Wiki FKKT - User contributions [en]

Vključevanje molekularne antene v celice mikroskopsko majhnih kremenastih alg (diatomej) za izboljšanje fotosintetske učinkovitosti

2021-05-20T06:29:29Z

Karin.dobravc.skof:

== UVOD ==

Fitoplankton ima zelo dober industrijski potencial za proizvodnjo novodobnih bio-goriv in biomase. V tem kontekstu je posebej zanimiva predvsem skupina kremenastih alg (diatomej), največja skupina mikroskopsko majhnih alg - mikroalg, ki skrbijo za primerne pH vrednosti morske vode in regulacijo količine CO2 v atmosferi. Prav tako pa so največji proizvajalec kisika v morskem ekosistemu. V preteklosti so se lotili optimizacije fotosintetske učinkovitosti z genskim inženiringom, na katerega so sprva stavili pri povečanju uporabnosti diatomej. Vendar pa se je ta tehnologija izkazala za neuporabno zaradi visokih stroškov in težav pri izvedbi. Kasneje so se namesto tega poslužili modifikacije mikroalginih celic z dodajanjem barvil, ki bi vplivala oz. zapolnila luknje v spektru absorpcije svetlobe, potrebne za fotosintezo. Vsa barvila niso bila učinkovita (barvila rodamini in BODIPY so se izkazala za toksična in bio-nekompatibilna), saj so uničila celice uporabljenih vrst mikroalg. Ugotovili so, da mora barvilo, ki bo učinkovito za uporabo izpolnjevati določene kriterije:
* barvilo ni toksično za organizem (biokompatibilnost),
* absorpcija in emisija svetlobe je v določenem delu spektra, ki je ugoden za energijski prenos med barvilom in algino fotosintezno enoto,
* barva mora imeti amfifilno kemijsko strukturo, da se hkrati učinkovito razprši v vodi in z lahkoto integrira v membrane mikroalginih celic [1].

== METODE ==

V članku je opisan mehanizem izboljšanja fotosintetske učinkovitosti z dodajanjem molekularnega barvila Cy5. Le to je bilo dodano gojišču mikroalg, ki se je ''in vivo'' z lahkoto integriralo v notranjost celic kremenaste alge ''Thalassiosira weissflogii''. Barvilo je tako delovalo kot umetna antena. Cy5 je bilo izbrano na podlagi komercialne dostopnosti, primernosti za uporabo v tehnikah slikanja biomolekularnih sistemov, amfifilne kemijske strukture in ker so absorpcijske ter emisijske lastnosti svetlobe Cy5 primerne za shranjevanje in prenos energije na klorofil alge ''Thalassiosira weissflogii'' (Cy5 absorbira svetlobo v območju 570-650 nm in odda pri 660 nm, kjer je absorpcija klorofila ''a'' pri kremenastih algah maksimalna). Cy5 je s tem delno zapolnila absorpcijsko luknjo v oranžnem delu spektra kremenastih alg in tako povečalo celično rast in proizvodnjo biomase. V eksperimentu, so kremenaste alge z dodanim barvilom Cy5 in brez, izpostavili temno:svetlemu ritmu (8h:16h). S kontrolnima poskusoma so preverjali ali do izboljšanja pride zaradi povečane učinkovitosti fotosinteze ali samega barvila, neodvisno od procesa fotosinteze. Pri prvem kontrolnem eksperimentu so raziskovalci kremenaste alge gojili v popolni temi, pri drugem pa so jih izpostavljali modri svetlobi (410-450 nm). Dodatne meritve ter opazovanja so opravili tudi s konfokalno mikroskopijo in časovno rešeno fluorescentno spektroskopijo. Spekter absorpcije pigmentov so ocenili z UV-VIS spektrofotometrom [1].

== REZULTATI ==

Dodatek barvila Cy5 v gojišče diatomej je povečal delitev celic za 40 % (vidna razlika s kontrolno skupino po 8 dneh), 23 % doprinos k suhi teži biomase, 12 % povečanje skupne mase lipidov C16 FAME, 49 % povečanje aktivnosti fotosinteze, za 50 % pa se je povečala tudi proizvodnja kisika. Povečal se je tudi parameter alfa, ki opisuje učinkovitost fotosinteze pri omejevanju intenzitete svetlobe, in sicer za 48 %. Prisotnost barvila v notranjosti celice in njegovo točno lokacijo, ter integracijo brez poškodb diatomejskih celic so potrdili s konfokalno mikroskopijo. Vzorec so opazovali v dveh fazah; 45min po dodatku barve v gojišče in po 8 dneh, ko je faza rasti dosegla plato. S tem so preverili vključitev Cy5 v celične strukture in celično morfologijo (da so potrdili vitalnost celic). V prvi fazi opazovanja so potrdili prisotnost Cy5 v frustulah diatomej. Lokacije v kloroplastih niso mogli potrditi, saj je prihajalo do interference z drugimi fotosinteznimi barvili kloroplasta. Z opazovanjem miotične pregrade, so potrdili prisotnost Cy5 tudi znotraj celic. Opazovanje diatomejskih celic po 8 dneh inkubacije s Cy5, je potrdilo sposobnost preživetja diatomej ob prisotnosti barvila. Interakcijo med Cy5 in fotosintezno enoto, med katerima je prišlo do Forsterjevega resonančnega prenosa energije (Cy5-donor, klorofil ''a''-prejemnik), so opazovali s časovno rešeno fluorescentno spektroskopijo. S kvantitativno detekcijo fotosinteznih podenot s pomočjo označevanja s protitelesi, so potrdili, da prisotnost barvila Cy5 ni vplivala na organizacijo fotosinteznega aparata [1].

