo. Začetna stopnja sulfatacije je bila 19 %. Višjo stopnjo sulfatacije (58 %) so dosegli s sevom, ki kopiči PAPS. Z računalniškim programom so predvideli 3 mutirane verzije encima hondroitin sulfotransferaza, največjo aktivnost je imel SM2. Na stopnjo sulfatacije vpliva tudi vektor, s katerim izrazimo encim. Optimalni indukcijski pogoji so pri OD600 0,6 pri 16 °C pri koncentraciji 1,0 mM IPTG in pri OD600 1,0 pri 20 °C pri koncentraciji IPTG 1,0 mM ali 0,5 mM. Bakterija naravno izloča hondroitin, zato so represirali gene za transportne proteine; sulfatacija se je dvignila na 55 %, s čimer so se približali stopnje sulfatacije živalsko pridobljenega hondroitina (70 %).

=== Maj Priveršek: Delovanje antidepresivov omogoča njihova neposredna vezava na nevrotropični receptor TRKB ===
Kljub temu, da je depresija ena izmed najbolj razširjenih duševnih motenj, za njen pojav in mehanizem še vedno ni enotne teorije. Ena izmed predlagani hipotez je t. i. hipoteza nevronske plastičnosti, ki pravi, da se depresija pojavi zaradi zmanjšane sposobnosti nevrogeneze. V nedavni raziskavi so dokazali, da se tako antidepresivi kot hitro delujoči antidepresivi vežejo na receptor tropomiozin kinaza B (TRKB) in s tem alosterično povečajo njegovo afiniteto do možganskega nevrotropičnefga faktorja (BDNF), vezava BDNF na TRKB pa sproži proces nevrogeneze. Prav tako so pokazali, da je TRKB edini protein iz družine tropomiozin kinaz, ki je občutljiv na koncentracijo holesterola v celični membrani. S pomočjo različnih metod so dokazali, da višje koncentracije holesterola spremenijo konformacijo TRKB in s tem onemogočijo vezavo BDNF na protein in pa da antidepresivi s svojo neposredno vezavo na TRKB le-tega stabilizirajo in s tem ohranijo njegovo občutljivost na BDNF tudi ob povišanih koncentracijah holesterola. Kljub temu, da je vezava antidepresivov na TRKB manjša kot na njihove tarčne proteine, so koncentracije potrebne za vezavo na TRKB primerljive s koncentracijami doseženimi pri zdravljenju posameznikov z antidepresivi. Z ugotovitvami so odgovorili na mnoga vprašanja, ki so do nedavnega pestila področje psihiatrije.

=== Gaja Starc: Uporaba genetsko-epigenetskega tkivnega kartiranja plazemske dna pri prenatalnih testiranjih, presaditvah in v onkologiji ===
Plazemska DNA je agregat DNA molekul, ki jih krvni obtok sprejema od celic, tkiv in organov v telesu. Analiza tkivne sestave plazemske DNA je uporabna pri diagnostiki raka, prenatalnih testiranjih in spremljanju zavrnitve organa po presaditvi. Plazemsko DNA, ki nosi tkivno ali organsko specifične različice, lahko v primeru razlik med genetsko sestavo tarčnega tkiva in genotipom gostitelja uporabimo za prepoznavanje molekul DNA, sproščenih iz posameznega organa ali tkiva. Raziskovalna skupina s Kitajske univerze v Hong Kongu je razvila metodo GETMap (genetsko-epigenetsko tkivno kartiranje), ki temelji na odkrivanju genetskih razlik in epigenetskih sprememb (specifično metilacije) DNA. GETMap analiza omogoča določitev tkivne sestave in izvora plazemske DNA, ki vsebuje različne genetske različice. Tovrstna usmerjena analiza posameznih komponent plazemske DNA poveča razmerje signala in šuma ter odpravi odstopanja zaradi razlike v koncentraciji tarčne DNA, ki so bila prisotna pri dosedanjih metodah analize plazemske DNA. Za utemeljitev GETMap analize so simulirali tri scenarije klinične uporabe – nosečnost, presaditev pljuč in detekcijo raka. Najprej so dokazali ustreznost metode GETMap z analizo plazemske DNA pri nosečnicah, nato pa so analizirali plazemsko DNA prejemnikov presajenih pljuč in spremljali spreminjanje tkivne sestave v odvisnosti od časa. Nazadnje so pri pacientih s hepatocelularnim karcinomom in nosečnici z limfomom skušali ugotoviti, če GETMap analiza omogoča lokalizacijo tumorjev pri diagnostiki raka. Kljub zelo spodbudnim dosedanjim rezultatom so za dokončno potrditev uporabnosti GETMap analize potrebne nadaljnje študije na večjem vzorcu.

