Wiki FKKT - User contributions [en]

2026-BNT-seminar

2026-03-16T13:26:38Z

Lucija Kovaček: /* Seznam seminarjev */

= Bionanotehnologija 2026- seminar =
doc. dr. Gregor Gunčar, K2.022

== Seznam seminarjev ==
V tabelo] prosim vpišite temo vašega projekta in kratko oznako.

{| class="wikitable"
! datum predstavitve !! naslov !! kratka koda projekta !! predstavlja !! recenzent 1 !! recenzent 2
|-
| 18/03/2025 || Bionanotehnološki pristop k dolgoročnemu arhiviranju digitalnih podatkov z DNA zaporedjem ||DNArchive || Kozel, Vid || ||
|-
| 18/03/2025 || Sistem za adsorpcijo in razgradnjo gliadina (uporaba v medicini in prehranski industriji) || GlutenBlock || Horvat, Nejc || ||
|-
| 18/03/2025 || Zaščita titanovih implantantov s samoobnovljivim nanofilmom || ImplantShield || Perc, Anže || ||
|-
| 18/03/2025 || Bionanosenzorski obliž za merjenje cirkadianega ritma preko sline || CircAlign || Kovaček, Lucija || ||
|-
| 25/03/2025 || || || Pezo Zupančič, Neža || ||
|-
| 25/03/2025 || || || Bogataj, Lenart || ||
|-
| 25/03/2025 || || || Ferjančič, Lara || ||
|-
| 25/03/2025 || || || Briševac, Tea || ||
|-
| 01/04/2025 || Leče za zaznavanje in lajšanje glavobola || MigraLens || Pšeničnik, Tiara || ||
|-
| 01/04/2025 || || || Jukić, Lea || ||
|-
| 01/04/2025 || || || Petrovič, Filip || ||
|-
| 01/04/2025 || || || Novak, Anja || ||
|-
| 01/04/2025 || || || Kristan, Maruša || ||
|-
| 08/04/2025 || Pristop k zdravljenju neonatalne zlatenice || ZlatoHome || Auer, Špela || ||
|-
| 08/04/2025 || || || Dimovska, Andreja || ||
|-
| 08/04/2025 || || || Gomiršek, Katarina || ||
|-
| 08/04/2025 || || || Titova, Varvara || ||
|-
| 08/04/2025 || Atmos: Sistem za dostavo kisika pri pljučnih boleznih in potencialna uporaba v vojski|| || Oman Sušnik, Tonja || ||
|-
| 15/04/2025 || || || Škorjanc, Meri || ||
|-
| 15/04/2025 || || || Bregar, Jana || ||
|-
| 15/04/2025 || || || Smrečnik, Meta || ||
|-
| 15/04/2025 || || || Tušek, Marcel || ||
|-
| 15/04/2025 || || || Zupan, Zala || ||
|-
| 22/04/2025 || LitterLab: Mikrofluidni nanosenzorski sistem za zgodnje zaznavanje bolezni mačk preko analize urina || || Lešnik, Tjaša || ||
|-
| 22/04/2025 || || || Čarman, Jasna || ||
|-
| 22/04/2025 || || || Ribič, Rebeka || ||
|-
| 06/05/2025 || || || Hvalec, Jan || ||
|-
| 06/05/2025 || || || Klopčič, Klemen || ||
|-
| 06/05/2025 || || || Mohar, Teja || ||
|-
| 06/05/2025 || || || Vogrič, Vanja || ||
|-
| 13/05/2025 || || || Bajramovikj, Denis || ||
|-
| 13/05/2025 || || || Šenica Pavletič, Primož || ||
|-
| 13/05/2025 || || || Agrež, Tim-David || ||
|-
| 13/05/2025 || || || Bervar, Amber || ||
|-
| 20/05/2025 || || || Habot, Hanna || ||
|-
| 20/05/2025 || || || Jarm, Lea || ||
|-
| 20/05/2025 || || || Todorovska, Milena || ||
|-
| 20/05/2025 || || || Klinar, Brina || ||
|-
| 27/05/2025 || || || kratke predstavitve || ||
|}

==Naloga==
Pripravite projektno nalogo iz področja Bionanotehnologije. Najpomembnejša je originalna ideja za nek izvedljiv projekt, ki pa mora biti takšen, da pritegne investitorje. Ker je pomembno tudi kako boste to naredili, morate predstaviti tudi metodo in ne samo ideje. Natančno morate vedeti, kako boste projekt izvedli.

Predlagana struktura teksta:
* Uvod
* Predstavitev problema, znanstvena izhodišča, cilji
* Izvedba projekta, metodologija, tehnike, materiali, vprašanja, hipoteze
* Literatura

Za pripravo seminarja velja naslednje: 
* Elektronska verzija seminarja: avtor, naslov projekta, razširjeni povzetek projekta- 350-400 besed (brez literature) in grafični povzetek (čez približno pol strani). Vse naj bo na maksimalno dveh straneh, a ne sme vsebovati manj kot 350 besed (sem se ne šteje literatura).
* Elektronsko verzijo seminarja oddajte '''dva dni pred predstavitvijo,''' kasneje pa boste vsebino še prekopirali na za to določeno spletno stran, predstavitev pa eno uro pred seminarjem na [http://bio.ijs.si/~zajec/poslji/ strežnik].
* Vsi seminarji so v elektronski obliki dostopni [http://bio.ijs.si/~zajec/poslji/bioseminar/ tukaj].
* Ustna predstavitev sledi na dan, ki je vpisan v tabeli. Predstavitev naj bo dolga 15 minut. Recenzenti morajo biti na predstavitvi prisotni.
* Predstavitvi sledi razprava. Recenzenta morate predlagati vsaj eno izboljšavo predstavljenega projekta.

==Imena datotek==
Prosim vas, da vse datoteke poimenujete po naslednjem modelu:
* 25_nano_Priimek.doc za seminar, npr. 25_nano_Craik_Venter.doc
* 25_nano_Priimek.ppt za prezentacijo, npr. 25_nano_Craik_Venter.ppt

==Urejanje spletnih strani na wikiju==
Wiki so razvili zato, da lahko spletne vsebine ureja vsakdo. Ukazi so preprosti, dokler si ne zamislite česa prav posebnega. Vseeno pa je Word v primerjavi z wikijem pravo čudežno orodje... Če imate težave z oblikovanjem besedila, si preberite poglavje o urejanju wiki-strani na Wikipediji ([http://en.wikipedia.org/wiki/Help:Editing tule] v angleščini in [http://sl.wikipedia.org/wiki/Wikipedija:Urejanje_strani tu] v slovenščini). Pomaga tudi, če pogledate, kako je zapisana kakšna stran, ki se vam zdi v redu: kliknite na zavihek 'Uredite stran' in si poglejte, kako so vpisane povezave, kako nov odstavek in podobno. ''Na koncu seveda pod oknom za urejanje kliknite na 'Prekliči'.''

==Citiranje virov==
Citiranje je možno po več shemah, važno je, da se držite ene same. V seminarskih nalogah in diplomskih nalogah FKKT uprabljajte shemo citiranja, ki je pobarvana zeleno.
Temeljno načelo je, da je treba vir navesti na tak način, da ga je mogoče nedvoumno poiskati.
Za citate v naravoslovju je najpogostejše citiranje po pravilniku ISO 690. [http://www.zveza-zotks.si/gzm/dokumenti/literatura.html Pravila], ki upoštevajo omenjeni standard, so pripravili pri ZTKS. Sicer pa ima vsaka revija lahko svoj način citiranja, ki ga je treba pri pisanju članka upoštevati. 
'''Citiranje knjig:''' 
Priimek, I. ''Naslov''. Kraj: Založba, letnica. 
Priimek, I. ''Naslov: podnaslov''. Izdaja. Kraj: Založba, letnica. Zbirka, številka. ISBN. 

Boyer, R. ''Temelji biokemije''. Ljubljana: Študentska založba, 2005. 
Glick BR in Pasternak JJ. ''Molecular biotechnology: principles and applications of recombinant DNA''. 3. izdaja. Washington: ASM Press, 2003. ISBN 1-55581-269-4. 
Če so avtorji trije, je beseda in med drugim in tretjim avtorjem. Če so avtorji več kot trije, napišemo samo prvega in dopišemo ''et al''. (in drugi, po latinsko). Vse, kar je latinsko, pišemo poševno (npr. tudi imena rastlin in živali, pojme ''in vivo'', ''in vitro'' ipd.).

'''Citiranje člankov:''' 
Priimek, I. Naslov. ''Naslov revije'', letnica, letnik, številka, strani. 
Lartigue, C., Glass, J. I., Alperovich, N., Pieper, R., Parmar, P. P., Hutchison III, C. A., Smith, H. O. in Venter, J. C.
Genome transplantation in bacteria: changing one species to another. ''Science'', 2007, 317, str. 632-638.

Alternativni način citiranja (predvsem v družboslovju) je po pravilih APA, kjer članke citirajo takole: 
Priimek, I. (letnica, številka). Naslov. Naslov revije, strani. 
Lartigue C. ''et al.'' (2007, 317) Genome transplantation in bacteria: changing one species to another. ''Science'', 632-638.

Revija Science uporablja skrajšani zapis: 
C. Lartigue ''et al''. Science 317, 632 (2007) 

V diplomah na FKKT je treba navesti vire tako, da izpišete tudi naslov citiranega dela in strani od-do (ne samo začetne). Navesti morate tudi vse avtorje dela, razen v primeru, ko jih je 10 ali več. Takrat navedite le prvih devet, za ostale pa uporabite okrajšavo in sod. (in sodelavci). Pred zadnjim avtorjem naj bo vedno besedica "in".

'''Citiranje spletnih virov:''' 
Priimek, I. ''Naslov dokumenta''. Izdaja. Kraj: Založnik, letnica. Datum zadnjega popravljanja. [Datum citiranja.] spletni naslov 
strangeguitars. ''On the brink of artificial life''. 6. 10. 2007. [citirano 13. 11. 2007] http://www.metafilter.com/65331/On-the-brink-of-artificial-life 
Navedemo čim več podatkov; pogosto vseh iz pravila ne boste našli.

2026-BNT-seminar

2026-03-12T18:37:27Z

Lucija Kovaček: /* Seznam seminarjev */

= Bionanotehnologija 2026- seminar =
doc. dr. Gregor Gunčar, K2.022

== Seznam seminarjev ==
V tabelo] prosim vpišite temo vašega projekta in kratko oznako.

{| class="wikitable"
! datum predstavitve !! naslov !! kratka koda projekta !! predstavlja !! recenzent 1 !! recenzent 2
|-
| 18/03/2025 ||DNArchive: Bionanotehnološki pristop k dolgoročnemu arhiviranju digitalnih podatkov || || Kozel, Vid || ||
|-
| 18/03/2025 || GlutenBlock: Sistem za adsorpcijo in razgradnjo gliadina (uporaba v medicini in prehranski industriji) || || Horvat, Nejc || ||
|-
| 18/03/2025 || || || Perc, Anže || ||
|-
| 18/03/2025 || Nanosenzorski sistem za personalizirano uravnavanje cirkadianega ritma z melatoninom || CircAlign || Kovaček, Lucija || ||
|-
| 25/03/2025 || || || Pezo Zupančič, Neža || ||
|-
| 25/03/2025 || || || Bogataj, Lenart || ||
|-
| 25/03/2025 || || || Ferjančič, Lara || ||
|-
| 25/03/2025 || || || Briševac, Tea || ||
|-
| 01/04/2025 || || || Pšeničnik, Tiara || ||
|-
| 01/04/2025 || || || Jukić, Lea || ||
|-
| 01/04/2025 || || || Petrovič, Filip || ||
|-
| 01/04/2025 || || || Novak, Anja || ||
|-
| 01/04/2025 || || || Kristan, Maruša || ||
|-
| 08/04/2025 || || || Auer, Špela || ||
|-
| 08/04/2025 || || || Dimovska, Andreja || ||
|-
| 08/04/2025 || || || Gomiršek, Katarina || ||
|-
| 08/04/2025 || || || Titova, Varvara || ||
|-
| 08/04/2025 || Atmos: Sistem za dostavo kisika pri pljučnih boleznih in potencialna uporaba v vojski|| || Oman Sušnik, Tonja || ||
|-
| 15/04/2025 || || || Škorjanc, Meri || ||
|-
| 15/04/2025 || || || Bregar, Jana || ||
|-
| 15/04/2025 || || || Smrečnik, Meta || ||
|-
| 15/04/2025 || || || Tušek, Marcel || ||
|-
| 15/04/2025 || || || Zupan, Zala || ||
|-
| 22/04/2025 || LitterLab: Mikrofluidni nanosenzorski sistem za zgodnje zaznavanje bolezni mačk preko analize urina || || Lešnik, Tjaša || ||
|-
| 22/04/2025 || || || Čarman, Jasna || ||
|-
| 22/04/2025 || || || Ribič, Rebeka || ||
|-
| 06/05/2025 || || || Hvalec, Jan || ||
|-
| 06/05/2025 || || || Klopčič, Klemen || ||
|-
| 06/05/2025 || || || Mohar, Teja || ||
|-
| 06/05/2025 || || || Vogrič, Vanja || ||
|-
| 13/05/2025 || || || Bajramovikj, Denis || ||
|-
| 13/05/2025 || || || Šenica Pavletič, Primož || ||
|-
| 13/05/2025 || || || Agrež, Tim-David || ||
|-
| 13/05/2025 || || || Bervar, Amber || ||
|-
| 20/05/2025 || || || Habot, Hanna || ||
|-
| 20/05/2025 || || || Jarm, Lea || ||
|-
| 20/05/2025 || || || Todorovska, Milena || ||
|-
| 20/05/2025 || || || Klinar, Brina || ||
|-
| 27/05/2025 || || || kratke predstavitve || ||
|}

==Naloga==
Pripravite projektno nalogo iz področja Bionanotehnologije. Najpomembnejša je originalna ideja za nek izvedljiv projekt, ki pa mora biti takšen, da pritegne investitorje. Ker je pomembno tudi kako boste to naredili, morate predstaviti tudi metodo in ne samo ideje. Natančno morate vedeti, kako boste projekt izvedli.

Predlagana struktura teksta:
* Uvod
* Predstavitev problema, znanstvena izhodišča, cilji
* Izvedba projekta, metodologija, tehnike, materiali, vprašanja, hipoteze
* Literatura

Za pripravo seminarja velja naslednje: 
* Elektronska verzija seminarja: avtor, naslov projekta, razširjeni povzetek projekta- 350-400 besed (brez literature) in grafični povzetek (čez približno pol strani). Vse naj bo na maksimalno dveh straneh, a ne sme vsebovati manj kot 350 besed (sem se ne šteje literatura).
* Elektronsko verzijo seminarja oddajte '''dva dni pred predstavitvijo,''' kasneje pa boste vsebino še prekopirali na za to določeno spletno stran, predstavitev pa eno uro pred seminarjem na [http://bio.ijs.si/~zajec/poslji/ strežnik].
* Vsi seminarji so v elektronski obliki dostopni [http://bio.ijs.si/~zajec/poslji/bioseminar/ tukaj].
* Ustna predstavitev sledi na dan, ki je vpisan v tabeli. Predstavitev naj bo dolga 15 minut. Recenzenti morajo biti na predstavitvi prisotni.
* Predstavitvi sledi razprava. Recenzenta morate predlagati vsaj eno izboljšavo predstavljenega projekta.

==Imena datotek==
Prosim vas, da vse datoteke poimenujete po naslednjem modelu:
* 25_nano_Priimek.doc za seminar, npr. 25_nano_Craik_Venter.doc
* 25_nano_Priimek.ppt za prezentacijo, npr. 25_nano_Craik_Venter.ppt

==Urejanje spletnih strani na wikiju==
Wiki so razvili zato, da lahko spletne vsebine ureja vsakdo. Ukazi so preprosti, dokler si ne zamislite česa prav posebnega. Vseeno pa je Word v primerjavi z wikijem pravo čudežno orodje... Če imate težave z oblikovanjem besedila, si preberite poglavje o urejanju wiki-strani na Wikipediji ([http://en.wikipedia.org/wiki/Help:Editing tule] v angleščini in [http://sl.wikipedia.org/wiki/Wikipedija:Urejanje_strani tu] v slovenščini). Pomaga tudi, če pogledate, kako je zapisana kakšna stran, ki se vam zdi v redu: kliknite na zavihek 'Uredite stran' in si poglejte, kako so vpisane povezave, kako nov odstavek in podobno. ''Na koncu seveda pod oknom za urejanje kliknite na 'Prekliči'.''

==Citiranje virov==
Citiranje je možno po več shemah, važno je, da se držite ene same. V seminarskih nalogah in diplomskih nalogah FKKT uprabljajte shemo citiranja, ki je pobarvana zeleno.
Temeljno načelo je, da je treba vir navesti na tak način, da ga je mogoče nedvoumno poiskati.
Za citate v naravoslovju je najpogostejše citiranje po pravilniku ISO 690. [http://www.zveza-zotks.si/gzm/dokumenti/literatura.html Pravila], ki upoštevajo omenjeni standard, so pripravili pri ZTKS. Sicer pa ima vsaka revija lahko svoj način citiranja, ki ga je treba pri pisanju članka upoštevati. 
'''Citiranje knjig:''' 
Priimek, I. ''Naslov''. Kraj: Založba, letnica. 
Priimek, I. ''Naslov: podnaslov''. Izdaja. Kraj: Založba, letnica. Zbirka, številka. ISBN. 

Boyer, R. ''Temelji biokemije''. Ljubljana: Študentska založba, 2005. 
Glick BR in Pasternak JJ. ''Molecular biotechnology: principles and applications of recombinant DNA''. 3. izdaja. Washington: ASM Press, 2003. ISBN 1-55581-269-4. 
Če so avtorji trije, je beseda in med drugim in tretjim avtorjem. Če so avtorji več kot trije, napišemo samo prvega in dopišemo ''et al''. (in drugi, po latinsko). Vse, kar je latinsko, pišemo poševno (npr. tudi imena rastlin in živali, pojme ''in vivo'', ''in vitro'' ipd.).

'''Citiranje člankov:''' 
Priimek, I. Naslov. ''Naslov revije'', letnica, letnik, številka, strani. 
Lartigue, C., Glass, J. I., Alperovich, N., Pieper, R., Parmar, P. P., Hutchison III, C. A., Smith, H. O. in Venter, J. C.
Genome transplantation in bacteria: changing one species to another. ''Science'', 2007, 317, str. 632-638.

Alternativni način citiranja (predvsem v družboslovju) je po pravilih APA, kjer članke citirajo takole: 
Priimek, I. (letnica, številka). Naslov. Naslov revije, strani. 
Lartigue C. ''et al.'' (2007, 317) Genome transplantation in bacteria: changing one species to another. ''Science'', 632-638.

Revija Science uporablja skrajšani zapis: 
C. Lartigue ''et al''. Science 317, 632 (2007) 

V diplomah na FKKT je treba navesti vire tako, da izpišete tudi naslov citiranega dela in strani od-do (ne samo začetne). Navesti morate tudi vse avtorje dela, razen v primeru, ko jih je 10 ali več. Takrat navedite le prvih devet, za ostale pa uporabite okrajšavo in sod. (in sodelavci). Pred zadnjim avtorjem naj bo vedno besedica "in".

'''Citiranje spletnih virov:''' 
Priimek, I. ''Naslov dokumenta''. Izdaja. Kraj: Založnik, letnica. Datum zadnjega popravljanja. [Datum citiranja.] spletni naslov 
strangeguitars. ''On the brink of artificial life''. 6. 10. 2007. [citirano 13. 11. 2007] http://www.metafilter.com/65331/On-the-brink-of-artificial-life 
Navedemo čim več podatkov; pogosto vseh iz pravila ne boste našli.

Genetski kod pri arhejah

2023-05-20T22:29:14Z

Lucija Kovaček: /* Biosinteza cisteina */

== Uvod ==

Arheje so organizmi, ki preživijo v ekstremnih okoljih, kar jim omogoča njihov edinstven genetski kod. Ta je potreben za tvorbo encimov, ki jim zagotavljajo preživetje v teh težkih razmerah. Njihov genetski kod vključuje naravno kodiranje stop kodonov za vstavljanje 21. in 22. kodirane aminokisline. To sta aminokislini selenocistein in pirolizin. Genetski kod arhej ne kodira specifičnih aminoacil-tRNA sintetaz za vseh 20 kanoničnih aminokislin, zato si pri njihovi sintezi in vgradnji arheje pomagajo s posredno biosintezo tRNA.

== Vključitev selenocisteina ==

Selenocistein (Sec) je aminokislina podobna cisteinu, ki ima namesto žvepla prisoten selen. Zaradi tega je selenocistein bolj reaktiven, saj je Se-H skupina v primerjavi s S-H deprotonirana že pri nižjih vrednostih pH. Selenocistein je vključen v številne procese, kot sta metanogeneza in biosinteza selenoproteinov ter se pogosto nahaja na katalitskem mestu redoks encimov. Kljub temu da se nahaja v vseh treh domenah, obstajajo nekatere razlike v mehanizmu biosinteze in njegove vgradnje. Bakterijski mehanizem je preprostejši in vključuje en korak, medtem ko sta pri arhejah in evkariontih za pretvorbo serina v selenocistein potrebna dva ločena encima. Vsem domenam je skupen prvi korak, in sicer aminoacilacija tRNASec s seril-tRNA sintetazo (SerRS). Naslednji korak pri arhejah je fosforilacija serina s fosfoseril-tRNASec kinazo (PSTK) , ki je odvisna od ATP. Nastali Sep-tRNASec se nato z O-fosfoseril-tRNASec:Sec sintazo (SepSecS) pretvori v Sec-tRNASec, ki se prenese na ribosom. Sec-tRNASec ima edinstveno strukturo z akceptorsko domeno dolgo 13 bp. Ta prepreči prepoznavanje s splošnim elongacijskim faktorjem ter služi kot prepoznavni element za PSTK in SepSecS. Akceptorska domena se nahaja v konfiguraciji 9/4, torej 9 bp v akceptorskem steblu in 4 bp v T ročici, kar spominja na evkariontsko akceptorsko domeno. Druga edinstvena značilnost Sec-tRNASec je njena 7 bp dolga D ročica in majhna D zanka. Pri Sec-tRNASec rep CCA ni kodiran v arhejskem genomu, temveč je dodan posttranskripcijsko.

Selenocistein kodira kodon UGA, ki je znan tudi kot stop kodon. V ta namen so organizmi razvili metodo za razlikovanje med stop kodonom in kodonom, ki signalizira vstavitev selenocisteina. Glavna razlika je prisotnost mRNA lasnice, imenovane element SECIS (ang. selenocysteine insertion sequence). Ta se pri arhejah nahaja na enakem mestu kot pri evkariontih, in sicer na 3'-neprevedeni regiji mRNA (3'-UTR mRNA). Iz te skupne lastnosti domnevajo, da je pri arhejah proces vgradnje selenocisteina podoben kot pri evkariontih. Element SECIS tvori kompleks z vezavnimi proteini, ki ga nato prepozna specifični elongacijski faktor (EFSec pri evkariontih in aSelB oziroma aEFSec pri arhejah). Ker je za razliko od bakterijskega elongacijskega faktorja domena elongacijskega faktorja EFSec oz. aSelB prekratka, da bi se lahko neposredno vezala na SECIS, pri arhejah in evkariontih poteka posredovano prepoznavanje elementa SECIS. In sicer, pri evkariontih elongacijski faktor EFSec sodeluje s SECIS vezavnim proteinom 2 (SBP2). Regija, ki vsebuje element SECIS, se ovije in ga s tem postavi bližje kodonu UGA ter se tako lažje poveže z elongacijskim faktorjem. Ta deluje tako, da pripelje Sec-tRNASec na ribosom.

Pri arhejah še vedno ostaja veliko odprtih vprašanj glede mehanizma vgradnje selenocisteina. Kljub temu da se domneva, da je mehanizem zelo podoben kot pri evkariontih, ni točno znano, kako so med seboj pri vgradnji selenocisteina povezani elongacijski faktor, element SECIS in ribosom. Raziskati je potrebno, če obstajajo še kakšni drugi potencialni proteini kodirani v genomu arhej, ki bi sodelovali pri tem procesu.

== Vključitev pirolizina ==

Pirolizin s tričrkovno oznako Pyl in enočrkovno oznako O je nestandardna aminokislina, ki nastane z združitvijo dveh lizinov in ga najdemo le pri nekaterih metanogenih arhejah in pri bakterijah. Ima svojo tRNA (tRNAPyl) in pirolizin-tRNA sintetazo (PylRS), ki omogoča vezavo tRNA s pirolizinom. tRNAPyl se na mRNA veže na kodon UAG, ki je stop kodon. C- in N-končna domena (CTD in NTD) PylRS bakterij in nekaterih arhej sta kodirani z dvema ločenima genoma ''pylSn'' (za NTD) in ''pylSc'' (za CTD). Arhejske PylRS delimo glede na ureditev domen PylSn (domena NTD) in PylSc (domena CTD) na tri razrede: razred fuzije PylSn-PylSc (sestavljen iz proteinov, kodiranih preko fuzijskih genov, ki nastanejo z združevanjem delov dveh različnih genov), razred PylSn + PylSc in razred ΔPylSn.