== ZAKLJUČEK ==

Drastične klimatske spremembe in pomanjkanje energetskih surovin sta motivirala akademsko skupnost za raziskovanje modifikacije organizmov, pri katerih bi lahko izboljšali učinkovitost fotosinteze in posledično industrijsko pridelavo goriv in aktivnih kemijskih produktov. Zaradi omejitev izvedbe in proizvodnje gensko spremenjenih organizmov, so se usmerili v izboljšanje učinkovitosti fotosinteze z ''in vivo'' dodajanjem barvila Cy5. Ker to barvilo dosega potrebne kriterije, se je postopek izkazal za uporabnega, manj potratnega in problematičnega kot sama genska modifikacija, predvsem pa je učinkovit [1, 2].

== VIRI ==

# Leone, G., De la Cruz Valbuena, G., Cicco, S.R. et al. Incorporating a molecular antenna in diatom microalgae cells enhances photosynthesis. Sci Rep 11, 5209 (2021).
# Priyadarshani, I. & Rath, B. Commercial and industrial applications of micro algae–a review. J. Algal. Biomass Utln. 3, 89–100 (2012).

Vključevanje molekularne antene v celice mikroskopsko majhnih kremenastih alg (diatomej) za izboljšanje fotosintetske učinkovitosti

2021-05-19T19:52:24Z

Karin.dobravc.skof:

== UVOD ==

Fitoplankton ima zelo dober industrijski potencial za proizvodnjo novodobnih bio-goriv in biomase. V tem kontekstu je posebej zanimiva predvsem skupina kremenastih alg (diatomej), največja skupina mikroskopsko majhnih alg - mikroalg, ki skrbijo za primerne pH vrednosti morske vode in regulacijo količine CO2 v atmosferi. Prav tako pa so največji proizvajalec kisika v morskem ekosistemu. V preteklosti so se lotili optimizacije fotosintetske učinkovitosti z genskim inženiringom, na katerega so sprva stavili pri povečanju uporabnosti diatomej. Vendar pa se je ta tehnologija izkazala za neuporabno zaradi visokih stroškov in težav pri izvedbi. Kasneje so se namesto tega poslužili modifikacije mikroalginih celic z dodajanjem barvil, ki bi vplivala oz. zapolnila luknje v spektru absorpcije svetlobe, potrebne za fotosintezo. Vsa barvila niso bila učinkovita (barvila rodamini in BODIPY so se izkazala za toksična in bio-nekompatibilna), saj so uničila celice uporabljenih vrst mikroalg. Ugotovili so, da mora barvilo, ki bo učinkovito za uporabo izpolnjevati določene kriterije:
* barvilo ni toksično za organizem (biokompatibilnost),
* absorpcija in emisija svetlobe je v določenem delu spektra, ki je ugoden za energijski prenos med barvilom in algino fotosintezno enoto,
* barva mora imeti amfifilno kemijsko strukturo, da se hkrati učinkovito razprši v vodi in z lahkoto integrira v membrane mikroalginih celic [1].

== METODE ==

V članku je opisan mehanizem izboljšanja fotosintetske učinkovitosti z dodajanjem molekularnega barvila Cy5. Le to je bilo dodano gojišču mikroalg, ki se je ''in vivo'' z lahkoto integriralo v notranjost celic kremenaste alge ''Thalassiosira weissflogii''. Barvilo je tako delovalo kot umetna antena. Cy5 je bilo izbrano na podlagi komercialne dostopnosti, primernosti za uporabo v tehnikah slikanja biomolekularnih sistemov, amfifilne kemijske strukture in ker so absorpcijske ter emisijske lastnosti svetlobe Cy5 primerne za shranjevanje in prenos energije na klorofil alge ''Thalassiosira weissflogii'' (Cy5 absorbira svetlobo v območju 570-650 nm in odda pri 660 nm, kjer je absorpcija klorofila ''a'' pri kremenastih algah maksimalna). Cy5 je s tem delno zapolnila absorpcijsko luknjo v oranžnem delu spektra kremenastih alg in tako povečalo celično rast in proizvodnjo biomase. V eksperimentu, so kremenaste alge z dodanim barvilom Cy5 in brez, izpostavili temno:svetlemu ritmu (16h:8h). S kontrolnima poskusoma so preverjali ali do izboljšanja pride zaradi povečane učinkovitosti fotosinteze ali samega barvila, neodvisno od procesa fotosinteze. Pri prvem kontrolnem eksperimentu so raziskovalci kremenaste alge gojili v popolni temi, pri drugem pa so jih izpostavljali modri svetlobi (410-450 nm). Dodatne meritve ter opazovanja so opravili tudi s konfokalno mikroskopijo in časovno rešeno fluorescentno spektroskopijo. Spekter absorpcije pigmentov so ocenili z UV-VIS spektrofotometrom [1].

