Wiki FKKT - User contributions [en]

Talk:Vloga malih nekodirajočih RNA pri regulaciji RNA metabolizma rastlin

2025-04-21T19:21:50Z

Jana Likar Ivanov:

Manja Drobne (Uvod, Sinteza malih RNA pri rastlinah, Transkripcijsko utišanje genov) 
Zoja Mramor (miRNA vodeno utišanje genov, zaključek) 
Jana Likar Ivanov (RNA editiranje, retrogradna signalizacija, vloga RNA metabolizma in sRNA vodene regulacije genov v rasti, razvoju in stresnih odgovorih rastlin)

Vloga malih nekodirajočih RNA pri regulaciji RNA metabolizma rastlin

2025-04-21T19:18:52Z

Jana Likar Ivanov:

= Uvod =
Male RNA (sRNA) so 20 – 31 nukleotidov dolge nekodirajoče molekule RNA, ki na različne načine sodelujejo pri regulaciji izražanja genov. Med te, ki imajo regulacijsko vlogo, najpogosteje prištevamo mikroRNA (miRNA), malo interferenčno RNA (siRNA) in PIWI-interagirajoča RNA (piRNA). Njihova glavna vloga v celici je RNA-interferenca (RNAi) oziroma RNA-vodeno utišanje genov, ki lahko poteka na več nivojih, in sicer transkripcijsko z epigenetskimi modifikacijami, post-transkripcijsko z razgradnjo mRNA in s translacijsko represijo. Pri vseh sodelujejo še AGO proteini, ki vežejo sRNA in skupaj z njimi tvorijo RISC kompleks (RNA-induciran kompleks za utišanje genov). V nadaljevanju se osredotočamo predvsem na pomen RNA-interference pri rastlinah, pri katerih sodeluje pri prilagoditvenih odzivih na spremembe v okolju in pomembnih razvojnih stopnjah, ter na njeno povezavo z retrogradno signalizacijo.

= Sinteza malih RNA pri rastlinah =
Sinteza miRNA se začne, ko RNA-polimeraza II prepiše gen za miRNA in nastane pri-miRNA, več kot 1000 nukleotidov dolga lasnična RNA molekula, ki še vsebuje 3' poli-A rep in 5' kapo. Nanjo deluje DCL1 (encim z endonukleazno aktivnostjo), kar vodi v nastanek pre-miRNA, 70 nukleotidov dolgo lasnično RNA. Sledi vezava kompleksa DCL1/3/4 s pomožnimi proteini HYL1, SE in TGH, kar vodi v nastanek dvoverižnega dupleksa z vodilno in tako imenovano »passenger« verigo. Na obeh 3' koncih se nahaja dva nukleotida dolg privesek, ki ga v citoplazmi metilira metiltransferaza HUA ENHANCER1 in s tem zavaruje molekulo pred uridilizacijo ter razgradnjo. Na koncu se miRNA dupleks s pomočjo šaperonov naloži na AGO1/10 in tvori aktiven miRISC kompleks, pri čemer v kompleksu ostane le vodilna veriga.

Za razliko od miRNA se siRNA ne prepiše iz lastnega gena, ampak se njena sinteza v celici prične, ko RNA polimeraza IV prepiše transpozone in ponavljajoče se regije. Primarni transkript ni podvržen DCL proteinom, ampak se najprej s pomočjo RNA-odvisne RNA polimeraze RDR2/4 podvoji, da nastane dvoverižna RNA. Šele takrat se prenese v citoplazmo, kjer jo DCL2/3/4 razreže na 20 – 24 nukleotidov dolge fragmente, ki se s pomočjo šeperona HSP90 naložijo na AGO4/6/9 in tvorijo siRISC kompleks.

= Transkripcijsko utišanje genov =
RNA-interferenca na ravni transkripcije poteka na osnovi epigenetskih modifikacij histonov in DNA. Gre predvsem za metilacije cisteinov in lizinskih aminokislinskih ostankov na histonih, kar vodi v nastanek heterokromatina, ki je prepisno neaktiven.

== Metilacija histonov ==
Glavno vlogo pri sRNA vodeni metilaciji histonov ima kompleks za RNA-inducirano transkripcijsko utišanje genov – RITSC, ki ga sestavljata AGO1 z vezano siRNA, ki se med elongacijsko fazo transkripcije komplementarno veže na primarni transkript mRNA, ter Chp1, ki se s kromatin-vezavno domeno veže na histonsko modifikacijo H3K9me. Ko je RITSC enkrat močno vezan, lahko interagira s kompleksom CLRC, ki med drugim vsebuje tudi encim z metiltransferazno aktivnostjo – ta katalizira nadaljno metilacijo histonskega lizina. Na metilirano mesto se še dodatno veže Swi6, homolog heterokromatinskega proteina 1 (HP1), ki še dodatno stabilizira strukturo heterokromatina. Transkripcija se zaključi z disociacijo RNA-polimeraze, ki jo na neznan način katalizira RITSC.

== Metilacija DNA ==
RNA-odvisen DNA metilacijski kompleks sestavljata siRNA v kompleksu z AGO4 in metiltransferaza DRM2, ki ima katalitično vlogo. Do vezave na primarni transkript pride zaradi komplementarnosti s siRNA, medtem ko za stabilizacijo in organizacijo kompleksa skrbita KTF1, ki kompleks povezuje tako z RNA-polimerazo kot s predhodno prisotnim 5-metilcitozinom na DNA, in RDM1, ki kompleks povezuje z metiltransferazo DRM2. Za uspešeno utišanje je potreben še katalitično neaktiven DRM3, ki pripomore k usmerjanju in stabilizaciji DRM2.

= miRNA vodeno utišanje genov =
Poti razgradnje mRNA se prepletajo s številnimi mehanizmi utišanja genov, katere vodijo male RNA - predvsem miRNA. Te regulirajo komplementarne mRNA z induciranjem represije translacije in njihovo razgradnjo. Za utišanje tarčnih mRNA se miRNA za delovanje poveže z RISC (RNA-induciran kompleks za utišanje genov), in tako deluje na utišanje genov z dvema mehanizmoma - miRNA voden razkroj mRNA ter miRNA vodena translacijska represija.

== miRNA voden razkroj mRNA==
Tako pri rastlinah kot tudi pri živalih, RISC inducira razgradnjo s cepitvijo na mRNA mestu nasproti sRNA nt 10 in 11. Pri živalih miRNA promovirajo destabilizacijo z rekrutiranjem deadenilaz na tarčne mRNA preko GW182 proteina, s čimer postane poliA rep bolj dostopen encimom. Protein interagira z dvema deadenilaznima kompleksoma, CCR4–NOT (bolj ključen kompleks, glavni vzrok za miRNA vodeno deadenilacijo in razkroj) in PAN2–PAN3, ter s poliA vezavnim proteinom (PABP), ki veča učinkovitost deadenilacije - stopnja razkroja se tako veča z večanjem dostopnosti poliA repa deadenilazam. RISC direktno promovira odstranjevanje kape in posledično tudi mRNA razkroj z rekrutiranjem decapping aktivatorjev (npr. DDX6) na kompleks deadenilaz, ki olajšajo delovanje decapping encimov (npr. DCP2). Po deadenilaciji in odstranitvi kape sledi razgradnja 3’ razrezanega konca v 5’ proti 3’ smer z XRN1, razgradnja 5’ razrezanega konca pa od 3’ proti 5’ v eksosomu.

Pri rastlinah pa vse poteka nekoliko drugače. Rastlinske miRNA ne morejo promovirati deadenilacije, vendar lahko direktno usmerjajo rezanje mRNA. miRNA se vežejo na skoraj popolnoma komplementarna tarčna mesta, ki so večinoma v ORF, in inducirajo endonukleolitično cepitev na mRNA med nukleotidoma nasproti nukleotidoma 10 in 11 na miRNA. Po razrezu je 3’ konec razgrajen z eksoribonukleazami (XRN4), razgradnja 5’ konca pa je lahko pri določenih vrstah pospešena z uridilacijo na 3’ koncu s HEN1 supresorjem 1 (HESO1). Razgradnja tako 3’ kot tudi 5’ konca torej poteka od 5’ proti 3’ z XRN4.

== miRNA vodena translacijska represija ==
Pri živalih so z različnimi genomskimi analizami podprli dejstvo, da miRNA inhibirajo prvi korak v translaciji, vendar še ni popolnoma jasno kako točno. Predlagani so trije mehanizmi, ki se med seboj najverjetneje tudi prekrivajo, izvajajo simultano ali pa zaporedno:
*GW182 voden premik PABP,
*rekrutiranje translacijskih inhibitorjev prek GW182,
*miRNA vodena disociacija eIF4A

Pri rastlinah pa ima vsaka rastlinska miRNA nekaj specifičnih tarčnih mRNA s popolnim ali skoraj popolnim komplementarnim zaporedjem. Rastline za razliko od živali za razgradnjo in translacijsko represijo ne potrebujejo ključnega GW182 proteina, vendar najverjetneje miRNA same inducirajo transkripcijsko represijo in tarčno rezanje. Pri translacijski represiji so vključeni faktorji, kot sta na primer ALTERED MERISTEM PROGRAM1 (AMP1) in njegov homolog, LIKE AMP1 (LAMP1) - oba integralna membranska proteina, ki asociirata z endoplazemskim retikulumom (ER) in sta tesno povezana (ang. coimmunopercipitaded) preko Ago1. Dokazali so, da se z amp1 lamp1 dvojnim mutantom izrazi povečana asociacija miRNA-tarčnih mRNA z membransko vezanim polisomom (vendar ne s celotnim), kar lahko kaže na izvajanje translacijske represije na ER. miRNA inhibirajo translacijsko represijo z vezanjem tarčnih mRNA na transkripcijsko neaktivno mesto ER (zaznamovano z manjšo ribosomsko gostoto na tarčnih mRNA, ki so na membrani ER), hkrati pa veliko miRNA asociira s polisomom, kar pomeni, da najverjetneje rastlinske miRNA sodelujejo tudi kasneje na post-iniciacijski stopnji. Z umetno ustvarjenimi miRNA dupleksi in Ago proteini so znanstveniki uspeli producirati RISC z želeno kombinacijo Ago proteina in miRNA sekvence. S takšnim sistemom so pokazali, da lahko AGO1-RISC inhibira iniciacijo translacije brez deadenilacije in mRNA razkroja, hkrati pa tudi blokira rekrutiranje in premikanje ribosomov, če je sistem vezan na UTR ali ORF na mRNA. Poleg tega pa so ugotovili, da je za prepoznavanje tarčnih mest potrebno bolj podrobno in natančno parjenje baz v primerjavi z živalmi.