Razred fuzije PylSn-PylSc ima CTD in NTD povezani s povezovalcem, ki je dolg 14-72 aminokislinskih ostankov. NTD interagira z zanko T in z variabilno zanko tRNAPyl, CTD pa reagira z drugo stranjo tRNAPyl. Pri razredu PylSn + PylSc sta domeni zapisani na dveh ločenih genih kot dva ločena polipeptida. Takšne encime najpogosteje najdemo pri bakterijah. Razred ΔPylSn ima samo CTD, a je sintetaza vseeno aktivna. Tak razred PylRS najdemo predvsem pri metanogenih arhejah, ki prebivajo v živalskem prebavnem traku in jih imenujemo tudi ΔNPylRS. Delimo jih na dva funkcijska razreda, razred A in razred B, ki se razlikujeta po aminokislinskem zaporedju. Funkcijski razred A reagira s tRNAΔNPyl (tRNAPyl, ki jo prepozna ΔNPylRS) iz obeh razredov, A in B, medtem ko funkcijski razred B prepozna le tRNAΔNPyl razreda B. Neznano ostaja, ali je razliko v tRNAΔNPyl v primerjavi z drugimi tRNAPyl povzročila izguba NTD na PylRS ali pa je mutacija tRNAPylpovzročila izgubo NTD na PylRS.

tRNAPyl je sestavljena iz variabilne zanke s tremi bazami, male zanke D iz 3-5 nukleotidov in dolgega antikodonskega stebla iz 6-8 baz. Prav tako vsebuje dikriminatorno bazo G73, ki jo prepozna PylRS. Znana je le tRNAPyl, ki se veže s PylRS iz razreda fuzije PylSn-PylSc in iz razreda ΔPylSn.

tRNAPyl razreda fuzije PylSn-PylSc ima zanko D iz 5 nukleotidov in le en nukleotid ločuje steblo D od akceptorskega stebla, kar je poznano tudi pri bakterijski tRNAPyl. Za prepoznavo PylRS s pravilno tRNAPyl so potrebni U33 in A37, antikodon, bazni par G53:C63 na zanki T in bazni par G1:C72 na akceptorskem steblu.

tRNAPyl razreda ΔPylSn (drugo poimenovanje je tRNAΔNPyl) se zelo razlikuje med različnimi vrstami arhej. Skupno jim je, da imajo prekinjeno antikodonsko steblo. Zaradi te prekinitve pride do nastanka manjše zanke na antikodonskem steblu. Prav tako imajo vse vrste krajšo zanko D, ki je dolga 3-4 nukleotide. Za razred A je značilno, da je na mestu 37 zraven antikodona adenin, pri razredu B pa je citozin. Razlika med tema razredoma tRNAΔNPyl je tudi pri zaporedju v akceptorskem steblu, steblu T in zanki T. Prihaja pa tudi do razlik v zaporedju znotraj funkcijskega razreda A in B, a to ne vpliva na sekundarno zgradbo molekul tRNA.

Uravnavanje vstavljanja pirolizina na polipeptidno verigo temelji na tekmovanju med vezavo Pyl-tRNAPyl in vezavo sprostitvenega faktorja na kodon UAG. Če se prekinitev translacije zaradi hitrejše vezave sprostitvenega faktorja zgodi bolj na začetku, se takšen skrajšan protein razgradi.

== Od tRNA odvisna biosinteza aminokislin ==

Natančna translacija je odvisna od pravilne sinteze aminoacil-tRNA (aa-tRNA), kar katalizira aminoacil-tRNA sintetaza (aaRS). Vsaka aminokislina ima svojo specifično aaRS, ki poveže analogno tRNA in aminokislino. Arheje tako kot bakterije ne kodirajo specifičnih aaRS za vseh 20 kanoničnih aminokislin, ampak se poslužujejo posredne sinteze aa-tRNA. Na ta način se pri arhejah sintetizirajo cistein, glutamin in asparagin. Pri vseh treh aminokislinskih ostankih od tRNA odvisna biosinteza poteka preko kompleksa, in sicer pri cisteinu preko transsulfurosoma, pri glutaminu in asparaginu pa preko transamidosoma. Tvorba kompleksa preprečuje, da bi elongacijski faktor prepoznal nepravilno acilirano aa-tRNA in tako napačno vgradil aminokislino. Takšen način biosinteze je zelo podoben tistemu pri Sec, vendar se pri biosintezi Sec kompleks ne tvori, napačna translacija pa je vseeno preprečena.
===Biosinteza cisteina===
Nekatere bakterije, metanogeni organizmi razreda I. in arheje ''Asgardarchaeota'' nimajo gena, ki bi kodiral cistenil-tRNA sintetazo (CysRS), zato cistein sintetizirajo na podoben način kot poteka biosinteza Sec. Najprej iz tRNACys in O-fosfoserina (Sep) s pomočjo O-fosfoseril-tRNA sintetaze (SepRS) nastane Sep-tRNACys. Ta se pretvori v Cys-tRNACys, kar katalizira Sep-tRNA:Cys-tRNA sintaza (SepCysS). Kompleks transsulfurosom torej vsebuje oba encima in tRNACys, pri nekaterih arhejah in metanogenih organizmih razreda I. pa tudi adapterski protein SepCysE, ki ima visoko afiniteto do SepRS in SepCysS ter tako stabilizira kompleks. Znanstveniki domnevajo, da koevolucija adapterskega proteina z encimoma SepRS in SepCysS predstavlja prednost v ekstremnih pogojih, saj je drugače Sep-tRNACys pri visokih temperaturah podvržena hidrolizi. Pri arhejah ''Asgardarchaeota'' SepCysE nima N-terminalne vijačnice in ne more vezati SepRS, zato je ta ločena od kompleksa. Pri nekaterih arhejah so opazili tudi podvojitev SepCysS, kar bi lahko ojačalo od tRNA odvisno biosintezo cisteina pod stresnimi pogoji.
Da se cistein lahko vgradi v protein, se Cys-tRNACys prenese do ribosoma z elongacijskim faktorjem 1α (EF-1α). Poleg tega organizem potrebuje tudi prost cistein kot vir žvepla pri raznih biosintetičnih procesih, kot so sinteza skupkov Fe-S (teh je veliko pri metanogenih organizmih), modifikacije tRNA in biosinteza kofaktorjev. Ključnega pomena je zato tudi regulacija med vezanim in prostim cisteinom, ki nastane z deacilacijo Cys-tRNACys.

===Biosinteza glutamina in asparagina===
Podobno kot nekatere arheje in bakterije nimajo gena, ki bi kodiral cistenil-tRNA sintetazo (CysRS), nimajo niti genov, ki bi kodirali glutaminil-tRNA sintetazo (GlnRS) in asparaginil-tRNA sintetazo (AsnRS). Glutamin se pri arhejah vedno sintetizira po posredni poti, medtem ko se lahko asparagin tudi po neposredni. Tako kot pri biosintezi cisteina, tudi pri sintezi glutamina nediskriminatorna glutamil-tRNA sintetaza (ND-GluRS) tvori Glu-tRNAGln, nato pa heterodimerna amidotransferaza GatDE le-to pretvori v Gln-tRNAGln. Enako se zgodi tudi pri biosintezi asparagina, kjer nediskriminatorna aspartil-tRNA sintetaza (ND-AspRS) sintetizira Asp-tRNAAsn, ta pa se potem s pomočjo amidotransferaze GatCAB pretvori v Asn-tRNAAsn. Protein GatCAB je pri arhejah specifičen samo za sintezo asparagina, medtem ko pri bakterijah deluje tudi pri pretvarjanju Glu-tRNAGln.
Primerjalna filogenetska analiza posredne biosinteze Gln in Asn kaže na to, da sta bila proteina GatDE in GatCAB prisotna že v zadnjem skupnem predniku LUCA, čeprav danes GatDE najdemo le še pri arhejah. Najverjetneje sta se skozi evolucijo skupaj razvila arhejska GatDE in tRNAGln, zaradi česar se zadnja tudi razlikuje od evkariontskih in bakterijskih homologov. GatCAB pa je evolucijsko ohranjen pri vseh treh domenah.

== Zaključek ==

Arheje imajo zaradi preživetja v ekstremnih razmerah edinstven genetski kod, kodirajo namreč tudi dve posebni aminokislini selenocistein in pirolizin, ki ju najdemo predvsem pri metanogenih arhejah, ker imata pomembno vlogo pri metanogenezi. Proces vstavitve selenocisteina pri arhejah je podoben kot pri evkariontih, kljub poznavanju proteinov, ki sodelujejo pri povezavi elementa SECIS in elongacijskega faktorja pri evkariontih, pa ti pri arhejah še vedno ostajajo neznanka. Pirolizin ima svojo tRNA (tRNAPyl) in pirolizin-tRNA sintetaze, ki jih delimo na tri razrede. Ti razredi se razlikujejo glede na ureditev domen CTD in NTD ter s kakšnimi tRNAPyl se povezujejo. Poleg teh dveh nestandardnih aminokislin ima pomembno vlogo pri arhejah tudi posredna sinteza kanoničnih aminokislin, saj ne kodirajo specifičnih aminoacil-tRNA sintetaz za vsako od aminokislin. Tako se sintetizirajo cistein, glutamin in asparagin, pri katerih biosinteza poteka preko kompleksa, ki preprečuje nepravilno vstavitev aminokisline. Razvoj novih načinov raziskovanja mehanizmov vključenih v biosintezo aminokislin in njihovih povezav z genetskim kodom bo ključen za boljše razumevanju sorodnosti med tremi domenami in za razumevanje načina preživetja arhej v ekstremnih razmerah.

== Viri ==

[1] Meng, K., Chung, C. Z., Söll, D. and Krahn, N. (2022) Unconventional genetic code systems in archaea. Front Microbiol 13, 1007832.

[2] Gonzalez-Flores, J., Shetty, S. P., Dubey, A. and Copeland, P. R. (2013) The Molecular Biology of Selenocysteine. Biomol Concepts 4, 349–365.

[3] Guo, L.-T., Amikura, K., Jiang, H.-K., Mukai, T., Fu, X., Wang, Y.-S., O’Donoghue, P., Söll, D. and Tharp, J. M. (2022) Ancestral archaea expanded the genetic code with pyrrolysine. J Biol Chem 298, 102521.

[4] Mukai, T., Crnković, A., Umehara, T., Ivanova, N. N., Kyrpides, N. C. and Söll, D. (2017) RNA-Dependent Cysteine Biosynthesis in Bacteria and Archaea. mBio 8, e00561-17.

[5] Sheppard, K., Yuan, J., Hohn, M. J., Jester, B., Devine, K. M. and Soll, D. (2008) From one amino acid to another: tRNA-dependent amino acid biosynthesis. Nucleic Acids Research 36, 1813–1825.

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

Genetski kod pri arhejah

2023-05-20T12:40:25Z

Lucija Kovaček: /* Zaključek */

== Uvod ==

Arheje so organizmi, ki preživijo v ekstremnih okoljih, kar jim omogoča njihov edinstven genetski kod. Ta je potreben za tvorbo encimov, ki jim zagotavljajo preživetje v teh težkih razmerah. Njihov genetski kod vključuje naravno kodiranje stop kodonov za vstavljanje 21. in 22. kodirane aminokisline. To sta aminokislini selenocistein in pirolizin. Genetski kod arhej ne kodira specifičnih aminoacil-tRNA sintetaz za vseh 20 kanoničnih aminokislin, zato si pri njihovi sintezi in vgradnji arheje pomagajo s posredno biosintezo tRNA.

== Vključitev selenocisteina ==

Selenocistein (Sec) je aminokislina podobna cisteinu, ki ima namesto žvepla prisoten selen. Zaradi tega je selenocistein bolj reaktiven, saj je Se-H skupina v primerjavi s S-H deprotonirana že pri nižjih vrednostih pH. Selenocistein je vključen v številne procese, kot sta metanogeneza in biosinteza selenoproteinov ter se pogosto nahaja na katalitskem mestu redoks encimov. Kljub temu da se nahaja v vseh treh domenah, obstajajo nekatere razlike v mehanizmu biosinteze in njegove vgradnje. Bakterijski mehanizem je preprostejši in vključuje en korak, medtem ko sta pri arhejah in evkariontih za pretvorbo serina v selenocistein potrebna dva ločena encima. Vsem domenam je skupen prvi korak, in sicer aminoacilacija tRNASec s seril-tRNA sintetazo (SerRS). Naslednji korak pri arhejah je fosforilacija serina, ki je odvisna od ATP. Nastali Sep-tRNASec se nato z O-fosfoseril-tRNASec:Sec sintazo (SepSecS) pretvori v Sec-tRNASec, ki se prenese na ribosom. Sec-tRNASec ima edinstveno strukturo z akceptorsko domeno dolgo 13 bp. Ta prepreči prepoznavanje s splošnim elongacijskim faktorjem ter služi kot prepoznavni element za fosfoseril-tRNASec kinazo (PSTK) in SepSecS. Akceptorska domena se nahaja v konfiguraciji 9/4, torej 9 bp v akceptorskem steblu in 4 bp v T ročici, kar spominja na evkariontsko akceptorsko domeno. Druga edinstvena značilnost Sec-tRNASec je njena 7 bp dolga D ročica in majhna D zanka. Pri Sec-tRNASec rep CCA ni kodiran v arhejskem genomu, temveč je dodan posttranskripcijsko.

Selenocistein kodira kodon UGA, ki je znan tudi kot stop kodon. V ta namen so organizmi razvili metodo za razlikovanje med stop kodonom in kodonom, ki signalizira vstavitev selenocisteina. Glavna razlika je prisotnost mRNA lasnice, imenovane element SECIS (ang. selenocysteine insertion sequence). Ta se pri arhejah nahaja na enakem mestu kot pri evkariontih, in sicer na 3'-neprevedeni regiji mRNA (3'-UTR mRNA). Iz te skupne lastnosti domnevajo, da je pri arhejah proces vgradnje selenocisteina podoben kot pri evkariontih. Element SECIS tvori kompleks z vezavnimi proteini, ki ga nato prepozna specifični elongacijski faktor (EFSec pri evkariontih in aSelB oziroma aEFSec pri arhejah). Ker je za razliko od bakterijskega elongacijskega faktorja domena elongacijskega faktorja EFSec oz. aSelB prekratka, da bi se lahko neposredno vezala na SECIS, pri arhejah in evkariontih poteka posredovano prepoznavanje elementa SECIS. In sicer, pri evkariontih elongacijski faktor EFSec sodeluje s SECIS vezavnim proteinom 2 (SBP2). Regija, ki vsebuje element SECIS, se ovije in ga s tem postavi bližje kodonu UGA ter se tako lažje poveže z elongacijskim faktorjem. Ta deluje tako, da pripelje Sec-tRNASec na ribosom.

Pri arhejah še vedno ostaja veliko odprtih vprašanj glede mehanizma vgradnje selenocisteina. Kljub temu da se domneva, da je mehanizem zelo podoben kot pri evkariontih, ni točno znano, kako so med seboj pri vgradnji selenocisteina povezani elongacijski faktor, element SECIS in ribosom. Raziskati je potrebno, če obstajajo še kakšni drugi potencialni proteini kodirani v genomu arhej, ki bi sodelovali pri tem procesu.

== Vključitev pirolizina ==

Pirolizin s tričrkovno oznako Pyl in enočrkovno oznako O je nestandardna aminokislina, ki nastane z združitvijo dveh lizinov in ga najdemo le pri nekaterih metanogenih arhejah in pri bakterijah. Ima svojo tRNA (tRNAPyl) in pirolizin-tRNA sintetazo (PylRS), ki omogoča vezavo tRNA s pirolizinom. tRNAPyl se na mRNA veže na kodon UAG, ki je stop kodon. C- in N-končna domena (CTD in NTD) PylRS bakterij in nekaterih arhej sta kodirani z dvema ločenima genoma ''pylSn'' (za NTD) in ''pylSc'' (za CTD). Arhejske PylRS delimo glede na ureditev domen PylSn (domena NTD) in PylSc (domena CTD) na tri razrede: razred fuzije PylSn-PylSc (sestavljen iz proteinov, kodiranih preko fuzijskih genov, ki nastanejo z združevanjem delov dveh različnih genov), razred PylSn + PylSc in razred ΔPylSn.

Razred fuzije PylSn-PylSc ima CTD in NTD povezani s povezovalcem, ki je dolg 14-72 aminokislinskih ostankov. NTD interagira z zanko T in z variabilno zanko tRNAPyl, CTD pa reagira z drugo stranjo tRNAPyl. Pri razredu PylSn + PylSc sta domeni zapisani na dveh ločenih genih kot dva ločena polipeptida. Takšne encime najpogosteje najdemo pri bakterijah. Razred ΔPylSn ima samo CTD, a je sintetaza vseeno aktivna. Tak razred PylRS najdemo predvsem pri metanogenih arhejah, ki prebivajo v živalskem prebavnem traku in jih imenujemo tudi ΔNPylRS. Delimo jih na dva funkcijska razreda, razred A in razred B, ki se razlikujeta po aminokislinskem zaporedju. Funkcijski razred A reagira s tRNAΔNPyl (tRNAPyl, ki jo prepozna ΔNPylRS) iz obeh razredov, A in B, medtem ko funkcijski razred B prepozna le tRNAΔNPyl razreda B. Neznano ostaja, ali je razliko v tRNAΔNPyl v primerjavi z drugimi tRNAPyl povzročila izguba NTD na PylRS ali pa je mutacija tRNAPylpovzročila izgubo NTD na PylRS.

tRNAPyl je sestavljena iz variabilne zanke s tremi bazami, male zanke D iz 3-5 nukleotidov in dolgega antikodonskega stebla iz 6-8 baz. Prav tako vsebuje dikriminatorno bazo G73, ki jo prepozna PylRS. Znana je le tRNAPyl, ki se veže s PylRS iz razreda fuzije PylSn-PylSc in iz razreda ΔPylSn.

tRNAPyl razreda fuzije PylSn-PylSc ima zanko D iz 5 nukleotidov in le en nukleotid ločuje steblo D od akceptorskega stebla, kar je poznano tudi pri bakterijski tRNAPyl. Za prepoznavo PylRS s pravilno tRNAPyl so potrebni U33 in A37, antikodon, bazni par G53:C63 na zanki T in bazni par G1:C72 na akceptorskem steblu.

tRNAPyl razreda ΔPylSn (drugo poimenovanje je tRNAΔNPyl) se zelo razlikuje med različnimi vrstami arhej. Skupno jim je, da imajo prekinjeno antikodonsko steblo. Zaradi te prekinitve pride do nastanka manjše zanke na antikodonskem steblu. Prav tako imajo vse vrste krajšo zanko D, ki je dolga 3-4 nukleotide. Za razred A je značilno, da je na mestu 37 zraven antikodona adenin, pri razredu B pa je citozin. Razlika med tema razredoma tRNAΔNPyl je tudi pri zaporedju v akceptorskem steblu, steblu T in zanki T. Prihaja pa tudi do razlik v zaporedju znotraj funkcijskega razreda A in B, a to ne vpliva na sekundarno zgradbo molekul tRNA.

Uravnavanje vstavljanja pirolizina na polipeptidno verigo temelji na tekmovanju med vezavo Pyl-tRNAPyl in vezavo sprostitvenega faktorja na kodon UAG. Če se prekinitev translacije zaradi hitrejše vezave sprostitvenega faktorja zgodi bolj na začetku, se takšen skrajšan protein razgradi.

== Od tRNA odvisna biosinteza aminokislin ==

Natančna translacija je odvisna od pravilne sinteze aminoacil-tRNA (aa-tRNA), kar katalizira aminoacil-tRNA sintetaza (aaRS). Vsaka aminokislina ima svojo specifično aaRS, ki poveže analogno tRNA in aminokislino. Arheje tako kot bakterije ne kodirajo specifičnih aaRS za vseh 20 kanoničnih aminokislin, ampak se poslužujejo posredne sinteze aa-tRNA. Na ta način se pri arhejah sintetizirajo cistein, glutamin in asparagin. Pri vseh treh aminokislinskih ostankih od tRNA odvisna biosinteza poteka preko kompleksa, in sicer pri cisteinu preko transsulfurosoma, pri glutaminu in asparaginu pa preko transamidosoma. Tvorba kompleksa preprečuje, da bi elongacijski faktor prepoznal nepravilno acilirano aa-tRNA in tako napačno vgradil aminokislino. Takšen način biosinteze je zelo podoben tistemu pri Sec, vendar se pri biosintezi Sec kompleks ne tvori, napačna translacija pa je vseeno preprečena.
===Biosinteza cisteina===
Nekatere bakterije, metanogeni organizmi razreda I in arheje ''Asgardarchaeota'' nimajo gena, ki bi kodiral cistenil-tRNA sintetazo (CysRS), zato cistein sintetizirajo na podoben način kot poteka biosinteza Sec. Najprej iz tRNACys in O-fosfoserina (Sep) s pomočjo O-fosfoseril-tRNA sintetaze (SepRS) nastane Sep-tRNACys. Ta se pretvori v Cys-tRNACys, kar katalizira Sep-tRNA:Cys-tRNA sintaza (SepCysS). Kompleks transsulfurosom torej vsebuje oba encima in tRNACys,, pri nekaterih arhejah in metanogenih organizmih razreda I pa tudi adapterski protein SepCysE, ki ima visoko afiniteto do SepRS in SepCysS ter tako stabilizira kompleks. Znanstveniki domnevajo, da koevolucija adapterskega proteina z encimoma SepRS in SepCysS predstavlja prednost v ekstremnih pogojih, saj je drugače Sep-tRNACys pri visokih temperaturah podvržena hidrolizi. Pri arhejah ''Asgardarchaeota'' SepCysE nima N-terminalne vijačnice in ne more vezati SepRS, zato je ta ločena od kompleksa. Pri nekaterih arhejah so opazili tudi podvojitev SepCysS, kar bi lahko ojačalo od tRNA odvisno biosintezo cisteina pod stresnimi pogoji.
Da se cistein lahko vgradi v protein, se Cys-tRNACys prenese do ribosoma z elongacijskim faktorjem 1α (EF-1α). Poleg tega organizem potrebuje tudi prost cistein kot vir žvepla pri raznih biosintetičnih procesih, kot so sinteza skupkov Fe-S (teh je veliko pri metanogenih organizmih), modifikacije tRNA in biosinteza kofaktorjev. Ključnega pomena je zato tudi regulacija med vezanim in prostim cisteinom, ki nastane z deacilacijo Cys-tRNACys.
===Biosinteza glutamina in asparagina===
Podobno kot nekatere arheje in bakterije nimajo gena, ki bi kodiral cistenil-tRNA sintetazo (CysRS), nimajo niti genov, ki bi kodirali glutaminil-tRNA sintetazo (GlnRS) in asparaginil-tRNA sintetazo (AsnRS). Glutamin se pri arhejah vedno sintetizira po posredni poti, medtem ko se lahko asparagin tudi po neposredni. Tako kot pri biosintezi cisteina, tudi pri sintezi glutamina nediskriminatorna glutamil-tRNA sintetaza (ND-GluRS) tvori Glu-tRNAGln, nato pa heterodimerna amidotransferaza GatDE le-to pretvori v Gln-tRNAGln. Enako se zgodi tudi pri biosintezi asparagina, kjer nediskriminatorna aspartil-tRNA sintetaza (ND-AspRS) sintetizira Asp-tRNAAsn, ta pa se potem s pomočjo amidotransferaze GatCAB pretvori v Asn-tRNAAsn. Protein GatCAB je pri arhejah specifičen samo za sintezo asparagina, medtem ko pri bakterijah deluje tudi pri pretvarjanju Glu-tRNAGln.
Primerjalna filogenetska analiza posredne biosinteze Gln in Asn kaže na to, da sta bila proteina GatDE in GatCAB prisotna že v zadnjem skupnem predniku LUCA, čeprav danes GatDE najdemo le še pri arhejah. Najverjetneje sta se skozi evolucijo skupaj razvila arhejska GatDE in tRNAGln, zaradi česar se zadnja tudi razlikuje od evkariontskih in bakterijskih homologov. GatCAB pa je evolucijsko ohranjen pri vseh treh domenah.

