Wiki FKKT - User contributions [en]

Razporejanje plazmidov v hčerinski celici

2024-05-05T10:49:58Z

Karin Kunstelj: /* Tip II in III */

=Uvod=
Plazmidi živijo s svojo gostiteljsko celico v simbiozi. Razvili so kar nekaj strategij za obstoj znotraj bakterijske populacije med katerimi je razporeditveni sistem. Vsi razporeditveni sistemi so sestavljeni iz treh delov: ene ali več kopij razporeditvenega mesta (centromer), CBP (centromerni vezavni protein) in NTP-aze.

=Izračun izgube plazmida=
Plazmidi z majhnim kopirnim številom se morajo za svoj obstoj nanašati na razporeditveni sistem, plazmidi z visokim številom kopij pa se zanašajo na pasivno difuzijo.
Za naključno distribucijo velja: Ploss = 2^(1-n), kjer je »n« število kopij v celici.

=Sistemi in kompleksi razporejanja plazmidov=
Razporeditveni sistemi so nujni za transport in vzpostavitev sistema s plazmidno DNA. Poznamo 3 razporeditvene sisteme, ki se razlikujejo po tipu razporejanja z NTP-azo. Centromeri so značilna ohranjena zaporedja na plazmidu, ki služijo kot prepoznavna mesta za CBP. CBP prepozna zaporedje na plazmidu in se tako veže na centromer. To deluje kot most med plazmidom in ustrezno NTP-azo, ki omogoča premik plazmida.

Tip I ima Walker ATP-azo, ki ločuje plazmid s formacijo dinamičnega vzorca na bakterijskem nukleoidu. Tip II uporablja aktinu podobno ATP-azo, ki polimerizira v dinamične filamente, ki potiskajo plazmida narazen. Tip III ima tubulinu podobne GTP-aze, ki prav tako delujejo preko dinamične polimerizacije mehanizma.
Različni tipi so prikazani na [https://journals.asm.org/cms/10.1128/ecosalplus.esp-0003-2019/asset/0bc1138d-60c0-4e59-95c9-fdfec9718c8d/assets/graphic/esp-0003-2019_fig_004.gif sliki 1].

=Arhitektura=
CBP-ji se lahko na prepoznavno mesto vežejo v več kopijah in tako tvorijo razporeditvene komplekse, katerih arhitektura je odvisna od tipa CBP. CBP tip I vsebuje motiv HTH2 in prepozna centromerno mesto parS, kamor se veže v več kopijah in gradi velike komplekse. To omogoča številne interakcije z ustrezno NTP-azo. CBP tip II (vsebuje RHH2 motiv) in tip III (vsebuje HTH2 motiv) tvorita podobne komplekse in sicer, oba tvorita vijačne, obročaste strukture in povzročita upogib DNA.

=Vizualizacija plazmidnih dinamik v celici=
==Tip I==
Najraje se nahajajo na četrtini ali polovici celice v majhnih in večjih celicah. V vseh primerih pa vpadajo z bakterijskimi nukleoidom. ParB in RHH2 so prisotni v velikih količinah znotraj celice in so kot žarišča, ki so odvisni od razporeditvenega mesta in korespondirajo na pozicijo plazmida. ParB iz F plazmidov so prisotni v skupkih v okolici F razporeditvenega mesta, parSF. Razporeditveni kompleksi plazmida F so najdeni znotraj večje mase nukleoida. ParA imajo oscilatorno vedenje, nekatere pa tvorijo dinamične gradiente.

==Tip II in III==
ParMR1 tvorijo dolge filamente. Plazmidi so prisotni na obeh koncih ParM polimerov. Premik plazmidne DNA na nasproten pol celice žene ParM polimerizacija med sestrskima ParR-parC (R1 centromer) kompleksoma.

Tubulinu podobna GTP-aza iz Gram-pozitivnih bakterij tvori dinamične in citoskeletne filamente, kar nakazuje, da tip III deluje po filamentacijskem mehanizmu za razporejanje plazmidov znotraj celic.

Slikovna obdelava razporeditve in ločitve plazmidov z velikim številom kopij
Plazmidi naj bi sledili obliki ameriškega krofa. Prosto difundirajoči plazmidi so večinoma izven nukleoida v notranjem periferiju bakterije. Plazmidi z visokim kopirnim številom so v skupkih na polih celice in naključno razporejeni skozi celoten volumen celice z nižjo frekvenco znotraj nukleoida. To podpira model mešane distribucije, ki vključuje možnost nastajanja skupkov in naključno difuzijo individualnih plazmidov z visokim številom kopij.

=Mehanizmi razporejanja plazmidov=
Gonilo za razporeditev plazmidov predstavljajo ATP-aze in GTP-aze, ki zagotavljajo energijo za ustrezen premik plazmidov. Obstajata dva glavna razreda mehanizmov razporeditve plazmidov.

==Mehanizmi, ki vključujejo filamentacijo==
Po tem mehanizmu delujeta razporeditvena sistema tipa II in III.

===Razporeditveni sistem tipa II===
Razporeditvene ATP-aze tipa II (ParM) spadajo v razred aktinu podobnih proteinov. Te so sposobne polimerizacije in oblikovanja filamentov, ki potiskajo plazmida, pripeta na nasprotna konca snopa filamentov, narazen.

Monomeri ParM polimerizirajo v prisotnosti ATP, pri čemer tvorijo levosučne dvojne vijačnice, ki so polarne (polarnost je posledica asimetrije monomerov, zato vsak filament vsebuje top in oster konec). ParR (CBP), ki je vezan na parC plazmida, se veže na topi konec filamenta in ustvari kapo, ki prepreči razgradnjo filamenta kljub hidrolizi ATP. Novi ParM-ATP monomeri se nato vstavljajo na topi konec skozi konkavni stik med ParR/parC. Ko filament raste, potiska plazmid na topem koncu in plazmid se premika po celici. Filamenti se urejajo v antiparalelne snope, kar pomeni, da so topi konci (mesta, kamor se veže plazmid) na obeh straneh snopa. Ko filamenti v snopu rastejo potiskajo plazmide, vezane na tope konce, na nasprotna pola celice. [https://journals.asm.org/cms/10.1128/microbiolspec.plas-0023-2014/asset/e77bc2b3-23b7-4f17-8bb9-2b9a07926e99/assets/graphic/plas-0023-2014-fig2.gif Slika 2] (A in B)