=RNA editiranje=
RNA editiranje se lahko zgodi ko-transkripcijsko ali post-transkripcijsko, gre pa za spremembo primarnih transkriptov z dodajanjem, izbrisanjem ali substitucijami nukleotidov. Genska informacija, ki jo nosi RNA molekula je tako drugačna od tiste, ki je zapisana na DNA. Pogosto služi kot popravljalni mehanizem, saj lahko obnavlja kodone ali pa ustvari start/stop kodon. Obstajajo različne modifikacije, npr. pretvorba citidina v uridin ali obratno, pretvorba adenozina v inozin, insercija ali delecija uridina, insercija gvanozina. Pri rastlinah najpogosteje opazimo pretvorbo citidina v uridin. Pri tem so ključni proteini poddružine PLS PPR proteinov – kot genetski faktorji so odgovorni za editiranje RNA v kloroplastih in mitohondrijih.

=Retrogradna signalizacija=
Kloroplasti in mitohondriji so semi-avtonomni organeli, kar pomeni, da imajo svoj genom in lastne proteine. Med plastidi in jedrom poteka retrogradna signalizacija: kloroplasti in mitohondriji lahko regulirajo ekspresijo jedrnih genov v primerih celičnega stresa.
Primera:
a) Stres aktivira kompleks GUN1-MORF2-PPR, ta spremeni RNA editiranje v kloroplastih in posledično ima vlogo retrogradnega signala za aktivacijo ali inhibicijo ekspresije genov v jedru.
b) Retrogradni signali, ki jih sproži plastokinon v kloroplastih, regulirajo alternativno izrezovanje RNA v jedru kot odgovor na spremembo redoks stanja elektron prenašalnih fotosintetskih komponent. Zunanje razmere – svetloba oz tema odločajo, kako se bodo geni v jedru prepisali – ko je svetloba, ta povzroči hitrejše delovanje RNA polimeraze II in posledično hitrejšo elongacijo RNA verige, medtem ko je v temi ta počasnejša.
Pri vseh teh procesih sodelujejo sRNA. Raziskave so pokazale, da majhne mitohondrijske visoko izražene RNA (smithRNA) lahko regulirajo izražanje jedrnih genov. SmithRNA interagirajo z AGO2, ki je ključna komponenta RNAi mehanizma pri živalih – utišanja genov z dvoverižno RNA. sRNA-ji vplivajo tudi na posttranskripcijski RNA metabolizem, in sicer 3'-fosfatoadenozin-5'-fosfat (PAP), ki je retrogradni signal iz kloroplasov, inhibira aktivnost proteina XRN2, kar privede do akumulacije sRNA-jev. Ti pa vplivajo na metabolizem RNA tako, da utišajo izražanje tarčnih genov. Vsa ta odkritja dokazujejo, da sta RNA metabolizem in retrogradna signalizacija tesno povezana procesa, ki regulirata drug drugega.

=Vloga RNA metabolizma in sRNA vodene regulacije genov v rasti, razvoju in stresnih odgovorih rastlin=
RNA metabolizem je zelo pomemben za pretok genske informacije od DNA do proteinov, zato je njegova regulacija ključna za pravilno delovanje in razvoj organizmov. Različni sRNA-ji so udeleženi pri regulaciji mnogih procesov pri rastlinah, kot so čas cvetenja, homeostaza kovinskih ionov, razvoj rastlinskih organov ter odgovor na stres. miRNA (micro RNAs) so pomembni za regulacijo splošnega razvoja rastline, medtem ko siRNA-ji (small interfering RNAs) vplivajo na obrambne mehanizme rastline – razgrajujejo tuj genski material in utišajo izražanje genov patogenov. Poleg tega pa tudi regulirajo znotrajcelične imunske receptorje in stabilizirajo gene, povezane z imunskim odzivom ter kontrolirajo njihovo ekspresijo.

Delovanje sRNA vodene regulacije na primeru regulacije rasti korenin pri rastlinah: sodelujejo hormon auksin ter razne sRNA. Ti vplivajo na razne transkripcijske faktorje (ARFs – auxin-response factors). miRNA167 in miRNA160 targetirata ARF6, ARF8 in ARF17, ki regulirajo nastajanje nadomestne/adventivne korenine v odvisnosti od svetlobe. V prisotnosti svetlobe ta aktivira pozitivna regulatorja ARF6 in ARF8 ter zavira negativen regulator ARF17, v temi se dogaja obratno. Regulacija rasti nadomestne korenine poteka prek izražanja z auksinom induciranih GH3 genov. Ti geni so odgovorni za pretvorbo jasmonske kisline v neaktivno obliko, zmanjšanje koncentracije jasmonske kisline pa vodi v formacijo nadomestne korenine. ARF17 je represor izražanje teh genov in posledično korenina ne nastane. Svetloba povzroči aktivacijo ARF6, ta aktivira še ARF8 in ta dva spodbujata formacijo nadomestne korenine ter inhibirata izražanje ARF17. Istočasno pa ARF6 regulira tudi samega sebe prek negativne povratne zanke – aktivira ARF17 in miRNA167, ki sta njegova inhibitorja, tako se prepreči preveliko povečanje količine ARF6. V temi se kopiči večja koncentracija faktorja ARF17, ki aktivira miRNA167, ta pa posledično inhibira ARF8 in ARF6; ARF17 pa tudi sam inhibira ARF6.

= Zaključek =

miRNA prav tako vpliva na razgradnjo mRNA na različne načine v različnih organizmih - vpliva na direkten razkroj in translacijsko represijo, vendar so mnogi mehanizmi delovanja trenutno še nepoznani ter ostajajo zanimivo področje raziskovanja.

= Viri =
1. Castel, S.E. and Martienssen, R.A. (2013) ‘RNA interference in the nucleus: roles for small RNAs in transcription, epigenetics and beyond’, Nature Reviews Genetics, 14(2), pp. 100–112. Available at: https://doi.org/10.1038/nrg3355.

2. Dawar, P. et al. (2024) ‘RNA Metabolism and the Role of Small RNAs in Regulating Multiple Aspects of RNA Metabolism’, Non-Coding RNA, 11(1), p. 1. Available at: https://doi.org/10.3390/ncrna11010001.

3. Iwakawa, H. and Tomari, Y. (2015) ‘The Functions of MicroRNAs: mRNA Decay and Translational Repression’, Trends in Cell Biology, 25(11), pp. 651–665. Available at: https://doi.org/10.1016/j.tcb.2015.07.011.

4. Shankar, N. and Nath, U. (2024) ‘Advantage looping: Gene regulatory circuits between microRNAs and their target transcription factors in plants’, Plant Physiology, 196(4), pp. 2304–2319. Available at: https://doi.org/10.1093/plphys/kiae462.

5. Zhao, X., Huang, J. and Chory, J. (2020) ‘Unraveling the Linkage between Retrograde Signaling and RNA Metabolism in Plants’, Trends in Plant Science, 25(2), pp. 141–147. Available at: https://doi.org/10.1016/j.tplants.2019.10.009.

[[Category:SEM]] [[Category:BMB]]

Vloga malih nekodirajočih RNA pri regulaciji RNA metabolizma rastlin

2025-04-21T19:14:43Z

Jana Likar Ivanov:

= Uvod =
Male RNA (sRNA) so 20 – 31 nukleotidov dolge nekodirajoče molekule RNA, ki na različne načine sodelujejo pri regulaciji izražanja genov. Med te, ki imajo regulacijsko vlogo, najpogosteje prištevamo mikroRNA (miRNA), malo interferenčno RNA (siRNA) in PIWI-interagirajoča RNA (piRNA). Njihova glavna vloga v celici je RNA-interferenca (RNAi) oziroma RNA-vodeno utišanje genov, ki lahko poteka na več nivojih, in sicer transkripcijsko z epigenetskimi modifikacijami, post-transkripcijsko z razgradnjo mRNA in s translacijsko represijo. Pri vseh sodelujejo še AGO proteini, ki vežejo sRNA in skupaj z njimi tvorijo RISC kompleks (RNA-induciran kompleks za utišanje genov). V nadaljevanju se osredotočamo predvsem na pomen RNA-interference pri rastlinah, pri katerih sodeluje pri prilagoditvenih odzivih na spremembe v okolju in pomembnih razvojnih stopnjah, ter na njeno povezavo z retrogradno signalizacijo.

= Sinteza malih RNA pri rastlinah =
Sinteza miRNA se začne, ko RNA-polimeraza II prepiše gen za miRNA in nastane pri-miRNA, več kot 1000 nukleotidov dolga lasnična RNA molekula, ki še vsebuje 3' poli-A rep in 5' kapo. Nanjo deluje DCL1 (encim z endonukleazno aktivnostjo), kar vodi v nastanek pre-miRNA, 70 nukleotidov dolgo lasnično RNA. Sledi vezava kompleksa DCL1/3/4 s pomožnimi proteini HYL1, SE in TGH, kar vodi v nastanek dvoverižnega dupleksa z vodilno in tako imenovano »passenger« verigo. Na obeh 3' koncih se nahaja dva nukleotida dolg privesek, ki ga v citoplazmi metilira metiltransferaza HUA ENHANCER1 in s tem zavaruje molekulo pred uridilizacijo ter razgradnjo. Na koncu se miRNA dupleks s pomočjo šaperonov naloži na AGO1/10 in tvori aktiven miRISC kompleks, pri čemer v kompleksu ostane le vodilna veriga.