== REZULTATI ==

Dodatek barvila Cy5 v gojišče diatomej je povečal delitev celic za 40 % (vidna razlika s kontrolno skupino po 8 dneh), 23 % doprinos k suhi teži biomase, 12 % povečanje skupne mase lipidov C16 FAME, 49 % povečanje aktivnosti fotosinteze, za 50 % pa se je povečala tudi proizvodnja kisika. Povečal se je tudi parameter alfa, ki opisuje učinkovitost fotosinteze pri omejevanju intenzitete svetlobe, in sicer za 48 %. Prisotnost barvila v notranjosti celice in njegovo točno lokacijo ter integracijo brez poškodb diatomejskih celic so potrdili s konfokalno mikroskopijo. Vzorec so opazovali v dveh fazah; 45min po dodatku barve v gojišče in po 8 dneh, ko je faza rasti dosegla plato. S tem so preverili vključitev Cy5 v celične strukture in celično morfologijo (da so potrdili vitalnost celic). V prvi fazi opazovanja so potrdili prisotnost Cy5 v frustulah diatomej. Lokacije v kloroplastih niso mogli potrditi, saj je prihajalo do interference z drugimi fotosinteznimi barvili kloroplasta. Z opazovanjem miotične pregrade, so potrdili prisotnost Cy5 tudi znotraj celic. Opazovanje diatomejskih celic po 8 dneh inkubacije s Cy5, je potrdilo sposobnost preživetja diatomej ob prisotnosti barvila. Interakcijo med Cy5 in fotosintezno enoto, med katerima je prišlo do Forsterjevega resonančnega prenosa energije (Cy5-donor, klorofil ''a''-prejemnik), so opazovali s časovno rešeno fluorescentno spektroskopijo. S kvantitativno detekcijo fotosinteznih podenot s pomočjo označevanja s protitelesi, so potrdili, da prisotnost barvila Cy5 ni vplivala na organizacijo fotosinteznega aparata [1].

== ZAKLJUČEK ==

Drastične klimatske spremembe in pomanjkanje energetskih surovin sta motivirala akademsko skupnost za raziskovanje modifikacije organizmov, pri katerih bi lahko izboljšali učinkovitost fotosinteze in posledično industrijsko pridelavo goriv in aktivnih kemijskih produktov. Zaradi omejitev izvedbe in proizvodnje gensko spremenjenih organizmov, so se usmerili v izboljšanje učinkovitosti fotosinteze z ''in vivo'' dodajanjem barvila Cy5. Ker to barvilo dosega potrebne kriterije, se je postopek izkazal za uporabnega, manj potratnega in problematičnega kot sama genska modifikacija, predvsem pa je učinkovit [1, 2].

== VIRI ==

# Leone, G., De la Cruz Valbuena, G., Cicco, S.R. et al. Incorporating a molecular antenna in diatom microalgae cells enhances photosynthesis. Sci Rep 11, 5209 (2021).
# Priyadarshani, I. & Rath, B. Commercial and industrial applications of micro algae–a review. J. Algal. Biomass Utln. 3, 89–100 (2012).

2019-08-21T19:54:08Z

Karin.dobravc.skof: Removing all content from page

MBT seminarji 2019

2019-08-21T19:50:27Z

Karin.dobravc.skof:

'''Seznam seminarjev iz Molekularne biotehnologije v študijskem letu 2018/19'''

Na tej strani je seznam odobrenih člankov za seminar ter povezave do člankov in do povzetkov, ki jih morate objaviti najkasneje do torka do polnoči v tednu, ko imate seminar (v četrtek). Angleški naslov prevedite tudi v slovenščino - to bo naslov povzetka, ki ga objavite na posebni strani, tako kot so to naredili kolegi pred vami (oz. predlani).

Način vnosa:

# The importance of ''Arabidopsis'' glutathione peroxidase 8 for protecting ''Arabidopsis'' plant and ''E. coli'' cells against oxidative stress (A. Gaber; GM Crops & Food 5(1), 2014; http://dx.doi.org/10.4161/gmcr.26979) Pomen glutation peroksidaze 8 iz repnjakovca za zaščito rastline ''Arabidopsis thaliana'' in bakterije ''Escherichia coli'' pred oksidativnim stresom. Janez Novak
(slovenski naslov povežite z novo stranjo, na kateri bo povzetek)

'''Naslovi odobrenih člankov po temah:'''

'''Gensko spremenjene rastline''' (14. marec) 
# Production of functional human interleukin 37 using plants (N. Alqazlan, H. Diao, A. M. Jevnikar, and S. Ma; Plant Cell Rep. 38 (3), Mar. 2019; https://doi.org/10.1007/s00299-019-02377-2). [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Proizvodnja_funkcionalnega_%C4%8Dlove%C5%A1kega_IL37_v_rastlinah Proizvodnja funkcionalnega človeškega interlevkina 37 v rastlinah. Špela Malenšek]

'''Gensko spremenjene živali''' (21. marec) 
# Myopia disease mouse models: a missense point mutation (S673G) and a protein-truncating mutation of the ''Zfp644'' mimic human disease phenotype. (K. I. Szczerkowska ''et al.''; Cell Biosci. 9, 2019; https://doi.org/10.1186/s13578-019-0280-4). [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Mi%C5%A1ji_modeli_kratkovidnosti:_druga%C4%8Dnopomenska_to%C4%8Dkovna_mutacija_%28S673G%29_in_skraj%C5%A1evalna_mutacija_v_Zfp644_posnemata_fenotip_%C4%8Dlove%C5%A1ke_bolezni Mišji modeli kratkovidnosti: drugačnopomenska točkovna mutacija (S673G) in skrajševalna mutacija v ''Zfp644'' posnemata fenotip človeške bolezni] Rok Miklavčič
# A chicken bioreactor for efficient production of functional cytokines (Herron L.R. ''et al.''; BMC Biotechnol. 18 (1), Dec. 2018; https://doi.org/10.1186/s12896-018-0495-1).[http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Uporaba_kokošjega_bioreaktorja_za_učinkovito_proizvodnjo_funkcionalnih_citokinov Uporaba kokošjega bioreaktorja za učinkovito proizvodnjo funkcionalnih citokinov] Blaž Lebar
# Influence of a growth hormone transgene on the genetic architecture of growth-related traits: A comparative analysis between transgenic and wild-type coho salmon (M. Kodama, K. A. Naish in R. H. Devlin; Evol Appl. 11(10), 2018; https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6231474/). [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Vpliv_transgena_rastnega_hormona_na_genetsko_arhitekturo_lastnosti_povezanimi_z_rastjo Vpliv transgena rastnega hormona na genetsko arhitekturo lastnosti povezanimi z rastjo: primerjalna analiza transgenega srebrnega lososa in srebrnega lososa divjega tipa] Nuša Kelhar