== Zaključek ==

Arheje imajo zaradi preživetja v ekstremnih razmerah edinstven genetski kod, kodirajo namreč tudi dve posebni aminokislini selenocistein in pirolizin, ki ju najdemo predvsem pri metanogenih arhejah, ker imata pomembno vlogo pri metanogenezi. Proces vstavitve selenocisteina pri arhejah je podoben kot pri evkariontih, kljub poznavanju proteinov, ki sodelujejo pri povezavi elementa SECIS in elongacijskega faktorja pri evkariontih, pa ti pri arhejah še vedno ostajajo neznanka. Pirolizin ima svojo tRNA (tRNAPyl) in pirolizin-tRNA sintetaze, ki jih delimo na tri razrede. Ti razredi se razlikujejo glede na ureditev domen CTD in NTD ter s kakšnimi tRNAPyl se povezujejo. Poleg teh dveh nestandardnih aminokislin ima pomembno vlogo pri arhejah tudi posredna sinteza kanoničnih aminokislin, saj ne kodirajo specifičnih aminoacil-tRNA sintetaz za vsako od aminokislin. Tako se sintetizirajo cistein, glutamin in asparagin, pri katerih biosinteza poteka preko kompleksa, ki preprečuje nepravilno vstavitev aminokisline. Razvoj novih načinov raziskovanja mehanizmov vključenih v biosintezo aminokislin in njihovih povezav z genetskim kodom bo ključen za boljše razumevanju sorodnosti med tremi domenami in za razumevanje načina preživetja arhej v ekstremnih razmerah.

== Viri ==

[1] Meng, K., Chung, C. Z., Söll, D. and Krahn, N. (2022) Unconventional genetic code systems in archaea. Front Microbiol 13, 1007832.

[2] Gonzalez-Flores, J., Shetty, S. P., Dubey, A. and Copeland, P. R. (2013) The Molecular Biology of Selenocysteine. Biomol Concepts 4, 349–365.

[3] Guo, L.-T., Amikura, K., Jiang, H.-K., Mukai, T., Fu, X., Wang, Y.-S., O’Donoghue, P., Söll, D. and Tharp, J. M. (2022) Ancestral archaea expanded the genetic code with pyrrolysine. J Biol Chem 298, 102521.

[4] Mukai, T., Crnković, A., Umehara, T., Ivanova, N. N., Kyrpides, N. C. and Söll, D. (2017) RNA-Dependent Cysteine Biosynthesis in Bacteria and Archaea. mBio 8, e00561-17.

[5] Sheppard, K., Yuan, J., Hohn, M. J., Jester, B., Devine, K. M. and Soll, D. (2008) From one amino acid to another: tRNA-dependent amino acid biosynthesis. Nucleic Acids Research 36, 1813–1825.

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

Genetski kod pri arhejah

2023-05-20T12:39:31Z

Lucija Kovaček: /* Od tRNA odvisna biosinteza aminokislin */

== Uvod ==

Arheje so organizmi, ki preživijo v ekstremnih okoljih, kar jim omogoča njihov edinstven genetski kod. Ta je potreben za tvorbo encimov, ki jim zagotavljajo preživetje v teh težkih razmerah. Njihov genetski kod vključuje naravno kodiranje stop kodonov za vstavljanje 21. in 22. kodirane aminokisline. To sta aminokislini selenocistein in pirolizin. Genetski kod arhej ne kodira specifičnih aminoacil-tRNA sintetaz za vseh 20 kanoničnih aminokislin, zato si pri njihovi sintezi in vgradnji arheje pomagajo s posredno biosintezo tRNA.

== Vključitev selenocisteina ==

Selenocistein (Sec) je aminokislina podobna cisteinu, ki ima namesto žvepla prisoten selen. Zaradi tega je selenocistein bolj reaktiven, saj je Se-H skupina v primerjavi s S-H deprotonirana že pri nižjih vrednostih pH. Selenocistein je vključen v številne procese, kot sta metanogeneza in biosinteza selenoproteinov ter se pogosto nahaja na katalitskem mestu redoks encimov. Kljub temu da se nahaja v vseh treh domenah, obstajajo nekatere razlike v mehanizmu biosinteze in njegove vgradnje. Bakterijski mehanizem je preprostejši in vključuje en korak, medtem ko sta pri arhejah in evkariontih za pretvorbo serina v selenocistein potrebna dva ločena encima. Vsem domenam je skupen prvi korak, in sicer aminoacilacija tRNASec s seril-tRNA sintetazo (SerRS). Naslednji korak pri arhejah je fosforilacija serina, ki je odvisna od ATP. Nastali Sep-tRNASec se nato z O-fosfoseril-tRNASec:Sec sintazo (SepSecS) pretvori v Sec-tRNASec, ki se prenese na ribosom. Sec-tRNASec ima edinstveno strukturo z akceptorsko domeno dolgo 13 bp. Ta prepreči prepoznavanje s splošnim elongacijskim faktorjem ter služi kot prepoznavni element za fosfoseril-tRNASec kinazo (PSTK) in SepSecS. Akceptorska domena se nahaja v konfiguraciji 9/4, torej 9 bp v akceptorskem steblu in 4 bp v T ročici, kar spominja na evkariontsko akceptorsko domeno. Druga edinstvena značilnost Sec-tRNASec je njena 7 bp dolga D ročica in majhna D zanka. Pri Sec-tRNASec rep CCA ni kodiran v arhejskem genomu, temveč je dodan posttranskripcijsko.

Selenocistein kodira kodon UGA, ki je znan tudi kot stop kodon. V ta namen so organizmi razvili metodo za razlikovanje med stop kodonom in kodonom, ki signalizira vstavitev selenocisteina. Glavna razlika je prisotnost mRNA lasnice, imenovane element SECIS (ang. selenocysteine insertion sequence). Ta se pri arhejah nahaja na enakem mestu kot pri evkariontih, in sicer na 3'-neprevedeni regiji mRNA (3'-UTR mRNA). Iz te skupne lastnosti domnevajo, da je pri arhejah proces vgradnje selenocisteina podoben kot pri evkariontih. Element SECIS tvori kompleks z vezavnimi proteini, ki ga nato prepozna specifični elongacijski faktor (EFSec pri evkariontih in aSelB oziroma aEFSec pri arhejah). Ker je za razliko od bakterijskega elongacijskega faktorja domena elongacijskega faktorja EFSec oz. aSelB prekratka, da bi se lahko neposredno vezala na SECIS, pri arhejah in evkariontih poteka posredovano prepoznavanje elementa SECIS. In sicer, pri evkariontih elongacijski faktor EFSec sodeluje s SECIS vezavnim proteinom 2 (SBP2). Regija, ki vsebuje element SECIS, se ovije in ga s tem postavi bližje kodonu UGA ter se tako lažje poveže z elongacijskim faktorjem. Ta deluje tako, da pripelje Sec-tRNASec na ribosom.

Pri arhejah še vedno ostaja veliko odprtih vprašanj glede mehanizma vgradnje selenocisteina. Kljub temu da se domneva, da je mehanizem zelo podoben kot pri evkariontih, ni točno znano, kako so med seboj pri vgradnji selenocisteina povezani elongacijski faktor, element SECIS in ribosom. Raziskati je potrebno, če obstajajo še kakšni drugi potencialni proteini kodirani v genomu arhej, ki bi sodelovali pri tem procesu.

== Vključitev pirolizina ==

Pirolizin s tričrkovno oznako Pyl in enočrkovno oznako O je nestandardna aminokislina, ki nastane z združitvijo dveh lizinov in ga najdemo le pri nekaterih metanogenih arhejah in pri bakterijah. Ima svojo tRNA (tRNAPyl) in pirolizin-tRNA sintetazo (PylRS), ki omogoča vezavo tRNA s pirolizinom. tRNAPyl se na mRNA veže na kodon UAG, ki je stop kodon. C- in N-končna domena (CTD in NTD) PylRS bakterij in nekaterih arhej sta kodirani z dvema ločenima genoma ''pylSn'' (za NTD) in ''pylSc'' (za CTD). Arhejske PylRS delimo glede na ureditev domen PylSn (domena NTD) in PylSc (domena CTD) na tri razrede: razred fuzije PylSn-PylSc (sestavljen iz proteinov, kodiranih preko fuzijskih genov, ki nastanejo z združevanjem delov dveh različnih genov), razred PylSn + PylSc in razred ΔPylSn.

Razred fuzije PylSn-PylSc ima CTD in NTD povezani s povezovalcem, ki je dolg 14-72 aminokislinskih ostankov. NTD interagira z zanko T in z variabilno zanko tRNAPyl, CTD pa reagira z drugo stranjo tRNAPyl. Pri razredu PylSn + PylSc sta domeni zapisani na dveh ločenih genih kot dva ločena polipeptida. Takšne encime najpogosteje najdemo pri bakterijah. Razred ΔPylSn ima samo CTD, a je sintetaza vseeno aktivna. Tak razred PylRS najdemo predvsem pri metanogenih arhejah, ki prebivajo v živalskem prebavnem traku in jih imenujemo tudi ΔNPylRS. Delimo jih na dva funkcijska razreda, razred A in razred B, ki se razlikujeta po aminokislinskem zaporedju. Funkcijski razred A reagira s tRNAΔNPyl (tRNAPyl, ki jo prepozna ΔNPylRS) iz obeh razredov, A in B, medtem ko funkcijski razred B prepozna le tRNAΔNPyl razreda B. Neznano ostaja, ali je razliko v tRNAΔNPyl v primerjavi z drugimi tRNAPyl povzročila izguba NTD na PylRS ali pa je mutacija tRNAPylpovzročila izgubo NTD na PylRS.

tRNAPyl je sestavljena iz variabilne zanke s tremi bazami, male zanke D iz 3-5 nukleotidov in dolgega antikodonskega stebla iz 6-8 baz. Prav tako vsebuje dikriminatorno bazo G73, ki jo prepozna PylRS. Znana je le tRNAPyl, ki se veže s PylRS iz razreda fuzije PylSn-PylSc in iz razreda ΔPylSn.

tRNAPyl razreda fuzije PylSn-PylSc ima zanko D iz 5 nukleotidov in le en nukleotid ločuje steblo D od akceptorskega stebla, kar je poznano tudi pri bakterijski tRNAPyl. Za prepoznavo PylRS s pravilno tRNAPyl so potrebni U33 in A37, antikodon, bazni par G53:C63 na zanki T in bazni par G1:C72 na akceptorskem steblu.

tRNAPyl razreda ΔPylSn (drugo poimenovanje je tRNAΔNPyl) se zelo razlikuje med različnimi vrstami arhej. Skupno jim je, da imajo prekinjeno antikodonsko steblo. Zaradi te prekinitve pride do nastanka manjše zanke na antikodonskem steblu. Prav tako imajo vse vrste krajšo zanko D, ki je dolga 3-4 nukleotide. Za razred A je značilno, da je na mestu 37 zraven antikodona adenin, pri razredu B pa je citozin. Razlika med tema razredoma tRNAΔNPyl je tudi pri zaporedju v akceptorskem steblu, steblu T in zanki T. Prihaja pa tudi do razlik v zaporedju znotraj funkcijskega razreda A in B, a to ne vpliva na sekundarno zgradbo molekul tRNA.

Uravnavanje vstavljanja pirolizina na polipeptidno verigo temelji na tekmovanju med vezavo Pyl-tRNAPyl in vezavo sprostitvenega faktorja na kodon UAG. Če se prekinitev translacije zaradi hitrejše vezave sprostitvenega faktorja zgodi bolj na začetku, se takšen skrajšan protein razgradi.

== Od tRNA odvisna biosinteza aminokislin ==

Natančna translacija je odvisna od pravilne sinteze aminoacil-tRNA (aa-tRNA), kar katalizira aminoacil-tRNA sintetaza (aaRS). Vsaka aminokislina ima svojo specifično aaRS, ki poveže analogno tRNA in aminokislino. Arheje tako kot bakterije ne kodirajo specifičnih aaRS za vseh 20 kanoničnih aminokislin, ampak se poslužujejo posredne sinteze aa-tRNA. Na ta način se pri arhejah sintetizirajo cistein, glutamin in asparagin. Pri vseh treh aminokislinskih ostankih od tRNA odvisna biosinteza poteka preko kompleksa, in sicer pri cisteinu preko transsulfurosoma, pri glutaminu in asparaginu pa preko transamidosoma. Tvorba kompleksa preprečuje, da bi elongacijski faktor prepoznal nepravilno acilirano aa-tRNA in tako napačno vgradil aminokislino. Takšen način biosinteze je zelo podoben tistemu pri Sec, vendar se pri biosintezi Sec kompleks ne tvori, napačna translacija pa je vseeno preprečena.
===Biosinteza cisteina===
Nekatere bakterije, metanogeni organizmi razreda I in arheje ''Asgardarchaeota'' nimajo gena, ki bi kodiral cistenil-tRNA sintetazo (CysRS), zato cistein sintetizirajo na podoben način kot poteka biosinteza Sec. Najprej iz tRNACys in O-fosfoserina (Sep) s pomočjo O-fosfoseril-tRNA sintetaze (SepRS) nastane Sep-tRNACys. Ta se pretvori v Cys-tRNACys, kar katalizira Sep-tRNA:Cys-tRNA sintaza (SepCysS). Kompleks transsulfurosom torej vsebuje oba encima in tRNACys,, pri nekaterih arhejah in metanogenih organizmih razreda I pa tudi adapterski protein SepCysE, ki ima visoko afiniteto do SepRS in SepCysS ter tako stabilizira kompleks. Znanstveniki domnevajo, da koevolucija adapterskega proteina z encimoma SepRS in SepCysS predstavlja prednost v ekstremnih pogojih, saj je drugače Sep-tRNACys pri visokih temperaturah podvržena hidrolizi. Pri arhejah ''Asgardarchaeota'' SepCysE nima N-terminalne vijačnice in ne more vezati SepRS, zato je ta ločena od kompleksa. Pri nekaterih arhejah so opazili tudi podvojitev SepCysS, kar bi lahko ojačalo od tRNA odvisno biosintezo cisteina pod stresnimi pogoji.
Da se cistein lahko vgradi v protein, se Cys-tRNACys prenese do ribosoma z elongacijskim faktorjem 1α (EF-1α). Poleg tega organizem potrebuje tudi prost cistein kot vir žvepla pri raznih biosintetičnih procesih, kot so sinteza skupkov Fe-S (teh je veliko pri metanogenih organizmih), modifikacije tRNA in biosinteza kofaktorjev. Ključnega pomena je zato tudi regulacija med vezanim in prostim cisteinom, ki nastane z deacilacijo Cys-tRNACys.
===Biosinteza glutamina in asparagina===
Podobno kot nekatere arheje in bakterije nimajo gena, ki bi kodiral cistenil-tRNA sintetazo (CysRS), nimajo niti genov, ki bi kodirali glutaminil-tRNA sintetazo (GlnRS) in asparaginil-tRNA sintetazo (AsnRS). Glutamin se pri arhejah vedno sintetizira po posredni poti, medtem ko se lahko asparagin tudi po neposredni. Tako kot pri biosintezi cisteina, tudi pri sintezi glutamina nediskriminatorna glutamil-tRNA sintetaza (ND-GluRS) tvori Glu-tRNAGln, nato pa heterodimerna amidotransferaza GatDE le-to pretvori v Gln-tRNAGln. Enako se zgodi tudi pri biosintezi asparagina, kjer nediskriminatorna aspartil-tRNA sintetaza (ND-AspRS) sintetizira Asp-tRNAAsn, ta pa se potem s pomočjo amidotransferaze GatCAB pretvori v Asn-tRNAAsn. Protein GatCAB je pri arhejah specifičen samo za sintezo asparagina, medtem ko pri bakterijah deluje tudi pri pretvarjanju Glu-tRNAGln.
Primerjalna filogenetska analiza posredne biosinteze Gln in Asn kaže na to, da sta bila proteina GatDE in GatCAB prisotna že v zadnjem skupnem predniku LUCA, čeprav danes GatDE najdemo le še pri arhejah. Najverjetneje sta se skozi evolucijo skupaj razvila arhejska GatDE in tRNAGln, zaradi česar se zadnja tudi razlikuje od evkariontskih in bakterijskih homologov. GatCAB pa je evolucijsko ohranjen pri vseh treh domenah.

== Zaključek ==

Arheje imajo zaradi preživetja v ekstremnih razmerah edinstven genetski kod, kodirajo namreč tudi dve posebni aminokislini selenocistein in pirolizin, ki ju najdemo predvsem pri metanogenih arhejah, ker imata pomembno vlogo pri metanogenezi. Proces vstavitve selenocisteina pri arhejah je podoben kot pri evkariontih, kljub poznavanju proteinov, ki sodelujejo pri povezavi elementa SECIS in elongacijskega faktorja pri evkariontih, pa ti pri arhejah še vedno ostajajo neznanka. Pirolizin ima svojo tRNA (tRNAPyl) in pirolizin-tRNA sintetaze, ki jih delimo na tri razrede. Ti razredi se razlikujejo glede na ureditev domen CTD in NTD ter s kakšnimi tRNAPyl se povezujejo. Poleg teh dveh nestandardnih aminokislin ima pomembno vlogo pri arhejah tudi posredna sinteza kanoničnih aminokislin, saj ne kodirajo specifičnih aminoacil-tRNA sintetaz za vsako od aminokislin. Tako se sintetizirajo cistein, glutamin in asparagin, pri katerih biosinteza poteka preko kompleksa, ki preprečuje nepravilno vstavitev aminokisline. Razvoj novih načinov raziskovanja mehanizmov vključenih v biosintezo aminokislin in njihovih povezav z genetskim kodom bo ključen za boljše razumevanju sorodnosti med tremi domenami in za razumevanje načina preživetja arhej v ekstremnih razmerah.

== Viri ==

[1] Meng, K., Chung, C. Z., Söll, D. and Krahn, N. (2022) Unconventional genetic code systems in archaea. Front Microbiol 13, 1007832.

[2] Gonzalez-Flores, J., Shetty, S. P., Dubey, A. and Copeland, P. R. (2013) The Molecular Biology of Selenocysteine. Biomol Concepts 4, 349–365.

[3] Guo, L.-T., Amikura, K., Jiang, H.-K., Mukai, T., Fu, X., Wang, Y.-S., O’Donoghue, P., Söll, D. and Tharp, J. M. (2022) Ancestral archaea expanded the genetic code with pyrrolysine. J Biol Chem 298, 102521.

[4] Mukai, T., Crnković, A., Umehara, T., Ivanova, N. N., Kyrpides, N. C. and Söll, D. (2017) RNA-Dependent Cysteine Biosynthesis in Bacteria and Archaea. mBio 8, e00561-17.

[5] Sheppard, K., Yuan, J., Hohn, M. J., Jester, B., Devine, K. M. and Soll, D. (2008) From one amino acid to another: tRNA-dependent amino acid biosynthesis. Nucleic Acids Research 36, 1813–1825.

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

Genetski kod pri arhejah

2023-05-20T12:31:06Z

Lucija Kovaček: /* Vključitev pirolizina */

== Uvod ==

Arheje so organizmi, ki preživijo v ekstremnih okoljih, kar jim omogoča njihov edinstven genetski kod. Ta je potreben za tvorbo encimov, ki jim zagotavljajo preživetje v teh težkih razmerah. Njihov genetski kod vključuje naravno kodiranje stop kodonov za vstavljanje 21. in 22. kodirane aminokisline. To sta aminokislini selenocistein in pirolizin. Genetski kod arhej ne kodira specifičnih aminoacil-tRNA sintetaz za vseh 20 kanoničnih aminokislin, zato si pri njihovi sintezi in vgradnji arheje pomagajo s posredno biosintezo tRNA.

== Vključitev selenocisteina ==

Selenocistein (Sec) je aminokislina podobna cisteinu, ki ima namesto žvepla prisoten selen. Zaradi tega je selenocistein bolj reaktiven, saj je Se-H skupina v primerjavi s S-H deprotonirana že pri nižjih vrednostih pH. Selenocistein je vključen v številne procese, kot sta metanogeneza in biosinteza selenoproteinov ter se pogosto nahaja na katalitskem mestu redoks encimov. Kljub temu da se nahaja v vseh treh domenah, obstajajo nekatere razlike v mehanizmu biosinteze in njegove vgradnje. Bakterijski mehanizem je preprostejši in vključuje en korak, medtem ko sta pri arhejah in evkariontih za pretvorbo serina v selenocistein potrebna dva ločena encima. Vsem domenam je skupen prvi korak, in sicer aminoacilacija tRNASec s seril-tRNA sintetazo (SerRS). Naslednji korak pri arhejah je fosforilacija serina, ki je odvisna od ATP. Nastali Sep-tRNASec se nato z O-fosfoseril-tRNASec:Sec sintazo (SepSecS) pretvori v Sec-tRNASec, ki se prenese na ribosom. Sec-tRNASec ima edinstveno strukturo z akceptorsko domeno dolgo 13 bp. Ta prepreči prepoznavanje s splošnim elongacijskim faktorjem ter služi kot prepoznavni element za fosfoseril-tRNASec kinazo (PSTK) in SepSecS. Akceptorska domena se nahaja v konfiguraciji 9/4, torej 9 bp v akceptorskem steblu in 4 bp v T ročici, kar spominja na evkariontsko akceptorsko domeno. Druga edinstvena značilnost Sec-tRNASec je njena 7 bp dolga D ročica in majhna D zanka. Pri Sec-tRNASec rep CCA ni kodiran v arhejskem genomu, temveč je dodan posttranskripcijsko.

Selenocistein kodira kodon UGA, ki je znan tudi kot stop kodon. V ta namen so organizmi razvili metodo za razlikovanje med stop kodonom in kodonom, ki signalizira vstavitev selenocisteina. Glavna razlika je prisotnost mRNA lasnice, imenovane element SECIS (ang. selenocysteine insertion sequence). Ta se pri arhejah nahaja na enakem mestu kot pri evkariontih, in sicer na 3'-neprevedeni regiji mRNA (3'-UTR mRNA). Iz te skupne lastnosti domnevajo, da je pri arhejah proces vgradnje selenocisteina podoben kot pri evkariontih. Element SECIS tvori kompleks z vezavnimi proteini, ki ga nato prepozna specifični elongacijski faktor (EFSec pri evkariontih in aSelB oziroma aEFSec pri arhejah). Ker je za razliko od bakterijskega elongacijskega faktorja domena elongacijskega faktorja EFSec oz. aSelB prekratka, da bi se lahko neposredno vezala na SECIS, pri arhejah in evkariontih poteka posredovano prepoznavanje elementa SECIS. In sicer, pri evkariontih elongacijski faktor EFSec sodeluje s SECIS vezavnim proteinom 2 (SBP2). Regija, ki vsebuje element SECIS, se ovije in ga s tem postavi bližje kodonu UGA ter se tako lažje poveže z elongacijskim faktorjem. Ta deluje tako, da pripelje Sec-tRNASec na ribosom.

Pri arhejah še vedno ostaja veliko odprtih vprašanj glede mehanizma vgradnje selenocisteina. Kljub temu da se domneva, da je mehanizem zelo podoben kot pri evkariontih, ni točno znano, kako so med seboj pri vgradnji selenocisteina povezani elongacijski faktor, element SECIS in ribosom. Raziskati je potrebno, če obstajajo še kakšni drugi potencialni proteini kodirani v genomu arhej, ki bi sodelovali pri tem procesu.

== Vključitev pirolizina ==

Pirolizin s tričrkovno oznako Pyl in enočrkovno oznako O je nestandardna aminokislina, ki nastane z združitvijo dveh lizinov in ga najdemo le pri nekaterih metanogenih arhejah in pri bakterijah. Ima svojo tRNA (tRNAPyl) in pirolizin-tRNA sintetazo (PylRS), ki omogoča vezavo tRNA s pirolizinom. tRNAPyl se na mRNA veže na kodon UAG, ki je stop kodon. C- in N-končna domena (CTD in NTD) PylRS bakterij in nekaterih arhej sta kodirani z dvema ločenima genoma ''pylSn'' (za NTD) in ''pylSc'' (za CTD). Arhejske PylRS delimo glede na ureditev domen PylSn (domena NTD) in PylSc (domena CTD) na tri razrede: razred fuzije PylSn-PylSc (sestavljen iz proteinov, kodiranih preko fuzijskih genov, ki nastanejo z združevanjem delov dveh različnih genov), razred PylSn + PylSc in razred ΔPylSn.