=== Urša Štefan: Utišanje retrotranspozonov LINE-1 kot karakteristika akutne mieloične levkemije ===
Somatske retrotranspozicije retrotranspozonov L1 so v polovici primerov spremljevalec rakavih obolenj. Izjemoma najdemo bistveno nižjo stopnjo retrotranspozicij pri akutni mieloični levkemiji. S presejalnim testom CRISPR-KO so raziskovalci določili za AML visoko specifičen gen, ki kodira podenoto MPP8 kompleksa HUSH. Ugotovili so, da je kompleks HUSH z delujočo podenoto MPP8 nujen za razvoj AML, hkrati pa hematopoeza z izbitim genom za MPP8 poteka normalno. Kompleks HUSH z vezavo metiltransferaze SETDB1 posredno vpliva na utišanje retrotranspozonov L1 s tvorbo heterokromatina. V primeru izbitega gena za MPP8 je količina izraženih L1 bistveno višja v primerjavi z divjim tipom celice. Povezavo med MPP8 in retrotranspozoni so potrdili s kromatinsko imunoprecipitacijo s sekvenciranjem. Dokazali so, da aktivno izražanje onkogenov AML zniža stopnjo izražanja retrotranspozonov in da reaktivacija retrotranspozicij zavira razvoj AML. Pri retrotranspozicijah nastajajo prekinitve obeh verig, ki jih celica označi s fosforilacijo histona (γH2A.X). V naslednjem koraku se aktivira od ciklina odvisni kinazni inhibitor p21, ki zaustavi celični cikel v kontrolni točki in posledično onemogoči nadaljnje razmnoževanje celice. S HUSH-povzročeno utišanje retrotranspozonov L1 je torej ključno pri ohranjanju zadostne genomske stabilnosti, da se lahko levkemične celice uspešno razmnožujejo.

=== Mark Loborec: Dolgotrajna analgezija z usmerjeno ''in situ'' represijo NaV1.7 v miših ===
Kronične bolečine so precej pogost in težko obvljadljiv problem v današnjem svetu. Pomembno vlogo pri občutku bolečine igrajo tudi NaV1.7 natrijevi kanalčki. Če je gen zanje nedelujoč, to vede v bolezen nezmožnosti čutenja bolečine, njegovo preveliko izražanje pa v preobčutljivost nanjo. NaV1.7 natrijevi kanalčki so namreč udeleženi pri prenosu signala od bolečinskega receptorja do možganov. Raziskovalci so z uporabo KRAB-dCas9 in ZFP-KRAB, dostavljenega prek AAV (adeno-associated virus), v miših zmanjšali izražanje gena, ki kodira te kanalčke. Nato so so mišim umetno inducirali stanja preobčutljivosti na bolečino, ter merili občutljivost miši z represiranim genom za NaV1.7 in miši brez represiranega gena. Izkazalo se je, da normalna občutljivost na bolečino ostane enaka, miši, ki so imele represiran gen za NaV1.7 pa so imele zelo zmanjšano preobčutljivost na bolečino. Ta učinek je trajal tudi do 105 dni po vnosu KRAB-dCas9 ali ZFP-KRAB v miš. Miši so nato testirali še za stranske učinke, a jih razen milejšega vnetja pri nekaterih miših niso našli. To odkritje bi lahko pomenilo, da bi kronične bolečine lahko zdravili z metodo, ki je dolgotrajna, nima neprijetnih stranskih učinkov in ni zasvajujoča, za razliko od mnogih protibolečinskih zdravil, ki so v uporabi danes.