===Razporeditveni sistem tipa III===
Razporeditveni sistem tipa III prav tako deluje na principu polimerizacije, ampak pri tem kot gonilno moč uporablja tubulinu podobne GTPaze (TubZ). Monomeri TubZ polimerizirajo v prisotnosti GTP in tvorijo dvo- in štirivijačne filamente, ki so stabilizirani z GTP kapo. TubZ filamenti so polarni, kar pomeni, da rastejo na + koncu in se razgrajajo na – koncu. Tja se veže tudi TubR (CBP), vezan na tubC. Ko polimer raste na + strani in se razgrajuje na – strani, mu razporeditveni kompleks sledi, kar se kaže v premikanju plazmida. Kako pa ta vleka plazmidov prispeva k ločitvi plazmidov še ni pojasnjeno, saj TubZ filamenti niso bipolarni (premikanje poteka le v eno smer). [https://journals.asm.org/cms/10.1128/microbiolspec.plas-0023-2014/asset/e77bc2b3-23b7-4f17-8bb9-2b9a07926e99/assets/graphic/plas-0023-2014-fig2.gif Slika 2] (C)

==Mehanizem po principu Brownovega zobatega kolesa==
Razporeditveni sistem tipa I, ki je pri bakterijah najbolj pogost, za razliko od drugih dveh tipov pa ne deluje na principu polimerizacije. Pri njegovem mehanizmu sodelujejo ATP-aze tipa Walker (ParA). Te so sposobne interakcije z bakterijskim nukleoidom in v celici tvorijo dinamičen gradient. Interagirajo tudi s proteini ParB (CBP), ki nosijo plazmidni tovor in sledijo gradientu ParA. Predpostavljenih je bilo več modelov kako ParB sledijo gradientu ParA, vsi pa delujejo na osnovi principa Brownovega zobatega kolesa.

V prisotnosti ATP se ParA veže na DNA (ATP pri tem hidrolizira). V naslednjem koraku se na ParA veže ParB, ki je vezan na parS (nosi plazmid) in pri tem iz nukleoida izrine ParA. Ta oddifundira v citoplazmo, kjer čaka, da se nanj ponovno veže ATP. Ker pa je ta korak zelo počasen, začne na nukleoidu primanjkovati ParA. ParB se torej premika po nukleoidu in za seboj pušča ParA praznino – gibanje plazmida je zato usmerjano stran od nižje koncentracije ParA. Plazmida bi se po replikaciji tako ločila, če bi bila koncentracija ParA med njima najnižja.
Obstaja več različnih modelov mehanizma Brownovega zobatega kolesa, vsi temeljijo na asimetriji distribucije ParA na bakterijskem nukleoidu. Delovanje lahko povežemo s konceptom požganega mostu – ko se ParB s plazmidnim tovorom premakne po nukleoidu, na svoji poti iz nukleoida odstranjuje ParA in s tem 'požge most za seboj', saj se zaradi odsotnosti Par A ne more vrniti nazaj. Predlagane verzije se med seboj razlikujejo po tem, kako asimetrija razporeditve ParA ustvari energijo, potrebno za gibanje in v vlogi, ki je pripisana bakterijskemu kromosomu in ParA oligomerizaciji.

Vse ATPaze tipa I uporabljajo mehanizem Brownovega zobatega kolesa, vendar pa je relevanten model najverjetneje odvisen od različnih biokemijskih značilnosti in ravni ekspresije ParA in ParB. [https://journals.asm.org/cms/10.1128/microbiolspec.plas-0023-2014/asset/3928d857-a2ad-4de1-9c2b-e5caecb4e75b/assets/graphic/plas-0023-2014-fig5.gif Slika 3]

=Nezdružljivost plazmidov kot posledica razporejanja v celici=
Dva različna plazmida, ki ne moreta stabilno obstajati v isti celici, sta nezdružljiva. Pri delitvah celice tako pride do izgube oziroma zmanjšanja števila vsaj enega od plazmidov, kar je posledica skupnih lastnosti nezdružljivih plazmidov. Do nezdružljivosti zaradi sorodnega načina razporejanja v celici pride tako pri razporejanju tipa 1 kot 2.

==Nezdružljivost pri ParA==
Če imamo v celici plazmid z visokim številom kopij in Par sistemom razporejanja, bo to onemogočilo stabilen soobstoj plazmida z enakim parA genom. Pretirano izražanje ParA, ki je prisoten v večih kopijah namreč povzroči, da se začneta plazmida ob delitvi naključno razporejati v hčerinske celice. Delež nezdružljivosti sovpada s koncentracijo ParA. Povečana koncentracija ParA destabilizira razporeditveni kompleks in mehanizem Brownovega zobatega kolesa, ki omogoča premikanje plazmidov po celici. Pri visoki koncentraciji ParA se praznine brez Par A lahko hitreje zapolnijo in tako onemogočijo gibanje plazmida po nukleoidu.

==Nezdružljivost pri ParB==
Analogno kot pri ParA dva plazmida, ki se razporejata s ParB, v isti celici nista stabilna, še posebej, če je eden od njiju plazmid z visokim številom kopij, saj je nezdružljivost odvisna od izražanja ParB. Previsoka koncentracija ParB najverjetneje povzroči koncentriranje plazmidov s parS genom v skupke in s tem zmanjša število plazmidov, ki se prosto gibljejo po celici. V tem primeru ParA ne more dovolj uspešno razdreti razporeditvenih kompleksov in sprostiti plazmidov, zato sčasoma pride do izgube enega od plazmidov. Hkrati so ugotovili, da lahko nekatere različice proteina, kot je ParBF, sprožijo rekombinacijo sorodnih plazmidov in tako povzročijo multimerizacijo. Multimer je plazmid, ki nastane s homologno rekombinacijo in vsebuje dve ponovitvi celotnega plazmidnega nukleotidnega zaporedja.

==Nezdružljivost pri enakih centromerih==
Če plazmida vsebujeta sorodno mesto za razporejanje, načeloma pride do nezdružljivosti. Vzrok ni povsem znan. Pri plazmidih z visokim številom kopij pride do naključnega razporejanja plazmidov, pri plazmidih, ki vsebujejo več parS mest pa tudi do zmanjšanega števila prostih ParB zaradi pretirane vezave na parS. Pri plazmidih z nizkim številom kopij opazimo zelo močno nezdružljivost, kjer je izguba števila plazmidov višja kot pri naključnem razporejanju. Eden od možnih vzrokov za to je pozna replikacija plazmidov. Če se eden od plazmidov podvoji ravno pred celično delitvijo, se kopiji namreč ne prerazporedita znotraj celice, ampak se obe dedujeta v isti hčerinski celici, kar privede do visoke izgube plazmidov.

=Regulacija izražanja par gena=
Izražanje par operonov direktno vpliva na stabilnost plazmidov in je v vseh primerih nadzorovano po principu avtoregulacije. Eden od proteinov par operona deluje kot represor, pogosto pa tudi eden od preostalih kot korepresor. V razporeditvenem sistemu tipa I so represorji ParA ATPaze, pri vseh ostalih sistemih pa proteini CBP. ParA represorji se z N-končnim delom s HTH (vijačnica-zavoj-vijačnica) motivom vežejo na DNA. Vezavno mesto ni povsem raziskano, vsebuje pa daljše obratne ponovitve, ki omogočijo vezavo ParA. Ta specifična vezava je mogoča ob vezavi ADP kot kofaktorja, pri vezavi ATP pa prevlada nespecifična vezava DNA, ki omogoči razporejanje plazmidov s pomočjo ParB.