Razred fuzije PylSn-PylSc ima CTD in NTD povezani s povezovalcem, ki je dolg 14-72 aminokislinskih ostankov. NTD interagira z zanko T in z variabilno zanko tRNAPyl, CTD pa reagira z drugo stranjo tRNAPyl. Pri razredu PylSn + PylSc sta domeni zapisani na dveh ločenih genih kot dva ločena polipeptida. Takšne encime najpogosteje najdemo pri bakterijah. Razred ΔPylSn ima samo CTD, a je sintetaza vseeno aktivna. Tak razred PylRS najdemo predvsem pri metanogenih arhejah, ki prebivajo v živalskem prebavnem traku in jih imenujemo tudi ΔNPylRS. Delimo jih na dva funkcijska razreda, razred A in razred B, ki se razlikujeta po aminokislinskem zaporedju. Funkcijski razred A reagira s tRNAΔNPyl (tRNAPyl, ki jo prepozna ΔNPylRS) iz obeh razredov, A in B, medtem ko funkcijski razred B prepozna le tRNAΔNPyl razreda B. Neznano ostaja, ali je razliko v tRNAΔNPyl v primerjavi z drugimi tRNAPyl povzročila izguba NTD na PylRS ali pa je mutacija tRNAPylpovzročila izgubo NTD na PylRS.

tRNAPyl je sestavljena iz variabilne zanke s tremi bazami, male zanke D iz 3-5 nukleotidov in dolgega antikodonskega stebla iz 6-8 baz. Prav tako vsebuje dikriminatorno bazo G73, ki jo prepozna PylRS. Znana je le tRNAPyl, ki se veže s PylRS iz razreda fuzije PylSn-PylSc in iz razreda ΔPylSn.

tRNAPyl razreda fuzije PylSn-PylSc ima zanko D iz 5 nukleotidov in le en nukleotid ločuje steblo D od akceptorskega stebla, kar je poznano tudi pri bakterijski tRNAPyl. Za prepoznavo PylRS s pravilno tRNAPyl so potrebni U33 in A37, antikodon, bazni par G53:C63 na zanki T in bazni par G1:C72 na akceptorskem steblu.

tRNAPyl razreda ΔPylSn (drugo poimenovanje je tRNAΔNPyl) se zelo razlikuje med različnimi vrstami arhej. Skupno jim je, da imajo prekinjeno antikodonsko steblo. Zaradi te prekinitve pride do nastanka manjše zanke na antikodonskem steblu. Prav tako imajo vse vrste krajšo zanko D, ki je dolga 3-4 nukleotide. Za razred A je značilno, da je na mestu 37 zraven antikodona adenin, pri razredu B pa je citozin. Razlika med tema razredoma tRNAΔNPyl je tudi pri zaporedju v akceptorskem steblu, steblu T in zanki T. Prihaja pa tudi do razlik v zaporedju znotraj funkcijskega razreda A in B, a to ne vpliva na sekundarno zgradbo molekul tRNA.

Uravnavanje vstavljanja pirolizina na polipeptidno verigo temelji na tekmovanju med vezavo Pyl-tRNAPyl in vezavo sprostitvenega faktorja na kodon UAG. Če se prekinitev translacije zaradi hitrejše vezave sprostitvenega faktorja zgodi bolj na začetku, se takšen skrajšan protein razgradi.

== Od tRNA odvisna biosinteza aminokislin ==

Natančna translacija je odvisna od pravilne sinteze aminoacil-tRNA (aa-tRNA), kar katalizira aminoacil-tRNA sintetaza (aaRS). Vsaka aminokislina ima svojo specifično aaRS, ki poveže analogno tRNA in aminokislino. Arheje tako kot bakterije ne kodirajo specifičnih aaRS za vseh 20 kanoničnih aminokislin, ampak se poslužujejo posredne sinteze aa-tRNA. Na ta način se pri arhejah sintetizirajo cistein, glutamin in asparagin. Pri vseh treh aminokislinskih ostankih od tRNA odvisna biosinteza poteka preko kompleksa, in sicer pri cisteinu preko transsulfurosoma, pri glutaminu in asparaginu pa preko transamidosoma. Tvorba kompleksa preprečuje, da bi elongacijski faktor prepoznal nepravilno acilirano aa-tRNA in tako napačno vgradil aminokislino. Takšen način biosinteze je zelo podoben tistemu pri Sec, vendar se pri biosintezi Sec kompleks ne tvori, napačna translacija pa je vseeno preprečena.
===Biosinteza cisteina===
Nekatere bakterije, metanogeni organizmi razreda I in arheje Asgardarchaeota nimajo gena, ki bi kodiral cistenil-tRNA sintetazo (CysRS), zato cistein sintetizirajo na podoben način kot poteka biosinteza Sec. Najprej iz tRNACys in O-fosfoserina (Sep) s pomočjo O-fosfoseril-tRNA sintetaze (SepRS) nastane Sep-tRNACys. Ta se pretvori v Cys-tRNACys, kar katalizira Sep-tRNA:Cys-tRNA sintaza (SepCysS). Kompleks transsulfurosom torej vsebuje oba encima in tRNACys,, pri nekaterih arhejah in metanogenih organizmih razreda I pa tudi adapterski protein SepCysE, ki ima visoko afiniteto do SepRS in SepCysS ter tako stabilizira kompleks. Znanstveniki domnevajo, da koevolucija adapterskega proteina z encimoma SepRS in SepCysS predstavlja prednost v ekstremnih pogojih, saj je drugače Sep-tRNACys pri visokih temperaturah podvržena hidrolizi. Pri arhejah Asgardarchaeota SepCysE nima N-terminalne vijačnice in ne more vezati SepRS, zato je ta ločena od kompleksa. Pri nekaterih arhejah so opazili tudi podvojitev SepCysS, kar bi lahko ojačalo od tRNA odvisno biosintezo cisteina pod stresnimi pogoji.
Da se cistein lahko vgradi v protein, se Cys- tRNACys prenese do ribosoma z elongacijskim faktorjem 1α (EF-1α). Poleg tega organizem potrebuje tudi prost cistein kot vir žvepla pri raznih biosintetičnih procesih, kot so sinteza skupkov Fe-S (teh je veliko pri metanogenih organizmih), modifikacije tRNA in biosinteza kofaktorjev. Ključnega pomena je zato tudi regulacija med vezanim in prostim cisteinom, ki nastane z deacilacijo Cys-tRNACys.
===Biosinteza glutamina in asparagina===
Podobno kot nekatere arheje in bakterije nimajo gena, ki bi kodiral cistenil-tRNA sintetazo (CysRS), nimajo niti genov, ki bi kodirali glutaminil-tRNA sintetazo (GlnRS) in asparaginil-tRNA sintetazo (AsnRS). Glutamin se pri arhejah vedno sintetizira po posredni poti, medtem ko se lahko asparagin tudi po neposredni. Tako kot pri biosintezi cisteina, tudi pri sintezi glutamina nediskriminatorna glutamil-tRNA sintetaza (ND-GluRS) tvori Glu-tRNAGln, nato pa heterodimerna amidotransferaza GatDE le-to pretvori v Gln-tRNAGln. Enako se zgodi tudi pri biosintezi asparagina, kjer nediskriminatorna aspartil-tRNA sintetaza (ND-AspRS) sintetizira Asp-tRNAAsn, ta pa se potem s pomočjo amidotransferaze GatCAB pretvori v Asn-tRNAAsn. Protein GatCAB je pri arhejah specifičen samo za sintezo asparagina, medtem ko pri bakterijah deluje tudi pri pretvarjanju Glu-tRNAGln.
Primerjalna filogenetska analiza posredne biosinteze Gln in Asn kaže na to, da sta bila proteina GatDE in GatCAB prisotna že v zadnjem skupnem predniku LUCA, čeprav danes GatDE najdemo le še pri arhejah. Najverjetneje sta se skozi evolucijo skupaj razvila arhejska GatDE in tRNAGln, zaradi česar se zadnja tudi razlikuje od evkariontskih in bakterijskih homologov. GatCAB pa je evolucijsko ohranjen pri vseh treh domenah.

== Zaključek ==

Arheje imajo zaradi preživetja v ekstremnih razmerah edinstven genetski kod, kodirajo namreč tudi dve posebni aminokislini selenocistein in pirolizin, ki ju najdemo predvsem pri metanogenih arhejah, ker imata pomembno vlogo pri metanogenezi. Proces vstavitve selenocisteina pri arhejah je podoben kot pri evkariontih, kljub poznavanju proteinov, ki sodelujejo pri povezavi elementa SECIS in elongacijskega faktorja pri evkariontih, pa ti pri arhejah še vedno ostajajo neznanka. Pirolizin ima svojo tRNA (tRNAPyl) in pirolizin-tRNA sintetaze, ki jih delimo na tri razrede. Ti razredi se razlikujejo glede na ureditev domen CTD in NTD ter s kakšnimi tRNAPyl se povezujejo. Poleg teh dveh nestandardnih aminokislin ima pomembno vlogo pri arhejah tudi posredna sinteza kanoničnih aminokislin, saj ne kodirajo specifičnih aminoacil-tRNA sintetaz za vsako od aminokislin. Tako se sintetizirajo cistein, glutamin in asparagin, pri katerih biosinteza poteka preko kompleksa, ki preprečuje nepravilno vstavitev aminokisline. Razvoj novih načinov raziskovanja mehanizmov vključenih v biosintezo aminokislin in njihovih povezav z genetskim kodom bo ključen za boljše razumevanju sorodnosti med tremi domenami in za razumevanje načina preživetja arhej v ekstremnih razmerah.

== Viri ==

[1] Meng, K., Chung, C. Z., Söll, D. and Krahn, N. (2022) Unconventional genetic code systems in archaea. Front Microbiol 13, 1007832.

[2] Gonzalez-Flores, J., Shetty, S. P., Dubey, A. and Copeland, P. R. (2013) The Molecular Biology of Selenocysteine. Biomol Concepts 4, 349–365.

[3] Guo, L.-T., Amikura, K., Jiang, H.-K., Mukai, T., Fu, X., Wang, Y.-S., O’Donoghue, P., Söll, D. and Tharp, J. M. (2022) Ancestral archaea expanded the genetic code with pyrrolysine. J Biol Chem 298, 102521.

[4] Mukai, T., Crnković, A., Umehara, T., Ivanova, N. N., Kyrpides, N. C. and Söll, D. (2017) RNA-Dependent Cysteine Biosynthesis in Bacteria and Archaea. mBio 8, e00561-17.

[5] Sheppard, K., Yuan, J., Hohn, M. J., Jester, B., Devine, K. M. and Soll, D. (2008) From one amino acid to another: tRNA-dependent amino acid biosynthesis. Nucleic Acids Research 36, 1813–1825.

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

Genetski kod pri arhejah

2023-05-20T12:22:41Z

Lucija Kovaček: /* Vključitev selenocisteina */

== Uvod ==

Arheje so organizmi, ki preživijo v ekstremnih okoljih, kar jim omogoča njihov edinstven genetski kod. Ta je potreben za tvorbo encimov, ki jim zagotavljajo preživetje v teh težkih razmerah. Njihov genetski kod vključuje naravno kodiranje stop kodonov za vstavljanje 21. in 22. kodirane aminokisline. To sta aminokislini selenocistein in pirolizin. Genetski kod arhej ne kodira specifičnih aminoacil-tRNA sintetaz za vseh 20 kanoničnih aminokislin, zato si pri njihovi sintezi in vgradnji arheje pomagajo s posredno biosintezo tRNA.

== Vključitev selenocisteina ==

Selenocistein (Sec) je aminokislina podobna cisteinu, ki ima namesto žvepla prisoten selen. Zaradi tega je selenocistein bolj reaktiven, saj je Se-H skupina v primerjavi s S-H deprotonirana že pri nižjih vrednostih pH. Selenocistein je vključen v številne procese, kot sta metanogeneza in biosinteza selenoproteinov ter se pogosto nahaja na katalitskem mestu redoks encimov. Kljub temu da se nahaja v vseh treh domenah, obstajajo nekatere razlike v mehanizmu biosinteze in njegove vgradnje. Bakterijski mehanizem je preprostejši in vključuje en korak, medtem ko sta pri arhejah in evkariontih za pretvorbo serina v selenocistein potrebna dva ločena encima. Vsem domenam je skupen prvi korak, in sicer aminoacilacija tRNASec s seril-tRNA sintetazo (SerRS). Naslednji korak pri arhejah je fosforilacija serina, ki je odvisna od ATP. Nastali Sep-tRNASec se nato z O-fosfoseril-tRNASec:Sec sintazo (SepSecS) pretvori v Sec-tRNASec, ki se prenese na ribosom. Sec-tRNASec ima edinstveno strukturo z akceptorsko domeno dolgo 13 bp. Ta prepreči prepoznavanje s splošnim elongacijskim faktorjem ter služi kot prepoznavni element za fosfoseril-tRNASec kinazo (PSTK) in SepSecS. Akceptorska domena se nahaja v konfiguraciji 9/4, torej 9 bp v akceptorskem steblu in 4 bp v T ročici, kar spominja na evkariontsko akceptorsko domeno. Druga edinstvena značilnost Sec-tRNASec je njena 7 bp dolga D ročica in majhna D zanka. Pri Sec-tRNASec rep CCA ni kodiran v arhejskem genomu, temveč je dodan posttranskripcijsko.

Selenocistein kodira kodon UGA, ki je znan tudi kot stop kodon. V ta namen so organizmi razvili metodo za razlikovanje med stop kodonom in kodonom, ki signalizira vstavitev selenocisteina. Glavna razlika je prisotnost mRNA lasnice, imenovane element SECIS (ang. selenocysteine insertion sequence). Ta se pri arhejah nahaja na enakem mestu kot pri evkariontih, in sicer na 3'-neprevedeni regiji mRNA (3'-UTR mRNA). Iz te skupne lastnosti domnevajo, da je pri arhejah proces vgradnje selenocisteina podoben kot pri evkariontih. Element SECIS tvori kompleks z vezavnimi proteini, ki ga nato prepozna specifični elongacijski faktor (EFSec pri evkariontih in aSelB oziroma aEFSec pri arhejah). Ker je za razliko od bakterijskega elongacijskega faktorja domena elongacijskega faktorja EFSec oz. aSelB prekratka, da bi se lahko neposredno vezala na SECIS, pri arhejah in evkariontih poteka posredovano prepoznavanje elementa SECIS. In sicer, pri evkariontih elongacijski faktor EFSec sodeluje s SECIS vezavnim proteinom 2 (SBP2). Regija, ki vsebuje element SECIS, se ovije in ga s tem postavi bližje kodonu UGA ter se tako lažje poveže z elongacijskim faktorjem. Ta deluje tako, da pripelje Sec-tRNASec na ribosom.

Pri arhejah še vedno ostaja veliko odprtih vprašanj glede mehanizma vgradnje selenocisteina. Kljub temu da se domneva, da je mehanizem zelo podoben kot pri evkariontih, ni točno znano, kako so med seboj pri vgradnji selenocisteina povezani elongacijski faktor, element SECIS in ribosom. Raziskati je potrebno, če obstajajo še kakšni drugi potencialni proteini kodirani v genomu arhej, ki bi sodelovali pri tem procesu.

== Vključitev pirolizina ==

Pirolizin s tričrkovno oznako Pyl in enočrkovno oznako O je nestandardna aminokislina, ki nastane z združitvijo dveh lizinov in ga najdemo le pri nekaterih metanogenih arhejah in pri bakterijah. Ima svojo tRNA (tRNAPyl) in pirolizin-tRNA sintetazo (PylRS), ki omogoča vezavo tRNA s pirolizinom. tRNAPyl se na mRNA veže na kodon UAG, ki je stop kodon. C- in N-končna domena (CTD in NTD) PylRS bakterij in nekaterih arhej sta kodirani z dvema ločenima genoma pylSn (za NTD) in pylSc (za CTD). Arhejske PylRS delimo glede na ureditev domen PylSn (domena NTD) in PylSc (domena CTD) na tri razrede: razred fuzije PylSn-PylSc (sestavljen iz proteinov, kodiranih preko fuzijskih genov, ki nastanejo z združevanjem delov dveh različnih genov), razred PylSn + PylSc in razred ΔPylSn.

Razred fuzije PylSn-PylSc ima CTD in NTD povezani s povezovalcem, ki je dolg 14-72 aminokislinskih ostankov. NTD interagira z zanko T in z variabilno zanko tRNAPyl, CTD pa reagira z drugo stranjo tRNAPyl. Pri razredu PylSn + PylSc sta domeni zapisani na dveh ločenih genih kot dva ločena polipeptida. Takšne encime najpogosteje najdemo pri bakterijah. Razred ΔPylSn ima samo CTD, a je sintetaza vseeno aktivna. Tak razred PylRS najdemo predvsem pri metanogenih arhejah, ki prebivajo v živalskem prebavnem traku in jih imenujemo tudi ΔNPylRS. Delimo jih na dva funkcijska razreda, razred A in razred B, ki se razlikujeta po aminokislinskem zaporedju. Funkcijski razred A reagira s tRNAΔNPyl (tRNAPyl, ki jo prepozna ΔNPylRS) iz obeh razredov, A in B, medtem ko funkcijski razred B prepozna le tRNAΔNPyl razreda B. Neznano ostaja, ali je razliko v tRNAΔNPyl v primerjavi z drugimi tRNAPyl povzročila izguba NTD na PylRS ali pa je mutacija tRNAPyl povzročila izgubo NTD na PylRS.

tRNAPyl je sestavljena iz variabilne zanke s tremi bazami, male zanke D iz 3-5 nukleotidov in dolgega antikodonskega stebla iz 6-8 baz. Prav tako vsebuje dikriminatorno bazo G73, ki jo prepozna PylRS. Znana je le tRNAPyl, ki se veže s PylRS iz razreda fuzije PylSn-PylSc in iz razreda ΔPylSn.

tRNAPyl razreda fuzije PylSn-PylSc ima zanko D iz 5 nukleotidov in le en nukleotid ločuje steblo D od akceptorskega stebla, kar je poznano tudi pri bakterijski tRNAPyl. Za prepoznavo PylRS s pravilno tRNAPyl so potrebni U33 in A37, antikodon, bazni par G53:C63 na zanki T in bazni par G1:C72 na akceptorskem steblu.

tRNAPyl razreda ΔPylSn (drugo poimenovanje je tRNAΔNPyl) se zelo razlikuje med različnimi vrstami arhej. Skupno jim je, da imajo prekinjeno antikodonsko steblo. Zaradi te prekinitve pride do nastanka manjše zanke na antikodonskem steblu. Prav tako imajo vse vrste krajšo zanko D, ki je dolga 3-4 nukleotide. Za razred A je značilno, da je na mestu 37 zraven antikodona adenin, pri razredu B pa je citozin. Razlika med tema razredoma tRNAΔNPyl je tudi pri zaporedju v akceptorskem steblu, steblu T in zanki T. Prihaja pa tudi do razlik v zaporedju znotraj funkcijskega razreda A in B, a to ne vpliva na sekundarno zgradbo molekul tRNA.

Uravnavanje vstavljanja pirolizina na polipeptidno verigo temelji na tekmovanju med vezavo Pyl-tRNAPyl in vezavo sprostitvenega faktorja na kodon UAG. Če se prekinitev translacije zaradi hitrejše vezave sprostitvenega faktorja zgodi bolj na začetku, se takšen skrajšan protein razgradi.

== Od tRNA odvisna biosinteza aminokislin ==

Natančna translacija je odvisna od pravilne sinteze aminoacil-tRNA (aa-tRNA), kar katalizira aminoacil-tRNA sintetaza (aaRS). Vsaka aminokislina ima svojo specifično aaRS, ki poveže analogno tRNA in aminokislino. Arheje tako kot bakterije ne kodirajo specifičnih aaRS za vseh 20 kanoničnih aminokislin, ampak se poslužujejo posredne sinteze aa-tRNA. Na ta način se pri arhejah sintetizirajo cistein, glutamin in asparagin. Pri vseh treh aminokislinskih ostankih od tRNA odvisna biosinteza poteka preko kompleksa, in sicer pri cisteinu preko transsulfurosoma, pri glutaminu in asparaginu pa preko transamidosoma. Tvorba kompleksa preprečuje, da bi elongacijski faktor prepoznal nepravilno acilirano aa-tRNA in tako napačno vgradil aminokislino. Takšen način biosinteze je zelo podoben tistemu pri Sec, vendar se pri biosintezi Sec kompleks ne tvori, napačna translacija pa je vseeno preprečena.
===Biosinteza cisteina===
Nekatere bakterije, metanogeni organizmi razreda I in arheje Asgardarchaeota nimajo gena, ki bi kodiral cistenil-tRNA sintetazo (CysRS), zato cistein sintetizirajo na podoben način kot poteka biosinteza Sec. Najprej iz tRNACys in O-fosfoserina (Sep) s pomočjo O-fosfoseril-tRNA sintetaze (SepRS) nastane Sep-tRNACys. Ta se pretvori v Cys-tRNACys, kar katalizira Sep-tRNA:Cys-tRNA sintaza (SepCysS). Kompleks transsulfurosom torej vsebuje oba encima in tRNACys,, pri nekaterih arhejah in metanogenih organizmih razreda I pa tudi adapterski protein SepCysE, ki ima visoko afiniteto do SepRS in SepCysS ter tako stabilizira kompleks. Znanstveniki domnevajo, da koevolucija adapterskega proteina z encimoma SepRS in SepCysS predstavlja prednost v ekstremnih pogojih, saj je drugače Sep-tRNACys pri visokih temperaturah podvržena hidrolizi. Pri arhejah Asgardarchaeota SepCysE nima N-terminalne vijačnice in ne more vezati SepRS, zato je ta ločena od kompleksa. Pri nekaterih arhejah so opazili tudi podvojitev SepCysS, kar bi lahko ojačalo od tRNA odvisno biosintezo cisteina pod stresnimi pogoji.
Da se cistein lahko vgradi v protein, se Cys- tRNACys prenese do ribosoma z elongacijskim faktorjem 1α (EF-1α). Poleg tega organizem potrebuje tudi prost cistein kot vir žvepla pri raznih biosintetičnih procesih, kot so sinteza skupkov Fe-S (teh je veliko pri metanogenih organizmih), modifikacije tRNA in biosinteza kofaktorjev. Ključnega pomena je zato tudi regulacija med vezanim in prostim cisteinom, ki nastane z deacilacijo Cys-tRNACys.
===Biosinteza glutamina in asparagina===
Podobno kot nekatere arheje in bakterije nimajo gena, ki bi kodiral cistenil-tRNA sintetazo (CysRS), nimajo niti genov, ki bi kodirali glutaminil-tRNA sintetazo (GlnRS) in asparaginil-tRNA sintetazo (AsnRS). Glutamin se pri arhejah vedno sintetizira po posredni poti, medtem ko se lahko asparagin tudi po neposredni. Tako kot pri biosintezi cisteina, tudi pri sintezi glutamina nediskriminatorna glutamil-tRNA sintetaza (ND-GluRS) tvori Glu-tRNAGln, nato pa heterodimerna amidotransferaza GatDE le-to pretvori v Gln-tRNAGln. Enako se zgodi tudi pri biosintezi asparagina, kjer nediskriminatorna aspartil-tRNA sintetaza (ND-AspRS) sintetizira Asp-tRNAAsn, ta pa se potem s pomočjo amidotransferaze GatCAB pretvori v Asn-tRNAAsn. Protein GatCAB je pri arhejah specifičen samo za sintezo asparagina, medtem ko pri bakterijah deluje tudi pri pretvarjanju Glu-tRNAGln.
Primerjalna filogenetska analiza posredne biosinteze Gln in Asn kaže na to, da sta bila proteina GatDE in GatCAB prisotna že v zadnjem skupnem predniku LUCA, čeprav danes GatDE najdemo le še pri arhejah. Najverjetneje sta se skozi evolucijo skupaj razvila arhejska GatDE in tRNAGln, zaradi česar se zadnja tudi razlikuje od evkariontskih in bakterijskih homologov. GatCAB pa je evolucijsko ohranjen pri vseh treh domenah.

== Zaključek ==

Arheje imajo zaradi preživetja v ekstremnih razmerah edinstven genetski kod, kodirajo namreč tudi dve posebni aminokislini selenocistein in pirolizin, ki ju najdemo predvsem pri metanogenih arhejah, ker imata pomembno vlogo pri metanogenezi. Proces vstavitve selenocisteina pri arhejah je podoben kot pri evkariontih, kljub poznavanju proteinov, ki sodelujejo pri povezavi elementa SECIS in elongacijskega faktorja pri evkariontih, pa ti pri arhejah še vedno ostajajo neznanka. Pirolizin ima svojo tRNA (tRNAPyl) in pirolizin-tRNA sintetaze, ki jih delimo na tri razrede. Ti razredi se razlikujejo glede na ureditev domen CTD in NTD ter s kakšnimi tRNAPyl se povezujejo. Poleg teh dveh nestandardnih aminokislin ima pomembno vlogo pri arhejah tudi posredna sinteza kanoničnih aminokislin, saj ne kodirajo specifičnih aminoacil-tRNA sintetaz za vsako od aminokislin. Tako se sintetizirajo cistein, glutamin in asparagin, pri katerih biosinteza poteka preko kompleksa, ki preprečuje nepravilno vstavitev aminokisline. Razvoj novih načinov raziskovanja mehanizmov vključenih v biosintezo aminokislin in njihovih povezav z genetskim kodom bo ključen za boljše razumevanju sorodnosti med tremi domenami in za razumevanje načina preživetja arhej v ekstremnih razmerah.

== Viri ==

[1] Meng, K., Chung, C. Z., Söll, D. and Krahn, N. (2022) Unconventional genetic code systems in archaea. Front Microbiol 13, 1007832.

[2] Gonzalez-Flores, J., Shetty, S. P., Dubey, A. and Copeland, P. R. (2013) The Molecular Biology of Selenocysteine. Biomol Concepts 4, 349–365.