Za razliko od miRNA se siRNA ne prepiše iz lastnega gena, ampak se njena sinteza v celici prične, ko RNA polimeraza IV prepiše transpozone in ponavljajoče se regije. Primarni transkript ni podvržen DCL proteinom, ampak se najprej s pomočjo RNA-odvisne RNA polimeraze RDR2/4 podvoji, da nastane dvoverižna RNA. Šele takrat se prenese v citoplazmo, kjer jo DCL2/3/4 razreže na 20 – 24 nukleotidov dolge fragmente, ki se s pomočjo šeperona HSP90 naložijo na AGO4/6/9 in tvorijo siRISC kompleks.

= Transkripcijsko utišanje genov =
RNA-interferenca na ravni transkripcije poteka na osnovi epigenetskih modifikacij histonov in DNA. Gre predvsem za metilacije cisteinov in lizinskih aminokislinskih ostankov na histonih, kar vodi v nastanek heterokromatina, ki je prepisno neaktiven.

== Metilacija histonov ==
Glavno vlogo pri sRNA vodeni metilaciji histonov ima kompleks za RNA-inducirano transkripcijsko utišanje genov – RITSC, ki ga sestavljata AGO1 z vezano siRNA, ki se med elongacijsko fazo transkripcije komplementarno veže na primarni transkript mRNA, ter Chp1, ki se s kromatin-vezavno domeno veže na histonsko modifikacijo H3K9me. Ko je RITSC enkrat močno vezan, lahko interagira s kompleksom CLRC, ki med drugim vsebuje tudi encim z metiltransferazno aktivnostjo – ta katalizira nadaljno metilacijo histonskega lizina. Na metilirano mesto se še dodatno veže Swi6, homolog heterokromatinskega proteina 1 (HP1), ki še dodatno stabilizira strukturo heterokromatina. Transkripcija se zaključi z disociacijo RNA-polimeraze, ki jo na neznan način katalizira RITSC.

== Metilacija DNA ==
RNA-odvisen DNA metilacijski kompleks sestavljata siRNA v kompleksu z AGO4 in metiltransferaza DRM2, ki ima katalitično vlogo. Do vezave na primarni transkript pride zaradi komplementarnosti s siRNA, medtem ko za stabilizacijo in organizacijo kompleksa skrbita KTF1, ki kompleks povezuje tako z RNA-polimerazo kot s predhodno prisotnim 5-metilcitozinom na DNA, in RDM1, ki kompleks povezuje z metiltransferazo DRM2. Za uspešeno utišanje je potreben še katalitično neaktiven DRM3, ki pripomore k usmerjanju in stabilizaciji DRM2.

= miRNA vodeno utišanje genov =
Poti razgradnje mRNA se prepletajo s številnimi mehanizmi utišanja genov, katere vodijo male RNA - predvsem miRNA. Te regulirajo komplementarne mRNA z induciranjem represije translacije in njihovo razgradnjo. Za utišanje tarčnih mRNA se miRNA za delovanje poveže z RISC (RNA-induciran kompleks za utišanje genov), in tako deluje na utišanje genov z dvema mehanizmoma - miRNA voden razkroj mRNA ter miRNA vodena translacijska represija.

== miRNA voden razkroj mRNA==
Tako pri rastlinah kot tudi pri živalih, RISC inducira razgradnjo s cepitvijo na mRNA mestu nasproti sRNA nt 10 in 11. Pri živalih miRNA promovirajo destabilizacijo z rekrutiranjem deadenilaz na tarčne mRNA preko GW182 proteina, s čimer postane poliA rep bolj dostopen encimom. Protein interagira z dvema deadenilaznima kompleksoma, CCR4–NOT (bolj ključen kompleks, glavni vzrok za miRNA vodeno deadenilacijo in razkroj) in PAN2–PAN3, ter s poliA vezavnim proteinom (PABP), ki veča učinkovitost deadenilacije - stopnja razkroja se tako veča z večanjem dostopnosti poliA repa deadenilazam. RISC direktno promovira odstranjevanje kape in posledično tudi mRNA razkroj z rekrutiranjem decapping aktivatorjev (npr. DDX6) na kompleks deadenilaz, ki olajšajo delovanje decapping encimov (npr. DCP2). Po deadenilaciji in odstranitvi kape sledi razgradnja 3’ razrezanega konca v 5’ proti 3’ smer z XRN1, razgradnja 5’ razrezanega konca pa od 3’ proti 5’ v eksosomu.

Pri rastlinah pa vse poteka nekoliko drugače. Rastlinske miRNA ne morejo promovirati deadenilacije, vendar lahko direktno usmerjajo rezanje mRNA. miRNA se vežejo na skoraj popolnoma komplementarna tarčna mesta, ki so večinoma v ORF, in inducirajo endonukleolitično cepitev na mRNA med nukleotidoma nasproti nukleotidoma 10 in 11 na miRNA. Po razrezu je 3’ konec razgrajen z eksoribonukleazami (XRN4), razgradnja 5’ konca pa je lahko pri določenih vrstah pospešena z uridilacijo na 3’ koncu s HEN1 supresorjem 1 (HESO1). Razgradnja tako 3’ kot tudi 5’ konca torej poteka od 5’ proti 3’ z XRN4.

== miRNA vodena translacijska represija ==
Pri živalih so z različnimi genomskimi analizami podprli dejstvo, da miRNA inhibirajo prvi korak v translaciji, vendar še ni popolnoma jasno kako točno. Predlagani so trije mehanizmi, ki se med seboj najverjetneje tudi prekrivajo, izvajajo simultano ali pa zaporedno:
*GW182 voden premik PABP,
*rekrutiranje translacijskih inhibitorjev prek GW182,
*miRNA vodena disociacija eIF4A

Pri rastlinah pa ima vsaka rastlinska miRNA nekaj specifičnih tarčnih mRNA s popolnim ali skoraj popolnim komplementarnim zaporedjem. Rastline za razliko od živali za razgradnjo in translacijsko represijo ne potrebujejo ključnega GW182 proteina, vendar najverjetneje miRNA same inducirajo transkripcijsko represijo in tarčno rezanje. Pri translacijski represiji so vključeni faktorji, kot sta na primer ALTERED MERISTEM PROGRAM1 (AMP1) in njegov homolog, LIKE AMP1 (LAMP1) - oba integralna membranska proteina, ki asociirata z endoplazemskim retikulumom (ER) in sta tesno povezana (ang. coimmunopercipitaded) preko Ago1. Dokazali so, da se z amp1 lamp1 dvojnim mutantom izrazi povečana asociacija miRNA-tarčnih mRNA z membransko vezanim polisomom (vendar ne s celotnim), kar lahko kaže na izvajanje translacijske represije na ER. miRNA inhibirajo translacijsko represijo z vezanjem tarčnih mRNA na transkripcijsko neaktivno mesto ER (zaznamovano z manjšo ribosomsko gostoto na tarčnih mRNA, ki so na membrani ER), hkrati pa veliko miRNA asociira s polisomom, kar pomeni, da najverjetneje rastlinske miRNA sodelujejo tudi kasneje na post-iniciacijski stopnji. Z umetno ustvarjenimi miRNA dupleksi in Ago proteini so znanstveniki uspeli producirati RISC z želeno kombinacijo Ago proteina in miRNA sekvence. S takšnim sistemom so pokazali, da lahko AGO1-RISC inhibira iniciacijo translacije brez deadenilacije in mRNA razkroja, hkrati pa tudi blokira rekrutiranje in premikanje ribosomov, če je sistem vezan na UTR ali ORF na mRNA. Poleg tega pa so ugotovili, da je za prepoznavanje tarčnih mest potrebno bolj podrobno in natančno parjenje baz v primerjavi z živalmi.

=RNA editiranje=
RNA editiranje se lahko zgodi ko-transkripcijsko ali post-transkripcijsko, gre pa za spremembo primarnih transkriptov z dodajanjem, izbrisanjem ali substitucijami nukleotidov. Genska informacija, ki jo nosi RNA molekula je tako drugačna od tiste, ki je zapisana na DNA. Pogosto služi kot popravljalni mehanizem, saj lahko obnavlja kodone ali pa ustvari start/stop kodon. Obstajajo različne modifikacije, npr. pretvorba citidina v uridin ali obratno, pretvorba adenozina v inozin, insercija ali delecija uridina, insercija gvanozina. Pri rastlinah najpogosteje opazimo pretvorbo citidina v uridin. Pri tem so ključni proteini poddružine PLS PPR proteinov – kot genetski faktorji so odgovorni za editiranje RNA v kloroplastih in mitohondrijih.

=Retrogradna signalizacija=
Kloroplasti in mitohondriji so semi-avtonomni organeli, kar pomeni, da imajo svoj genom in lastne proteine. Med plastidi in jedrom poteka retrogradna signalizacija: kloroplasti in mitohondriji lahko regulirajo ekspresijo jedrnih genov v primerih celičnega stresa.
Primera:
a) Stres aktivira kompleks GUN1-MORF2-PPR, ta spremeni RNA editiranje v kloroplastih in posledično ima vlogo retrogradnega signala za aktivacijo ali inhibicijo ekspresije genov v jedru.
b) Retrogradni signali, ki jih sproži plastokinon v kloroplastih, regulirajo alternativno izrezovanje RNA v jedru kot odgovor na spremembo redoks stanja elektron prenašalnih fotosintetskih komponent. Zunanje razmere – svetloba oz tema odločajo, kako se bodo geni v jedru prepisali – ko je svetloba, ta povzroči hitrejše delovanje RNA polimeraze II in posledično hitrejšo elongacijo RNA verige, medtem ko je v temi ta počasnejša.
Pri vseh teh procesih sodelujejo sRNA. Raziskave so pokazale, da majhne mitohondrijske visoko izražene RNA (smithRNA) lahko regulirajo izražanje jedrnih genov. SmithRNA interagirajo z AGO2, ki je ključna komponenta RNAi mehanizma pri živalih – utišanja genov z dvoverižno RNA. sRNA-ji vplivajo tudi na posttranskripcijski RNA metabolizem, in sicer 3'-fosfatoadenozin-5'-fosfat (PAP), ki je retrogradni signal iz kloroplasov, inhibira aktivnost proteina XRN2, kar privede do akumulacije sRNA-jev. Ti pa vplivajo na metabolizem RNA tako, da utišajo izražanje tarčnih genov. Vsa ta odkritja dokazujejo, da sta RNA metabolizem in retrogradna signalizacija tesno povezana procesa, ki regulirata drug drugega.