=== Vanja Ivošević: Genetic deletion of Nox4 enhances cancerogen-induced formation of solid tumors ===
NADPH oxidase 4 (Nox4) is a member of the Nox family of NADPH oxidases, membrane-bound complexes that face extracellular space and are functional in endothelial cells, smooth muscle cells and fibroblasts. Nox4 is an oddity among members of the Nox family of NADPH oxidases because it is constitutively active. Nox4 is also unusual due to its constant release of hydrogen peroxide (H2O2) in contrast to other Nox family members, which release superoxides. As mentioned, Nox4 (along other Nox enzymes) releases H2O2, a type of reactive oxygen species (ROS) which are double-edged swords regarding cancer and tumor development. ROS are highly reactive chemical molecules, they modulate various cell signaling pathways. In cells, they are present at very low concentration. Higher concentrations of ROS cause excessive oxidative stress which has been implicated in the pathophysiology of cancer, in fact, high levels of ROS increase receptor and oncogene activity and genetic instability. This study explains the consequences of genetic deletion of Nox4 enzyme and consequently lower concentration of ROS. Main effects of genetic deletion were increased genomic instability, less effective recognition of DNA damage, and enhanced nuclear PP2A activity, which has a large influence on efficacy of DNA damage recognition and control. All of those effects increase tumor development.

=== Petja Premrl: Vpliv kakava na izboljšanje NAFLD in povečanje antioksidativnega odziva pri miših hranjenih z dieto z visoko vsebnostjo maščob ===
Kakav je v današnjem svetu popularna sestavina hrane, ki pa je pogosto obravnavan negativno, zaradi visoke vsebnosti sladkorjev in maščob. Različne študije pa so pokazale, da je kakav, ki je bogat z vlakninami, železom in raznimi polifenoli, velikokrat povezan tudi z zmanjšanjem tveganja za raznimi boleznimi. To je vodilo do zanimanja, če ima kakav vpliv tudi na nealkoholno maščobno jetrno bolezen (NAFLD), kjer je vzrok za bolezen nalaganje maščob v jetrih. Zaradi nalaganja maščob v jetrih (temu rečemo jetrna steatoza) lahko pride do oksidativnega stresa, kar povzroči vnetje in hujše napredovanje bolezni NAFLD do jetrnega steatohepatitisa, ta pa lahko v hujših primerih vodi celo do ciroze jeter. Različne študije so raziskovale vpliv kakava in uživanje čokolade na NAFLD, saj kakav vsebuje različne antioksidante, ki pripomorejo k izboljšanju oksidativnega stresa in posledično NAFLD. Odkrili so, da kakav pri miših z dieto z visoko vsebnostjo maščob in 80 mg/g kakava zniža nivo jetrnih trigliceridov in nivo lipidnih peroksidov, hkrati pa je bilo opazno povečanje antioksidativne aktivnosti encimov SOD in GPX. V raziskavi so tako ugotovili, da je zaradi znižanja lipidov v jetrih ter delovanja encimov SOD in GPX prišlo do zmanjšanja oksidativnega stresa, kar je izboljšalo jetrno steatozo in posledično NAFLD.