'''Okolje''' (4. april) 
# Bioremediation of soil long-term contaminated with PAHs by algal-bacterial synergy of Chlorella sp. MM3 and Rhodococcus wratislaviensis strain 9 in slurry phase (S.R.Subashchandrabose, K. Venkateswarlu in K. Venkidusamy; Sci. Total Environ., 2019; https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S004896971835349X). [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Bioremediacija_zemlje%2C_dolgotrajno_kontaminirane_s_PAH Bioremediacija zemlje, dolgotrajno kontaminirane s policikličnimi aromatskimi ogljikovodiki z sinergijo alge Chlorella sp. MM3 in seva 9 bakterije Rhodococcus wratislaviensis v suspenziji.] Eva Rajh
# Anaerobic degradation of xenobiotic isophthalate by the fermenting bacterium ''Syntrophorhabdus aromaticivorans'' (M. Junghare, D. Spiteller in B. Schink; ISME J, 2019; https://doi.org/10.1038/s41396-019-0348-5). [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Anaerobna_razgradnja_izoftalata_pri_fermentacijski_bakteriji_Syntrophorhabdus_aromaticivorans Anaerobna razgradnja ksenobiotika izoftalata pri fermentirajoči bakteriji ''Syntrophorhabdus aromaticivorans'']. Elvira Boršič
# Biodegradation and toxicity of emerging contaminants: Isolation of an exopolysaccharide-producing ''Sphingomonas sp.'' for ionic liquids bioremediation. (M. Koutinas ''et al.''; J. Haz. Mat. 365, Mar. 2019; https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2018.10.059). [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Biorazgradnja_in_toksičnost_nastalih_produktov Biorazgradnja in toksičnost nastalih produktov: izolacija mikroorganizma Sphingomonas MKIV, ki proizvaja eksopolisaharide, za bioremediacijo ionskih tekočin] Katja Dolenc

'''Terapevtski proteini in protitelesa''' (11. april) 
# Constructive approach for synthesis of a functional IgG using a reconstituted cell-free protein synthesis system (S. Murakami ''et al''; Scientific Reports 9, 2019; https://doi.org/10.1038/s41598-018-36691-8). [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/U%C4%8Dinkovit_pristop_za_sintezo_funkcionalnega_IgG_z_uporabo_rekonstruiranega_brezceli%C4%8Dnega_sistema_za_sintezo_proteinov Učinkovit pristop za sintezo funkcionalnega IgG z uporabo rekonstruiranega brezceličnega sistema za sintezo proteinov.] Vida Štrancar
# New therapeutic approach for targeting Hippo signalling pathway (L. Dominguez-Berrocal ''et al''; Scientific Reports 9(4771), 2019; https://www.nature.com/articles/s41598-019-41404-w). [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Nov_terapevtski_pristop_za_ciljanje_signalne_poti_Hippo Nov terapevtski pristop za ciljanje signalne poti Hippo.] Ana Halužan Vasle
# Use of a design of experiments approach to optimise production of a recombinant antibody fragment in the periplasm of Escherichia coli: selection of signal peptide and optimal growth conditions (Kasli ''et al''. AMB Expr (2019) 9:5; https://doi.org/10.1186/s13568-018-0727-8). [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Uporaba_pristopa_načrtovanja_eksperimentov_za_optimizacijo_proizvodnje_rekombinantnega_fragmenta_protitelesa_v_periplazmi_Escherichie_coli:_izbira_signalnega_peptida_in_optimalnih_pogojev_rasti Uporaba pristopa načrtovanja eksperimentov za optimizacijo proizvodnje rekombinantnega fragmenta protitelesa v periplazmi ''Escherichie coli'': izbira signalnega peptida in optimalnih pogojev rasti.] Nina Mavec

'''Diagnostiki in cepiva''' (18. april) 
# A viral-vectored RSV vaccine induces long-lived humoral immunity in cotton rats (J. Grieves, Z. Yin, A. Garcia-Sastre et al.; Vaccine 36(26), 2018; https://doi.org/10.1016/j.vaccine.2018.04.089) [[Cepivo proti RSV, pripravljeno z virusnim vektorjem, inducira dolgotrajno humoralno imunost pri bombažnih podganah]]. Nina Kobe
# Optimization of a multivalent peptide vaccine for nicotine addiction (D. F. Zeigler, R. Roque, C. H. Clegg; Vaccine 37(12), 2019; https://doi.org/10.1016/j.vaccine.2019.02.003) [[Optimizacija večvalentnega peptidnega cepiva za nikotinsko odvisnost]]. Iza Oblak
# Design of a Type-1 Diabetes Vaccine Candidate Using Edible Plants Expressing a Major Autoantigen (E. Bertini ''et al''., Front. Plant Sci. 9, 2018 https://doi.org/10.3389/fpls.2018.00572) [[Načrtovanje kandidatnega cepiva za diabetes tipa I s pomočjo užitnih rastlin, ki izražajo pomemben avtoantigen]]. Katarina Petra van Midden