=Vloga RNA metabolizma in sRNA vodene regulacije genov v rasti, razvoju in stresnih odgovorih rastlin=
RNA metabolizem je zelo pomemben za pretok genske informacije od DNA do proteinov, zato je njegova regulacija ključna za pravilno delovanje in razvoj organizmov. Različni sRNA-ji so udeleženi pri regulaciji mnogih procesov pri rastlinah, kot so čas cvetenja, homeostaza kovinskih ionov, razvoj rastlinskih organov ter odgovor na stres. miRNA (micro RNAs) so pomembni za regulacijo splošnega razvoja rastline, medtem ko siRNA-ji (small interfering RNAs) vplivajo na obrambne mehanizme rastline – razgrajujejo tuj genski material in utišajo izražanje genov patogenov. Poleg tega pa tudi regulirajo znotrajcelične imunske receptorje in stabilizirajo gene, povezane z imunskim odzivom ter kontrolirajo njihovo ekspresijo.

= Zaključek =

miRNA prav tako vpliva na razgradnjo mRNA na različne načine v različnih organizmih - vpliva na direkten razkroj in translacijsko represijo, vendar so mnogi mehanizmi delovanja trenutno še nepoznani ter ostajajo zanimivo področje raziskovanja.

= Viri =
1. Castel, S.E. and Martienssen, R.A. (2013) ‘RNA interference in the nucleus: roles for small RNAs in transcription, epigenetics and beyond’, Nature Reviews Genetics, 14(2), pp. 100–112. Available at: https://doi.org/10.1038/nrg3355.

2. Dawar, P. et al. (2024) ‘RNA Metabolism and the Role of Small RNAs in Regulating Multiple Aspects of RNA Metabolism’, Non-Coding RNA, 11(1), p. 1. Available at: https://doi.org/10.3390/ncrna11010001.

3. Iwakawa, H. and Tomari, Y. (2015) ‘The Functions of MicroRNAs: mRNA Decay and Translational Repression’, Trends in Cell Biology, 25(11), pp. 651–665. Available at: https://doi.org/10.1016/j.tcb.2015.07.011.

4. Shankar, N. and Nath, U. (2024) ‘Advantage looping: Gene regulatory circuits between microRNAs and their target transcription factors in plants’, Plant Physiology, 196(4), pp. 2304–2319. Available at: https://doi.org/10.1093/plphys/kiae462.

5. Zhao, X., Huang, J. and Chory, J. (2020) ‘Unraveling the Linkage between Retrograde Signaling and RNA Metabolism in Plants’, Trends in Plant Science, 25(2), pp. 141–147. Available at: https://doi.org/10.1016/j.tplants.2019.10.009.

[[Category:SEM]] [[Category:BMB]]

BIO2 Seminar 2024

2024-11-18T22:58:35Z

Jana Likar Ivanov: /* Seznam seminarjev */

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

== Seznam seminarjev ==
{| {{table}}
! ime in priimek !! poglavje !! naslov seminarja !! recenzent 1 !! recenzent 2 !! datum oddaje !! datum recenzije !! datum predstavitve
|-
| Markun, Maša || 12 || Kako pride do srbečice: mehanizmi in molekule || Šinkovec, Jedrt || Kranjc, Lana || 14/10/2024 || 15/10/2024 || 16/10/2024
|-
| Kafol, Ema || 12 || Sonic Hedgehog signalna pot in njena povezava z depresijo || Kos, Aljaž || Kranjc, David || 14/10/2024 || 15/10/2024 || 16/10/2024
|-
| Špegel, Art || 12 || || Prodan, Neja || Zajc, Blaž || 14/10/2024 || 15/10/2024 || 16/10/2024
|-
| Kolbl, Katarina || 12 || Molekularni mehanizmi zgodnje in pozne faze LTP || Volovšek, Samo || Vince, Sara || 14/10/2024 || 15/10/2024 || 16/10/2024
|-
| Škarabot, Vita || 12 || Signalizacija sladkega okusa: signalne poti in regulatorni mehanizmi || Planinc, Luka || Schrader, Katja || 14/10/2024 || 15/10/2024 || 16/10/2024
|-
| Mramor, Zoja || 12 || Etilenska signalizacija v rastlinah || Traven, Lana || Šinkovec, Jedrt || 21/10/2024 || 22/10/2024 || 23/10/2024
|-
| Tanko, Lan || 12 || Proteaze kot nepogrešljivi členi umetnih signalnih poti || Sušnik, Rok || Kos, Aljaž || 21/10/2024 || 22/10/2024 || 23/10/2024
|-
| Kadunc, Nika || 12 || || Šuštar, David || Prodan, Neja || 21/10/2024 || 22/10/2024 || 23/10/2024
|-
| Krašna, Matic || 12 || Vloga receptorjev za rastni hormon pri zdravljenju sladkorne bolezni || Škerjanc, Žana || Volovšek, Samo || 21/10/2024 || 22/10/2024 || 23/10/2024
|-
| Kranjc, Tadej || 12 || Pomembnost mTORC1 v fitnesu: Njegova funkcija in delovanje || Šavli, Vita || Planinc, Luka || 21/10/2024 || 22/10/2024 || 23/10/2024
|-
| Mataln Smehov, Ema Agrafena || 14-15 || Vloga encima PFKFB3 in povečane glikolitične aktivnosti pri sepsi || Markun, Maša || Traven, Lana || 28/10/2024 || 29/10/2024 || 30/10/2024
|-
| Drobne, Manja || 14-15 || Stranski produkti glikolize in njihovo odstranjevanje || Kafol, Ema || Sušnik, Rok || 28/10/2024 || 29/10/2024 || 30/10/2024
|-
| Turk, Tjaša || 14-15 || || Špegel, Art || Šuštar, David || 28/10/2024 || 29/10/2024 || 30/10/2024
|-
| Savič, Laura || 14-15 || Vloga glikolize pri razvoju ateroskleroze || Kolbl, Katarina || Škerjanc, Žana || 28/10/2024 || 29/10/2024 || 30/10/2024
|-
| Kokalovikj, Nina || 14-15 || AMPK v možganih: njegova vloga pri metabolizmu glukoze in živčnem metabolizmu || Škarabot, Vita || Šavli, Vita || 28/10/2024 || 29/10/2024 || 30/10/2024
|-
| Rozina, Anamarija || 16 || || Mramor, Zoja || Markun, Maša || 04/11/2024 || 05/11/2024 || 06/11/2024
|-
| Hočevar, Toni || 16 || || Tanko, Lan || Kafol, Ema || 04/11/2024 || 05/11/2024 || 06/11/2024
|-
| Štrekelj Istinič, Veronika || 16 || Regulacija metabolizma piruvata in s tem povezane nevrodegenerativne bolezni || Kadunc, Nika || Špegel, Art || 04/11/2024 || 05/11/2024 || 06/11/2024
|-
| Kovačič, Nejc || 16 || || Krašna, Matic || Kranjc, David|| 04/11/2024 || 05/11/2024 || 06/11/2024
|-
| Plantan, Mia || 16 || Vpliv intermediatov Krebsovega cikla na glavne telesne sisteme || Kranjc, Tadej || Škarabot, Vita || 04/11/2024 || 05/11/2024 || 06/11/2024
|-
| Ilievska, Lola || 17 || Odvisnost rakastih celic od katabolizma maščobnih kislin za proizvodnjo ATP || Mataln Smehov, Ema Agrafena || Mramor, Zoja || 11/11/2024 || 12/11/2024 || 13/11/2024
|-
| Rotar, Loti || 17 || Biokemijska podlaga zlorabe trimetazidina v športu || Drobne, Manja || Tanko, Lan || 11/11/2024 || 12/11/2024 || 13/11/2024
|-
| Habič, Nika || 17 || Motnje β-oksidacije in njihov vpliv na celično smrt || Turk, Tjaša || Kadunc, Nika || 11/11/2024 || 12/11/2024 || 13/11/2024
|-
| Kek, Zala || 17 || Vpliv ketogene diete na vzdraženost nevronov || Savič, Laura || Krašna, Matic || 11/11/2024 || 12/11/2024 || 13/11/2024
|-
| Žerovnik, Klara || 17 || || Kokalovikj, Nina || Kranjc, Tadej || 11/11/2024 || 12/11/2024 || 13/11/2024
|-
| Marovt, Hana || 18 || || Rozina, Anamarija || Mataln Smehov, Ema Agrafena || 18/11/2024 || 19/11/2024 || 20/11/2024
|-
| Poklečki, Žiga|| 18 || Vloga sprememb metabolizma aminokislin pri akutni ishemični možganski kapi || Hočevar, Toni || Drobne, Manja || 18/11/2024 || 19/11/2024 || 20/11/2024
|-
| Dolinšek, Julija || 18 || || Štrekelj Istinič, Veronika || Turk, Tjaša || 18/11/2024 || 19/11/2024 || 20/11/2024
|-
| Likar Ivanov, Jana || 18 || Hiperamonijmija in mehanizmi urea cikla kot tarče za njeno zdravljenje || Kovačič, Nejc || Savič, Laura || 18/11/2024 || 19/11/2024 || 20/11/2024
|-
| Vozelj, Hana || 18 || Urea transportni proteini kot tarče za razvoj diuretikov || Plantan, Mia || Kokalovikj, Nina || 18/11/2024 || 19/11/2024 || 20/11/2024
|-
| Kos, Žan || 19 || || Ilievska, Lola || Rozina, Anamarija || 25/11/2024 || 26/11/2024 || 27/11/2024
|-
| Lenart, David || 19 || || Rotar, Loti || Hočevar, Toni || 25/11/2024 || 26/11/2024 || 27/11/2024
|-
| Kragelj, Sara || 19 || || Habič, Nika || Štrekelj Istinič, Veronika || 25/11/2024 || 26/11/2024 || 27/11/2024
|-
| Črv, Urban || 19 || || Kek, Zala || Kovačič, Nejc || 25/11/2024 || 26/11/2024 || 27/11/2024
|-
| Funa, Hana || 19 || || Žerovnik, Klara || Plantan, Mia || 25/11/2024 || 26/11/2024 || 27/11/2024
|-
| Velkavrh, Tjaša || 20 || || Marovt, Hana || Ilievska, Lola || 02/12/2024 || 03/12/2024 || 04/12/2024
|-
| Ljubič, Nejc || 20 || || Poklečki, Žiga || Rotar, Loti || 02/12/2024 || 03/12/2024 || 04/12/2024
|-
| Pintar, Manca || 20 || || Dolinšek, Julija || Habič, Nika || 02/12/2024 || 03/12/2024 || 04/12/2024
|-
| Pepelnjak, Tinkara || 20 || || Likar Ivanov, Jana || Kek, Zala || 02/12/2024 || 03/12/2024 || 04/12/2024
|-
| Gajanović, Sanja || 20 || || Vozelj, Hana || Žerovnik, Klara || 02/12/2024 || 03/12/2024 || 04/12/2024
|-
| Kovačič, Maša || 21 || || Kos, Žan || Marovt, Hana || 21/12/2023 || 22/12/2023 || 11/12/2024
|-
| Marinko, David || 21 || || Lenart, David || Poklečki, Žiga || 21/12/2023 || 22/12/2023 || 11/12/2024
|-
| Žavcer, Saška || 21 || || Kragelj, Sara || Dolinšek, Julija || 21/12/2023 || 22/12/2023 || 11/12/2024
|-
| Tepuš, Taja || 21 || || Črv, Urban || Likar Ivanov, Jana || 21/12/2023 || 22/12/2023 || 11/12/2024
|-
| Pajnič, Neja || 21 || || Funa, Hana || Vozelj, Hana || 21/12/2023 || 22/12/2023 || 11/12/2024
|-
| Kranjc, Lana || 22 || || Velkavrh, Tjaša || Kos, Žan || 16/12/2024 || 17/12/2024 || 18/12/2024
|-
| Kranjc, David || 22 || || Ljubič, Nejc || Lenart, David || 16/12/2024 || 17/12/2024 || 18/12/2024
|-
| Zajc, Blaž || 22 || || Pintar, Manca || Kragelj, Sara || 16/12/2024 || 17/12/2024 || 18/12/2024
|-
| Vince, Sara || 22 || || Pepelnjak, Tinkara || Črv, Urban || 16/12/2024 || 17/12/2024 || 18/12/2024
|-
| Schrader, Katja || 22 || || Gajanović, Sanja || Funa, Hana || 16/12/2024 || 17/12/2024 || 18/12/2024
|-
| Šinkovec, Jedrt || 23 || || Kovačič, Maša || Velkavrh, Tjaša || 06/01/2025 || 07/01/2025 || 08/01/2025
|-
| Kos, Aljaž || 23 || || Marinko, David || Ljubič, Nejc || 06/01/2025 || 07/01/2025 || 08/01/2025
|-
| Prodan, Neja || 23 || || Žavcer, Saška || Pintar, Manca || 06/01/2025 || 07/01/2025 || 08/01/2025
|-
| Volovšek, Samo || 23 || || Tepuš, Taja || Pepelnjak, Tinkara || 06/01/2025 || 07/01/2025 || 08/01/2025
|-
| Planinc, Luka || 23 || || Pajnič, Neja || Gajanović, Sanja || 06/01/2025 || 07/01/2025 || 08/01/2025
|-
| Traven, Lana || 23 || || Kranjc, Lana || Kovačič, Maša || 13/01/2025 || 14/01/2025 || 15/01/2025
|-
| Sušnik, Rok || 23 || || Kolbl, Katarina || Marinko, David || 13/01/2025 || 14/01/2025 || 15/01/2025
|-
| Šuštar, David || 23 || || Zajc, Blaž || Žavcer, Saška || 13/01/2025 || 14/01/2025 || 15/01/2025
|-
| Škerjanc, Žana || 23 || || Vince, Sara || Tepuš, Taja || 13/01/2025 || 14/01/2025 || 15/01/2025
|-
| Šavli, Vita || 23 || || Schrader, Katja || Pajnič, Neja || 13/01/2025 || 14/01/2025 || 15/01/2025
|}