=== Sofija Stevanović: Delovanje in usoda konvencionalnih dendritičnih celic tipa 1 je pod nadzorom DC-SCRIPT proteina ===
Dendritične celice (DC) so skupine imunskih celic ki skupaj z T celicam v limfnem tkivu imajo pomembno vlogo pri sprožanju imunskega odziva. DC zajemajo antigene na periferiji in v obliki peptidnega kompleksa jih predstavijo T celicam, takrat se začne imunski odziv. Razvoj in delovanje DC nadzoruje skupina transkripcijskih faktorjev ki so skupaj v genskem regulativnem omrežju. Faktor IRF8 je eden od najbolj pomembnih faktorjev za razvoj prve celične linije DC v krvotvornih progenitorjih, vendar raziskava je pokazala da je ključen transkripcijski faktor za razvoj in funkcijo dendritičnih celic- DC-SCRIPT protein. Čeprav delovanje DC-SCRIPT-a je bolj omejeno na eno podskupino DC, oziroma DC tipa 1 (cDC1), kar je pokazala analiza narejena pri mišjih splenocitih kjer so odstranili kodno regijo za DC-SCRIPT. Število cdc1 se bistveno zmanjšalo, število cdc2 pa nekoliko povečalo kljub temu da popolna odsotnost DC-SCRIPT-a poslabša delovanje DC v celoti. Pomanjkljivost DC-SCRIPT-a tudi vpliva na izražanje citokina IL-10, ko se število IL-10, ki je negativen regulator imunosti, močno poveča. Ko je izražanje DC-SCRITA nekoliko zmanjšano pride samo do zmanjšanega privzemanja antigenov iz poškodovanih celih, ne pa predstave teh antigenom imunskim celicam. To pomeni da DC-SCRIPT nima vpliv na stimulacijo imunskih T celic. DC-SCRIPT torej nadzoruje ključne funkcije cDC1 in proizvodnjo citokinov, ureja nastanek, funkcijo in usodo cDC1.

=== David Valte: Neravnovesje v količini celičnega pirimidina sproži od mDNK odvisno prirojeno imunost ===
Mitohondriji so pomembni celični organeli, katere poznamo predvsem po njihovi vlogi v večih metabolnih procesih. Vse večje število raziskav v zadnjih letih pa povezuje mitohondrije tudi z imunskimi odzivi. Mitohondriji delujejo kot signalni centri in tako sodelujejo v efektorskih odzivih. Poškodbe ali prisotnost tujkov povzročijo, da se iz mitohondrija sprosti mDNK v citosol, kjer jo zaznajo efektorji PRR (pattern recognition receptor) signaliziranja. Zaznava s PRR-ji sproži kaskado signalov, ki vodijo v vnetne odzive s prisotnostjo interferonov. Interferonski odziv povzroči izražanje interferonsko stimuliranih genov, ki pomagajo pri prirojenem imunskem odzivu, kjer posredno zavirajo replikacijo patogenov s tem, da spodbujajo okužene in bližnje celice v proizvodnjo proteinov, ki preprečijo nadaljnje širjenje patogena. i-AAA proteaza YME1L je encim, ki je zmožen regulirati in preprečiti sproščanje mDNK v citosol in je tako posledično zmožen regulirati sproščanje interferonov. YME1L najdemo predvsem v notranji membrani mitohondrija, kjer uravnava fuzijo in cepitev mitohondrijev. Pomanjkanje YME1L pa povzroči fragmentacijo mitohondrijev in vodi v različne bolezni srca, okvar oči in vpliva na razvoj centralnega živčevja. Za raziskovanje vpliva YME1L so znanstveniki uporabili NYKO miši z izbitim genom za YME1L in v njih opazovali njihov odziv na povečane količine mDNK v citosolu.

=== Ela Kovač: Veganska prehrana pri otrocih preoblikuje metabolizem in vpliva na zmanjšan nivo esencialnih hranil ===
V današnjem času veganska prehrana postaja vedno bolj priljubljena med mladimi, starejšimi, pa tudi med družinami z majhnimi otroki. Do danes je bilo izvedenih že mnogo raziskav pri odraslih veganih, vendar skoraj nič raziskav pri majhnih otrocih, zato je raziskovalna skupina na Finskem želela ugotoviti, kakšen je vpliv veganske prehrane na metabolizem in nivo esencialnih hranil pri otrocih, starih približno 3,5 let. Za analizo vzorcev krvi so uporabili metodo plinsko-tekoče kromatografije (GLC), tekočinske kromatografije visoke ločljivosti sklopljeno z masno spektrometrijo (HPLC/MS) in metodo neciljne metabolomike. Za nekatere vzorce so uporabili tudi standardne laboratorijske teste in tarčne analize. Ugotovili so, da so vegani s prehrano zaužili več mono- in polinenasičenih maščobnih kislin, folatov ter vlaknin, vendar so imeli manjši energijski vnos beljakovin in nasičenih maščobnih kislin kot otroci, ki so uživali vse vrste hranil. Z analizo vzorcev krvi pa so ugotovili, da so imeli vegani višje koncentracije folata v eritrocitih ter višje koncentracije alfa linolenske kisline (ALA), vendar izredno nizke koncentracije holesterola in dokozaheksaenojske kisline (DHA), nizke koncentracije vitaminov A in D, retinol-vezavnega proteina (RBP) in transtiretina (TTR) ter spremenjen metabolizem žolčne kisline.