=Zaključek=
Sistemi za razporejanje plazmidov so nujni za njihov obstoj in so kljub svoji preprostosti zelo natančno regulirani. Z dvema ključnima proteinoma in specifičnimi DNA zaporedji lahko predvsem plazmidi z manjšim številom kopij poskrbijo, da se ob delitvi uspešno dedujejo v obe hčerinski celici. Kljub široki uporabi plazmidnih vektorjev mnogi procesi, povezani z njihovim razporejanjem, še niso v celoti pojasnjeni. Raziskave v tej smeri bodo pripomogle k našemu razumevanju strukturne biologije in dinamike celotnega bakterijskega genoma.

=Viri=
Bouet, J.-Y.; Funnell, B. E. Plasmid Localization and Partition in Enterobacteriaceae. EcoSal Plus 2019, 8 (2), 10.1128/ecosalplus.ESP-0003–2019. https://doi.org/10.1128/ecosalplus.esp-0003-2019.

Schumacher, M. A. Bacterial Plasmid Partition Machinery: A Minimalist Approach to Survival. Curr. Opin. Struct. Biol. 2012, 22 (1), 72–79. https://doi.org/10.1016/j.sbi.2011.11.001.

Gerdes, K.; Møller-Jensen, J.; Jensen, R. B. Plasmid and Chromosome Partitioning: Surprises from Phylogeny. Mol. Microbiol. 2000, 37 (3), 455–466. https://doi.org/10.1046/j.1365-2958.2000.01975.x.

Baxter, J. C.; Funnell, B. E. Plasmid Partition Mechanisms. Microbiol. Spectr. 2014, 2 (6), 10.1128/microbiolspec.plas-0023–2014. https://doi.org/10.1128/microbiolspec.plas-0023-2014.

Brooks, A. C.; Hwang, L. C. Reconstitutions of Plasmid Partition Systems and Their Mechanisms. Plasmid 2017, 91, 37–41. https://doi.org/10.1016/j.plasmid.2017.03.004.

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

BIO2 Povzetki seminarjev 2023

2023-11-06T18:04:22Z

Karin Kunstelj: /* Karin Kunstelj - Potencialne terapije zdravljenja akutne mielonične levkemije najdene prav v metabolizmu celic kostnega mozga in njegovega mikrookolja */

= POVZETKI SEMINARJEV BIOKEMIJA 2023/24 =
==Anja Kokol - Pomen kompertmentalizirane signalizacije v membranskih raftih pri razvoju raka==
Raziskovanje lipidnih raftov, membranskih domen, bogatih s holesterolom in sfingolipidi, je izboljšalo razumevanje celične membrane pri signalni transdukciji. Te sortirne platforme igrajo ključno vlogo pri kompartmentalizaciji signalnih poti in s tem spodbujajo ali zavirajo preživetje, smrt in metastazo tumorskih celic. Transformirane celice vsebujejo višjo raven znotrajceličnega holesterola in s tem posledično več membranskih raftov. Rafti so, zraven prenosa signalov, pomembni za aktivacijo receptorjev, endocitozo, znotrajcelični promet in organizacijo z lipidi in proteini. V obliki lipidnih lupin zagotavljajo proteinom, ki so jih tako ločili od ostalih, primerno mikrookolje in s pomočjo takšnega mehanizma vklopijo ali izklopijo določene poti prenosa signala. Na celične procese pomembno vpliva asimetrija holesterola v plazemski membrani, ki se vzdržuje z aktivnim transportom holesterola iz notranjega v zunanji del. Zaradi prenosa signala po lipidnih raftih lahko pride do prekomerne ekspresije in aktivacije številnih poti in sistemov rastnih faktorjev, kar pripomore k razvoju tumorja. Eden od njih je tudi aktivator signalne poti PI3K/AKT, ki je pomemben udeleženec pri nastanku raka. Značilnost sesalskih celic je prisotnost receptorjev smrti na njihovi površini. Ti zagotavljajo sposobnost apoptoze. Ligandi receptorjev smrti sprožijo značilno signalizacijo preko oligomerizacije receptorjev, kar posledično povzroči rekrutiranje specializiranih adapterskih proteinov znotraj lipidnih raftov. S preučevanjem membranskih raftov se je rodil tudi koncept CASMER, s pomočjo katerega se je razvila nova ideja zdravljenja raka.

==Vid Kozel - Vloga onkogenov in tumor zavirajočih genov pri razvoju raka==
Onkogeni kodirajo okvarjene proteine ter s tem povzročajo tumorje. Nastanejo iz spremenjenih proto-onkogenov. Za naše zdravje so zelo nevarni, saj spodbujajo delovanje procesov, ki vodijo do raka. Aktivirajo se zaradi genetske spremembe proto-onkogenov, najpogosteje do tega pride zaradi točkovnih mutacij; mutacije z večjo funkcionalnostjo, kromosomske translokacije, virusna integracija, epigenetske spremembe, spremembe regulatornih proteinov. Tumor zavirajoči geni ali tumorski supresorji tvorijo regulatorne proteine, ki preprečujejo delitev rakavih celic ter spodbujajo popravljanje DNA. Aktivirajo se s transkripcijsko aktivacijo, posttranslacijskimi modifikacijami ali interakcijami med proteini. Njihova glavna naloga je vzdrževanje genoma, prav tako pa preprečujejo nenadzorovano rast celic.
Pot RAS-RAF-MEK-ERK je signalna pot onkogenov, ki ima vlogo pri rasti, delitvi, preživetju in diferenciaciji celic. Njena nenormalna aktivacija lahko povzroči nastanek tumorjev. Pot se začne z aktivacijo RAS, do katere pride zaradi zunajceličnih signalov. RAS potem aktivira še RAF in sproži kaskado fosforilacije. Nato se aktivira MEK, ki sproži dvojno fosforilacijo in aktivira ERK, aktivacija le-te pa vodi do razmnoževanja, preživetja ali diferenciacije celic.
TP53 je gen, ki kodira tumor supresorski protein p53, ta pa zatira tumorje. Na poškodbe DNA odgovarja tako, da ustavi celični cikel ter nato popravi DNA, sproži apoptozo ali pa senescenco. Njegovo delovanje inhibira MDM2, ki ga lahko dodatno stabilizira MDM4. Ob mutacijah na TP53, ter posledično na P53, ta izgubi sposobnost obrambe proti tumorjem.
Z ugotavljanjem mutacij onkogenov/tumorskih supresorjev, ali s tem da ti služijo kot biomarkerji, lahko zdravniki napovejo verjetno napredovanje raka ter izberejo ustrezno zdravljenje.