'''LMW učinkovine''' (25. april) 
# Metabolic engineering of ''Escherichia coli'' for de novo biosynthesis of vitamin B12 (H. Fang ''et al.'', Nat Commun. 9(1), 2018 https://doi.org/10.1038/s41467-018-07412-6). [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Metabolno_in%C5%BEenirstvo_bakterije_Escherichia_coli_za_de_novo_sintezo_vitamina_B12 Metabolno inženirstvo bakterije ''Escherichia coli'' za ''de novo'' sintezo vitamina B12]. Valentina Novak
# Genome-Wide Mutagenesis Links Multiple Metabolic Pathways with Actinorhodin Production in ''Streptomyces coelicolor'' (Z. Xu ''et al'', Appl. Environ. Microbiol. 85(7), 2019, https://doi.org/10.1128/AEM.03005-18). [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Mutageneza_celotnega_genoma_odkriva_povezave_med_metabolnimi_potmi_in_produkcijo_aktinorhodina_v_Streptomyces_coelicolor Mutageneza celotnega genoma odkriva povezave med metabolnimi potmi in produkcijo aktinorhodina v ''Streptomyces coelicolor''.] David Titovšek
# Cost-effective production of recombinant peptides in ''Escherichia coli'' (A. Gaglione ''et al'', N. Biotechnol. 51, 2019, https://doi.org/10.1016/j.nbt.2019.02.004.) [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Stro%C5%A1kovno_u%C4%8Dinkovita_proizvodnja_rekombinantnih_peptidov_v_Escherichia_coli Stroškovno učinkovita proizvodnja rekombinantnih peptidov v ''Escherichia coli''] Bor Klančnik

'''Male molekule in polimeri''' (9. maj) 
# Metabolic engineering of the thermophilic filamentous fungus ''Myceliophthora thermophila'' to produce fumaric acid (S. Gu et al.; Biotechnology for Biofuels, 11(1), 2019; https://doi.org/10.1186/s13068-018-1319-1)[http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Metabolni_inženiring_termofilne_filamentozne_glive_Myceliophthora_thermophila_za_proizvodnjo_fumarne_kisline Metabolni inženiring termofilne filamentozne glive ''Myceliophthora thermophila'' za proizvodnjo fumarne kisline]Primož Bembič
# Eco-friendly Grafting of Chitosan as a Biopolymer onto Wool Fabrics Using Horseradish Peroxidase (L. Xu, N. Zhang, Fibers and Polymers, 20(2), 2019; https://doi.org/10.1007/s12221-019-8546-3).[http://http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Okolju_prijazna_vezava_hitozana_kot_biopolimera_na_volno%2C_z_uporabo_peroksidaze_hrena Okolju prijazna vezava hitozana kot biopolimera na volno, z uporabo peroksidaze hrena] Karin Dobravc Škof

'''Pretvorba biomase in bioenergenti''' (16. maj) 
# Potential of sustainable bioenergy production from ''Synechocystis'' sp. cultivated in wastewater at large scale – A low cost biorefinery approach (V. Ashokkumar, W.-H. Shen, C. Ngamcharussrivichai, E. Agila in F. N. Ani; Energy Conversion and Management 186, 2019; https://doi.org/10.1016/j.enconman.2019.02.056) [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Potencial_trajnostne_proizvodnje_bioenergije_iz_Synechocystis_sp.%2C_gojene_v_odpadnih_vodah_v_velikem_merilu_%E2%80%93_pristop_nizkocenovne_biorafinerije Potencial trajnostne proizvodnje bioenergije iz ''Synechocystis'' sp., gojene v odpadnih vodah v velikem merilu – pristop nizkocenovne biorafinerije] Maksimiljan Adamek
# Life-cycle assessment of biofuel production from microalgae via various bioenergy conversion systems (C.-H. Sun ''et al.''; Energy 171, 2019; https://doi.org/10.1016/j.energy.2019.01.074) [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Napoved_%C5%BEivljenjskega_cikla_proizvodnje_biogoriva_iz_mikroalg_preko_razli%C4%8Dnih_sistemov_pretvorbe_bioenergije Napoved življenjskega cikla proizvodnje biogoriva iz mikroalg preko različnih sistemov pretvorbe bioenergije] Aljoša Marinko
# ''n''-Butanol and ethanol production from cellulose by ''Clostridium cellulovorans'' overexpressing heterologous aldehyde/alcohol dehydrogenases (T. Bao, J. Zhao, J. Li, X. Liu in S.-T. Yang; Bioresource Technology 285, 2019; https://doi.org/10.1016/j.biortech.2019.121316) [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Proizvodnja_n-butanola_in_etanola_iz_celuloze_v_bakteriji_Clostridium_cellulovorans_s_prekomernim_izra%C5%BEanjem_aldehid_in_alkohol_dehidrogenaz Proizvodnja ''n''-butanola in etanola iz celuloze v bakteriji ''Clostridium cellulovorans'' s prekomernim izražanjem aldehid in alkohol dehidrogenaz] Jošt Hočevar