*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 2024|Povzetek seminarja]] opišete na wikiju '''v 200 besedah''' (+- dvajset besed) - najkasneje do dne, ko morate oddati seminar recenzentom. Pvzetek je tudi del pisnega izdelka.
* 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 15 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==
V seminarskih nalogah uporabljajte način citiranja, ki je predpisan za [https://fkkt.uni-lj.si/fileadmin/datoteke/1-O_fakulteti/3-Pravilniki__akti/2_stopnja_Pravilnik_Priloge/Navodila_za_izdelavo_dipl_mag_dela_PB3.pdf diplomska in magistrska dela na FKKT].
Temeljno načelo je, da je treba vir navesti na tak način, da ga je mogoče nedvoumno poiskati.

BIO2 Povzetki seminarjev 2024

2024-11-18T22:55:33Z

Jana Likar Ivanov:

= POVZETKI SEMINARJEV BIOKEMIJA 2024/25 =

==Lan Tanko - Proteaze kot nepogrešljivi členi umetnih signalnih poti==
Virusne proteaze zaradi svoje visoke specifičnosti predstavljajo ključen člen umetnih signalnih poti, saj omogočajo natančen in ireverzibilen prenos informacij na tarčni protein, ki ga lahko s cepitvijo vezi bodisi aktivirajo ali inhibirajo. Za potek proteolitske cepitve tarčne sekvence mora proteaza vsebovati vse funkcionalne domene in biti v bližnjem ter neoviranem stiku z zaporedjem, ki ga cepi. Sintetične signalne poti za svoje delovanje tako temeljijo na medproteinskih interakcijah. Gre lahko za relativno preproste interakcije, ki izhajajo iz biokemijskih lastnostih proteinov, ali pa za bolj kompleksne operacije, ki se na inovativen način poslužujejo še logične algebre. Signalne poti so sposobne zaznati tako endogene kot eksogene signale ter zanje prirediti odgovor. Izhodna informacija lahko zgolj posreduje informacijo o aktivaciji receptorja preko sprostitve inertnega transkripcijskega faktorja, ki promovira ekspresijo fluorescenčnega markerja, ali pa sprosti protein, ki bo vplival na potek endogenih procesov. Tako je moč ustvariti najrazličnejše sintetične poti – take, ki ponujajo nove metode zaznavanja celičnih procesov, kot tudi take, ki bodo prepoznavale onkogeno obnašanje celice ter inducirale celično smrt. Zaradi svoje modularnosti in posledično variabilnosti v funkciji so umetne signalne poti tema mnogih raziskav s področji biokemijskih tehnologij, skozi katere se trudijo optimizirati ustvarjene poti za aplikativno rabo.

==Tadej Kranjc - Pomembnost mTORC1 v fitnesu: Njegova funkcija in delovanje==
Ste se kdaj spraševali, kako vaše telo postane močnejše in bolj definirano? V tej seminarski vam bom na podrobneje opisal to prav natančno uglašeno signalno pot, ki nadzoruje rast in regeneracijo mišic v našem telesu. Mehanizem mTORC1 (mehanistična tarča rapamicina kompleks 1) je pomemben za vse športnike, ki želijo izboljšati svojo telesno pripravljenost, saj ureja procese, kot sta sinteza beljakovin in zavira proces avtofagije. Sama aktivacija te poti se sproži ob zadostni količini aminokislin, predvsem levcin, zadostne hranilne energije v obliki glukoze in ob sprostitvi hormonov ter mehanskega napora na skeletne mišice. Aktivacija mTORC1 se zgodi ob translokaciji in lokalizaciji na membrani lizosoma, kjer se ob prisotnosti zadosti aminokislin in rastnih hormonov aktivirata beljakovini Rheb in kompleks Rag GTPaza. Aktiviran mTORC1 je pomemben pri športnikih, ki zrejo k povečanju mišične mase. Pri hipertrofiji pomaga s sintezo beljakovin, ki zacelijo mikroskopske poškodbe na skeletnih mišicah in zavira postopek avtofagije, kar pospeši postopek mišične rasti in hitrejše doseganje naših ciljev.

==Zoja Mramor- Etilenska signalizacija v rastlinah==
Etilen, preprost olefinski plin, ki ga rastline biosintetizirajo, deluje kot fitohormon in je ključni regulator različnih rastnih ter razvojnih procesov, kot so zorenje plodov, staranje in odziv na stres. Znanstvene raziskave, predvsem na modelni rastlini Arabidopsis thaliana, so odkrile kompleksnost signalne poti etilena, ki vključuje več ključnih komponent, kot so receptorji (ETR1, EIN2, CTR1) in transkripcijski faktorji (EIN3, ERF). Poleg osnovne signalne poti pa nove vpoglede v delovanje podajajo tudi alternativne poti signalizacije. Etilen ima tudi velik komercialni pomen, saj vpliva na zorenje pridelkov in omogoča njihovo dolgotrajnejše skladiščenje. Razumevanje signalizacije etilena je ključno za razvoj vedno bolj ustreznih metod za nadzor nad njegovimi učinki, kar vključuje tako inhibicijo dozorevanja plodov, kot tudi spodbujanje prezgodnje kalitve parazitskih rastlin.