==Nina Majerle - Z G-proteini sklopljeni vzorčno prepoznavni receptorji izraženi v nevtrofilcih==
Nevtrofilci so najpogostejši levkociti v človeški krvi in so ključnega pomena za pravilno delovanje imunskega sistema. Na površini izražajo različne receptorje, ki prepoznavajo molekulske vzorce tipične za patogene organizme in za poškodovane gostiteljske celice. Ti receptorji so ključnega pomena za delovanje nevtrofilcev, saj jim omogočajo regulacijo vnetnega odziva, diferenciacijo, priklic drugih celic imunskega sistema in fagocitozo. Mnogi od teh receptorjev pripadajo družini z G-proteini sklopljenih receptorjev. GPCR-ji imajo značilno strukturo sedmih α-vijačnic, prenos signala prek GPCR-jev pa največkrat poteka preko heterotrimernih G-proteinov. Seminarska naloga obravnava tako splošne značilnosti GPCR-jev, kot tudi podrobneje opiše mehanizme delovanja in funkcije nekaterih bolj znanih GPCR-jev izraženih na membranah nevtrofilcev, ki delujejo po principu vzorčnega prepoznavanja: družina formil peptidnih receptorjev (FPRs), purinergični receptor P2Y2R in dva člana družine receptorjev prostih maščobnih kislin FFA2R in GPR84. Poleg tega prek relevantnih primerov razlaga nekatere ključne pojme in koncepte v biokemiji kot so ortosterično vezavno mesto, alosterični receptorski modulatorji, vzorčno prepoznavanje, homologna in heterologna desenzibilizacija, receptorska transaktivacija, funkcionalna selektivnost in pa tudi pojme, ki se nanašajo na same nevtrofilce kot sta kemotaksija in primiranje. Na koncu se seminarska naloga naveže še na uporabnost poznavanja strukture in delovanja GPCR-jev izraženih v nevtrofilcih pri zdravljenju različnih imunskih obolenj.

==Jakob Urh Veler - Gvanilil ciklaze kot ključni receptorji in encimi pri celični biosignalizaciji==
Družina proteinov gvanilat ciklaze/gvanilil ciklaze (GC) v svoji katalitični domeni ciklizirajo GTP v cGMP. Ciklični GMP je sekundarni sporočevalec. Z nadaljno kaskado vpliva na protein kinaze (cGK), fosfodiesteraze (PDE) in ionske kanalčke (CNG). So pomembne za pravilno delovanje več organskih sistemov. Glede na strukturne, funkcionalne in regulatorne značilnosti GC delimo na membranske (mGC/pGC) in topne (sGC) oblike. Poznamo tipične in atipične sGC. Po priporočeni nomenklaturi poznamo 7 tipov mGC: MG-A, MG-B, MG-C, MG-D, MG-E, MG-F in MG-G. Vlogo encima in receptorja opravljajo topne gvanilil ciklaze v citosolu in membranske na celični membrani. Aktivirane so lahko tudi z endogenim NO, O2, HCO3-, natriuretskimi hormoni in s Ca2+-vezanimi proteini. V nadaljevanju podrobneje opisana aktivacija sGC z NO ter aktivacija GC-A z atrijskim natriuretskim hormonom (ANF). Z manipulacijo genov za zapis gvanilil ciklaz so odkrili njihove vloge v celicah in pomen specifičnih domen. Z različno stopnjo izražanja izoencimov je v celicah visoka diverziteta GC, zato je to mrežo signalizacije brez in vivo opazovanja zahtevno raziskovati. Približno 60 let že raziskujejo gvanilil ciklaze. Razumevanje te signalne poti je ključnega pomena za zdravljenje določenih bolezenskih stanj, saj imajo zdravila več tarčnih mest za delovanje.

==Domen Trontelj - G protein sklopljeni receptorji v fiziologiji okusa in farmakologiji==
G protein sklopljeni receptorji (GPCR), predstavljajo največjo družino receptorjev pri sesalcih in so ključni za uravnavanje večine fizioloških funkcij. Poleg posredovanja pri zaznavi vonja in vida, so prav tako prenašalci signala treh osnovnih okusov- sladko, umami in grenko, prav tako pa so ključnega pomena pri zaznavanju okusa kokumi. Nahajajo se v specializiranih okuševalnih celicah (TRC) znotraj brbončic. Tip I okuševalnih GPCR-jev (TAS1R) so heterodimerni kompleksi, ki skužijo kot receptorji za sladko (TAS1R2/TAS1R3) ali umami (TAS1R1/TAS1R3) okus, medtem ko Tip II obsega monomerne receptorje za grenak okus ali pa kokumi/kalcijeve receptorje.
Receptorji za sladko, umami in kokumi delijo strukturne podobnosti, saj vsebujejo več mest za vezavo agonistov z izrazito selektivnostjo, medtem ko večina grenkih receptorjev vsebuje le eno vezavno mesto, ki neselektivno sprejme veliko različnih ligandov. Vezava agonistov na receptor aktivira sekundarnih prenašalce, kar privede do vdora kalcija, to vodi do depolarizacije celice in na koncu sprostitve nevrotransmiterja.
Kljub nedavnim napredkom na področju raziskav konformacijskih sprememb, potrebnih za aktivacijo receptorja, ostaja še veliko nerešenih. V zadnjih letih so različni pristopi, ki združujejo heterologno izražanje, mutagenezo, homologno modeliranje in knockout študije na miših, skupaj ponudili vpogled v strukturo in pozicijo vezavnih mest za ligande in mehanizme ortosterične in alosterične modulacije.

==Karin Kunstelj - Potencialne terapije zdravljenja akutne mielonične levkemije najdene prav v metabolizmu celic kostnega mozga in njegovega mikrookolja==
Izogibanje detekciji in odgovoru imunskega odziva sodi med glavne težave levkemije poleg neuspešne imunoterapije. Burne poti mikrookolja so v ozadju odgovora tako rakavih kot zdravil celic, problem pa se pojavi, ko rakave celice prevzamejo vodilno vlogo metabolizmov in nadzorujejo reakcije sebi v prid. Mednje spadata tudi produkcija energije in izogibanje detekciji in pa odgovoru imunskih celic. Novo možnost terapije bi potemtakem lahko predstavljalo ciljanje povezav med mikrookoljem kostnega mozga in levkemičnimi celicami. V seminarju je podrobno opisano mikrookolje kostnega mozga, pomembne metabolične poti ogljikovih hidratov, aminokislin in maščobnih kislin. Opisani so tudi procesi levkemičnih celic, ki zdravljenju povzročajo težave in neuspešnost. Prav tako opozori na nove potencialne terapije zdravljenja akutne mielonične levkemije. Svoj fokus orientirajo in najdejo prav v mikrookolju kostnega mozga in problematičnih levkemičnih celic. Metabolizem levkemičnih celic, ki povzroča obolenja in preglavice tako obrne v svoj prid. Na koncu pa še poudari na pomembnost dodatnih raziskav in študij zaradi nedovršenih, premalo eksaktnih in pa preveč nasprotujočih-si rezultatov.