'''Novi pristopi v molekularni biotehnologiji''' (23. maj) 
# Transgenic rhesus monkeys carrying the human MCPH1 gene copies show human-like neoteny of brain development (Shi L, Luo X, Jiang J, Hu T, et al. National Science Review, nwz043, https://doi.org/10.1093/nsr/nwz043)[http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/V_transgenskih_opicah_rhesus%2C_ki_so_prena%C5%A1alke_vstavljenega_%C4%8Dlove%C5%A1kega_gena_MCPH1%2C_je_opazen_podoben_razvoj_mo%C5%BEganov%2C_kot_pri_%C4%8Dloveku V transgenskih opicah rhesus, ki so prenašalke vstavljenega človeškega gena MCPH1, je opazen podoben razvoj možganov, kot pri človeku] Katja Kunčič
# Dynamic DNA material with emergent locomotion behavior powered by artificial metabolism (Hamada in sod., Sci. Robotics, 2019; https://doi.org/10.1126/scirobotics.aaw3512) [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Dinami%C4%8Den_DNA_nanomaterial_s_porajajo%C4%8Dim_se_obna%C5%A1anjem_lokomocije Dinamičen DNA nanomaterial s porajajočim se obnašanjem lokomocije] Peter Pečan
# Role of contacts in long-range protein conductance (B. Zhang et al.; PNAS 119 (13), 2019) https://www.pnas.org/content/116/13/5886) [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Vloga_stikov_pri_proteinski_prevodnosti_na_velike_razdalnje Vloga stikov pri proteinski prevodnosti na velike razdalnje] Jaka Kos

'''Rezervni termin''' (30. maj) 
# krCRISPR: an easy and efficient strategy for generating conditional knockout of essential genes in cells (B. Wang ''et al.'', JBE 13:35, 2019; https://doi.org/10.1186/s13036-019-0150-y) [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/KrCRISPR:_enostavna_in_u%C4%8Dinkovita_strategija_generiranja_pogojnega_izbijanja_esencialnih_genov krCRISPR: enostavna in učinkovita strategija generiranja pogojnega izbijanja esencialnih genov] Mia Žganjar
# Engineering Protein-Secreting Plasma Cells by Homology-Directed Repair in Primary Human B Cells (Hung ''et al.'', Mol Ther. 7;26(2):456-467. <noinclude>https://doi.org/10.1016/j.ymthe.2017.11.012.</noinclude>). [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/In%C5%BEenirstvo_spreminjanja_plazmatk_s_popravljanjem_primarnih_%C4%8Dlove%C5%A1kih_celic_B_na_osnovi_homologije Inženirstvo spreminjanja plazmatk s popravljanjem primarnih človeških celic B na osnovi homologije]. Nives Ražnjević
# Ana Müller

Nazaj na predmet [[Molekularna_biotehnologija]].

Okolju prijazna vezava hitozana kot biopolimera na volno, z uporabo peroksidaze hrena

2019-08-21T19:40:42Z

Karin.dobravc.skof: New page: Volna je naravno proteinsko vlakno, ki ima široko uporabo v industriji. Do sedaj so bili encimi in hitozan pogosto uporabljeni v postopku modifikacije volne, z namenom zmanjševanja onesn...

Volna je naravno proteinsko vlakno, ki ima široko uporabo v industriji. Do sedaj so bili encimi in hitozan pogosto uporabljeni v postopku modifikacije volne, z namenom zmanjševanja onesnaževanja v tekstilni industriji. Lotili so se novega, alternativnega postopka predelave volne z vezavo hitozana na volno s pomočjo peroksidaze hrena (HRP), z namenom, da bi izboljšali in obogatili njene lastnosti.
Hitozan je drugi najpogosteje uporabljen naravni polimer, takoj za kolagenom. Proizvedejo ga s postopkom odstranjevanja acetilne skupine iz hitina. Hitin pa najdemo v celičnih stenah gliv ali pa zunanjem skeletu rakov. Hitozan so uporabili zato, ker je ne toksičen, biokompatibilen, biorazgradljiv, vpija vlago, kemijsko je reaktiven ter deluje mikrobno. Da se hitozan boljše veže, ga moramo obdelati z encimi, kar je hkrati tudi način, ki velja za okolju najbolj prijaznega. Obdela se ga z encimom peroksidaze iz hrena [2].

== Eksperimentalni del ==

=== Priprava vzorcev ===
Meritve so opravili na treh različnih vrstah vzorcev volne. V prvem vzorcu so izvedli encimsko reakcijo med hitozanom in vzorčnimi spojinami volne. Hitozanski raztopini so v procesu dodali HRP, PHAD (p-hidroksifenilacetamid) in peroksid, da so dobili končno raztopino polimera. Drugi vzorec je bila obdelana volna s 3% DCCA (dikloroizocijanuronsko kislino). V primeru tretjega vzorca volne, so 5g volne inkubirali v pufru, hitozanu in HRP. Tako so dobili predhodno obdelana vlakna volne s hitozanom. Kontrolni vzorci so bili obdelani s HRP ali z vodikovim peroksidom [1].