[3] Guo, L.-T., Amikura, K., Jiang, H.-K., Mukai, T., Fu, X., Wang, Y.-S., O’Donoghue, P., Söll, D. and Tharp, J. M. (2022) Ancestral archaea expanded the genetic code with pyrrolysine. J Biol Chem 298, 102521.

[4] Mukai, T., Crnković, A., Umehara, T., Ivanova, N. N., Kyrpides, N. C. and Söll, D. (2017) RNA-Dependent Cysteine Biosynthesis in Bacteria and Archaea. mBio 8, e00561-17.

[5] Sheppard, K., Yuan, J., Hohn, M. J., Jester, B., Devine, K. M. and Soll, D. (2008) From one amino acid to another: tRNA-dependent amino acid biosynthesis. Nucleic Acids Research 36, 1813–1825.

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

Genetski kod pri arhejah

2023-05-20T12:16:15Z

Lucija Kovaček: /* Vključitev selenocisteina */

== Uvod ==

Arheje so organizmi, ki preživijo v ekstremnih okoljih, kar jim omogoča njihov edinstven genetski kod. Ta je potreben za tvorbo encimov, ki jim zagotavljajo preživetje v teh težkih razmerah. Njihov genetski kod vključuje naravno kodiranje stop kodonov za vstavljanje 21. in 22. kodirane aminokisline. To sta aminokislini selenocistein in pirolizin. Genetski kod arhej ne kodira specifičnih aminoacil-tRNA sintetaz za vseh 20 kanoničnih aminokislin, zato si pri njihovi sintezi in vgradnji arheje pomagajo s posredno biosintezo tRNA.

== Vključitev selenocisteina ==

Selenocistein (Sec) je aminokislina podobna cisteinu, ki ima namesto žvepla prisoten selen. Zaradi tega je selenocistein bolj reaktiven, saj je Se-H skupina v primerjavi s S-H deprotonirana že pri nižjih vrednostih pH. Selenocistein je vključen v številne procese, kot sta metanogeneza in biosinteza selenoproteinov ter se pogosto nahaja na katalitskem mestu redoks encimov. Kljub temu da se nahaja v vseh treh domenah, obstajajo nekatere razlike v mehanizmu biosinteze in njegove vgradnje. Bakterijski mehanizem je preprostejši in vključuje en korak, medtem ko sta pri arhejah in evkariontih za pretvorbo serina v selenocistein potrebna dva ločena encima. Vsem domenam je skupen prvi korak, in sicer aminoacilacija tRNASec s seril-tRNA sintetazo (SerRS). Naslednji korak pri arhejah je fosforilacija serina, ki je odvisna od ATP. Nastali Sep-tRNASec se nato z O-fosfoseril-tRNASec:Sec sintazo (SepSecS) pretvori v Sec-tRNASec, ki se prenese na ribosom. Sec-tRNASec ima edinstveno strukturo z akceptorsko domeno dolgo 13 bp. Ta prepreči prepoznavanje s splošnim elongacijskim faktorjem ter služi kot prepoznavni element za fosfoseril-tRNASec kinazo (PSTK) in SepSecS. Akceptorska domena se nahaja v konfiguraciji 9/4, torej 9 bp v akceptorskem steblu in 4 bp v T ročici, kar spominja na evkariontsko akceptorsko domeno. Druga edinstvena značilnost Sec-tRNASec je njena 7 bp dolga D ročica in majhna D zanka. Pri Sec-tRNASec rep CCA ni kodiran v arhejskem genomu, temveč je dodan posttranskripcijsko.

Selenocistein kodira kodon UGA, ki je znan tudi kot stop kodon. V ta namen so organizmi razvili metodo za razlikovanje med stop kodonom in kodonom, ki signalizira vstavitev selenocisteina. Glavna razlika je prisotnost mRNA lasnice, imenovane element SECIS (ang. selenocysteine insertion sequence). Ta se pri arhejah nahaja na enakem mestu kot pri evkariontih, in sicer na 3'-neprevedeni regiji mRNA (3'-UTR mRNA). Iz te skupne lastnosti domnevajo, da je pri arhejah proces vgradnje selenocisteina podoben kot pri evkariontih. Element SECIS tvori kompleks z vezavnimi proteini, ki ga nato prepozna specifični elongacijski faktor (EFSec pri evkariontih in aSelB oziroma aEFSec pri arhejah). Ker je za razliko od bakterijskega elongacijskega faktorja domena elongacijskega faktorja EFSec oz. aSelB prekratka, da bi se lahko neposredno vezala na SECIS, pri arhejah in evkariontih poteka posredovano prepoznavanje elementa SECIS. In sicer, pri evkariontih elongacijski faktor EFSec sodeluje s SECIS vezavnim proteinom 2 (SBP2). Regija, ki vsebuje element SECIS, se ovije in ga s tem postavi bližje kodonu UGA ter se tako lažje poveže z elongacijskim faktorjem. Ta deluje tako, da pripelje Sec-tRNASec na ribosom.

Pri arhejah še vedno ostaja veliko odprtih vprašanj glede mehanizma vgradnje selenocisteina. Kljub temu da se domneva, da je mehanizem zelo podoben kot pri evkariontih, ni točno znano, kako so med seboj pri vgradnji selenocisteina povezani elongacijski faktor, element SECIS in ribosom. Raziskati je potrebno, če obstajajo še kakšni drugi potencialni proteini kodirani v genomu arhej, ki bi sodelovali pri tem procesu.

== Vključitev pirolizina ==

Pirolizin s tričrkovno oznako Pyl in enočrkovno oznako O je nestandardna aminokislina, ki nastane z združitvijo dveh lizinov in ga najdemo le pri nekaterih metanogenih arhejah in pri bakterijah. Ima svojo tRNA (tRNAPyl) in pirolizin-tRNA sintetazo (PylRS), ki omogoča vezavo tRNA s pirolizinom. tRNAPyl se na mRNA veže na kodon UAG, ki je stop kodon. C- in N-končna domena (CTD in NTD) PylRS bakterij in nekaterih arhej sta kodirani z dvema ločenima genoma pylSn (za NTD) in pylSc (za CTD). Arhejske PylRS delimo glede na ureditev domen PylSn (domena NTD) in PylSc (domena CTD) na tri razrede: razred fuzije PylSn-PylSc (sestavljen iz proteinov, kodiranih preko fuzijskih genov, ki nastanejo z združevanjem delov dveh različnih genov), razred PylSn + PylSc in razred ΔPylSn.

Razred fuzije PylSn-PylSc ima CTD in NTD povezani s povezovalcem, ki je dolg 14-72 aminokislinskih ostankov. NTD interagira z zanko T in z variabilno zanko tRNAPyl, CTD pa reagira z drugo stranjo tRNAPyl. Pri razredu PylSn + PylSc sta domeni zapisani na dveh ločenih genih kot dva ločena polipeptida. Takšne encime najpogosteje najdemo pri bakterijah. Razred ΔPylSn ima samo CTD, a je sintetaza vseeno aktivna. Tak razred PylRS najdemo predvsem pri metanogenih arhejah, ki prebivajo v živalskem prebavnem traku in jih imenujemo tudi ΔNPylRS. Delimo jih na dva funkcijska razreda, razred A in razred B, ki se razlikujeta po aminokislinskem zaporedju. Funkcijski razred A reagira s tRNAΔNPyl (tRNAPyl, ki jo prepozna ΔNPylRS) iz obeh razredov, A in B, medtem ko funkcijski razred B prepozna le tRNAΔNPyl razreda B. Neznano ostaja, ali je razliko v tRNAΔNPyl v primerjavi z drugimi tRNAPyl povzročila izguba NTD na PylRS ali pa je mutacija tRNAPyl povzročila izgubo NTD na PylRS.

tRNAPyl je sestavljena iz variabilne zanke s tremi bazami, male zanke D iz 3-5 nukleotidov in dolgega antikodonskega stebla iz 6-8 baz. Prav tako vsebuje dikriminatorno bazo G73, ki jo prepozna PylRS. Znana je le tRNAPyl, ki se veže s PylRS iz razreda fuzije PylSn-PylSc in iz razreda ΔPylSn.

tRNAPyl razreda fuzije PylSn-PylSc ima zanko D iz 5 nukleotidov in le en nukleotid ločuje steblo D od akceptorskega stebla, kar je poznano tudi pri bakterijski tRNAPyl. Za prepoznavo PylRS s pravilno tRNAPyl so potrebni U33 in A37, antikodon, bazni par G53:C63 na zanki T in bazni par G1:C72 na akceptorskem steblu.

tRNAPyl razreda ΔPylSn (drugo poimenovanje je tRNAΔNPyl) se zelo razlikuje med različnimi vrstami arhej. Skupno jim je, da imajo prekinjeno antikodonsko steblo. Zaradi te prekinitve pride do nastanka manjše zanke na antikodonskem steblu. Prav tako imajo vse vrste krajšo zanko D, ki je dolga 3-4 nukleotide. Za razred A je značilno, da je na mestu 37 zraven antikodona adenin, pri razredu B pa je citozin. Razlika med tema razredoma tRNAΔNPyl je tudi pri zaporedju v akceptorskem steblu, steblu T in zanki T. Prihaja pa tudi do razlik v zaporedju znotraj funkcijskega razreda A in B, a to ne vpliva na sekundarno zgradbo molekul tRNA.

Uravnavanje vstavljanja pirolizina na polipeptidno verigo temelji na tekmovanju med vezavo Pyl-tRNAPyl in vezavo sprostitvenega faktorja na kodon UAG. Če se prekinitev translacije zaradi hitrejše vezave sprostitvenega faktorja zgodi bolj na začetku, se takšen skrajšan protein razgradi.

== Od tRNA odvisna biosinteza aminokislin ==

Natančna translacija je odvisna od pravilne sinteze aminoacil-tRNA (aa-tRNA), kar katalizira aminoacil-tRNA sintetaza (aaRS). Vsaka aminokislina ima svojo specifično aaRS, ki poveže analogno tRNA in aminokislino. Arheje tako kot bakterije ne kodirajo specifičnih aaRS za vseh 20 kanoničnih aminokislin, ampak se poslužujejo posredne sinteze aa-tRNA. Na ta način se pri arhejah sintetizirajo cistein, glutamin in asparagin. Pri vseh treh aminokislinskih ostankih od tRNA odvisna biosinteza poteka preko kompleksa, in sicer pri cisteinu preko transsulfurosoma, pri glutaminu in asparaginu pa preko transamidosoma. Tvorba kompleksa preprečuje, da bi elongacijski faktor prepoznal nepravilno acilirano aa-tRNA in tako napačno vgradil aminokislino. Takšen način biosinteze je zelo podoben tistemu pri Sec, vendar se pri biosintezi Sec kompleks ne tvori, napačna translacija pa je vseeno preprečena.
===Biosinteza cisteina===
Nekatere bakterije, metanogeni organizmi razreda I in arheje Asgardarchaeota nimajo gena, ki bi kodiral cistenil-tRNA sintetazo (CysRS), zato cistein sintetizirajo na podoben način kot poteka biosinteza Sec. Najprej iz tRNACys in O-fosfoserina (Sep) s pomočjo O-fosfoseril-tRNA sintetaze (SepRS) nastane Sep-tRNACys. Ta se pretvori v Cys-tRNACys, kar katalizira Sep-tRNA:Cys-tRNA sintaza (SepCysS). Kompleks transsulfurosom torej vsebuje oba encima in tRNACys,, pri nekaterih arhejah in metanogenih organizmih razreda I pa tudi adapterski protein SepCysE, ki ima visoko afiniteto do SepRS in SepCysS ter tako stabilizira kompleks. Znanstveniki domnevajo, da koevolucija adapterskega proteina z encimoma SepRS in SepCysS predstavlja prednost v ekstremnih pogojih, saj je drugače Sep-tRNACys pri visokih temperaturah podvržena hidrolizi. Pri arhejah Asgardarchaeota SepCysE nima N-terminalne vijačnice in ne more vezati SepRS, zato je ta ločena od kompleksa. Pri nekaterih arhejah so opazili tudi podvojitev SepCysS, kar bi lahko ojačalo od tRNA odvisno biosintezo cisteina pod stresnimi pogoji.
Da se cistein lahko vgradi v protein, se Cys- tRNACys prenese do ribosoma z elongacijskim faktorjem 1α (EF-1α). Poleg tega organizem potrebuje tudi prost cistein kot vir žvepla pri raznih biosintetičnih procesih, kot so sinteza skupkov Fe-S (teh je veliko pri metanogenih organizmih), modifikacije tRNA in biosinteza kofaktorjev. Ključnega pomena je zato tudi regulacija med vezanim in prostim cisteinom, ki nastane z deacilacijo Cys-tRNACys.
===Biosinteza glutamina in asparagina===
Podobno kot nekatere arheje in bakterije nimajo gena, ki bi kodiral cistenil-tRNA sintetazo (CysRS), nimajo niti genov, ki bi kodirali glutaminil-tRNA sintetazo (GlnRS) in asparaginil-tRNA sintetazo (AsnRS). Glutamin se pri arhejah vedno sintetizira po posredni poti, medtem ko se lahko asparagin tudi po neposredni. Tako kot pri biosintezi cisteina, tudi pri sintezi glutamina nediskriminatorna glutamil-tRNA sintetaza (ND-GluRS) tvori Glu-tRNAGln, nato pa heterodimerna amidotransferaza GatDE le-to pretvori v Gln-tRNAGln. Enako se zgodi tudi pri biosintezi asparagina, kjer nediskriminatorna aspartil-tRNA sintetaza (ND-AspRS) sintetizira Asp-tRNAAsn, ta pa se potem s pomočjo amidotransferaze GatCAB pretvori v Asn-tRNAAsn. Protein GatCAB je pri arhejah specifičen samo za sintezo asparagina, medtem ko pri bakterijah deluje tudi pri pretvarjanju Glu-tRNAGln.
Primerjalna filogenetska analiza posredne biosinteze Gln in Asn kaže na to, da sta bila proteina GatDE in GatCAB prisotna že v zadnjem skupnem predniku LUCA, čeprav danes GatDE najdemo le še pri arhejah. Najverjetneje sta se skozi evolucijo skupaj razvila arhejska GatDE in tRNAGln, zaradi česar se zadnja tudi razlikuje od evkariontskih in bakterijskih homologov. GatCAB pa je evolucijsko ohranjen pri vseh treh domenah.

== Zaključek ==

Arheje imajo zaradi preživetja v ekstremnih razmerah edinstven genetski kod, kodirajo namreč tudi dve posebni aminokislini selenocistein in pirolizin, ki ju najdemo predvsem pri metanogenih arhejah, ker imata pomembno vlogo pri metanogenezi. Proces vstavitve selenocisteina pri arhejah je podoben kot pri evkariontih, kljub poznavanju proteinov, ki sodelujejo pri povezavi elementa SECIS in elongacijskega faktorja pri evkariontih, pa ti pri arhejah še vedno ostajajo neznanka. Pirolizin ima svojo tRNA (tRNAPyl) in pirolizin-tRNA sintetaze, ki jih delimo na tri razrede. Ti razredi se razlikujejo glede na ureditev domen CTD in NTD ter s kakšnimi tRNAPyl se povezujejo. Poleg teh dveh nestandardnih aminokislin ima pomembno vlogo pri arhejah tudi posredna sinteza kanoničnih aminokislin, saj ne kodirajo specifičnih aminoacil-tRNA sintetaz za vsako od aminokislin. Tako se sintetizirajo cistein, glutamin in asparagin, pri katerih biosinteza poteka preko kompleksa, ki preprečuje nepravilno vstavitev aminokisline. Razvoj novih načinov raziskovanja mehanizmov vključenih v biosintezo aminokislin in njihovih povezav z genetskim kodom bo ključen za boljše razumevanju sorodnosti med tremi domenami in za razumevanje načina preživetja arhej v ekstremnih razmerah.

== Viri ==

[1] Meng, K., Chung, C. Z., Söll, D. and Krahn, N. (2022) Unconventional genetic code systems in archaea. Front Microbiol 13, 1007832.

[2] Gonzalez-Flores, J., Shetty, S. P., Dubey, A. and Copeland, P. R. (2013) The Molecular Biology of Selenocysteine. Biomol Concepts 4, 349–365.

[3] Guo, L.-T., Amikura, K., Jiang, H.-K., Mukai, T., Fu, X., Wang, Y.-S., O’Donoghue, P., Söll, D. and Tharp, J. M. (2022) Ancestral archaea expanded the genetic code with pyrrolysine. J Biol Chem 298, 102521.

[4] Mukai, T., Crnković, A., Umehara, T., Ivanova, N. N., Kyrpides, N. C. and Söll, D. (2017) RNA-Dependent Cysteine Biosynthesis in Bacteria and Archaea. mBio 8, e00561-17.

[5] Sheppard, K., Yuan, J., Hohn, M. J., Jester, B., Devine, K. M. and Soll, D. (2008) From one amino acid to another: tRNA-dependent amino acid biosynthesis. Nucleic Acids Research 36, 1813–1825.

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

Genetski kod pri arhejah

2023-05-20T12:08:45Z

Lucija Kovaček: /* Vključitev selenocisteina */

== Uvod ==

Arheje so organizmi, ki preživijo v ekstremnih okoljih, kar jim omogoča njihov edinstven genetski kod. Ta je potreben za tvorbo encimov, ki jim zagotavljajo preživetje v teh težkih razmerah. Njihov genetski kod vključuje naravno kodiranje stop kodonov za vstavljanje 21. in 22. kodirane aminokisline. To sta aminokislini selenocistein in pirolizin. Genetski kod arhej ne kodira specifičnih aminoacil-tRNA sintetaz za vseh 20 kanoničnih aminokislin, zato si pri njihovi sintezi in vgradnji arheje pomagajo s posredno biosintezo tRNA.

== Vključitev selenocisteina ==

Selenocistein (Sec) je aminokislina podobna cisteinu, ki ima namesto žvepla prisoten selen. Zaradi tega je selenocistein bolj reaktiven, saj je Se-H skupina v primerjavi s S-H deprotonirana že pri nižjih vrednostih pH. Selenocistein je vključen v številne procese, kot sta metanogeneza in biosinteza selenoproteinov ter se pogosto nahaja na katalitskem mestu redoks encimov. Kljub temu da se nahaja v vseh treh domenah, obstajajo nekatere razlike v mehanizmu biosinteze in njegove vgradnje. Bakterijski mehanizem je preprostejši in vključuje en korak, medtem ko sta pri arhejah in evkariontih za pretvorbo serina v selenocistein potrebna dva ločena encima. Vsem domenam je skupen prvi korak, in sicer aminoacilacija tRNASec s seril-tRNA sintetazo (SerRS). Naslednji korak pri arhejah je fosforilacija serina, ki je odvisna od ATP. Nastali Sep-tRNASec se nato z O-fosfoseril-tRNASec:Sec sintazo (SepSecS) pretvori v Sec-tRNASec, ki se prenese na ribosom. Sec-tRNASec ima edinstveno strukturo z akceptorsko domeno dolgo 13 bp. Ta prepreči prepoznavanje s splošnim elongacijskim faktorjem ter služi kot prepoznavni element za fosfoseril-tRNASec kinazo (PSTK) in SepSecS. Akceptorska domena se nahaja v konfiguraciji 9/4, torej 9 bp v akceptorskem steblu in 4 bp v T ročici, kar spominja na evkariontsko akceptorsko domeno. Druga edinstvena značilnost Sec-tRNASec je njena 7 bp dolga D ročica in majhna D zanka. Pri Sec-tRNASec rep CCA ni kodiran v arhejskem genomu, temveč je dodan posttranskripcijsko.

Selenocistein kodira kodon UGA, ki je znan tudi kot stop kodon. V ta namen so organizmi razvili metodo za razlikovanje med stop kodonom in kodonom, ki signalizira vstavitev selenocisteina. Glavna razlika je prisotnost mRNA lasnice, imenovane element SECIS (ang. selenocysteine insertion sequence). Ta se pri arhejah nahaja na enakem mestu kot pri evkariontih, in sicer na 3'-neprevedeni regiji mRNA (3'-UTR mRNA). Iz te skupne lastnosti domnevajo, da je pri arhejah proces vgradnje selenocisteina podoben kot pri evkariontih. Element SECIS tvori kompleks z vezavnimi proteini, ki ga nato prepozna specifični elongacijski faktor (EFSec pri evkariontih in aSelB oziroma aEFSec pri arhejah). Ker je za razliko od bakterijskega elongacijskega faktorja domena elongacijskega faktorja EFSec oz. aSelB prekratka, da bi se lahko neposredno vezala na SECIS, pri arhejah in evkariontih poteka posredovano prepoznavanje elementa SECIS. In sicer, pri evkariontih elongacijski faktor EFSec sodeluje s SECIS vezavnim proteinom 2 (SBP2). Regija, ki vsebuje element SECIS, se ovije in ga s tem postavi bližje kodonu UGA ter se tako lažje poveže z elongacijskim faktorjem. Ta deluje tako, da pripelje Sec-tRNASec na ribosom.

Pri arhejah še vedno ostaja veliko odprtih vprašanj glede mehanizma vgradnje selenocisteina. Kljub temu da se domneva, da je mehanizem zelo podoben kot pri evkariontih, ni točno znano, kako so med seboj pri vgradnji selenocisteina povezani elongacijski faktor, element SECIS in ribosom. Raziskati je potrebno, če obstajajo še kakšni drugi potencialni proteini kodirani v genomu arhej, ki bi sodelovali pri tem procesu.

== Vključitev pirolizina ==

Pirolizin s tričrkovno oznako Pyl in enočrkovno oznako O je nestandardna aminokislina, ki nastane z združitvijo dveh lizinov in ga najdemo le pri nekaterih metanogenih arhejah in pri bakterijah. Ima svojo tRNA (tRNAPyl) in pirolizin-tRNA sintetazo (PylRS), ki omogoča vezavo tRNA s pirolizinom. tRNAPyl se na mRNA veže na kodon UAG, ki je stop kodon. C- in N-končna domena (CTD in NTD) PylRS bakterij in nekaterih arhej sta kodirani z dvema ločenima genoma pylSn (za NTD) in pylSc (za CTD). Arhejske PylRS delimo glede na ureditev domen PylSn (domena NTD) in PylSc (domena CTD) na tri razrede: razred fuzije PylSn-PylSc (sestavljen iz proteinov, kodiranih preko fuzijskih genov, ki nastanejo z združevanjem delov dveh različnih genov), razred PylSn + PylSc in razred ΔPylSn.

Razred fuzije PylSn-PylSc ima CTD in NTD povezani s povezovalcem, ki je dolg 14-72 aminokislinskih ostankov. NTD interagira z zanko T in z variabilno zanko tRNAPyl, CTD pa reagira z drugo stranjo tRNAPyl. Pri razredu PylSn + PylSc sta domeni zapisani na dveh ločenih genih kot dva ločena polipeptida. Takšne encime najpogosteje najdemo pri bakterijah. Razred ΔPylSn ima samo CTD, a je sintetaza vseeno aktivna. Tak razred PylRS najdemo predvsem pri metanogenih arhejah, ki prebivajo v živalskem prebavnem traku in jih imenujemo tudi ΔNPylRS. Delimo jih na dva funkcijska razreda, razred A in razred B, ki se razlikujeta po aminokislinskem zaporedju. Funkcijski razred A reagira s tRNAΔNPyl (tRNAPyl, ki jo prepozna ΔNPylRS) iz obeh razredov, A in B, medtem ko funkcijski razred B prepozna le tRNAΔNPyl razreda B. Neznano ostaja, ali je razliko v tRNAΔNPyl v primerjavi z drugimi tRNAPyl povzročila izguba NTD na PylRS ali pa je mutacija tRNAPyl povzročila izgubo NTD na PylRS.

tRNAPyl je sestavljena iz variabilne zanke s tremi bazami, male zanke D iz 3-5 nukleotidov in dolgega antikodonskega stebla iz 6-8 baz. Prav tako vsebuje dikriminatorno bazo G73, ki jo prepozna PylRS. Znana je le tRNAPyl, ki se veže s PylRS iz razreda fuzije PylSn-PylSc in iz razreda ΔPylSn.

tRNAPyl razreda fuzije PylSn-PylSc ima zanko D iz 5 nukleotidov in le en nukleotid ločuje steblo D od akceptorskega stebla, kar je poznano tudi pri bakterijski tRNAPyl. Za prepoznavo PylRS s pravilno tRNAPyl so potrebni U33 in A37, antikodon, bazni par G53:C63 na zanki T in bazni par G1:C72 na akceptorskem steblu.

tRNAPyl razreda ΔPylSn (drugo poimenovanje je tRNAΔNPyl) se zelo razlikuje med različnimi vrstami arhej. Skupno jim je, da imajo prekinjeno antikodonsko steblo. Zaradi te prekinitve pride do nastanka manjše zanke na antikodonskem steblu. Prav tako imajo vse vrste krajšo zanko D, ki je dolga 3-4 nukleotide. Za razred A je značilno, da je na mestu 37 zraven antikodona adenin, pri razredu B pa je citozin. Razlika med tema razredoma tRNAΔNPyl je tudi pri zaporedju v akceptorskem steblu, steblu T in zanki T. Prihaja pa tudi do razlik v zaporedju znotraj funkcijskega razreda A in B, a to ne vpliva na sekundarno zgradbo molekul tRNA.