==Tonja Oman Sušnik - Metabolizem glukoze, senescenca živčnih celic in Alzheimerjeva bolezen==
Alzheimerjeva bolezen je nevrodegenerativna bolezen z visoko pojavnostjo predvsem med starejšimi. Pri njej sčasoma pride do upada miselnih sposobnosti in razvoja drugih psiholoških motenj. Njen razvoj je sicer že precej dobro raziskan, a zdravila, ki bi v celoti odpravil škodo storjeno na možganih, še ne poznamo. Tekom same bolezni se prepleta mnogo simptomov, ki so odvisni eden od drugega. To so med drugimi inzulinska rezistenca, celična senescenca, nevroinflamacija, nalaganje proteinskih plakov in oslabljen metabolizem glukoze. Najpomembnejša pri tem je celična senescenca, ki je v močni povezavi s staranjem. Ta napade tako živčne celice kot tudi glialne celice in povzroči nalaganje proteinov ter oslabljeno energijsko proizvodnjo celice. Slabša energetska preskrbljenost, kar je za nevrone izredno nevarno in se odraža v njihovem slabšem delovanju ter zmanjšani sinaptični plastičnosti, pa je tudi posledica zmanjšanega prevzema glukoze. Z boleznijo se število glukoznih transporterjev zmanjšuje, veča pa se inzulinska rezistenca. Nevroni zato ne sprejmejo dovolj glukoze za proizvodnjo ATP. Kako bi samo znanje o teh fizioloških okvarah prenesli na zdravljenje, še ni znano, a na to temo poteka mnogo tekočih raziskav. Najbolj ugodno bi bilo odstranjevanje senescentih celic, neposredno targetiranje glukoznega metabolizma ali razbijanje proteinskih plakov. Pozitivne rezultate dajejo tudi raziskave, kjer so opazovali odzivnost metabolizma glukoze na srednje intenzivno vadbo. Ta se je že pri enkrat tedenski vadbi močno izboljšal, napredovanje bolezni pa skoraj popolnoma zaustavilo.

BIO2 Povzetki seminarjev 2023

2023-11-06T18:00:51Z

Karin Kunstelj: /* Karin Kunstelj - Potencialne terapije zdravljenja akutne mielonične levkemije najdene prav v metabolizmu celic kostnega mozga in njegovega mikrookolja */

= POVZETKI SEMINARJEV BIOKEMIJA 2023/24 =
==Anja Kokol - Pomen kompertmentalizirane signalizacije v membranskih raftih pri razvoju raka==
Raziskovanje lipidnih raftov, membranskih domen, bogatih s holesterolom in sfingolipidi, je izboljšalo razumevanje celične membrane pri signalni transdukciji. Te sortirne platforme igrajo ključno vlogo pri kompartmentalizaciji signalnih poti in s tem spodbujajo ali zavirajo preživetje, smrt in metastazo tumorskih celic. Transformirane celice vsebujejo višjo raven znotrajceličnega holesterola in s tem posledično več membranskih raftov. Rafti so, zraven prenosa signalov, pomembni za aktivacijo receptorjev, endocitozo, znotrajcelični promet in organizacijo z lipidi in proteini. V obliki lipidnih lupin zagotavljajo proteinom, ki so jih tako ločili od ostalih, primerno mikrookolje in s pomočjo takšnega mehanizma vklopijo ali izklopijo določene poti prenosa signala. Na celične procese pomembno vpliva asimetrija holesterola v plazemski membrani, ki se vzdržuje z aktivnim transportom holesterola iz notranjega v zunanji del. Zaradi prenosa signala po lipidnih raftih lahko pride do prekomerne ekspresije in aktivacije številnih poti in sistemov rastnih faktorjev, kar pripomore k razvoju tumorja. Eden od njih je tudi aktivator signalne poti PI3K/AKT, ki je pomemben udeleženec pri nastanku raka. Značilnost sesalskih celic je prisotnost receptorjev smrti na njihovi površini. Ti zagotavljajo sposobnost apoptoze. Ligandi receptorjev smrti sprožijo značilno signalizacijo preko oligomerizacije receptorjev, kar posledično povzroči rekrutiranje specializiranih adapterskih proteinov znotraj lipidnih raftov. S preučevanjem membranskih raftov se je rodil tudi koncept CASMER, s pomočjo katerega se je razvila nova ideja zdravljenja raka.

==Vid Kozel - Vloga onkogenov in tumor zavirajočih genov pri razvoju raka==
Onkogeni kodirajo okvarjene proteine ter s tem povzročajo tumorje. Nastanejo iz spremenjenih proto-onkogenov. Za naše zdravje so zelo nevarni, saj spodbujajo delovanje procesov, ki vodijo do raka. Aktivirajo se zaradi genetske spremembe proto-onkogenov, najpogosteje do tega pride zaradi točkovnih mutacij; mutacije z večjo funkcionalnostjo, kromosomske translokacije, virusna integracija, epigenetske spremembe, spremembe regulatornih proteinov. Tumor zavirajoči geni ali tumorski supresorji tvorijo regulatorne proteine, ki preprečujejo delitev rakavih celic ter spodbujajo popravljanje DNA. Aktivirajo se s transkripcijsko aktivacijo, posttranslacijskimi modifikacijami ali interakcijami med proteini. Njihova glavna naloga je vzdrževanje genoma, prav tako pa preprečujejo nenadzorovano rast celic.
Pot RAS-RAF-MEK-ERK je signalna pot onkogenov, ki ima vlogo pri rasti, delitvi, preživetju in diferenciaciji celic. Njena nenormalna aktivacija lahko povzroči nastanek tumorjev. Pot se začne z aktivacijo RAS, do katere pride zaradi zunajceličnih signalov. RAS potem aktivira še RAF in sproži kaskado fosforilacije. Nato se aktivira MEK, ki sproži dvojno fosforilacijo in aktivira ERK, aktivacija le-te pa vodi do razmnoževanja, preživetja ali diferenciacije celic.
TP53 je gen, ki kodira tumor supresorski protein p53, ta pa zatira tumorje. Na poškodbe DNA odgovarja tako, da ustavi celični cikel ter nato popravi DNA, sproži apoptozo ali pa senescenco. Njegovo delovanje inhibira MDM2, ki ga lahko dodatno stabilizira MDM4. Ob mutacijah na TP53, ter posledično na P53, ta izgubi sposobnost obrambe proti tumorjem.
Z ugotavljanjem mutacij onkogenov/tumorskih supresorjev, ali s tem da ti služijo kot biomarkerji, lahko zdravniki napovejo verjetno napredovanje raka ter izberejo ustrezno zdravljenje.