Temelji biokemije 2023 - seminar

2021-03-20T14:25:36Z

Ela Kovač: /* Seznam seminarjev */

[http://www.example.com link title]= 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 ==

{| {{table}}
| 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||https://www.sciencedaily.com/releases/2019/02/190214100038.htm||05.03.||08.03.||11.03.||r1||r2||r3
|-
| Gašper Struna||Kako sistem toksin-antitoksin vpliva na odpornost bakterij na antibiotike ||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210201144911.htm||05.03.||08.03.||11.03.||David Valte||Klara Kolenc||Boštjan Kramberger
|-
| Pia Špehar||Mehanizem delovanja proteina omogoča odpornost na zdravila proti raku||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/12/201229080253.htm||05.03.||08.03.||11.03.||Sofija Stevanović||Gaja Starc||Nuša Brdnik
|-
| Tinkara Butara||Kako rastline zaznajo napad herbivorov||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210216133437.htm||05.03.||08.03.||11.03.||Klara Ažbe||Mark Loborec||Ema Kavčič
|-
| Pia Trošt||Barvna povezava v sposobnosti korale, da preživi višje temperature||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210221154616.htm||05.03.||08.03.||11.03.||Mia Kobal||Vanja Ivošević||Urša Štefan
|-
| Živa Urh||Zmanjšanje transkripcijske aktivnosti povzroči stresno pogojena jedrna kondenzacija NELF ||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210210170104.htm||05.03.||08.03.||11.03.||Andraž Rotar||Petja Premrl||Maj Priveršek
|-
| Urša Zevnik||FOXO3, gen povezan z dolgoživostjo, ščiti možganske matične celice pred stresom||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210219155903.htm||12.03.||15.03.||18.03.||Gašper Struna||David Valte||Klara Kolenc
|-
| Nika Ferk||Formulacije na osnovi biomaterialov za boj proti virusnim nalezljivim boleznim||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210209113902.htm||12.03.||15.03.||18.03.||Pia Špehar||Sofija Stevanović||Gaja Starc
|-
| Nataša Vujović||Kako se HER2 pozitivne celice raka dojk izognejo terapijam, ki vključujejo T celice||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210223135516.htm
||12.03.||15.03.||18.03.||Tinkara Butara||Klara Ažbe||Mark Loborec
|-
| Thaler Nuša Kos||Hitra evolucija litičnih genov v enoverižnih RNA bakteriofagih||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210205121236.htm||12.03.||15.03.||18.03.||Pia Trošt||Mia Kobal||Vanja Ivošević
|-
| Sara Borišek||Dieta z visoko vsebnostjo maščob lahko prekomerno aktivira destruktivni protein NOX-2||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/03/210302075358.htm||12.03.||15.03.||18.03.||Živa Urh||Andraž Rotar||Petja Premrl
|-
| Lana Bajec||Inhibicija encima 15-PGDH pomlajuje stare mišice in moč ||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/12/201210145751.htm||19.03.||22.03.||25.03.||Urša Zevnik||Gašper Struna||David Valte
|-
| Leila Bohorč||Dokaz o obstoju različnih mehanizmov delovanja majhnih molekul, ki inhibirajo vstop filovirusov v celico||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210208134421.htm||19.03.||22.03.||25.03.||Nika Ferk||Pia Špehar||Sofija Stevanović
|-
| Špela Rapuš||Kako mikobakterije tvorijo membranske vezikle||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/01/210114163907.htm||19.03.||22.03.||25.03.||Nataša Vujović||Tinkara Butara||Klara Ažbe