==Manja Drobne - Stranski produkti glikolize in njihovo odstranjevanje==
Glikolizo si običajno predstavljamo kot urejen sklop desetih reakcij, ki v celici poteka nemoteno, vendar med procesom zaradi fizioloških razmer v celici prihaja tudi do napak. Pri tem imamo v mislih stranske toksične metabolite, ki našemu telesu predstavljajo nevarnost. Nastanejo zaradi napake metaboličnih encimov, ki namesto pravega substrata katalizirajo pretvorbe analogov oziroma na substratu izvedejo napačno reakcijo. Redko nekanonični metabolit nastane spontano. Nekanonični metaboliti običajno niso del metaboličnih poti, kar v celici povzroča veliko težav. Ker niso primarni substrati, se kopičijo v celici in lahko inhibirajo metabolične encime ali celo izpodrinejo osnovne produkte iz metaboličnih poti. Ključnega pomena je, da imamo v celici metabolične popravljalne encime, ki te produkte odstranjujejo. Nekateri jih pretvorijo v neškodljive snovi, ki se pogosto vračajo v metabolne poti, drugi pa posredno z zmanjšanjem koncentracije njihovih predhodnikov onemogočijo njihov nastanek. V seminarju sem se osredotočila na stranske produkte, ki nastanejo med glikolizo in pretvorbo piruvata v laktat. Mesta, na katerih prihaja do napak in kjer delujejo popravni encimi, sem tako razdelila na devet skupin in opisala delovanje naslednjih encimov: G6PC3, G6PT, PGP, ACYP1, NAXD, NAXE, L2HGDH, sedoheptuloza-1,7-bisfosfataza, GLO, FN3K, MDP1, AXGHT, GRHPR in HAO1/2.

==Vita Škarabot - Signalizacija sladkega okusa: signalne poti in regulatorni mehanizmi==
Okušanje organizmom omogoča, da ocenijo kemijsko sestavo hrane, še preden jo zaužijejo in jih obvaruje pred vnosom potencialno škodljivih snovi. Sladke molekule pri organizmih vzbudijo pozitiven odziv, kar je povezano z visoko energijsko vrednostjo številnih v naravi pojavljajočih se sladkih snovi. Signalne poti povezane z okušanjem sladkega aktivirajo naravni sladkorji, različna naravna ali umetna sladila ter nekatere D-aminokisline, vendar ne vsi po enakem mehanizmu. Glavna signalna pot pri okušanju sladkega je odvisna od heterodimerskega receptorja sestavljenega iz GPCR-jev Tas1R2 in Tas1R3, ki aktivira G-protein gustducin, ki je precej podoben transducinu. Signalna pot poteka preko fosfolipaze C in vključuje povišanje znotrajcelične koncentracije kalcija, ki povzroči depolarizacijo membrane in sproščanje živčnega prenašalca. Poleg te signalne poti pa obstajajo še nekatere od GPCR-jev neodvisne poti, v katerih sodelujejo membranski kanalčki SGLT1 ali GLUT1 in GLUT2. Opisana signalizacija je kompleksna, saj se signalne poti med sabo prepletajo, različne sladke molekule pa lahko sprožijo tako prekrivajoče se, kot tudi popolnoma različne signalne poti. Njihova regulacija poteka preko mehanizmov, kot so desenzitizacija in endocitoza receptorjev, preko povezovanja z različnimi G-proteini in s pomočjo pomožnih proteinov. Raziskovanje signalnih poti okušanja je pomembno za razvoj novih umetnih sladil, ki bi bolje posnemala naravne sladkorje, za lažje uravnavanje kaloričnega vnosa in vzdrževanje homeostaze glukoze ter celo za razvoj nekaterih zdravil za bolezni, kot je diabetes.

==Ema Mataln Smehov - Vloga encima PFKFB3 in povečane glikolitične aktivnosti pri sepsi==
Sepsa nastane zaradi pretiranega imunskega odziva na okužbo in je lahko tudi življenjsko nevarna. Povečana glikolitična aktivnost v imunskih celicah, kot so makrofagi in nevtrofilci, zagotavlja hitro energijo za intenziven imunski odziv. Encim PFKFB3 pospešuje glikolizo z uravnavanjem fruktoze-2,6-bifosfata, kar pospeši vnetne procese. Vendar pa lahko prekomerna aktivnost glikolize hitro postane škodljiva. Ob prekomerni aktivnosti glikolize v imunskih celicah pride do hitrejšega pridobivanja energije, kar podpira intenziven vnetni odziv. Vendar pa se ob tem kopičijo vnetni mediatorji, kot so citokini, ki povečujejo poškodbe tkiv in povzročijo zakisanje tkiva zaradi višje koncentracije mlečne kisline. To zakisanje lahko dodatno obremeni organe in vodi v organske odpovedi, še posebej pri hudih oblikah sepse. Podobno se tudi v neimunskih celicah, kot so endotelijske celice in pljučni fibroblasti, prekomerna aktivnost glikolize povezuje s škodljivimi učinki. V endotelijskih celicah visoka aktivnost PFKFB3 spodbuja privlačenje imunskih celic in migracijo na mesta vnetja, kar poslabša vnetne procese in prispeva k motnjam v prepustnosti tkiv. Pri fibroblastih, še posebej pljučnih, poveča aktivacijo in sintezo kolagena, kar lahko vodi v fibrozo in brazgotinjenje tkiva. Zaradi teh učinkov je zaviranje PFKFB3 izjemno pomembno, saj lahko omili intenzivnost vnetnega odziva in prepreči trajne poškodbe tkiv. Zaradi tega je ključnega pomena, da raziskovalci preučujejo in iščejo nove inhibitorje PFKFB3, ki pomagajo zmanjšati aktivacijo celic in preprečiti prekomerno aktivnost glikolize.

==Laura Savič - Vloga glikolize pri razvoju ateroskleroze==
Ateroskleroza je zelo pogosta kronična bolezen, kjer pride do nastanjanja maščobnih oblog na notranjih stenah žil, kar vodi do kroničnega vnetja in nastanka ateroskleroznih plakov. Vloga glikolize pri razvoju ateroskleroze pritegne vedno več pozornosti, saj raziskave kažejo, da bi uravnavanje glikolize lahko ponudilo nove možnosti zdravljenja te bolezni. Glikoliza, ključni proces pridobivanja energije v celicah, je v aterosklerotičnih območjih spremenjena in sodeluje pri disfunkciji endotelijskih celic, vnetnem odzivu makrofagov in razvoju žilne angiogeneze. Ta proces omogočajo različni encimi, ki povečajo glikolitično aktivnost celic, spodbudijo proizvodnjo mlečne kisline ter s tem povečujejo vnetje. Čeprav se raziskave trenutno osredotočajo na PFKFB3 (6-fosfofruktoza-2-kinaza/fruktoza-2,6-bisfosfataza 3), obstaja še veliko možnosti za raziskave drugih glikolitičnih encimov in inhibitorjev, kot sta heksokinaza in piruvat kinaza, ki bistveno vplivata na hitrost in učinkovitost glikolize. V nadaljnih študijah bo ključno odkrivanje novih, še bolj specifičnih inhibitorjev, ki bi omogočili boljše in natančnejše uravnavanje metabolnih poti v celicah spremenjenih pri aterosklerozi, ter za razvoj novih zdravil za preprečevanje pojava in napredovanja bolezni.

==Ema Kafol - Sonic Hedgehog signalna pot in njena povezava z depresijo==
Depresija je ena najpogostejših psiholoških motenj v sodobni družbi. Blagi kronični stres, ki prispeva k njenemu razvoju, lahko povzroči več pomembnih sprememb v možganih, predvsem v nevronih, kar vpliva na njihovo funkcijo, preživetje in komunikacijo. V zadnjih letih so znanstveniki začeli postavljati hipoteze o povezavi med motenimi pretvorbami signala v celici in nastankom, razvojem ter razširitvijo depresije. Osredotočili so se na raziskovanje vloge Sonic hedgehog (Shh) signalne poti v času razvoja depresivnih motenj. Prav tako so želeli odkriti ali bi lahko bila Shh signalna pot možna tarča zdravljenja depresije. Sonic Hedgehog signalna pot ima ključno vlogo pri razvoju centralnega živčnega sistema. Spodbuja razvoj novih nevronov v času hipokampalne nevrogeneze. Prispeva lahko tudi k obnavljanju nevronov, ki so bili poškodovani v času blagega stresa, s spodbujanjem nevrogeneze in nevroplastičnosti. Podobno vlogo imajo antidepresivi, kar odpira možnost povezave med Shh signalno potjo in depresivnimi motnjami. V hipokampusu so odkrili še druge signalne poti, ki pa se med seboj pogosto križajo. Med najbolj raziskanimi sta Wnt in BDNF signalni poti, za kateri je že znano da delujeta antidepresivno. Z raziskavami so uspeli dokazati povezavo med Shh, Wnt in BDNF. Bolj natančno poznavanje Shh signalne poti, bi lahko odprlo vrata do novih in boljših možnosti antidepresivnega zdravljenja.

==Maša Markun - Kako pride do srbečice: mehanizmi in molekule==
Srbečica ali pruritus je neprijeten občutek, ki v nas povzroča željo po praskanju. Lahko je posledica bolezni kože, vzrok pa je lahko tudi nevrološki ali psihološki. Do občutka srbečice vodi več mehanizmov, ki jih v grobem lahko razdelimo na histaminergično in nehistaminergično signalno pot. Histamin s svojima receptorjema sodeluje v histaminergični signalni poti, različne druge signalne molekule, kot so na primer citokini, pa s svojimi receptorji sodelujejo v nehistaminergični signalni poti. Preko fosfolipaznega sistema te signalne molekule aktivirajo ionske kanale iz družine TRP (transient receptor potential channels), ki se odprejo in omogočijo pretok kationov v celico, kar generira akcijski potencial. Posledično se odprejo napetostno odvisni natrijevi kanali, s pomočjo katerih se signal prenese naprej. Med primarnim senzoričnim nevronom in sekundarnim nevronom se signal prenese s pomočjo nevrotransmiterja glutamata. To se zgodi v hrbtenjači. Pruritični signal se nato prenese naprej do možganov, kjer se sprocesira in povzroči srbenje. Vzroki srbečice so pogosto nejasni in prepleteni med seboj, zato je zdravljenje dostikrat zahtevno. V zadnjem času so razvili različna nova zdravila proti srbečici, ki so usmerjena v bolj specifične tarče v teh mehanizmih in so zato bolj učinkovita ter imajo manj stranskih učinkov. V marsikaterem primeru pa vseeno še vedno nimamo optimalnih rešitev za lajšanje srbečice.