==Nina Majerle - Z G-proteini sklopljeni vzorčno prepoznavni receptorji izraženi v nevtrofilcih==
Nevtrofilci so najpogostejši levkociti v človeški krvi in so ključnega pomena za pravilno delovanje imunskega sistema. Na površini izražajo različne receptorje, ki prepoznavajo molekulske vzorce tipične za patogene organizme in za poškodovane gostiteljske celice. Ti receptorji so ključnega pomena za delovanje nevtrofilcev, saj jim omogočajo regulacijo vnetnega odziva, diferenciacijo, priklic drugih celic imunskega sistema in fagocitozo. Mnogi od teh receptorjev pripadajo družini z G-proteini sklopljenih receptorjev. GPCR-ji imajo značilno strukturo sedmih α-vijačnic, prenos signala prek GPCR-jev pa največkrat poteka preko heterotrimernih G-proteinov. Seminarska naloga obravnava tako splošne značilnosti GPCR-jev, kot tudi podrobneje opiše mehanizme delovanja in funkcije nekaterih bolj znanih GPCR-jev izraženih na membranah nevtrofilcev, ki delujejo po principu vzorčnega prepoznavanja: družina formil peptidnih receptorjev (FPRs), purinergični receptor P2Y2R in dva člana družine receptorjev prostih maščobnih kislin FFA2R in GPR84. Poleg tega prek relevantnih primerov razlaga nekatere ključne pojme in koncepte v biokemiji kot so ortosterično vezavno mesto, alosterični receptorski modulatorji, vzorčno prepoznavanje, homologna in heterologna desenzibilizacija, receptorska transaktivacija, funkcionalna selektivnost in pa tudi pojme, ki se nanašajo na same nevtrofilce kot sta kemotaksija in primiranje. Na koncu se seminarska naloga naveže še na uporabnost poznavanja strukture in delovanja GPCR-jev izraženih v nevtrofilcih pri zdravljenju različnih imunskih obolenj.

==Jakob Urh Veler - Gvanilil ciklaze kot ključni receptorji in encimi pri celični biosignalizaciji==
Družina proteinov gvanilat ciklaze/gvanilil ciklaze (GC) v svoji katalitični domeni ciklizirajo GTP v cGMP. Ciklični GMP je sekundarni sporočevalec. Z nadaljno kaskado vpliva na protein kinaze (cGK), fosfodiesteraze (PDE) in ionske kanalčke (CNG). So pomembne za pravilno delovanje več organskih sistemov. Glede na strukturne, funkcionalne in regulatorne značilnosti GC delimo na membranske (mGC/pGC) in topne (sGC) oblike. Poznamo tipične in atipične sGC. Po priporočeni nomenklaturi poznamo 7 tipov mGC: MG-A, MG-B, MG-C, MG-D, MG-E, MG-F in MG-G. Vlogo encima in receptorja opravljajo topne gvanilil ciklaze v citosolu in membranske na celični membrani. Aktivirane so lahko tudi z endogenim NO, O2, HCO3-, natriuretskimi hormoni in s Ca2+-vezanimi proteini. V nadaljevanju podrobneje opisana aktivacija sGC z NO ter aktivacija GC-A z atrijskim natriuretskim hormonom (ANF). Z manipulacijo genov za zapis gvanilil ciklaz so odkrili njihove vloge v celicah in pomen specifičnih domen. Z različno stopnjo izražanja izoencimov je v celicah visoka diverziteta GC, zato je to mrežo signalizacije brez in vivo opazovanja zahtevno raziskovati. Približno 60 let že raziskujejo gvanilil ciklaze. Razumevanje te signalne poti je ključnega pomena za zdravljenje določenih bolezenskih stanj, saj imajo zdravila več tarčnih mest za delovanje.

==Domen Trontelj - G protein sklopljeni receptorji v fiziologiji okusa in farmakologiji==
G protein sklopljeni receptorji (GPCR), predstavljajo največjo družino receptorjev pri sesalcih in so ključni za uravnavanje večine fizioloških funkcij. Poleg posredovanja pri zaznavi vonja in vida, so prav tako prenašalci signala treh osnovnih okusov- sladko, umami in grenko, prav tako pa so ključnega pomena pri zaznavanju okusa kokumi. Nahajajo se v specializiranih okuševalnih celicah (TRC) znotraj brbončic. Tip I okuševalnih GPCR-jev (TAS1R) so heterodimerni kompleksi, ki skužijo kot receptorji za sladko (TAS1R2/TAS1R3) ali umami (TAS1R1/TAS1R3) okus, medtem ko Tip II obsega monomerne receptorje za grenak okus ali pa kokumi/kalcijeve receptorje.
Receptorji za sladko, umami in kokumi delijo strukturne podobnosti, saj vsebujejo več mest za vezavo agonistov z izrazito selektivnostjo, medtem ko večina grenkih receptorjev vsebuje le eno vezavno mesto, ki neselektivno sprejme veliko različnih ligandov. Vezava agonistov na receptor aktivira sekundarnih prenašalce, kar privede do vdora kalcija, to vodi do depolarizacije celice in na koncu sprostitve nevrotransmiterja.
Kljub nedavnim napredkom na področju raziskav konformacijskih sprememb, potrebnih za aktivacijo receptorja, ostaja še veliko nerešenih. V zadnjih letih so različni pristopi, ki združujejo heterologno izražanje, mutagenezo, homologno modeliranje in knockout študije na miših, skupaj ponudili vpogled v strukturo in pozicijo vezavnih mest za ligande in mehanizme ortosterične in alosterične modulacije.

==Karin Kunstelj - Potencialne terapije zdravljenja akutne mielonične levkemije najdene prav v metabolizmu celic kostnega mozga in njegovega mikrookolja==
Izogibanje detekciji in odgovoru imunskega odziva sodi med glavne težave levkemije poleg neuspešne imunoterapije. Burne poti mikrookolja so v ozadju odgovora tako rakavih kot zdravil celic, problem pa se pojavi, ko rakave celice prevzamejo vodilno vlogo metabolizmov in nadzorujejo reakcije sebi v prid. Mednje spadata tudi produkcija energije in izogibanje detekciji in pa odgovoru imunskih celic. Novo možnost terapije bi potemtakem lahko predstavljalo ciljanje povezav med mikrookoljem kostnega mozga in levkemičnimi celicami. V seminarji je podrobno opisano mikrookolje kostnega mozga, pomembne metabolične poti ogljikovih hidratov, aminokislin in maščobnih kislin. Opisani so tudi procesi levkemičnih celic, ki zdravljenju povzročajo težave in neuspešnost. Prav tako opozori na nove potencialne terapije zdravljenja akutne mielonične levkemije. Svoj fokus orientirajo in najdejo prav v mikrookolju kostnega mozga in problematičnih levkemičnih celic. Metabolizem levkemičnih celic, ki povzroča obolenja in preglavice tako obrne v svoj prid. Na koncu pa še poudari na pomembnost dodatnih raziskav in študij zaradi nedovršenih, premalo eksaktnih in pa preveč nasprotujočih-si rezultatov.