Uravnavanje vstavljanja pirolizina na polipeptidno verigo temelji na tekmovanju med vezavo Pyl-tRNAPyl in vezavo sprostitvenega faktorja na kodon UAG. Če se prekinitev translacije zaradi hitrejše vezave sprostitvenega faktorja zgodi bolj na začetku, se takšen skrajšan protein razgradi.

== Od tRNA odvisna biosinteza aminokislin ==

Natančna translacija je odvisna od pravilne sinteze aminoacil-tRNA (aa-tRNA), kar katalizira aminoacil-tRNA sintetaza (aaRS). Vsaka aminokislina ima svojo specifično aaRS, ki poveže analogno tRNA in aminokislino. Arheje tako kot bakterije ne kodirajo specifičnih aaRS za vseh 20 kanoničnih aminokislin, ampak se poslužujejo posredne sinteze aa-tRNA. Na ta način se pri arhejah sintetizirajo cistein, glutamin in asparagin. Pri vseh treh aminokislinskih ostankih od tRNA odvisna biosinteza poteka preko kompleksa, in sicer pri cisteinu preko transsulfurosoma, pri glutaminu in asparaginu pa preko transamidosoma. Tvorba kompleksa preprečuje, da bi elongacijski faktor prepoznal nepravilno acilirano aa-tRNA in tako napačno vgradil aminokislino. Takšen način biosinteze je zelo podoben tistemu pri Sec, vendar se pri biosintezi Sec kompleks ne tvori, napačna translacija pa je vseeno preprečena.
===Biosinteza cisteina===
Nekatere bakterije, metanogeni organizmi razreda I in arheje Asgardarchaeota nimajo gena, ki bi kodiral cistenil-tRNA sintetazo (CysRS), zato cistein sintetizirajo na podoben način kot poteka biosinteza Sec. Najprej iz tRNACys in O-fosfoserina (Sep) s pomočjo O-fosfoseril-tRNA sintetaze (SepRS) nastane Sep-tRNACys. Ta se pretvori v Cys-tRNACys, kar katalizira Sep-tRNA:Cys-tRNA sintaza (SepCysS). Kompleks transsulfurosom torej vsebuje oba encima in tRNACys,, pri nekaterih arhejah in metanogenih organizmih razreda I pa tudi adapterski protein SepCysE, ki ima visoko afiniteto do SepRS in SepCysS ter tako stabilizira kompleks. Znanstveniki domnevajo, da koevolucija adapterskega proteina z encimoma SepRS in SepCysS predstavlja prednost v ekstremnih pogojih, saj je drugače Sep-tRNACys pri visokih temperaturah podvržena hidrolizi. Pri arhejah Asgardarchaeota SepCysE nima N-terminalne vijačnice in ne more vezati SepRS, zato je ta ločena od kompleksa. Pri nekaterih arhejah so opazili tudi podvojitev SepCysS, kar bi lahko ojačalo od tRNA odvisno biosintezo cisteina pod stresnimi pogoji.
Da se cistein lahko vgradi v protein, se Cys- tRNACys prenese do ribosoma z elongacijskim faktorjem 1α (EF-1α). Poleg tega organizem potrebuje tudi prost cistein kot vir žvepla pri raznih biosintetičnih procesih, kot so sinteza skupkov Fe-S (teh je veliko pri metanogenih organizmih), modifikacije tRNA in biosinteza kofaktorjev. Ključnega pomena je zato tudi regulacija med vezanim in prostim cisteinom, ki nastane z deacilacijo Cys-tRNACys.
===Biosinteza glutamina in asparagina===
Podobno kot nekatere arheje in bakterije nimajo gena, ki bi kodiral cistenil-tRNA sintetazo (CysRS), nimajo niti genov, ki bi kodirali glutaminil-tRNA sintetazo (GlnRS) in asparaginil-tRNA sintetazo (AsnRS). Glutamin se pri arhejah vedno sintetizira po posredni poti, medtem ko se lahko asparagin tudi po neposredni. Tako kot pri biosintezi cisteina, tudi pri sintezi glutamina nediskriminatorna glutamil-tRNA sintetaza (ND-GluRS) tvori Glu-tRNAGln, nato pa heterodimerna amidotransferaza GatDE le-to pretvori v Gln-tRNAGln. Enako se zgodi tudi pri biosintezi asparagina, kjer nediskriminatorna aspartil-tRNA sintetaza (ND-AspRS) sintetizira Asp-tRNAAsn, ta pa se potem s pomočjo amidotransferaze GatCAB pretvori v Asn-tRNAAsn. Protein GatCAB je pri arhejah specifičen samo za sintezo asparagina, medtem ko pri bakterijah deluje tudi pri pretvarjanju Glu-tRNAGln.
Primerjalna filogenetska analiza posredne biosinteze Gln in Asn kaže na to, da sta bila proteina GatDE in GatCAB prisotna že v zadnjem skupnem predniku LUCA, čeprav danes GatDE najdemo le še pri arhejah. Najverjetneje sta se skozi evolucijo skupaj razvila arhejska GatDE in tRNAGln, zaradi česar se zadnja tudi razlikuje od evkariontskih in bakterijskih homologov. GatCAB pa je evolucijsko ohranjen pri vseh treh domenah.

== Zaključek ==

Arheje imajo zaradi preživetja v ekstremnih razmerah edinstven genetski kod, kodirajo namreč tudi dve posebni aminokislini selenocistein in pirolizin, ki ju najdemo predvsem pri metanogenih arhejah, ker imata pomembno vlogo pri metanogenezi. Proces vstavitve selenocisteina pri arhejah je podoben kot pri evkariontih, kljub poznavanju proteinov, ki sodelujejo pri povezavi elementa SECIS in elongacijskega faktorja pri evkariontih, pa ti pri arhejah še vedno ostajajo neznanka. Pirolizin ima svojo tRNA (tRNAPyl) in pirolizin-tRNA sintetaze, ki jih delimo na tri razrede. Ti razredi se razlikujejo glede na ureditev domen CTD in NTD ter s kakšnimi tRNAPyl se povezujejo. Poleg teh dveh nestandardnih aminokislin ima pomembno vlogo pri arhejah tudi posredna sinteza kanoničnih aminokislin, saj ne kodirajo specifičnih aminoacil-tRNA sintetaz za vsako od aminokislin. Tako se sintetizirajo cistein, glutamin in asparagin, pri katerih biosinteza poteka preko kompleksa, ki preprečuje nepravilno vstavitev aminokisline. Razvoj novih načinov raziskovanja mehanizmov vključenih v biosintezo aminokislin in njihovih povezav z genetskim kodom bo ključen za boljše razumevanju sorodnosti med tremi domenami in za razumevanje načina preživetja arhej v ekstremnih razmerah.

== Viri ==

[1] Meng, K., Chung, C. Z., Söll, D. and Krahn, N. (2022) Unconventional genetic code systems in archaea. Front Microbiol 13, 1007832.

[2] Gonzalez-Flores, J., Shetty, S. P., Dubey, A. and Copeland, P. R. (2013) The Molecular Biology of Selenocysteine. Biomol Concepts 4, 349–365.

[3] Guo, L.-T., Amikura, K., Jiang, H.-K., Mukai, T., Fu, X., Wang, Y.-S., O’Donoghue, P., Söll, D. and Tharp, J. M. (2022) Ancestral archaea expanded the genetic code with pyrrolysine. J Biol Chem 298, 102521.

[4] Mukai, T., Crnković, A., Umehara, T., Ivanova, N. N., Kyrpides, N. C. and Söll, D. (2017) RNA-Dependent Cysteine Biosynthesis in Bacteria and Archaea. mBio 8, e00561-17.

[5] Sheppard, K., Yuan, J., Hohn, M. J., Jester, B., Devine, K. M. and Soll, D. (2008) From one amino acid to another: tRNA-dependent amino acid biosynthesis. Nucleic Acids Research 36, 1813–1825.

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

Genetski kod pri arhejah

2023-05-20T12:08:09Z

Lucija Kovaček: /* Vključitev selenocisteina */

== Uvod ==

Arheje so organizmi, ki preživijo v ekstremnih okoljih, kar jim omogoča njihov edinstven genetski kod. Ta je potreben za tvorbo encimov, ki jim zagotavljajo preživetje v teh težkih razmerah. Njihov genetski kod vključuje naravno kodiranje stop kodonov za vstavljanje 21. in 22. kodirane aminokisline. To sta aminokislini selenocistein in pirolizin. Genetski kod arhej ne kodira specifičnih aminoacil-tRNA sintetaz za vseh 20 kanoničnih aminokislin, zato si pri njihovi sintezi in vgradnji arheje pomagajo s posredno biosintezo tRNA.

== Vključitev selenocisteina ==

Selenocistein (Sec) je aminokislina podobna cisteinu, ki ima namesto žvepla prisoten selen. Zaradi tega je selenocistein bolj reaktiven, saj je Se-H skupina v primerjavi s S-H deprotonirana že pri nižjih vrednostih pH. Selenocistein je vključen v številne procese, kot sta metanogeneza in biosinteza selenoproteinov ter se pogosto nahaja na katalitskem mestu redoks encimov. Kljub temu da se nahaja v vseh treh domenah, obstajajo nekatere razlike v mehanizmu biosinteze in njegove vgradnje. Bakterijski mehanizem je preprostejši in vključuje en korak, medtem ko sta pri arhejah in evkariontih za pretvorbo serina v selenocistein potrebna dva ločena encima. Vsem domenam je skupen prvi korak, in sicer aminoacilacija tRNASec s seril-tRNA sintetazo (SerRS). Naslednji korak pri arhejah je fosforilacija serina, ki je odvisna od ATP. Nastali Sep-tRNASec se nato z O-fosfoseril-tRNASec:Sec sintazo (SepSecS) pretvori v Sec-tRNA<math>^Sec</math>, ki se prenese na ribosom. Sec-tRNASec ima edinstveno strukturo z akceptorsko domeno dolgo 13 bp. Ta prepreči prepoznavanje s splošnim elongacijskim faktorjem ter služi kot prepoznavni element za fosfoseril-tRNASec kinazo (PSTK) in SepSecS. Akceptorska domena se nahaja v konfiguraciji 9/4, torej 9 bp v akceptorskem steblu in 4 bp v T ročici, kar spominja na evkariontsko akceptorsko domeno. Druga edinstvena značilnost Sec-tRNASec je njena 7 bp dolga D ročica in majhna D zanka. Pri Sec-tRNASec rep CCA ni kodiran v arhejskem genomu, temveč je dodan posttranskripcijsko.

Selenocistein kodira kodon UGA, ki je znan tudi kot stop kodon. V ta namen so organizmi razvili metodo za razlikovanje med stop kodonom in kodonom, ki signalizira vstavitev selenocisteina. Glavna razlika je prisotnost mRNA lasnice, imenovane element SECIS (ang. selenocysteine insertion sequence). Ta se pri arhejah nahaja na enakem mestu kot pri evkariontih, in sicer na 3'-neprevedeni regiji mRNA (3'-UTR mRNA). Iz te skupne lastnosti domnevajo, da je pri arhejah proces vgradnje selenocisteina podoben kot pri evkariontih. Element SECIS tvori kompleks z vezavnimi proteini, ki ga nato prepozna specifični elongacijski faktor (EFSec pri evkariontih in aSelB oziroma aEFSec pri arhejah). Ker je za razliko od bakterijskega elongacijskega faktorja domena elongacijskega faktorja EFSec oz. aSelB prekratka, da bi se lahko neposredno vezala na SECIS, pri arhejah in evkariontih poteka posredovano prepoznavanje elementa SECIS. In sicer, pri evkariontih elongacijski faktor EFSec sodeluje s SECIS vezavnim proteinom 2 (SBP2). Regija, ki vsebuje element SECIS, se ovije in ga s tem postavi bližje kodonu UGA ter se tako lažje poveže z elongacijskim faktorjem. Ta deluje tako, da pripelje Sec-tRNASec na ribosom.

Pri arhejah še vedno ostaja veliko odprtih vprašanj glede mehanizma vgradnje selenocisteina. Kljub temu da se domneva, da je mehanizem zelo podoben kot pri evkariontih, ni točno znano, kako so med seboj pri vgradnji selenocisteina povezani elongacijski faktor, element SECIS in ribosom. Raziskati je potrebno, če obstajajo še kakšni drugi potencialni proteini kodirani v genomu arhej, ki bi sodelovali pri tem procesu.

== Vključitev pirolizina ==

Pirolizin s tričrkovno oznako Pyl in enočrkovno oznako O je nestandardna aminokislina, ki nastane z združitvijo dveh lizinov in ga najdemo le pri nekaterih metanogenih arhejah in pri bakterijah. Ima svojo tRNA (tRNAPyl) in pirolizin-tRNA sintetazo (PylRS), ki omogoča vezavo tRNA s pirolizinom. tRNAPyl se na mRNA veže na kodon UAG, ki je stop kodon. C- in N-končna domena (CTD in NTD) PylRS bakterij in nekaterih arhej sta kodirani z dvema ločenima genoma pylSn (za NTD) in pylSc (za CTD). Arhejske PylRS delimo glede na ureditev domen PylSn (domena NTD) in PylSc (domena CTD) na tri razrede: razred fuzije PylSn-PylSc (sestavljen iz proteinov, kodiranih preko fuzijskih genov, ki nastanejo z združevanjem delov dveh različnih genov), razred PylSn + PylSc in razred ΔPylSn.

Razred fuzije PylSn-PylSc ima CTD in NTD povezani s povezovalcem, ki je dolg 14-72 aminokislinskih ostankov. NTD interagira z zanko T in z variabilno zanko tRNAPyl, CTD pa reagira z drugo stranjo tRNAPyl. Pri razredu PylSn + PylSc sta domeni zapisani na dveh ločenih genih kot dva ločena polipeptida. Takšne encime najpogosteje najdemo pri bakterijah. Razred ΔPylSn ima samo CTD, a je sintetaza vseeno aktivna. Tak razred PylRS najdemo predvsem pri metanogenih arhejah, ki prebivajo v živalskem prebavnem traku in jih imenujemo tudi ΔNPylRS. Delimo jih na dva funkcijska razreda, razred A in razred B, ki se razlikujeta po aminokislinskem zaporedju. Funkcijski razred A reagira s tRNAΔNPyl (tRNAPyl, ki jo prepozna ΔNPylRS) iz obeh razredov, A in B, medtem ko funkcijski razred B prepozna le tRNAΔNPyl razreda B. Neznano ostaja, ali je razliko v tRNAΔNPyl v primerjavi z drugimi tRNAPyl povzročila izguba NTD na PylRS ali pa je mutacija tRNAPyl povzročila izgubo NTD na PylRS.

tRNAPyl je sestavljena iz variabilne zanke s tremi bazami, male zanke D iz 3-5 nukleotidov in dolgega antikodonskega stebla iz 6-8 baz. Prav tako vsebuje dikriminatorno bazo G73, ki jo prepozna PylRS. Znana je le tRNAPyl, ki se veže s PylRS iz razreda fuzije PylSn-PylSc in iz razreda ΔPylSn.

tRNAPyl razreda fuzije PylSn-PylSc ima zanko D iz 5 nukleotidov in le en nukleotid ločuje steblo D od akceptorskega stebla, kar je poznano tudi pri bakterijski tRNAPyl. Za prepoznavo PylRS s pravilno tRNAPyl so potrebni U33 in A37, antikodon, bazni par G53:C63 na zanki T in bazni par G1:C72 na akceptorskem steblu.

tRNAPyl razreda ΔPylSn (drugo poimenovanje je tRNAΔNPyl) se zelo razlikuje med različnimi vrstami arhej. Skupno jim je, da imajo prekinjeno antikodonsko steblo. Zaradi te prekinitve pride do nastanka manjše zanke na antikodonskem steblu. Prav tako imajo vse vrste krajšo zanko D, ki je dolga 3-4 nukleotide. Za razred A je značilno, da je na mestu 37 zraven antikodona adenin, pri razredu B pa je citozin. Razlika med tema razredoma tRNAΔNPyl je tudi pri zaporedju v akceptorskem steblu, steblu T in zanki T. Prihaja pa tudi do razlik v zaporedju znotraj funkcijskega razreda A in B, a to ne vpliva na sekundarno zgradbo molekul tRNA.

Uravnavanje vstavljanja pirolizina na polipeptidno verigo temelji na tekmovanju med vezavo Pyl-tRNAPyl in vezavo sprostitvenega faktorja na kodon UAG. Če se prekinitev translacije zaradi hitrejše vezave sprostitvenega faktorja zgodi bolj na začetku, se takšen skrajšan protein razgradi.

== Od tRNA odvisna biosinteza aminokislin ==

Natančna translacija je odvisna od pravilne sinteze aminoacil-tRNA (aa-tRNA), kar katalizira aminoacil-tRNA sintetaza (aaRS). Vsaka aminokislina ima svojo specifično aaRS, ki poveže analogno tRNA in aminokislino. Arheje tako kot bakterije ne kodirajo specifičnih aaRS za vseh 20 kanoničnih aminokislin, ampak se poslužujejo posredne sinteze aa-tRNA. Na ta način se pri arhejah sintetizirajo cistein, glutamin in asparagin. Pri vseh treh aminokislinskih ostankih od tRNA odvisna biosinteza poteka preko kompleksa, in sicer pri cisteinu preko transsulfurosoma, pri glutaminu in asparaginu pa preko transamidosoma. Tvorba kompleksa preprečuje, da bi elongacijski faktor prepoznal nepravilno acilirano aa-tRNA in tako napačno vgradil aminokislino. Takšen način biosinteze je zelo podoben tistemu pri Sec, vendar se pri biosintezi Sec kompleks ne tvori, napačna translacija pa je vseeno preprečena.
===Biosinteza cisteina===
Nekatere bakterije, metanogeni organizmi razreda I in arheje Asgardarchaeota nimajo gena, ki bi kodiral cistenil-tRNA sintetazo (CysRS), zato cistein sintetizirajo na podoben način kot poteka biosinteza Sec. Najprej iz tRNACys in O-fosfoserina (Sep) s pomočjo O-fosfoseril-tRNA sintetaze (SepRS) nastane Sep-tRNACys. Ta se pretvori v Cys-tRNACys, kar katalizira Sep-tRNA:Cys-tRNA sintaza (SepCysS). Kompleks transsulfurosom torej vsebuje oba encima in tRNACys,, pri nekaterih arhejah in metanogenih organizmih razreda I pa tudi adapterski protein SepCysE, ki ima visoko afiniteto do SepRS in SepCysS ter tako stabilizira kompleks. Znanstveniki domnevajo, da koevolucija adapterskega proteina z encimoma SepRS in SepCysS predstavlja prednost v ekstremnih pogojih, saj je drugače Sep-tRNACys pri visokih temperaturah podvržena hidrolizi. Pri arhejah Asgardarchaeota SepCysE nima N-terminalne vijačnice in ne more vezati SepRS, zato je ta ločena od kompleksa. Pri nekaterih arhejah so opazili tudi podvojitev SepCysS, kar bi lahko ojačalo od tRNA odvisno biosintezo cisteina pod stresnimi pogoji.
Da se cistein lahko vgradi v protein, se Cys- tRNACys prenese do ribosoma z elongacijskim faktorjem 1α (EF-1α). Poleg tega organizem potrebuje tudi prost cistein kot vir žvepla pri raznih biosintetičnih procesih, kot so sinteza skupkov Fe-S (teh je veliko pri metanogenih organizmih), modifikacije tRNA in biosinteza kofaktorjev. Ključnega pomena je zato tudi regulacija med vezanim in prostim cisteinom, ki nastane z deacilacijo Cys-tRNACys.
===Biosinteza glutamina in asparagina===
Podobno kot nekatere arheje in bakterije nimajo gena, ki bi kodiral cistenil-tRNA sintetazo (CysRS), nimajo niti genov, ki bi kodirali glutaminil-tRNA sintetazo (GlnRS) in asparaginil-tRNA sintetazo (AsnRS). Glutamin se pri arhejah vedno sintetizira po posredni poti, medtem ko se lahko asparagin tudi po neposredni. Tako kot pri biosintezi cisteina, tudi pri sintezi glutamina nediskriminatorna glutamil-tRNA sintetaza (ND-GluRS) tvori Glu-tRNAGln, nato pa heterodimerna amidotransferaza GatDE le-to pretvori v Gln-tRNAGln. Enako se zgodi tudi pri biosintezi asparagina, kjer nediskriminatorna aspartil-tRNA sintetaza (ND-AspRS) sintetizira Asp-tRNAAsn, ta pa se potem s pomočjo amidotransferaze GatCAB pretvori v Asn-tRNAAsn. Protein GatCAB je pri arhejah specifičen samo za sintezo asparagina, medtem ko pri bakterijah deluje tudi pri pretvarjanju Glu-tRNAGln.
Primerjalna filogenetska analiza posredne biosinteze Gln in Asn kaže na to, da sta bila proteina GatDE in GatCAB prisotna že v zadnjem skupnem predniku LUCA, čeprav danes GatDE najdemo le še pri arhejah. Najverjetneje sta se skozi evolucijo skupaj razvila arhejska GatDE in tRNAGln, zaradi česar se zadnja tudi razlikuje od evkariontskih in bakterijskih homologov. GatCAB pa je evolucijsko ohranjen pri vseh treh domenah.

== Zaključek ==

Arheje imajo zaradi preživetja v ekstremnih razmerah edinstven genetski kod, kodirajo namreč tudi dve posebni aminokislini selenocistein in pirolizin, ki ju najdemo predvsem pri metanogenih arhejah, ker imata pomembno vlogo pri metanogenezi. Proces vstavitve selenocisteina pri arhejah je podoben kot pri evkariontih, kljub poznavanju proteinov, ki sodelujejo pri povezavi elementa SECIS in elongacijskega faktorja pri evkariontih, pa ti pri arhejah še vedno ostajajo neznanka. Pirolizin ima svojo tRNA (tRNAPyl) in pirolizin-tRNA sintetaze, ki jih delimo na tri razrede. Ti razredi se razlikujejo glede na ureditev domen CTD in NTD ter s kakšnimi tRNAPyl se povezujejo. Poleg teh dveh nestandardnih aminokislin ima pomembno vlogo pri arhejah tudi posredna sinteza kanoničnih aminokislin, saj ne kodirajo specifičnih aminoacil-tRNA sintetaz za vsako od aminokislin. Tako se sintetizirajo cistein, glutamin in asparagin, pri katerih biosinteza poteka preko kompleksa, ki preprečuje nepravilno vstavitev aminokisline. Razvoj novih načinov raziskovanja mehanizmov vključenih v biosintezo aminokislin in njihovih povezav z genetskim kodom bo ključen za boljše razumevanju sorodnosti med tremi domenami in za razumevanje načina preživetja arhej v ekstremnih razmerah.

== Viri ==

[1] Meng, K., Chung, C. Z., Söll, D. and Krahn, N. (2022) Unconventional genetic code systems in archaea. Front Microbiol 13, 1007832.

[2] Gonzalez-Flores, J., Shetty, S. P., Dubey, A. and Copeland, P. R. (2013) The Molecular Biology of Selenocysteine. Biomol Concepts 4, 349–365.

[3] Guo, L.-T., Amikura, K., Jiang, H.-K., Mukai, T., Fu, X., Wang, Y.-S., O’Donoghue, P., Söll, D. and Tharp, J. M. (2022) Ancestral archaea expanded the genetic code with pyrrolysine. J Biol Chem 298, 102521.

[4] Mukai, T., Crnković, A., Umehara, T., Ivanova, N. N., Kyrpides, N. C. and Söll, D. (2017) RNA-Dependent Cysteine Biosynthesis in Bacteria and Archaea. mBio 8, e00561-17.

[5] Sheppard, K., Yuan, J., Hohn, M. J., Jester, B., Devine, K. M. and Soll, D. (2008) From one amino acid to another: tRNA-dependent amino acid biosynthesis. Nucleic Acids Research 36, 1813–1825.

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

Genetski kod pri arhejah

2023-05-20T12:07:17Z

Lucija Kovaček: /* Vključitev selenocisteina */

== Uvod ==

Arheje so organizmi, ki preživijo v ekstremnih okoljih, kar jim omogoča njihov edinstven genetski kod. Ta je potreben za tvorbo encimov, ki jim zagotavljajo preživetje v teh težkih razmerah. Njihov genetski kod vključuje naravno kodiranje stop kodonov za vstavljanje 21. in 22. kodirane aminokisline. To sta aminokislini selenocistein in pirolizin. Genetski kod arhej ne kodira specifičnih aminoacil-tRNA sintetaz za vseh 20 kanoničnih aminokislin, zato si pri njihovi sintezi in vgradnji arheje pomagajo s posredno biosintezo tRNA.