=== Meritve ===
Opravili so UV-Vis sprektroskopijo za analizo absorpcije vezanega hitozana na PHAD. IR spektroskopija s Fourierovo transformacijo (FTIR) je bila izvedena za analizo strukture vezanega hitozana s PHAD in vezanega hitozana na obdelano volno. Termično analizo spremembe temperature mase vzorca skozi čas, so opravili s termogravimetrično analizo. Termične lastnosti volne so opazovali še s DSC tehniko. Morfologijo vzorcev so preverili s mikroskopskim elektronskim slikanjem(SEM). Učinkovitost kemijske vezave hitozana so določili z modrim bromofenolom ter jo računsko določili. Preko meritve kontaktnega kota so določili kako se volna zmoči pri sobni temperaturi. Proces barvanja so ovrednotili s parametrom K/S, ki nam pove moč oziroma intenziteto obarvanosti vzorca. Krčenje blaga so izrazili v procentih, natezno trdnost pa izmerili z elektronsko napravo za določanje trdnosti vlaknin. Na koncu pa so naredili še antibakterijski test za rast bakterije ''E. coli'' na volni.

== Rezultati in analiza ==

UV-Vis spektroskopija je pokazala, da je hitozan lahko vstavljen na PHAD s sistemom HRP/H2O2. Iz primerjave spektra FTIR analize lahko vidimo, da ni bilo nobene očitne razlike med neobdelano volno in predhodno obdelano volno in nanjo vezanim hitozanom. Iz grafov termične analize je bilo razvidno, da je imela neobdelana volna višjo temperaturo, pri kateri poteče proces pretvorbe iz trdnega v viskozno stanje. Zaključek termične analize je bil, da ima obdelana volna s hitozanom boljšo termično stabilnost. Z metodo SEM so primerjali morfologijo površja. Vlakna predhodno obdelane volne so videti bolj gladka, kar je lahko posledica oksidacije. Učinkovitost vezave hitozana na obdelano volno je bila boljša, kot v primeru vezave hitozana na neobdelano volno. Do te razlike je prišlo zato, ker je predhodna obdelava volne uničila vlakna in s tem omogočila boljšo izpostavljenost za vezavo hidrofilnih skupin. Kontaktni kot je pri neobdelani volni bil večji kot pri obdelani, kar so pripisali uničenju vlaken v procesu obdelave z oksidacijo DCCA in nastanek polarnih skupin na površju vlaken. K/S vrednost se je očitno izboljšala in pokazala, da je volna obdelana s hitozanom bila boljša od ostalih vzorcev. Krčenje volne se je pri obdelani volni izboljšalo skoraj za polovično vrednost. Pri opazovanju natezne trdnosti pa v nobenem primeru ni prišlo do vidnega izboljšanja. Pri antibakterijskem testu proti rasti bakterije ''E.coli'', je neobdelana volna dodatno širila rast bakterije, pri čemer je predhodno obdelana volna s hitozanom, se izkazala za boljšo, saj ni vzpodbujala rasti bakterije [1].

== Zaključek ==

Če povzamemo rezultate vseh vrst meritev, ki so bile opravljene na različnih vzorcih predhodno obdelane ali neobdelane volne, lahko rečemo da je predhodno obdelana volna na katero še vežemo hitozan izboljšala lastnosti volne in se izkazala za učinkovit proces priprave. V primerjavi s klasičnimi kemijskimi in fizikalnimi metodami, je metoda obdelave volne s HRP/H2O2 sistemom boljša v tem, da izboljša skoraj vse karakteristike volne, razen natezne trdnosti.
Gre torej za novo metodo encimske modifikacije vlaken volne, z namenom da dobimo kemijsko modificirano volno z boljšimi lastnostmi.

== Viri ==

[1] L. Xu, N. Zhang: ''Eco-friendly grafting of Chitosan as a Biopolymer onto Wool Fabrics Using Horseradish Peroxidase'', Fibers and Polymers, 20, 261-270 (2019).

[2] Honarkar, H. & Barikani, M. Monatsh Chem: ''Applications of biopolymers I: chitosan'', Chemical Monthly, 140, 1403 (2009).

[3] M. Ranjabar-Mohammadi, M. Arami:'' Grafting of chitosan as a biopolymer onto wool fabric using anhydride bridge and its antibacterial property'', Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 76, 397-403 (2010).
Subashchandrabose, S. R., Venkateswarlu, K. & Venkidusamy, K. Bioremediation of soil long-term contaminated with PAHs by algal–bacterial synergy of Chlorella sp. MM3 and Rhodococcus wratislaviensis strain 9 in slurry phase. Sci. Total Environ. 659, 724–731 (2019).

User:Karin.dobravc.skof

2019-08-21T19:38:54Z

Odgovor bakterij na tujo DNA

2019-03-11T18:58:52Z

Karin.dobravc.skof:

Seminarji pri Molekularni biologiji v študijskem letu 2018/19 obravnavajo odziv bakterijskih celic na tujo DNA, ki vstopi vanje, oziroma na okužbo z bakteriofagi. Okvirni naslovi oz. teme so navedeni na prvem seznamu. Za orientacijo in splošno poznavanje tematike si preberite [https://www.nature.com/articles/nrmicro2315 pregledni članek] v Nature Rev. Microbiol. iz leta 2010. V okviru posameznih poglavij znotraj osnovne teme lahko predlagate še kakšen seminar po lastni presoji (pošljite predlog po e-pošti!).

Vsako temo obdelajo praviloma trije študenti. Vsaka skupina mora pripraviti povzetek seminarja z vsaj 1200 besedami in ne več kot 1800 besedami in ga objaviti na tem wikiju. Povzetek ne vsebuje slikovnega gradiva, lahko pa vključuje povezave do slik in videov na spletu. Navedite do 5 ključnih virov (ti ne štejejo v vsoto 1200 besed), ki ste jih uporabili.