==Tonja Oman Sušnik - Metabolizem glukoze, senescenca živčnih celic in Alzheimerjeva bolezen==
Alzheimerjeva bolezen je nevrodegenerativna bolezen z visoko pojavnostjo predvsem med starejšimi. Pri njej sčasoma pride do upada miselnih sposobnosti in razvoja drugih psiholoških motenj. Njen razvoj je sicer že precej dobro raziskan, a zdravila, ki bi v celoti odpravil škodo storjeno na možganih, še ne poznamo. Tekom same bolezni se prepleta mnogo simptomov, ki so odvisni eden od drugega. To so med drugimi inzulinska rezistenca, celična senescenca, nevroinflamacija, nalaganje proteinskih plakov in oslabljen metabolizem glukoze. Najpomembnejša pri tem je celična senescenca, ki je v močni povezavi s staranjem. Ta napade tako živčne celice kot tudi glialne celice in povzroči nalaganje proteinov ter oslabljeno energijsko proizvodnjo celice. Slabša energetska preskrbljenost, kar je za nevrone izredno nevarno in se odraža v njihovem slabšem delovanju ter zmanjšani sinaptični plastičnosti, pa je tudi posledica zmanjšanega prevzema glukoze. Z boleznijo se število glukoznih transporterjev zmanjšuje, veča pa se inzulinska rezistenca. Nevroni zato ne sprejmejo dovolj glukoze za proizvodnjo ATP. Kako bi samo znanje o teh fizioloških okvarah prenesli na zdravljenje, še ni znano, a na to temo poteka mnogo tekočih raziskav. Najbolj ugodno bi bilo odstranjevanje senescentih celic, neposredno targetiranje glukoznega metabolizma ali razbijanje proteinskih plakov. Pozitivne rezultate dajejo tudi raziskave, kjer so opazovali odzivnost metabolizma glukoze na srednje intenzivno vadbo. Ta se je že pri enkrat tedenski vadbi močno izboljšal, napredovanje bolezni pa skoraj popolnoma zaustavilo.

BIO2 Povzetki seminarjev 2023

2023-11-05T14:44:45Z

Karin Kunstelj: /* POVZETKI SEMINARJEV BIOKEMIJA 2023/24 */

= POVZETKI SEMINARJEV BIOKEMIJA 2023/24 =
==Anja Kokol - Pomen kompertmentalizirane signalizacije v membranskih raftih pri razvoju raka==
Raziskovanje lipidnih raftov, membranskih domen, bogatih s holesterolom in sfingolipidi, je izboljšalo razumevanje celične membrane pri signalni transdukciji. Te sortirne platforme igrajo ključno vlogo pri kompartmentalizaciji signalnih poti in s tem spodbujajo ali zavirajo preživetje, smrt in metastazo tumorskih celic. Transformirane celice vsebujejo višjo raven znotrajceličnega holesterola in s tem posledično več membranskih raftov. Rafti so, zraven prenosa signalov, pomembni za aktivacijo receptorjev, endocitozo, znotrajcelični promet in organizacijo z lipidi in proteini. V obliki lipidnih lupin zagotavljajo proteinom, ki so jih tako ločili od ostalih, primerno mikrookolje in s pomočjo takšnega mehanizma vklopijo ali izklopijo določene poti prenosa signala. Na celične procese pomembno vpliva asimetrija holesterola v plazemski membrani, ki se vzdržuje z aktivnim transportom holesterola iz notranjega v zunanji del. Zaradi prenosa signala po lipidnih raftih lahko pride do prekomerne ekspresije in aktivacije številnih poti in sistemov rastnih faktorjev, kar pripomore k razvoju tumorja. Eden od njih je tudi aktivator signalne poti PI3K/AKT, ki je pomemben udeleženec pri nastanku raka. Značilnost sesalskih celic je prisotnost receptorjev smrti na njihovi površini. Ti zagotavljajo sposobnost apoptoze. Ligandi receptorjev smrti sprožijo značilno signalizacijo preko oligomerizacije receptorjev, kar posledično povzroči rekrutiranje specializiranih adapterskih proteinov znotraj lipidnih raftov. S preučevanjem membranskih raftov se je rodil tudi koncept CASMER, s pomočjo katerega se je razvila nova ideja zdravljenja raka.

==Vid Kozel - Vloga onkogenov in tumor zavirajočih genov pri razvoju raka==
Onkogeni kodirajo okvarjene proteine ter s tem povzročajo tumorje. Nastanejo iz spremenjenih proto-onkogenov. Za naše zdravje so zelo nevarni, saj spodbujajo delovanje procesov, ki vodijo do raka. Aktivirajo se zaradi genetske spremembe proto-onkogenov, najpogosteje do tega pride zaradi točkovnih mutacij; mutacije z večjo funkcionalnostjo, kromosomske translokacije, virusna integracija, epigenetske spremembe, spremembe regulatornih proteinov. Tumor zavirajoči geni ali tumorski supresorji tvorijo regulatorne proteine, ki preprečujejo delitev rakavih celic ter spodbujajo popravljanje DNA. Aktivirajo se s transkripcijsko aktivacijo, posttranslacijskimi modifikacijami ali interakcijami med proteini. Njihova glavna naloga je vzdrževanje genoma, prav tako pa preprečujejo nenadzorovano rast celic.
Pot RAS-RAF-MEK-ERK je signalna pot onkogenov, ki ima vlogo pri rasti, delitvi, preživetju in diferenciaciji celic. Njena nenormalna aktivacija lahko povzroči nastanek tumorjev. Pot se začne z aktivacijo RAS, do katere pride zaradi zunajceličnih signalov. RAS potem aktivira še RAF in sproži kaskado fosforilacije. Nato se aktivira MEK, ki sproži dvojno fosforilacijo in aktivira ERK, aktivacija le-te pa vodi do razmnoževanja, preživetja ali diferenciacije celic.
TP53 je gen, ki kodira tumor supresorski protein p53, ta pa zatira tumorje. Na poškodbe DNA odgovarja tako, da ustavi celični cikel ter nato popravi DNA, sproži apoptozo ali pa senescenco. Njegovo delovanje inhibira MDM2, ki ga lahko dodatno stabilizira MDM4. Ob mutacijah na TP53, ter posledično na P53, ta izgubi sposobnost obrambe proti tumorjem.
Z ugotavljanjem mutacij onkogenov/tumorskih supresorjev, ali s tem da ti služijo kot biomarkerji, lahko zdravniki napovejo verjetno napredovanje raka ter izberejo ustrezno zdravljenje.