== Vključitev selenocisteina ==

Selenocistein (Sec) je aminokislina podobna cisteinu, ki ima namesto žvepla prisoten selen. Zaradi tega je selenocistein bolj reaktiven, saj je Se-H skupina v primerjavi s S-H deprotonirana že pri nižjih vrednostih pH. Selenocistein je vključen v številne procese, kot sta metanogeneza in biosinteza selenoproteinov ter se pogosto nahaja na katalitskem mestu redoks encimov. Kljub temu da se nahaja v vseh treh domenah, obstajajo nekatere razlike v mehanizmu biosinteze in njegove vgradnje. Bakterijski mehanizem je preprostejši in vključuje en korak, medtem ko sta pri arhejah in evkariontih za pretvorbo serina v selenocistein potrebna dva ločena encima. Vsem domenam je skupen prvi korak, in sicer aminoacilacija tRNASec s seril-tRNA sintetazo (SerRS). Naslednji korak pri arhejah je fosforilacija serina, ki je odvisna od ATP. Nastali Sep-tRNASec se nato z O-fosfoseril-tRNASec:Sec sintazo (SepSecS) pretvori v Sec-tRNA^Sec, ki se prenese na ribosom. Sec-tRNASec ima edinstveno strukturo z akceptorsko domeno dolgo 13 bp. Ta prepreči prepoznavanje s splošnim elongacijskim faktorjem ter služi kot prepoznavni element za fosfoseril-tRNASec kinazo (PSTK) in SepSecS. Akceptorska domena se nahaja v konfiguraciji 9/4, torej 9 bp v akceptorskem steblu in 4 bp v T ročici, kar spominja na evkariontsko akceptorsko domeno. Druga edinstvena značilnost Sec-tRNASec je njena 7 bp dolga D ročica in majhna D zanka. Pri Sec-tRNASec rep CCA ni kodiran v arhejskem genomu, temveč je dodan posttranskripcijsko.

Selenocistein kodira kodon UGA, ki je znan tudi kot stop kodon. V ta namen so organizmi razvili metodo za razlikovanje med stop kodonom in kodonom, ki signalizira vstavitev selenocisteina. Glavna razlika je prisotnost mRNA lasnice, imenovane element SECIS (ang. selenocysteine insertion sequence). Ta se pri arhejah nahaja na enakem mestu kot pri evkariontih, in sicer na 3'-neprevedeni regiji mRNA (3'-UTR mRNA). Iz te skupne lastnosti domnevajo, da je pri arhejah proces vgradnje selenocisteina podoben kot pri evkariontih. Element SECIS tvori kompleks z vezavnimi proteini, ki ga nato prepozna specifični elongacijski faktor (EFSec pri evkariontih in aSelB oziroma aEFSec pri arhejah). Ker je za razliko od bakterijskega elongacijskega faktorja domena elongacijskega faktorja EFSec oz. aSelB prekratka, da bi se lahko neposredno vezala na SECIS, pri arhejah in evkariontih poteka posredovano prepoznavanje elementa SECIS. In sicer, pri evkariontih elongacijski faktor EFSec sodeluje s SECIS vezavnim proteinom 2 (SBP2). Regija, ki vsebuje element SECIS, se ovije in ga s tem postavi bližje kodonu UGA ter se tako lažje poveže z elongacijskim faktorjem. Ta deluje tako, da pripelje Sec-tRNASec na ribosom.

Pri arhejah še vedno ostaja veliko odprtih vprašanj glede mehanizma vgradnje selenocisteina. Kljub temu da se domneva, da je mehanizem zelo podoben kot pri evkariontih, ni točno znano, kako so med seboj pri vgradnji selenocisteina povezani elongacijski faktor, element SECIS in ribosom. Raziskati je potrebno, če obstajajo še kakšni drugi potencialni proteini kodirani v genomu arhej, ki bi sodelovali pri tem procesu.

== Vključitev pirolizina ==

Pirolizin s tričrkovno oznako Pyl in enočrkovno oznako O je nestandardna aminokislina, ki nastane z združitvijo dveh lizinov in ga najdemo le pri nekaterih metanogenih arhejah in pri bakterijah. Ima svojo tRNA (tRNAPyl) in pirolizin-tRNA sintetazo (PylRS), ki omogoča vezavo tRNA s pirolizinom. tRNAPyl se na mRNA veže na kodon UAG, ki je stop kodon. C- in N-končna domena (CTD in NTD) PylRS bakterij in nekaterih arhej sta kodirani z dvema ločenima genoma pylSn (za NTD) in pylSc (za CTD). Arhejske PylRS delimo glede na ureditev domen PylSn (domena NTD) in PylSc (domena CTD) na tri razrede: razred fuzije PylSn-PylSc (sestavljen iz proteinov, kodiranih preko fuzijskih genov, ki nastanejo z združevanjem delov dveh različnih genov), razred PylSn + PylSc in razred ΔPylSn.

Razred fuzije PylSn-PylSc ima CTD in NTD povezani s povezovalcem, ki je dolg 14-72 aminokislinskih ostankov. NTD interagira z zanko T in z variabilno zanko tRNAPyl, CTD pa reagira z drugo stranjo tRNAPyl. Pri razredu PylSn + PylSc sta domeni zapisani na dveh ločenih genih kot dva ločena polipeptida. Takšne encime najpogosteje najdemo pri bakterijah. Razred ΔPylSn ima samo CTD, a je sintetaza vseeno aktivna. Tak razred PylRS najdemo predvsem pri metanogenih arhejah, ki prebivajo v živalskem prebavnem traku in jih imenujemo tudi ΔNPylRS. Delimo jih na dva funkcijska razreda, razred A in razred B, ki se razlikujeta po aminokislinskem zaporedju. Funkcijski razred A reagira s tRNAΔNPyl (tRNAPyl, ki jo prepozna ΔNPylRS) iz obeh razredov, A in B, medtem ko funkcijski razred B prepozna le tRNAΔNPyl razreda B. Neznano ostaja, ali je razliko v tRNAΔNPyl v primerjavi z drugimi tRNAPyl povzročila izguba NTD na PylRS ali pa je mutacija tRNAPyl povzročila izgubo NTD na PylRS.

tRNAPyl je sestavljena iz variabilne zanke s tremi bazami, male zanke D iz 3-5 nukleotidov in dolgega antikodonskega stebla iz 6-8 baz. Prav tako vsebuje dikriminatorno bazo G73, ki jo prepozna PylRS. Znana je le tRNAPyl, ki se veže s PylRS iz razreda fuzije PylSn-PylSc in iz razreda ΔPylSn.

tRNAPyl razreda fuzije PylSn-PylSc ima zanko D iz 5 nukleotidov in le en nukleotid ločuje steblo D od akceptorskega stebla, kar je poznano tudi pri bakterijski tRNAPyl. Za prepoznavo PylRS s pravilno tRNAPyl so potrebni U33 in A37, antikodon, bazni par G53:C63 na zanki T in bazni par G1:C72 na akceptorskem steblu.

tRNAPyl razreda ΔPylSn (drugo poimenovanje je tRNAΔNPyl) se zelo razlikuje med različnimi vrstami arhej. Skupno jim je, da imajo prekinjeno antikodonsko steblo. Zaradi te prekinitve pride do nastanka manjše zanke na antikodonskem steblu. Prav tako imajo vse vrste krajšo zanko D, ki je dolga 3-4 nukleotide. Za razred A je značilno, da je na mestu 37 zraven antikodona adenin, pri razredu B pa je citozin. Razlika med tema razredoma tRNAΔNPyl je tudi pri zaporedju v akceptorskem steblu, steblu T in zanki T. Prihaja pa tudi do razlik v zaporedju znotraj funkcijskega razreda A in B, a to ne vpliva na sekundarno zgradbo molekul tRNA.

Uravnavanje vstavljanja pirolizina na polipeptidno verigo temelji na tekmovanju med vezavo Pyl-tRNAPyl in vezavo sprostitvenega faktorja na kodon UAG. Če se prekinitev translacije zaradi hitrejše vezave sprostitvenega faktorja zgodi bolj na začetku, se takšen skrajšan protein razgradi.

== Od tRNA odvisna biosinteza aminokislin ==

Natančna translacija je odvisna od pravilne sinteze aminoacil-tRNA (aa-tRNA), kar katalizira aminoacil-tRNA sintetaza (aaRS). Vsaka aminokislina ima svojo specifično aaRS, ki poveže analogno tRNA in aminokislino. Arheje tako kot bakterije ne kodirajo specifičnih aaRS za vseh 20 kanoničnih aminokislin, ampak se poslužujejo posredne sinteze aa-tRNA. Na ta način se pri arhejah sintetizirajo cistein, glutamin in asparagin. Pri vseh treh aminokislinskih ostankih od tRNA odvisna biosinteza poteka preko kompleksa, in sicer pri cisteinu preko transsulfurosoma, pri glutaminu in asparaginu pa preko transamidosoma. Tvorba kompleksa preprečuje, da bi elongacijski faktor prepoznal nepravilno acilirano aa-tRNA in tako napačno vgradil aminokislino. Takšen način biosinteze je zelo podoben tistemu pri Sec, vendar se pri biosintezi Sec kompleks ne tvori, napačna translacija pa je vseeno preprečena.
===Biosinteza cisteina===
Nekatere bakterije, metanogeni organizmi razreda I in arheje Asgardarchaeota nimajo gena, ki bi kodiral cistenil-tRNA sintetazo (CysRS), zato cistein sintetizirajo na podoben način kot poteka biosinteza Sec. Najprej iz tRNACys in O-fosfoserina (Sep) s pomočjo O-fosfoseril-tRNA sintetaze (SepRS) nastane Sep-tRNACys. Ta se pretvori v Cys-tRNACys, kar katalizira Sep-tRNA:Cys-tRNA sintaza (SepCysS). Kompleks transsulfurosom torej vsebuje oba encima in tRNACys,, pri nekaterih arhejah in metanogenih organizmih razreda I pa tudi adapterski protein SepCysE, ki ima visoko afiniteto do SepRS in SepCysS ter tako stabilizira kompleks. Znanstveniki domnevajo, da koevolucija adapterskega proteina z encimoma SepRS in SepCysS predstavlja prednost v ekstremnih pogojih, saj je drugače Sep-tRNACys pri visokih temperaturah podvržena hidrolizi. Pri arhejah Asgardarchaeota SepCysE nima N-terminalne vijačnice in ne more vezati SepRS, zato je ta ločena od kompleksa. Pri nekaterih arhejah so opazili tudi podvojitev SepCysS, kar bi lahko ojačalo od tRNA odvisno biosintezo cisteina pod stresnimi pogoji.
Da se cistein lahko vgradi v protein, se Cys- tRNACys prenese do ribosoma z elongacijskim faktorjem 1α (EF-1α). Poleg tega organizem potrebuje tudi prost cistein kot vir žvepla pri raznih biosintetičnih procesih, kot so sinteza skupkov Fe-S (teh je veliko pri metanogenih organizmih), modifikacije tRNA in biosinteza kofaktorjev. Ključnega pomena je zato tudi regulacija med vezanim in prostim cisteinom, ki nastane z deacilacijo Cys-tRNACys.
===Biosinteza glutamina in asparagina===
Podobno kot nekatere arheje in bakterije nimajo gena, ki bi kodiral cistenil-tRNA sintetazo (CysRS), nimajo niti genov, ki bi kodirali glutaminil-tRNA sintetazo (GlnRS) in asparaginil-tRNA sintetazo (AsnRS). Glutamin se pri arhejah vedno sintetizira po posredni poti, medtem ko se lahko asparagin tudi po neposredni. Tako kot pri biosintezi cisteina, tudi pri sintezi glutamina nediskriminatorna glutamil-tRNA sintetaza (ND-GluRS) tvori Glu-tRNAGln, nato pa heterodimerna amidotransferaza GatDE le-to pretvori v Gln-tRNAGln. Enako se zgodi tudi pri biosintezi asparagina, kjer nediskriminatorna aspartil-tRNA sintetaza (ND-AspRS) sintetizira Asp-tRNAAsn, ta pa se potem s pomočjo amidotransferaze GatCAB pretvori v Asn-tRNAAsn. Protein GatCAB je pri arhejah specifičen samo za sintezo asparagina, medtem ko pri bakterijah deluje tudi pri pretvarjanju Glu-tRNAGln.
Primerjalna filogenetska analiza posredne biosinteze Gln in Asn kaže na to, da sta bila proteina GatDE in GatCAB prisotna že v zadnjem skupnem predniku LUCA, čeprav danes GatDE najdemo le še pri arhejah. Najverjetneje sta se skozi evolucijo skupaj razvila arhejska GatDE in tRNAGln, zaradi česar se zadnja tudi razlikuje od evkariontskih in bakterijskih homologov. GatCAB pa je evolucijsko ohranjen pri vseh treh domenah.

== Zaključek ==

Arheje imajo zaradi preživetja v ekstremnih razmerah edinstven genetski kod, kodirajo namreč tudi dve posebni aminokislini selenocistein in pirolizin, ki ju najdemo predvsem pri metanogenih arhejah, ker imata pomembno vlogo pri metanogenezi. Proces vstavitve selenocisteina pri arhejah je podoben kot pri evkariontih, kljub poznavanju proteinov, ki sodelujejo pri povezavi elementa SECIS in elongacijskega faktorja pri evkariontih, pa ti pri arhejah še vedno ostajajo neznanka. Pirolizin ima svojo tRNA (tRNAPyl) in pirolizin-tRNA sintetaze, ki jih delimo na tri razrede. Ti razredi se razlikujejo glede na ureditev domen CTD in NTD ter s kakšnimi tRNAPyl se povezujejo. Poleg teh dveh nestandardnih aminokislin ima pomembno vlogo pri arhejah tudi posredna sinteza kanoničnih aminokislin, saj ne kodirajo specifičnih aminoacil-tRNA sintetaz za vsako od aminokislin. Tako se sintetizirajo cistein, glutamin in asparagin, pri katerih biosinteza poteka preko kompleksa, ki preprečuje nepravilno vstavitev aminokisline. Razvoj novih načinov raziskovanja mehanizmov vključenih v biosintezo aminokislin in njihovih povezav z genetskim kodom bo ključen za boljše razumevanju sorodnosti med tremi domenami in za razumevanje načina preživetja arhej v ekstremnih razmerah.

== Viri ==

[1] Meng, K., Chung, C. Z., Söll, D. and Krahn, N. (2022) Unconventional genetic code systems in archaea. Front Microbiol 13, 1007832.

[2] Gonzalez-Flores, J., Shetty, S. P., Dubey, A. and Copeland, P. R. (2013) The Molecular Biology of Selenocysteine. Biomol Concepts 4, 349–365.

[3] Guo, L.-T., Amikura, K., Jiang, H.-K., Mukai, T., Fu, X., Wang, Y.-S., O’Donoghue, P., Söll, D. and Tharp, J. M. (2022) Ancestral archaea expanded the genetic code with pyrrolysine. J Biol Chem 298, 102521.

[4] Mukai, T., Crnković, A., Umehara, T., Ivanova, N. N., Kyrpides, N. C. and Söll, D. (2017) RNA-Dependent Cysteine Biosynthesis in Bacteria and Archaea. mBio 8, e00561-17.

[5] Sheppard, K., Yuan, J., Hohn, M. J., Jester, B., Devine, K. M. and Soll, D. (2008) From one amino acid to another: tRNA-dependent amino acid biosynthesis. Nucleic Acids Research 36, 1813–1825.

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

Genetski kod pri arhejah

2023-05-20T12:03:10Z

Lucija Kovaček:

== Uvod ==

Arheje so organizmi, ki preživijo v ekstremnih okoljih, kar jim omogoča njihov edinstven genetski kod. Ta je potreben za tvorbo encimov, ki jim zagotavljajo preživetje v teh težkih razmerah. Njihov genetski kod vključuje naravno kodiranje stop kodonov za vstavljanje 21. in 22. kodirane aminokisline. To sta aminokislini selenocistein in pirolizin. Genetski kod arhej ne kodira specifičnih aminoacil-tRNA sintetaz za vseh 20 kanoničnih aminokislin, zato si pri njihovi sintezi in vgradnji arheje pomagajo s posredno biosintezo tRNA.

== Vključitev selenocisteina ==

Selenocistein (Sec) je aminokislina podobna cisteinu, ki ima namesto žvepla prisoten selen. Zaradi tega je selenocistein bolj reaktiven, saj je Se-H skupina v primerjavi s S-H deprotonirana že pri nižjih vrednostih pH. Selenocistein je vključen v številne procese, kot sta metanogeneza in biosinteza selenoproteinov ter se pogosto nahaja na katalitskem mestu redoks encimov. Kljub temu da se nahaja v vseh treh domenah, obstajajo nekatere razlike v mehanizmu biosinteze in njegove vgradnje. Bakterijski mehanizem je preprostejši in vključuje en korak, medtem ko sta pri arhejah in evkariontih za pretvorbo serina v selenocistein potrebna dva ločena encima. Vsem domenam je skupen prvi korak, in sicer aminoacilacija tRNASec s seril-tRNA sintetazo (SerRS). Naslednji korak pri arhejah je fosforilacija serina, ki je odvisna od ATP. Nastali Sep-tRNASec se nato z O-fosfoseril-tRNASec:Sec sintazo (SepSecS) pretvori v Sec-tRNASec, ki se prenese na ribosom. Sec-tRNASec ima edinstveno strukturo z akceptorsko domeno dolgo 13 bp. Ta prepreči prepoznavanje s splošnim elongacijskim faktorjem ter služi kot prepoznavni element za fosfoseril-tRNASec kinazo (PSTK) in SepSecS. Akceptorska domena se nahaja v konfiguraciji 9/4, torej 9 bp v akceptorskem steblu in 4 bp v T ročici, kar spominja na evkariontsko akceptorsko domeno. Druga edinstvena značilnost Sec-tRNASec je njena 7 bp dolga D ročica in majhna D zanka. Pri Sec-tRNASec rep CCA ni kodiran v arhejskem genomu, temveč je dodan posttranskripcijsko.

Selenocistein kodira kodon UGA, ki je znan tudi kot stop kodon. V ta namen so organizmi razvili metodo za razlikovanje med stop kodonom in kodonom, ki signalizira vstavitev selenocisteina. Glavna razlika je prisotnost mRNA lasnice, imenovane element SECIS (ang. selenocysteine insertion sequence). Ta se pri arhejah nahaja na enakem mestu kot pri evkariontih, in sicer na 3'-neprevedeni regiji mRNA (3'-UTR mRNA). Iz te skupne lastnosti domnevajo, da je pri arhejah proces vgradnje selenocisteina podoben kot pri evkariontih. Element SECIS tvori kompleks z vezavnimi proteini, ki ga nato prepozna specifični elongacijski faktor (EFSec pri evkariontih in aSelB oziroma aEFSec pri arhejah). Ker je za razliko od bakterijskega elongacijskega faktorja domena elongacijskega faktorja EFSec oz. aSelB prekratka, da bi se lahko neposredno vezala na SECIS, pri arhejah in evkariontih poteka posredovano prepoznavanje elementa SECIS. In sicer, pri evkariontih elongacijski faktor EFSec sodeluje s SECIS vezavnim proteinom 2 (SBP2). Regija, ki vsebuje element SECIS, se ovije in ga s tem postavi bližje kodonu UGA ter se tako lažje poveže z elongacijskim faktorjem. Ta deluje tako, da pripelje Sec-tRNASec na ribosom.

Pri arhejah še vedno ostaja veliko odprtih vprašanj glede mehanizma vgradnje selenocisteina. Kljub temu da se domneva, da je mehanizem zelo podoben kot pri evkariontih, ni točno znano, kako so med seboj pri vgradnji selenocisteina povezani elongacijski faktor, element SECIS in ribosom. Raziskati je potrebno, če obstajajo še kakšni drugi potencialni proteini kodirani v genomu arhej, ki bi sodelovali pri tem procesu.

== Vključitev pirolizina ==

Pirolizin s tričrkovno oznako Pyl in enočrkovno oznako O je nestandardna aminokislina, ki nastane z združitvijo dveh lizinov in ga najdemo le pri nekaterih metanogenih arhejah in pri bakterijah. Ima svojo tRNA (tRNAPyl) in pirolizin-tRNA sintetazo (PylRS), ki omogoča vezavo tRNA s pirolizinom. tRNAPyl se na mRNA veže na kodon UAG, ki je stop kodon. C- in N-končna domena (CTD in NTD) PylRS bakterij in nekaterih arhej sta kodirani z dvema ločenima genoma pylSn (za NTD) in pylSc (za CTD). Arhejske PylRS delimo glede na ureditev domen PylSn (domena NTD) in PylSc (domena CTD) na tri razrede: razred fuzije PylSn-PylSc (sestavljen iz proteinov, kodiranih preko fuzijskih genov, ki nastanejo z združevanjem delov dveh različnih genov), razred PylSn + PylSc in razred ΔPylSn.

Razred fuzije PylSn-PylSc ima CTD in NTD povezani s povezovalcem, ki je dolg 14-72 aminokislinskih ostankov. NTD interagira z zanko T in z variabilno zanko tRNAPyl, CTD pa reagira z drugo stranjo tRNAPyl. Pri razredu PylSn + PylSc sta domeni zapisani na dveh ločenih genih kot dva ločena polipeptida. Takšne encime najpogosteje najdemo pri bakterijah. Razred ΔPylSn ima samo CTD, a je sintetaza vseeno aktivna. Tak razred PylRS najdemo predvsem pri metanogenih arhejah, ki prebivajo v živalskem prebavnem traku in jih imenujemo tudi ΔNPylRS. Delimo jih na dva funkcijska razreda, razred A in razred B, ki se razlikujeta po aminokislinskem zaporedju. Funkcijski razred A reagira s tRNAΔNPyl (tRNAPyl, ki jo prepozna ΔNPylRS) iz obeh razredov, A in B, medtem ko funkcijski razred B prepozna le tRNAΔNPyl razreda B. Neznano ostaja, ali je razliko v tRNAΔNPyl v primerjavi z drugimi tRNAPyl povzročila izguba NTD na PylRS ali pa je mutacija tRNAPyl povzročila izgubo NTD na PylRS.

tRNAPyl je sestavljena iz variabilne zanke s tremi bazami, male zanke D iz 3-5 nukleotidov in dolgega antikodonskega stebla iz 6-8 baz. Prav tako vsebuje dikriminatorno bazo G73, ki jo prepozna PylRS. Znana je le tRNAPyl, ki se veže s PylRS iz razreda fuzije PylSn-PylSc in iz razreda ΔPylSn.

tRNAPyl razreda fuzije PylSn-PylSc ima zanko D iz 5 nukleotidov in le en nukleotid ločuje steblo D od akceptorskega stebla, kar je poznano tudi pri bakterijski tRNAPyl. Za prepoznavo PylRS s pravilno tRNAPyl so potrebni U33 in A37, antikodon, bazni par G53:C63 na zanki T in bazni par G1:C72 na akceptorskem steblu.

tRNAPyl razreda ΔPylSn (drugo poimenovanje je tRNAΔNPyl) se zelo razlikuje med različnimi vrstami arhej. Skupno jim je, da imajo prekinjeno antikodonsko steblo. Zaradi te prekinitve pride do nastanka manjše zanke na antikodonskem steblu. Prav tako imajo vse vrste krajšo zanko D, ki je dolga 3-4 nukleotide. Za razred A je značilno, da je na mestu 37 zraven antikodona adenin, pri razredu B pa je citozin. Razlika med tema razredoma tRNAΔNPyl je tudi pri zaporedju v akceptorskem steblu, steblu T in zanki T. Prihaja pa tudi do razlik v zaporedju znotraj funkcijskega razreda A in B, a to ne vpliva na sekundarno zgradbo molekul tRNA.

Uravnavanje vstavljanja pirolizina na polipeptidno verigo temelji na tekmovanju med vezavo Pyl-tRNAPyl in vezavo sprostitvenega faktorja na kodon UAG. Če se prekinitev translacije zaradi hitrejše vezave sprostitvenega faktorja zgodi bolj na začetku, se takšen skrajšan protein razgradi.