==Katarina Kolbl - Molekularni mehanizmi zgodnje in pozne faze LTP==
Dolgotrajno sinaptično ojačenje (LTP-long term potentiation) je proces, ki je ključen za delovanje naših možganov, ker ima pomembno vlogo pri mehanizmih, na katerih temeljita učenje in spomin. Za LTP je značilno dolgoročno povečanje moči sinaptičnih povezav, kot posledica stimulacije nevronov. V tem seminarju so predstavljeni biokemijski procesi, ki omogočajo LTP, s poudarkom na biosignalizaciji. Signalna pot se začne z vezavo nevrotransmiterja na receptorje postsinaptične membrane, kar omogoči vstop sekundarnega obveščevalca. Aktivirajo se nadaljni encimi odgovorni za biosignalizacijske poti, ki vodijo do dolgotrajnih struktrunih sprememb v nevronih. Seminar obravnava zgodnjo in pozno fazo LTP. Za zgodnjo fazo so značilne modifikacije že obstoječih proteinov, medtem ko je za pozno fazo potrebna regulacija izražanja genov in sinteza novih proteinov. Za optimalno delovanje živčevja pa je potrebno ravnotežje med dolgotrajnim sinaptičnim ojačenjem (LTP) in slabljenjem (LTD-long term depression). LTD zmanjša moč povezav in s tem poveča prilagodljivost možganov. Razumevanje mehanizmov LTP nam da boljši vpogled v delovanje živčevja, kar lahko koristi pri razvijanju novih načinov za izboljšanje kognitivnih funkcij in zdravljenje nevrodegenerativnih bolezni.

==Veronika Štrekelj Istinič - Regulacija metabolizma piruvata in s tem povezane neurodegenerativne bolezni==
Mitohondrijski nosilec piruvata (MPC) je beljakovinski kompleks, ki omogoča transport piruvata iz medmembranskega prostora v matriks mitohondrija, kjer se piruvat vključuje v Krebsov cikel. MPC povezuje glikolitični metabolizem v citosolu s Krebsovim ciklom. Pri ljudeh je MPC sestavljen iz dveh podenot: MPC1 in MPC2, katerih delovanje je regulirano glede na prisotnost hormonov, kot sta inzulin in glukagon. Transport piruvata poteka s simportom protona ali izmenjavo s hidroksidnim ionom, pri čemer je pomemben elektrokemični gradient.
Mutacije v MPC1 lahko povzročijo resne zdravstvene težave, kot so motnje transporta piruvata, laktacidoza in nevrološke okvare. Primeri mutacij so povezani z nevrodegenerativnimi boleznimi, kot sta Alzheimerjeva in Parkinsonova bolezen, kjer je moten mitohondrijski metabolizem. Nepravilnosti v metabolizmu piruvata so značilne tudi za bolezni, kot sta Leighov sindrom in srčno popuščanje. Nevrodegenerativne bolezni, kot sta Alzheimerjeva in Parkinsonova, so povezane z disfunkcijo mitohondrijev, oksidativnim stresom in zmanjšano aktivnostjo ključnih encimov, kot je piruvat dehidrogenaza (PDH). Disregulacija teh procesov vodi do zmanjšane sinteze ATP, kar prispeva k napredovanju bolezni. PDH igra ključno vlogo v celičnem metabolizmu in je strogo reguliran z energijskimi potrebami celice, kar vpliva na homeostazo in zdravje.
Alzheimerjeva in Parkinsonova bolezen sta si zelo podobni, saj imata skupne značilnosti kot je npr. povišan ROS, hipometabolično stanje in celotno okvaro celičnega metabolizma v regijah v možganih. Pri Alzheimerjevi bolezni zaviralci acetilholinesteraze in NMDA receptorjev zmerno izboljšajo simptome, pri Parkinsonovi pa L-Dopa poveča dopamin. Vendar te terapije ne rešujejo oksidativnega stresa in hipometabolizma. Piruvat, kot antioksidant, lahko blaži oksidativni stres in ščiti nevrone, zato je obetavna možnost za prihodnje zdravljenje nevrodegenerativnih bolezni

==Tjaša Turk - Metabolni encimi z dvojno funkcijo v jedru: metabolna regulacija transkripcije genov==
Odkrito je bilo, da lahko metabolni encimi s translokacijo prehajajo iz citoplazme v jedro, kjer opravljajo nove funkcije, kot je vpliv na izražanje genov. Nekateri izmed teh encimov so ACPE-ji, ki proizvajajo acetil-CoA (v jedru) in tako vplivajo na acetilacijo histonov. Razvita je tudi teorija o vplivu jedrnih metabolnih encimov na pomembne celične funkcije kot so proliferacija, diferenciacija in odziv na stradanje. Povezava med metabolizmom in specifičnim izražanjem genov pripomore k razumevanju prilagoditev celic na spremembe v okolju in tudi v mutiranih celicah (rakavih). Zaradi kompleksnosti mehanizma in pomankanja natančnih metod, v veliki večini te hipoteze oziroma trditve še niso dokončno potrjene. Nadaljnje raziskave se usmerjajo v izdelavo novih zdravil na osnovi povezave med metabolizmom in izražanjem genov. Cilj pa je, da bi poznali točen mehanizem translokacije metabolnih encimov v jedro, saj bi s pomočjo tega lahko razvijali nova zdravila s specifičnimi zaviralci translokacije. Tako bi lahko blokirali oziroma preprečili jedrne funkcije teh encimov, vendar pa bi morali zagotoviti, da se ne spremeni njihova vloga tudi v citoplazmi in mitohondrijih.

==Mia Plantan - Vpliv intermediatov cikla citronske kisline na glavne telesne sisteme==
Krebsov cikel, znan tudi kot cikel citronske kisline ali TCA cikel, je osrednji biokemični proces, ki poteka v mitohondrijih evkariontskih celic ali citoplazmi prokariontskih celic in omogoča pretvorbo glukoze v energijo v obliki ATP. Med procesom nastajajo ključni intermediati, kot so citrat, alfa-ketoglutarat, sukcinat in malat, ki poleg vloge v pridobivanju energije, delujejo tudi kot signalne molekule in vplivajo na različne celične funkcije in fiziološke sisteme. V endokrinem sistemu intermediati uravnavajo sintezo in sproščanje hormonov ter vplivajo na energijsko homeostazo, kar je ključno za pravilno delovanje telesa. Na imunski sistem vplivajo z modulacijo vnetnih poti in uravnavanjem aktivacije imunskih celic, kar omogoča učinkovit odziv na okužbe ter zaščito pred škodljivimi patogeni. Razumevanje vpliva teh intermediatov na fiziološke sisteme odpira nove možnosti za zdravljenje bolezni, saj presnovna neravnovesja in disfunkcije Krebsovega cikla prispevajo k razvoju kroničnih vnetnih bolezni, diabetesa, avtoimunskih bolezni in raka. Z usmerjanjem v specifične presnovne poti, ki jih intermediati uravnavajo, lahko razvijemo tarčna zdravljenja za obvladovanje bolezni in izboljšanje zdravja.

==Anamarija Rozina - Kaj se v resnici dogaja med staranjem? Pomen epigenetsko regulirane mitohondrijsko-jedrne komunikacije pri procesih staranja==
Staranje, ki ga povezujemo z oslabljenim delovanjem bioloških funkcij, pojavom bolezenskih stanj in na koncu s smrtjo, obsega več med seboj kompleksno povezanih procesov; čeprav je morda staranje težko absolutno definirati, ga spremljajo obsežne epigenetske spremembe in spremembe v metabolizmu. Eden od pomembnih faktorjev pri njegovi regulaciji je mitohondrijsko-jedrna komunikacija. Mitohondriji so osrednji organeli energijskega metabolizma, večina proteinskih kompleksov, ki pri tem sodeluje, pa je kodirana v jedrni DNA. Za zagotavljanje optimalnega delovanja mitohondrijev in usklajevanje izražanja genov in translacije je zato zelo pomembna stalna komunikacija med jedrom in temi organeli. Stresne okoliščine, ki jih povzročajo motnje in nepravilno delovanje mitohondrijev, npr. porušeno razmerje metabolitov, akumulacije mtDNA mutacij, oslabljeno celično dihanje, motena homeostaza mitohondrijskih proteinov in produkcija ROS, sprožijo vrsto različnih signalov, ki te informacije prenesejo v jedro; to povzroči aktivacijo ustreznih transkripcijskih signalov za ohranjanje homeostaze mitohondrijev in posledično celic, kar pa pomembno vpliva na uravnavanje procesov staranja in dolgoživosti. Nekateri izmed regulatornih signalov, katerih vloga pri regulaciji staranja je opisana v seminarski nalogi, so metaboliti cikla citronske kisline, ROS – reaktivne kisikove zvrsti in UPRmt (angl. mitochondrial unfolded protein response) – odziv na nezvite proteine. Ti preko vrste epigenetskih modifikacij spremenijo načine izražanja genov in vplivajo na procese staranja.