==Nina Majerle - Z G-proteini sklopljeni vzorčno prepoznavni receptorji izraženi v nevtrofilcih==
Nevtrofilci so najpogostejši levkociti v človeški krvi in so ključnega pomena za pravilno delovanje imunskega sistema. Na površini izražajo različne receptorje, ki prepoznavajo molekulske vzorce tipične za patogene organizme in za poškodovane gostiteljske celice. Ti receptorji so ključnega pomena za delovanje nevtrofilcev, saj jim omogočajo regulacijo vnetnega odziva, diferenciacijo, priklic drugih celic imunskega sistema in fagocitozo. Mnogi od teh receptorjev pripadajo družini z G-proteini sklopljenih receptorjev. GPCR-ji imajo značilno strukturo sedmih α-vijačnic, prenos signala prek GPCR-jev pa največkrat poteka preko heterotrimernih G-proteinov. Seminarska naloga obravnava tako splošne značilnosti GPCR-jev, kot tudi podrobneje opiše mehanizme delovanja in funkcije nekaterih bolj znanih GPCR-jev izraženih na membranah nevtrofilcev, ki delujejo po principu vzorčnega prepoznavanja: družina formil peptidnih receptorjev (FPRs), purinergični receptor P2Y2R in dva člana družine receptorjev prostih maščobnih kislin FFA2R in GPR84. Poleg tega prek relevantnih primerov razlaga nekatere ključne pojme in koncepte v biokemiji kot so ortosterično vezavno mesto, alosterični receptorski modulatorji, vzorčno prepoznavanje, homologna in heterologna desenzibilizacija, receptorska transaktivacija, funkcionalna selektivnost in pa tudi pojme, ki se nanašajo na same nevtrofilce kot sta kemotaksija in primiranje. Na koncu se seminarska naloga naveže še na uporabnost poznavanja strukture in delovanja GPCR-jev izraženih v nevtrofilcih pri zdravljenju različnih imunskih obolenj.

==Jakob Urh Veler - Gvanilil ciklaze kot ključni receptorji in encimi pri celični biosignalizaciji==
Družina proteinov gvanilat ciklaze/gvanilil ciklaze (GC) v svoji katalitični domeni ciklizirajo GTP v cGMP. Ciklični GMP je sekundarni sporočevalec. Z nadaljno kaskado vpliva na protein kinaze (cGK), fosfodiesteraze (PDE) in ionske kanalčke (CNG). So pomembne za pravilno delovanje več organskih sistemov. Glede na strukturne, funkcionalne in regulatorne značilnosti GC delimo na membranske (mGC/pGC) in topne (sGC) oblike. Poznamo tipične in atipične sGC. Po priporočeni nomenklaturi poznamo 7 tipov mGC: MG-A, MG-B, MG-C, MG-D, MG-E, MG-F in MG-G. Vlogo encima in receptorja opravljajo topne gvanilil ciklaze v citosolu in membranske na celični membrani. Aktivirane so lahko tudi z endogenim NO, O2, HCO3-, natriuretskimi hormoni in s Ca2+-vezanimi proteini. V nadaljevanju podrobneje opisana aktivacija sGC z NO ter aktivacija GC-A z atrijskim natriuretskim hormonom (ANF). Z manipulacijo genov za zapis gvanilil ciklaz so odkrili njihove vloge v celicah in pomen specifičnih domen. Z različno stopnjo izražanja izoencimov je v celicah visoka diverziteta GC, zato je to mrežo signalizacije brez in vivo opazovanja zahtevno raziskovati. Približno 60 let že raziskujejo gvanilil ciklaze. Razumevanje te signalne poti je ključnega pomena za zdravljenje določenih bolezenskih stanj, saj imajo zdravila več tarčnih mest za delovanje.

==Domen Trontelj - G protein sklopljeni receptorji v fiziologiji okusa in farmakologiji==
G protein sklopljeni receptorji (GPCR), predstavljajo največjo družino receptorjev pri sesalcih in so ključni za uravnavanje večine fizioloških funkcij. Poleg posredovanja pri zaznavi vonja in vida, so prav tako prenašalci signala treh osnovnih okusov- sladko, umami in grenko, prav tako pa so ključnega pomena pri zaznavanju okusa kokumi. Nahajajo se v specializiranih okuševalnih celicah (TRC) znotraj brbončic. Tip I okuševalnih GPCR-jev (TAS1R) so heterodimerni kompleksi, ki skužijo kot receptorji za sladko (TAS1R2/TAS1R3) ali umami (TAS1R1/TAS1R3) okus, medtem ko Tip II obsega monomerne receptorje za grenak okus ali pa kokumi/kalcijeve receptorje.
Receptorji za sladko, umami in kokumi delijo strukturne podobnosti, saj vsebujejo več mest za vezavo agonistov z izrazito selektivnostjo, medtem ko večina grenkih receptorjev vsebuje le eno vezavno mesto, ki neselektivno sprejme veliko različnih ligandov. Vezava agonistov na receptor aktivira sekundarnih prenašalce, kar privede do vdora kalcija, to vodi do depolarizacije celice in na koncu sprostitve nevrotransmiterja.
Kljub nedavnim napredkom na področju raziskav konformacijskih sprememb, potrebnih za aktivacijo receptorja, ostaja še veliko nerešenih. V zadnjih letih so različni pristopi, ki združujejo heterologno izražanje, mutagenezo, homologno modeliranje in knockout študije na miših, skupaj ponudili vpogled v strukturo in pozicijo vezavnih mest za ligande in mehanizme ortosterične in alosterične modulacije.

==Karin Kunstelj - Potencialne terapije zdravljenja akutne mielonične levkemije najdene prav v metabolizmu celic kostnega mozga in njegovega mikrookolja==
Izogibanje detekciji in odgovoru imunskega odziva sodi med glavne težave levkemije poleg neuspešne imunoterapije. Burne poti mikrookolja so v ozadju odgovora tako rakavih kot zdravil celic, problem pa se pojavi, ko rakave celice prevzamejo vodilno vlogo metabolizmov in nadzorujejo reakcije sebi v prid. Novo možnost terapije bi potemtakem lahko predstavljalo ciljanje povezav med mikrookoljem kostnega mozga in levkemičnim celicam. V seminarji je opisano mikrookolje kostnega mozga, pomembne metabolične poti ogljikovih hidratov, aminokislin in maščobnih kislin ter pa sami procesi levkemičnih celic, ki zdravljenju povzročajo težave in neuspešnost. Prav tako opozori na nove potencialne terapije zdravljenja akutne mielonične levkemije, ki svoj center najdejo prav v mikrookolju kostnega mozga. Na koncu pa še poudari na pomembnost dodatnih raziskav in študij.