|-
| Pavletič Primož Šenica||Nov način preprečevanja širjenja malarije z gensko spremenjenimi komarji||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/11/201103140613.htm||19.03.||22.03.||25.03.||Thaler Nuša Kos||Pia Trošt||Mia Kobal
|-
| Ivana Vukšinić||Sekvestracija žvepla v času pomanjkanja hranil pospeši nastanek mnogoceličnega organizma||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210224143527.htm||19.03.||22.03.||25.03.||Ela Kovač||Živa Urh||Andraž Rotar
|-
| Zarja Weingerl||Odkritje novih proteinov salmonele in njihove potencialne funkcije||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/12/201216104643.htm||26.03.||29.03.||01.04.||Lana Bajec||Urša Zevnik||Gašper Struna
|-
| Teja Spruk||||||26.03.||29.03.||01.04.||Leila Bohorč||Nika Ferk||Pia Špehar
|-
| Magdalena Ilievska||||||26.03.||29.03.||01.04.||Špela Rapuš||Nataša Vujović||Tinkara Butara
|-
| Metka Rus||Gensko spreminjanje jetrnih celic s pomočjo proteinskih nanodelcev z namenom zniževanja holesterola||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/03/210301151545.htm||26.03.||29.03.||01.04.||Pavletič Primož Šenica||Thaler Nuša Kos||Pia Trošt
|-
| Pia Sotlar||Zdravljenje s sistemom za urejanje genoma, ki temelji na metodi CRISPR, uničuje rakave celice||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/11/201118161129.htm||26.03.||29.03.||01.04.||Ivana Vukšinić||Ela Kovač||Živa Urh
|-
| Nik Vidmar||||||02.04.||05.04.||08.04.||Zarja Weingerl||Lana Bajec||Urša Zevnik
|-
| Ana Maučec||||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210226103805.htm||02.04.||05.04.||08.04.||Teja Spruk||Leila Bohorč||Nika Ferk
|-
| Neža Peternel||||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/03/210316132129.htm||02.04.||05.04.||08.04.||Magdalena Ilievska||Špela Rapuš||Nataša Vujović
|-
| Zoran Džon Ivanić||Reprogramiranje za povrnitev mladostne epigenetske informacije in vida||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/12/201202114531.htm||02.04.||05.04.||08.04.||Metka Rus||Pavletič Primož Šenica||Thaler Nuša Kos
|-
| Pia Mencin||||||02.04.||05.04.||08.04.||Pia Sotlar||Ivana Vukšinić||Ela Kovač
|-
| Marko Kovačić||Vpliv avtofagije na prilagajanje celic drugačnim okoljskim razmeram||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/12/201210112157.htm||09.04.||12.04.||15.04.||Nik Vidmar||Zarja Weingerl||Lana Bajec
|-
| Karidia Kolbl||||||09.04.||12.04.||15.04.||Ana Maučec||Teja Spruk||Leila Bohorč
|-
| Klara Razboršek||||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/11/201111122815.htm||09.04.||12.04.||15.04.||Neža Peternel||Magdalena Ilievska||Sara Borišek
|-
| Katja Resnik||||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/10/201022151749.htm||09.04.||12.04.||15.04.||Zoran Džon Ivanić||Metka Rus||Pavletič Primož Šenica
|-
| Simona Kocheva||||||09.04.||12.04.||15.04.||Pia Mencin||Pia Sotlar||Ivana Vukšinić
|-
| Miha Razdevšek||Epigenetske spremembe povezane z Alzheimerjevo boleznijo||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/09/200928152907.htm||16.04.||19.04.||22.04.||Marko Kovačić||Nik Vidmar||Zarja Weingerl
|-
| Janja Bohte||||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210226140455.htm||16.04.||19.04.||22.04.||Karidia Kolbl||Ana Maučec||Teja Spruk
|-
| Tea Amidović||||||16.04.||19.04.||22.04.||Klara Razboršek||Neža Peternel||Magdalena Ilievska