==Loti Rotar - Biokemijska podlaga zlorabe trimetazidina v športu==
Trimetazidin (TMZ) je zdravilo, razvito za zdravljenje angine pektoris. Za razliko od tradicionalnih zdravil deluje prek modulacije energijskega metabolizma srčne mišice. V normalnih razmerah so glavni vir energije za srce maščobne kisline. Njihova oksidacija proizvede veliko energije, a porabi tudi veliko kisika. Z inhibicijo encima 3-ketoacil-CoA tiolaze TMZ zmanjša oksidacijo dolgoverižnih maščobnih kislin in tako poveča uporabo glukoze kot energijskega substrata. Ta presnovna sprememba zmanjša potrebo srčne mišice po kisiku in zakisanost celic, kar izboljša učinkovitost srca brez vpliva na pretok krvi. Pri vrhunskih športnikih lahko TMZ zaradi podpore aerobnemu metabolizmu zmanjša zakisanost mišic in podaljša vzdržljivost pri visoko intenzivnih aktivnostih, kar je lahko ključno na tekmovanjih, kjer odločajo tisočinke sekunde. Zaradi potencialnih možnosti izboljšanja zmogljivosti je TMZ od leta 2014 uvrščen na seznam prepovedanih snovi Svetovne protidopinške organizacije. Čeprav ni bil povezan z neposrednimi zdravstvenimi tveganji za športnike, pa uporaba substanc za izboljšanje zmogljivosti ostaja v nasprotju s športnim načelom poštene igre.

== Nika Habič - Motnje β-oksidacije in njihov vpliv na celično smrt==
Beta oksidacija maščobnih kislin je ključna za energijsko produkcijo v primeru, da je dostop do glikogena omejen. Motnje mitohondrijske oksidacije so skupina genetskih bolezni, pri katerih so prizadeti encimi in proteini, ki sodelujejo v različnih stopnjah oksidacije. To lahko povzroči zmanjšano ali neučinkovito proizvodnjo ATP. Zaradi pomankanja energije lahko pride do poškodb celic, še posebej v energetsko bolj potratnih organih, kot so jetra, srce in skeletne mišice. Motnje se pogosto izražajo v obliki nevroloških in presnovnih težav, mišični oslabelosti in utrujenosti. Zdravljenje poteka simptomatsko ter temelji na dieti.
Posamezniki z mutacijami encimov, ki sodelujejo pri oksidaciji, ne morejo razgraditi maščobnih kislin, zato se te kopičijo v tkivih. Pomankanje energijskih rezerv in toksično kopičenje različnih derivatov v mitohondrijih povzroča nastanek oksidativnega stresa. Ta nastaja tudi zaradi prekinitev v dihalni verigi in inhibicije kompleksov, potrebnih za tvorbo ATP. Oksidativna škoda nastane, ko je ravnovesje zaradi prostih radikalov med oksidanti in antioksidanti porušeno ter lahko vodi v nastanek mitohondrijskih tranzicijskih por. Vse spremembe, ki pri tem nastanejo porušijo homeostazo in vodijo v programirano celično smrt oziroma apoptozo.

== Lola Ilievska - Cancer cells dependence on fatty acid catabolism for ATP production==
Over time, many metabolic pathways have been proposed to supply cancer cells with adenosine triphosphate (ATP), the energy molecule critical for cellular function, but still, the classical theories were not satisfied by the experimental data obtained from certain researches. Thus, new explanations have emerged to explain the ATP supply in cancer, including metabolic reprogramming in the tumor microenvironment. Moreover, substantial evidence suggests that obesity, particularly resulting from a high-fat diet, significantly promotes cancer progression and development, with findings indicating that fatty acids (FA) are the primary energy source fueling tumor growth in such cases. In addition, it has become clear that tumor cells exhibit plasticity in fatty acid metabolism to facilitate aggression and treatment resistance. These researches can lead to the detailed discovery of the metabolic pathways of fatty acid catabolism in cancer cells. Therefore, exploring the targets of FA metabolism in cancer to improve the efficiency of cancer therapy or to create new types of drugs is of great interest.

== Nina Kokalovikj - AMPK v možganih: njegova vloga pri metabolizmu glukoze in živčnem metabolizmu==
AMPK (od AMP odvisna kinaza) je esencialni encim, ki je izjemno pomemben pri celičnem metabolizmu. S svojo regulacijsko funkcijo skrbi, da celica vzdržuje zadostni nivo energije in hranilnih snovi za nemoteno delovanje. AMPK je alosterično reguliran encim. Odziva se na signale, ki nastanejo zaradi razlike v koncentraciji molekul adeninskih nukleotidov AMP:ATP in ADP:ATP. Vezava molekul AMP in ADP na AMPK povzroči vrsto konformacijskih sprememb. Najprej fosforilacijo ostanka treonina v aktivnem mestu, Thr-172, ki omogoča, da protein ostane v aktivni obliki in ga ščiti pred fosfatazami. Ta protein je mogoče najti v različnih tkivih. Eden od njih so možgani, kjer ima hipotalamus ključno vlogo. Natančneje v nevronih in astrocitih, kjer je njegova funkcija povezana z nadzorom vnosa glukoze, uravnavanjem apetita in njegovega metabolizma. Možgani in centralni živčni sistem namreč uporabljajo samo energijo, ki izvira iz glukoze.
AMPK poveča glikolizo s povečanjem privzema glukoze v celico s fosforilacijo proteinа TXNIP, kar povzroči translokacijo prenašalcev glukoze (GLUT1 ali 3) na plazmalemi. Aktivira encime, kot so: fosfofruktokinaza-1, piruvat kinaza in heksokinaza. Nadaljnje raziskave in študije v smeri AMPK pomagajo najti in razviti ustrezno zdravljenje nekaterih nevrodegenerativnih bolezni, pri čemer izkoriščajo njegov terapevtski potencial in metabolitsko regulativno vlogo.

== Hana Vozelj - Urea transportni proteini kot tarče za razvoj diuretikov ==
Urea, polarna molekula, nastaja kot produkt presnove dušika v jetrih in se izloča preko ledvic. Zaradi svoje polarnosti težko prehaja čez lipidno membrano, zato potrebuje posebne transportne proteine, imenovane urea transporterji (UT), ki omogočajo njen prehod. UT-ji se delijo na dve družini: UT-A in UT-B. Nahajajo se predvsem v ledvicah, kjer so ključni za nastanek koncentriranega urina, saj omogočajo recikliranje uree in ustvarjanje osmotskega gradienta, ki spodbuja reabsorpcijo vode, najdemo pa jih tudi v drugih tkivih. Raziskave so pokazale, da inhibitorji urea transporterjev (UT) delujejo kot diuretiki s posebnim mehanizmom, ki omogoča izločanje vode brez stranskih učinkov na ravnovesje soli in elektrolitov v telesu. Inhibitorji, kot je UTBinh-14 in UTAinh-E02, so pokazali visoko selektivnost in učinkovitost v zgodnjih študijah, zlasti na UT-A1 in UT-B, ki sta ključna za koncentriranje urina. UT inhibitorji zato predstavljajo obetaven pristop k diuretični terapiji, ki cilja na specifične mehanizme v ledvicah in bi lahko v kombinaciji s tradicionalnimi diuretiki izboljšali učinkovitost zdravljenja pri bolnikih, ki slabo reagirajo na običajne diuretike.

== Zala Kek - Vpliv ketogene diete na vzdraženost nevronov ==
Ketogena dieta (KD) je prehranski pristop, ki temelji na visokem vnosu maščob in nizki vsebnosti ogljikovih hidratov ter dokazano vpliva na zmanjšanje nevronske vzdraženosti. Uporablja se kot terapija pri zdravljenju trdovratne epilepsije, še posebej pri pacientih, ki se ne odzivajo na običajna proti epileptična zdravila. Ketonska telesca, kot sta acetoacetat in β-hidroksibutirat, nastanejo ob razgradnji maščobnih kislin in služijo kot alternativni vir energije, kadar primanjkuje glukoze. Ketoza, stanje, v katerem je telo, kadar se presnovno prilagodi na porabo maščob, pozitivno vpliva na sinaptično aktivnost v možganih. KD povečuje proizvodnjo ketonskih telesc, ki vplivajo na različne celične mehanizme, ki med drugim nadzorujejo potovanje električnih signalov med nevroni. Vplivajo na ionske kanalčke (predvsem od ATP-odvisne kalijeve kanalčke (K-ATP) in napetostno odvisne Ca2+ kanalčke (VDCCs)) in uravnavanje razmerja živčnih prenašalcev (glutamat - preko VGLUT in GABA). Delujejo tudi na BCL-2 povezan agonist celične smrti (BAD) ter na prepustnost mitohondrijske membrane (mPT). Mehanizmi, preko katerih KD vpliva na vzdraženost nevronov so zanimivi predvsem za razvoj novih proti epileptičnih zdravil, ki bi s posnemanjem učinkov KD omogočala enake rezultate z manjšo prehransko restrikcijo. Opisani procesi še niso povsem razumljeni, vendar kažejo na perspektivno področje nadaljnjih raziskav za zdravljenje epilepsije.

== Jana Likar Ivanov - Hiperamonijmija in mehanizmi urea cikla kot tarče za njeno zdravljenje ==
Hiperamonijmija je stanje, ko je koncentracija nam strupenega amonijaka v krvi previsoka. To lahko vodi v številne bolezni jeter, možganske okvare in celo smrt. Vzrok zanjo so večinoma genetske mutacije, ki povzročijo motnje v ciklu uree – procesu, odgovornem za odstranjevanje odvečnega amonijaka iz telesa. Poleg genetskih vzrokov pa lahko hiperamonijmijo povzročijo tudi nekatera zdravila, ki vplivajo na različne molekule, sodelujoče v ciklu uree. Cikel uree je petstopenjski cikel encimsko kataliziranih reakcij, pri katerem iz amonijaka preko različnih intermediatov nastane urea, ki se transportira v ledvice in izloči iz telesa. Je zelo kompleksen, natančno reguliran z velikim številom molekul in v veliki medsebojni odvisnosti z ostalimi metabolnimi procesi v jetrih, kot je Krebsov cikel v mitohondrijih. Sodelujoči encimi in drugi regulatorji cikla predstavljajo tako tarče za inhibitorje, ki povzročajo hiperamonijmijo (če gre za z zdravili inducirano HA), kot tudi tarče za razvoj novih zdravil za njeno zdravljenje. Na tem področju je potrebnih še veliko raziskav, velik korak naprej pri diagnozi hiperamonijmije pa bi predstavljalo tudi rutinsko merjenje prisotnosti amonijaka v krvi, zlasti pri pacientih z okvarami jeter.