Vsaka skupina mora objaviti povzetek seminarja na wikiju najkasneje 24 h pred predstavitvijo svojega seminarja. Kateri del povzetka je napisal kdo, navedite v zavihku 'discussion'.
Predstavitev naj bo dolga pribl. 20 minut (tolerančni okvir je 18-23 min.), temu pa bo sledila razprava, dolga 5-10 min. Vsak član skupine mora predstaviti en del seminarja, pri čemer mora biti delo enakomerno razdeljeno med vse. Osredotočite se na osnovno temo, ki ste si jo izbrali in vključite čim manj splošnega uvoda.

Razpored seminarjev po datumih bo razviden iz spletne učilnice. Začetek seminarjev bo 8. aprila, na dve uri (ponedeljek, četrtek) pa so predvideni po trije seminarji.

Vsebina seminarjev je izpitna snov. Iz teme seminarjev so 2-3 vprašanja od ~30, kolikor jih ima celoten izpit.

Poglavja za seminarje so (seznam v pripravi):

'''Preprečevanje adsorpcije fagov na celično površino''' 
1. Blokiranje receptorjev za fage 
2. Proizvodnja zunajceličnega matriksa 
3. Proizvodnja kompetitivnih inhibitorjev 

'''Preprečevanje ponovne okužbe z istim fagom s preprečitvijo vstopa fagne DNA''' 
4. Sistem Sie pri gramnegativnih bakterijah 
5. Sistem Sie pri grampozitivnih bakterijah 

'''Bakterijski restrikcijsko-modifikacijski sistem''' 
6. Odkritje prvih restrikcijskih endonukleaz ''(npr. Nobelovo predavanje Hamiltona Smitha 1978 in njegov članek iz 1970)'' 
7. Metilacijski sistem pri bakterijah 
8. Struktura in mehanizem restriktaz tipa II 
9. Prilagoditve fagov na bakterijske restrikcijsko-modifikacijske sisteme 

'''Sistem CRISP/Cas proti fagom in plazmidom''' 
10. Odkritje in opis regij CRISPR in Cas (do leta ~2002) 
11. Odkritje izvora ponavljajočih se zaporedij (Mojica et al., 2005) 
12. Odkritje vloge CRISPR/Cas pri omejevanju vnosa plazmidov (Marraffini&Sontheimer, 2008) 
13. Mehanizem delovanja kompleksa Cascade in sistem CRISPR/Cas pri ''E. coli'' (Brouns et al., 2008) 
14. Struktura in delovanje sistema CRISPR/Cas pri bakteriji ''Streptococcus pyogenes'' 
15. Sistem Rex pri bakteriji ''Escherichia coli'' 
16. Bakterijski sistemi toksin-antitoksin, usmerjeni proti fagom 

''Kjer so ob temi navedeni članki, naj ti služijo kot osnova za iskanje dodatnih virov.''

----

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

1. Blokiranje receptorjev za fage (Martina Lokar, Tina Kolenc Milavec, Urša Štrancar) 
2. Proizvodnja zunajceličnega matriksa (Patricija Miklavc, Benjamin Malovrh, Vid Modic) 
3. Proizvodnja kompetitivnih inhibitorjev (Ajda Godec,Liza Ulčakar,Luka Gnidovec) 
4. Sistem Sie pri gramnegativnih bakterijah (Anamarija Agnič, Aljaž Bratina, Anže Šumah) 
5. Sistem Sie pri grampozitivnih bakterijah (Mateja Špegel, Špela Friškovec) 
6. Odkritje prvih restrikcijskih endonukleaz (Alen Šadl, Bor Klančnik, Andrej Špenko) 
7. Metilacijski sistem pri bakterijah (Sumeja Kudelić, Maja Škof, Maks Kumek) 
8. Struktura in mehanizem restriktaz tipa II (Meta Kodrič, Barbara Jaklič, Laura Gašperšič) 
9. Prilagoditve fagov na bakterijske restrikcijsko-modifikacijske sisteme (Nika Boštic, Tadej Medved, Sonja Gabrijelčič) 
10. Odkritje in opis regij CRISPR in Cas (do leta ~2002) (Eva Gartner, Neža Blaznik, Tina Zavodnik ) 
11. Odkritje izvora ponavljajočih se zaporedij 
12. Odkritje vloge CRISPR/Cas pri omejevanju vnosa plazmidov (Urška Zagorc, Nika Mikulič Vernik, Anja Tavčar) 
13. Mehanizem delovanja kompleksa Cascade in sistem CRISPR/Cas pri ''E. coli'' (Jernej Imperl, Klementina Polanec, Gašper Anton Komatar) 
14. Struktura in delovanje sistema CRISPR/Cas pri bakteriji ''Streptococcus pyogenes'' (Lara Hrvatin, Doroteja Armič, Matija Ruparčič) 

'''Sistemi abortivne infekcije (Abi)''' 
15. Sistem Rex pri bakteriji ''Escherichia coli'' (Karmen Mlinar, Marko Pacleković, Valeriya Musina) 
16. Bakterijski sistemi toksin-antitoksin, usmerjeni proti fagom (Sanja Stanković, Karin Dobravc Škof ) 

Ko boste pripravljali povzetek, naslov teme na spodnjem seznamu povežite z novo wiki stranjo, ki bo vsebovala povzetek. Na koncu besedila (pod viri) v novo vrstico dodajte oznaki: <nowiki>[[Category:SEM]] [[Category:BMB]]</nowiki> 

Primer, kako so bili urejeni seminarji v prejšnjih letih, si lahko ogledate na primer na strani [[Struktura kromatina]] (2013/14).

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