|-
| Patricija Kolander||||||16.04.||19.04.||22.04.||Katja Resnik||Zoran Džon Ivanić||Metka Rus
|-
| Lev Jošt||||||16.04.||19.04.||22.04.||Simona Kocheva||Pia Mencin||Pia Sotlar
|-
| Tina Zajec||||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/03/210317141631.htm||30.04.||03.05.||06.05.||Miha Razdevšek||Marko Kovačić||Nik Vidmar
|-
| Tina Urh||||||30.04.||03.05.||06.05.||Janja Bohte||Karidia Kolbl||Ana Maučec
|-
| Žan Žnidar||||||30.04.||03.05.||06.05.||Tea Amidović||Klara Razboršek||Neža Peternel
|-
| Boštjan Kramberger||||https://www.nature.com/articles/s41467-021-21185-5?fbclid=IwAR2jbjZ3amUYlXu2j8l94OQTS7ram6kTx9ZRekmN6ncmNCUyjsRuV3DF0mk||30.04.||03.05.||06.05.||Patricija Kolander||Katja Resnik||Zoran Džon Ivanić
|-
| Nuša Brdnik||||||30.04.||03.05.||06.05.||Lev Jošt||Simona Kocheva||Pia Mencin
|-
| Ema Kavčič||||||07.05.||10.05.||13.05.||Tina Zajec||Miha Razdevšek||Marko Kovačić
|-
| Urša Štefan||||||07.05.||10.05.||13.05.||Tina Urh||Janja Bohte||Karidia Kolbl
|-
| Maj Priveršek||||||07.05.||10.05.||13.05.||Žan Žnidar||Tea Amidović||Klara Razboršek
|-
| Klara Kolenc||||||07.05.||10.05.||13.05.||Boštjan Kramberger||Patricija Kolander||Katja Resnik
|-
| Gaja Starc||||||07.05.||10.05.||13.05.||Nuša Brdnik||Lev Jošt||Simona Kocheva
|-
| Mark Loborec||||||14.05.||17.05.||20.05.||Ema Kavčič||Tina Zajec||Miha Razdevšek
|-
| Vanja Ivošević||||||14.05.||17.05.||20.05.||Urša Štefan||Tina Urh||Janja Bohte
|-
| Petja Premrl||||||14.05.||17.05.||20.05.||Maj Priveršek||Žan Žnidar||Tea Amidović
|-
| David Valte||||||14.05.||17.05.||20.05.||Klara Kolenc||Boštjan Kramberger||Patricija Kolander
|-
| Sofija Stevanović||||||14.05.||17.05.||20.05.||Gaja Starc||Nuša Brdnik||Lev Jošt
|-
| Klara Ažbe||||||21.05.||24.05.||27.05.||Mark Loborec||Ema Kavčič||Tina Zajec
|-
| Mia Kobal||||||21.05.||24.05.||27.05.||Vanja Ivošević||Urša Štefan||Tina Urh
|-
| Andraž Rotar||||||21.05.||24.05.||27.05.||Petja Premrl||Maj Priveršek||Žan Žnidar
|-
| Ela Kovač||Veganska prehrana pri otrocih preoblikuje metabolizem in vpliva na zmanjšan nivo esencialnih hranil||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/01/210121132300.htm||21.05.||24.05.||27.05.||Sara Borišek||Špela Rapuš||Tinkara Butara
|-}

==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 2020. 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 [https://scholar.google.com/ z Google učenjakom].
* 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
* [[TBK2021 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 10 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 5 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_2021_Priimek_Ime.doc(x) za seminar, npr. TBK_2021_Guncar_Gregor.docx
* TBK_2021_Priimek_ime_final.doc(x) za končno verzijo seminarja
* TBK_2021_Priimek_Ime_rec_Priimek2.doc(x) za recenzijo, kjer je Priimek2 priimek recenzenta, npr. TBK_2021_Guncar_Gregor_rec_Scott.docx (če se pišete Scott in odajate recenzijo za seminar, ki ga je napisal Gunčar)
* TBK_2021_Priimek_Ime.ppt(x) za prezentacijo, npr TBK_2021_Guncar_Gregor.pptx
* TBK_2021_Priimek_Ime_clanek.pdf za datoteko PDF, ki vsebuje izvirni članek, npr. TBK_2021_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 tekoče leto 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. 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.