== Od tRNA odvisna biosinteza aminokislin ==

Natančna translacija je odvisna od pravilne sinteze aminoacil-tRNA (aa-tRNA), kar katalizira aminoacil-tRNA sintetaza (aaRS). Vsaka aminokislina ima svojo specifično aaRS, ki poveže analogno tRNA in aminokislino. Arheje tako kot bakterije ne kodirajo specifičnih aaRS za vseh 20 kanoničnih aminokislin, ampak se poslužujejo posredne sinteze aa-tRNA. Na ta način se pri arhejah sintetizirajo cistein, glutamin in asparagin. Pri vseh treh aminokislinskih ostankih od tRNA odvisna biosinteza poteka preko kompleksa, in sicer pri cisteinu preko transsulfurosoma, pri glutaminu in asparaginu pa preko transamidosoma. Tvorba kompleksa preprečuje, da bi elongacijski faktor prepoznal nepravilno acilirano aa-tRNA in tako napačno vgradil aminokislino. Takšen način biosinteze je zelo podoben tistemu pri Sec, vendar se pri biosintezi Sec kompleks ne tvori, napačna translacija pa je vseeno preprečena.
===Biosinteza cisteina===
Nekatere bakterije, metanogeni organizmi razreda I in arheje Asgardarchaeota nimajo gena, ki bi kodiral cistenil-tRNA sintetazo (CysRS), zato cistein sintetizirajo na podoben način kot poteka biosinteza Sec. Najprej iz tRNACys in O-fosfoserina (Sep) s pomočjo O-fosfoseril-tRNA sintetaze (SepRS) nastane Sep-tRNACys. Ta se pretvori v Cys-tRNACys, kar katalizira Sep-tRNA:Cys-tRNA sintaza (SepCysS). Kompleks transsulfurosom torej vsebuje oba encima in tRNACys,, pri nekaterih arhejah in metanogenih organizmih razreda I pa tudi adapterski protein SepCysE, ki ima visoko afiniteto do SepRS in SepCysS ter tako stabilizira kompleks. Znanstveniki domnevajo, da koevolucija adapterskega proteina z encimoma SepRS in SepCysS predstavlja prednost v ekstremnih pogojih, saj je drugače Sep-tRNACys pri visokih temperaturah podvržena hidrolizi. Pri arhejah Asgardarchaeota SepCysE nima N-terminalne vijačnice in ne more vezati SepRS, zato je ta ločena od kompleksa. Pri nekaterih arhejah so opazili tudi podvojitev SepCysS, kar bi lahko ojačalo od tRNA odvisno biosintezo cisteina pod stresnimi pogoji.
Da se cistein lahko vgradi v protein, se Cys- tRNACys prenese do ribosoma z elongacijskim faktorjem 1α (EF-1α). Poleg tega organizem potrebuje tudi prost cistein kot vir žvepla pri raznih biosintetičnih procesih, kot so sinteza skupkov Fe-S (teh je veliko pri metanogenih organizmih), modifikacije tRNA in biosinteza kofaktorjev. Ključnega pomena je zato tudi regulacija med vezanim in prostim cisteinom, ki nastane z deacilacijo Cys-tRNACys.
===Biosinteza glutamina in asparagina===
Podobno kot nekatere arheje in bakterije nimajo gena, ki bi kodiral cistenil-tRNA sintetazo (CysRS), nimajo niti genov, ki bi kodirali glutaminil-tRNA sintetazo (GlnRS) in asparaginil-tRNA sintetazo (AsnRS). Glutamin se pri arhejah vedno sintetizira po posredni poti, medtem ko se lahko asparagin tudi po neposredni. Tako kot pri biosintezi cisteina, tudi pri sintezi glutamina nediskriminatorna glutamil-tRNA sintetaza (ND-GluRS) tvori Glu-tRNAGln, nato pa heterodimerna amidotransferaza GatDE le-to pretvori v Gln-tRNAGln. Enako se zgodi tudi pri biosintezi asparagina, kjer nediskriminatorna aspartil-tRNA sintetaza (ND-AspRS) sintetizira Asp-tRNAAsn, ta pa se potem s pomočjo amidotransferaze GatCAB pretvori v Asn-tRNAAsn. Protein GatCAB je pri arhejah specifičen samo za sintezo asparagina, medtem ko pri bakterijah deluje tudi pri pretvarjanju Glu-tRNAGln.
Primerjalna filogenetska analiza posredne biosinteze Gln in Asn kaže na to, da sta bila proteina GatDE in GatCAB prisotna že v zadnjem skupnem predniku LUCA, čeprav danes GatDE najdemo le še pri arhejah. Najverjetneje sta se skozi evolucijo skupaj razvila arhejska GatDE in tRNAGln, zaradi česar se zadnja tudi razlikuje od evkariontskih in bakterijskih homologov. GatCAB pa je evolucijsko ohranjen pri vseh treh domenah.

== Zaključek ==

Arheje imajo zaradi preživetja v ekstremnih razmerah edinstven genetski kod, kodirajo namreč tudi dve posebni aminokislini selenocistein in pirolizin, ki ju najdemo predvsem pri metanogenih arhejah, ker imata pomembno vlogo pri metanogenezi. Proces vstavitve selenocisteina pri arhejah je podoben kot pri evkariontih, kljub poznavanju proteinov, ki sodelujejo pri povezavi elementa SECIS in elongacijskega faktorja pri evkariontih, pa ti pri arhejah še vedno ostajajo neznanka. Pirolizin ima svojo tRNA (tRNAPyl) in pirolizin-tRNA sintetaze, ki jih delimo na tri razrede. Ti razredi se razlikujejo glede na ureditev domen CTD in NTD ter s kakšnimi tRNAPyl se povezujejo. Poleg teh dveh nestandardnih aminokislin ima pomembno vlogo pri arhejah tudi posredna sinteza kanoničnih aminokislin, saj ne kodirajo specifičnih aminoacil-tRNA sintetaz za vsako od aminokislin. Tako se sintetizirajo cistein, glutamin in asparagin, pri katerih biosinteza poteka preko kompleksa, ki preprečuje nepravilno vstavitev aminokisline. Razvoj novih načinov raziskovanja mehanizmov vključenih v biosintezo aminokislin in njihovih povezav z genetskim kodom bo ključen za boljše razumevanju sorodnosti med tremi domenami in za razumevanje načina preživetja arhej v ekstremnih razmerah.

== Viri ==

[1] Meng, K., Chung, C. Z., Söll, D. and Krahn, N. (2022) Unconventional genetic code systems in archaea. Front Microbiol 13, 1007832.

[2] Gonzalez-Flores, J., Shetty, S. P., Dubey, A. and Copeland, P. R. (2013) The Molecular Biology of Selenocysteine. Biomol Concepts 4, 349–365.

[3] Guo, L.-T., Amikura, K., Jiang, H.-K., Mukai, T., Fu, X., Wang, Y.-S., O’Donoghue, P., Söll, D. and Tharp, J. M. (2022) Ancestral archaea expanded the genetic code with pyrrolysine. J Biol Chem 298, 102521.

[4] Mukai, T., Crnković, A., Umehara, T., Ivanova, N. N., Kyrpides, N. C. and Söll, D. (2017) RNA-Dependent Cysteine Biosynthesis in Bacteria and Archaea. mBio 8, e00561-17.

[5] Sheppard, K., Yuan, J., Hohn, M. J., Jester, B., Devine, K. M. and Soll, D. (2008) From one amino acid to another: tRNA-dependent amino acid biosynthesis. Nucleic Acids Research 36, 1813–1825.

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

BIO2 Povzetki seminarjev 2022

2022-11-12T22:40:56Z

Lucija Kovaček: /* POVZETKI SEMINARJEV BIOKEMIJA 2022/23 */

= POVZETKI SEMINARJEV BIOKEMIJA 2022/23 =
==Tinkara Korošec - Vpliv bakterijskega oponašanja evkariontskih signalnih molekul na človeka==

S koevolucijo patogenov in njegovih gostiteljev so oboji razvili svoje obrambne mehanizme. Pri nekaterih patogenih je ta proces vodil v evolucijo efektorskih proteinov, ki imitirajo evkariontske proteine in manipulirajo z gostiteljevimi signalnimi potimi. Pojav imenujemo imitacija molekul (angl. molecular mimicry). Gre za proteine, zelo podobne evkariontskim proteinom ali njihovim domenam. Patogene bakterije lahko imitirajo GTPazne regulatorje. Ti so dovzetni za biokemijske abnormalnosti, ki so direktno povezane z boleznimi. Največji skupek imitiranih proteinov so odkrili v bakterijskem rodu Legionella. Med okužbo patogen spremeni namembnost gostiteljske celice za optimizacijo pogojev, ki bakteriji omogočijo preživetje. Če se gostiteljske celice zdravijo, je tako okolje manj ugodno za bakterije in obolenje bo težje napredovalo. Z razumevanjem motivne imitacije preko kratkih linearnih motivov ali SLiM-ov, ki jo uporabljajo bakterije med okužbo, lahko razširimo spekter alternativ zdravljenja infekcij. S porastom rezistence na antibiotike, se je povečala tudi potreba po novih antibiotičnih terapijah. Obetavna alternativo antibiotikom predstavlja ciljanje gostitelja, da ta ustvari neugodno okolje za patogen, kar doseže s povzročanjem motenj v SLiM posredovanih interakcijah.

==Pia Kristanc - Toksini kot inhibitorji ionskih kanalov==

Toksini so sestavine živalskih strupov, ki na žrtev delujejo na različne načine. Njihov cilj so pogosto ionski kanali, saj tako lahko že majhna količina strupa močno vpliva na veliko različnih procesov. Toksini pogosto delujejo kot inhibitorji. Kanal lahko inhibirajo tako, da zmotijo mehanizem odpiranja in zapiranja ali pa se vežejo direktno v poro in tako zamašijo kanal. Ionski kanali so tudi zanimivi kot tarče za zdravila, vendar je zelo težko ustvariti takšna, ki bi ciljala točno določen ionski kanal. Znanstveniki so zato začeli raziskovati toksine kot potencialna biološka zdravila. Primer takšnega že potrjenega zdravila je zikonotid, ki se uporablja kot analgetik. Pridobljen je iz strupa stožčastega polža in deluje kot inhibitor od napetosti odvisnega kalcijevega kanala, ki se nahaja v živčevju. Toksin blokira kanalsko poro in tako onemogoči njegovo delovanje. Drug primer sta dva toksina, ki blokirata ionske kanale za zaznavanje kisline (ASIC). Pri teh proton igra vlogo liganda, odgovornega za odprtje in zaprtje, zato je kanal direktno odvisen od pH okolja. Toksina, ki ga lahko inhibirata, sta mambalagin, pridobljen iz kače črne mambe, in π-heksatoksin-Hi1a, pridobljen iz avstralskega pajka. Prvi deluje kot analgetik, drugi pa izboljšuje posledice po ishemični kapi. Raziskovanje delovanja toksinov je pripomoglo k poznavanju delovanja ionskih kanalov, hkrati pa odpira možnosti za razvoj raznih zdravil, predvsem analgetikov, ki ne bi vsebovali opioidov.

==Marcel Tušek - Pomembnost mitofagije, njena vloga ter korelacija z Atg32 receptorjem==

Mitofagija je specifičen proces, ki pomeni, da poteka avtofagija mitohondrija. Ta proces v celici je nastal evolucijsko. To lahko sklepamo po tem, da se aktivira v času pomanjkanja, kar je bilo preteklosti velikokrat prisotno, saj nismo vedno imeli dostopa do hrane. Poznamo tri vrste avtofagije. Celica ima dva procesa s katerima lahko uničuje visoko reaktivne kisikove radikale, ki nastanejo v času oksidativne fosforilacije. To sta mitofagija ter derivat NAC-a, saj obadva razgrajujeta te radikale. Razlika je, da NAC razgradi samo te radikale, medtem ko mitofagija pa kar celoten mitohondrij. Pri mitofagiji je trenutno znanih 32 proteinov, ki so specializirani samo za avtofagijo. Eden najpomembnejših izmed teh proteinov je Atg32, saj če on ni fosforiliran, mitofagija sploh ne more biti inducirana. Atg pomni, da je ta protein avtofagosomsko-povezan. Atg32 je transmembranski receptor, ki celici avtofagosomu sporoča, kam se naj veže. Najdemo ga na zunanji strani membrane mitohondrija. Pokazano je tudi bilo, da če Atg32 vežemo na peroksisome, jih je proces avtofagije sposoben razgraditi.

==Lucija Kovaček - Nekroptoza in njena vloga pri raku==
Nekroptoza je oblika celične smrti, kjer celica nabrekne, membrana poči in sprosti se znotrajcelična vsebina. Ta vsebuje tudi molekulske vzorce povezane s poškodbo celic oziroma DAMP (angl. damage-associated molecular patterns), ki povzročijo provnetni odziv. Nekroptoza je pomembna zlasti pri regulaciji rasti tumorjev in imunskem odzivu. Regulirana je s proteinskimi kinazami povezanimi z receptorji (angl. receptor-interacting protein kinases) ali z RIP kinazami, bolj natančno z RIPK1 in RIPK3. Procesi signalizacije celične smrti imajo ključno vlogo pri regulaciji tumorjev, saj so se rakave celice prilagodile, tako da bi nekroptozi ubežale. RIP kinaze lahko vplivajo na rast tumorjev z uravnavanjem aktivnosti imunskih efektorjev v tumorskem mikrookolju. Smrt rakavih celic z nekroptozo, lahko tako trajno okrepi protitumorsko imunost. Kljub temu pa obstajajo primeri, pri katerih RIP kinaze povzročijo vnetje in pomagajo pri napredovanju tumorja. Znanstveniki zato želijo raziskati, kako je aktivnost RIP kinaz regulirana v tumorjih in v imunskih celicah ter kako se ti procesi med seboj usklajujejo. To nam bi pomagalo bolje razumeti tumorogenezo in možnosti njenega nadzora v prihodnosti. Šele ko bomo popolnoma razumeli mehanizem regulacije nekroptoze pri raku, bomo lahko zasnovali nove terapije za njegovo premagovanje, kjer ne bi več ogrožali imunskih celic.

==Luka Fink - Kako fosforilacija integrinov regulira celične stike in signalizacijo==
Celična adhezija je bistvena za tvorbo organov, celično migracijo in interakcijo s ciljnimi celicami in zunajceličnim matriksom. Integrini so veliki proteinski heterodimeri α in β verige in tvorijo pomembno družino molekul celične adhezije. V zadnjih nekaj letih je prišlo do dramatičnega razvoja razumevanja regulacije integrina in izkazalo se je, da je fosforilacija le-tega temeljnega pomena. V tem seminarju želim razložiti, kako je aktivnost integrina regulirana z njegovo fosforilacijo. Proteinske kinaze in fosfataze inducirajo specifične fosforilacije in defosforilacije integrinov, kar jim omogoča uravnavanje dinamičnih interakcij s citoplazemskimi proteini. Eni izmed zunajceličnih ligandov, ki interagirajo z integrini so kolagen, fibrinogen, fibronektin in veliko drugih proteinov, ki imajo sekvenco, ki jo integrini lahko prepoznajo: –Arg–Gly–Asp– (RGD). Kratek citoplazemski podaljšek α in β podenote vzpostavlja povezave s citoskeletnimi proteini, ki ležijo pod plazmalemo: talin, α-aktinin, vinkulin, paxillin in drugi. Nekateri od teh delujejo kot pozitivni ali pa negativni regulatorji integrinov. S tem se dosežejo spremembe v celični adheziji in signalizaciji. LFA-1 (Lymphocyte function-associated antigen 1) integrin je bil uporabljen kot model za študijo adhezije. Je integrin, ki ga najdemo na limfocitih in levkocitih. Igra ključno vlogo pri migraciji levkocitov iz krvnega obtoka do tkiv. Fosforilacija α verige je nujno potrebna za indukcijo fosforilacije na β verigi v LFA-1. Signalni poti enega in drugega integrina, ki lahko aktivirata ali inaktivirata njuno funkcijo, sta nadzorovani s fosforilacijo β verige.

==Tin Vranjes - Strukturni pogled signalizacije z G proteini povezanih receptorjev v zunanjem segmentu paličice==
V zunanjem segmentu paličice poteka fototransdukcija. To je prevzem svetlobnega signala in njegova pretvorba po signalni poti v spremembo membranskega potenciala paličice. Struktura zunanjega segmenta je specializirana za potek signalne poti, s kupom membranskih diskov med katerimi se nahajajo ključne komponente za fototransdukcijo. S krio-elektronsko tomografijo(krio-ET) lahko dobimo 3- dimenzionalne slike znotraj celičnih okolij z nanometrske ločljivosti in malo motečih artefaktov.V kombinaciji z drugimi metodami nam je omogočila narediti velikostno konsistenten model zunanjega segmenta paličice. Pri sprožitvi kaskade reakcij fototransdukcije in njeni regulaciji je ključen rodopsin in kompleksi, ki jih tvori v svoji aktivirani obliki, s trnsducinom, GRK1 in arestinom. Iz tomografskih slik in strukturnih podatkov o PDE6, ki pretvarja cGMP v neciklično obliko, in GCs, ki pretvarja GMP v ciklično obliko, lahko sklepamo, da proteina delujeta tudi kot steberna proteina pri ohranjanju razdalje med membranskimi cikli. Pri fotostimulacji lahko merimo intrinzične optične signale, ki so posledica podaljšanja fotoreceptorskih celic ob fotostimulaciji. To bi lahko omogočala zgradba PDE6, katerega konformacija se pri aktivaciji spremeni in s tem poveča dolžino med membranskimi cikli. Razumevanje strukture proteinov in okolja v katerem poteka fototransdukcije je ključno za razumevanje bolezni mrežnice.

==Teja Mohar - Encimi za popravilo metabolitov==
V celici med seboj usklajeno deluje stotine metaboličnih encimov, ki so zelo specifični. A encimi niso popolni katalizatorji in zato, kljub njihovi visoki specifičnosti pod fiziološkimi razmerami, številni katalizirajo manj pogoste stranske reakcije, katerih rezultat so stranski produkti - nekanonični metaboliti. Lahko so neuporabna obremenitev metabolizma saj se lahko kopičijo v celicah in so lahko zaviralni in/ali reaktivni, kar včasih povzroči toksičnost. Zato so za trajno delovanje presnovnih poti potrebni mehanizmi za preprečevanje poškodb metabolitov ali za pretvorbo poškodovanih metabolitov nazaj v fiziološke oblike. Večje pomanjkanje encimov za popravilo metabolitov lahko pri ljudeh povzroči različne bolezni, pri višjih vretenčarjih pa ima lahko smrtonosne posledice. To kaže na njihovo pomembno vlogo pri celičnem metabolizmu. En popravljalni encim ima zmožnost katalizirati številne različne popravljalne reakcije. Velike metabolične poti pa lahko potrebujejo tudi več popravljalnih encimov. Glikoliza tako za popravilo napak potrebuje 10 popravljalnih encimov (G6PC3, PGP, ACYP1, NAXD, NAXE, L2HGDH, GLO1, GLO2, FN3K, MDP-1) in prenašalec (G6PT). Odkritje novih metabolitov, encimov in celotnih poti je omogočilo zdravljenje tudi prej slabo razumljenih bolezni. Glede na število popravljalnih encimov, ki so prisotni pri glikolizi je verjetno, da jih je treba odkriti še na stotine, ki ščitijo širok spekter presnovnih poti.

==Tea Amidović - Karakterizacija glikoproteoma==
Glikozilacija, ena od najpogostejših posttranslacijskih modifikacij, spremeni proteine in lipide na različne načine, kar ima za posledico prodorno foliacijo celične površine. Kljub veliki kompleksnosti v živalskih sistemih imajo glikanske strukture ključne biološke in fiziološke vloge, pomagajo pri zvijanju proteinov in pri biološkem prepoznavanju. Proteinski glikokonjugati, ki nastanejo kot rezultat glikozilacije, lahko prispevajo k pomembnim biološkim funkcijami. Razumevanje biologije glikokonjugata na ravni konjugata lahko zagotovi pomembne vpoglede v razvoj bioloških označevalcev in zdravil. Ugotavljamo, da so glikokonjugati več kot vsota njihovih posameznih komponent glikana in proteina. Nove raziskave, ki so osredotočene na glikom, kažejo na združevanje glikoma in proteoma na vseh ravneh, od glikanskih nizov do glikoproteomike in krioelektronske mikroskopije. Popolna analiza glikoproteinskih konjugatov kot tudi njihovih komponent je zdaj mogoča zahvaljujoč novim metodam. Vse večja zbirka orodij za karakterizacijo strukture, interakcij in bioloških funkcij proteinskih glikokonjugatov za razumevanje in nadzorovanje teh skrivnostnih biomolekul postaja ključnega pomena za preučevanje glikoproteoma.

==Urša Lah - Acetil-CoA in njegova vloga pri regulaciji kromatina==
Nastanek acetil-CoA je potreben za učinkovito regulacijo acetilacije histona v jedru. Acetilacija je do danes najbolj raziskana modifikacija histonov. Je proces, pri katerem gre za pripenjanje acetilne skupine iz acetil-CoA na N-terminalni repek enega od histonov. Acetil-CoA obstaja v dveh ločenih območjih v celici. Ločimo mitihondrijski in jedrski/citosolni acetil-CoA. Mitohondrijski izhaja predvsem iz delovanja encim piruvat dehidrogenaze in oksidacije maščobnih kislin. Citosolni acetil CoA pa je odgovoren za acetilacijo beljakovin in sintezo maščobnih kislin. Globalne ravni acetilacije histona so občutljive na razpoložljivost acetil-CoA v celici, ki niha kot odziv na razpoložljivost hranil ali presnovno reprogramiranje, ki je eden od znakov raka. ATP-citrat liaza (ACLY) je encim, ki proizvaja acetil-CoA iz citrata. Prisoten je tako v jedru, kot v citosolu. ACLY v jedru igra ključno vlogo pri ohranjanju acetilacije histona z vzdrževanjem acetil-CoA v jedru celic sesalcev, hkrati pa igra pomembno vlogo pri popravljanju DNK. Pomembno vlogo pa ima pri acetilaciji histona še encim ACSS2, ki pa neposredno uravnava tudi prostorski spomin pri sesalcih. Prav tako igra vlogo pri presnovi in tumorjih in je primerna tarča za raziskovanje v terapevtske namene. Acetilacija presnovnih encimov je zelo ohranjena tako pri prokariontih kot tudi pri evkariontih.

==Zara Bunc - Krebsov cikel kot tarča za zdravljenje raka==
Vsak aerobni organizem se za pridobitev energije primarno zanaša na Krebsov cikel, ki predstavlja osrednjo pot metabolizma in sinteze makromolekul. Znano je, da se v primeru razvoja celic v rakave, celični metabolizem in posledično tudi Krebsov cikel znatno spremenita. Slednje je predvsem posledica nakopičenja genetskih mutacij. Sprva je bila kot glavna presnovna pot v metabolizmu rakavih celic izpostavljena glikoliza, vendar študije v zadnjih letih nakazujejo tudi na velik vpliv Krebsovega cikla. Slednji predstavlja pomemben vir energije za rakave celice, s čemer omogoči pospešen razvoj raka. Pri raziskovanju specifik poteka Krebsovega cikla v rakavih celicah, se je pojavilo vprašanje, ali bi lahko raka zdravili s pomočjo vanj tarčno usmerjenih terapij. Posebnosti so se pojavile predvsem pri spremenjenih gorivih cikla (glukoza, glutamin, maščobne kisline), izražanju onkogenov in tumor supresorjev (MYC, P53, HIF, RAS) ter pri mutacijah encimov, ki sodelujejo v ciklu (SDH, FH, IDH). Obetavne so predvsem terapije, ki vključujejo inhibicijo določenih procesov z majhnimi molekulami. Ugotovili so, da ima zaenkrat najboljši terapevtski učinek inhibicija razgradnje glutamina (glutaminolize), saj je v rakavih celicah kot glavno gorivo cikla prisoten glutamin. Podobno efektivni so tudi inhibitorji mutiranih encimov cikla. Čeprav številne terapije že kažejo pozitivne učinke pri zaviranju razvoja raka, je trenutno večina še vedno v kliničnem testiranju.

==Žiga Koren - Vloga intermediatov Krebsovega cikla pri zaščiti pred ishemijo==
Ishemična bolezen srca, eden od vodilnih vzrokov smrti po celem svetu, letno terja kar sedem milijonov žrtev. Med pojavom napada bolezni lahko pride do srčnomišičnega infarkta, kjer se pomembne venčne arterije močno zožajo ali popolnoma zaprejo. Znanstveniki so za boj proti njej predlagali že veliko število terapij, vključno z analizo vloge intermediatov Krebsovega cikla ob pojavu le-te. Med epizodami hipoksije pride do močno povečane proizvodnje sukcinata in fumarata, ki imata tako energijsko vlogo ob pomanjkanju kisika, kot signalno vlogo ob njegovi vrnitvi. Za pojasnitev povišanih koncentracij omenjenih intermediatov sta predlagani dve poti, pri prvi gre za preplet Cahillijevega cikla s Krebsovim, pri drugi pa prride do metabolizma aminokisline aspartat. Sukcinat je pomemben pri preprečevanju ubikvitinacije ob hipoksiji induciranega faktorja 1 (HIF1) in vezavi na na receptor Gpr91, fumarat pa igra ključno vlogo pri aktivaciji oksidativne poti z NF-E2 povezanega faktorja (NRF2). Načeloma so povečane koncentracije intermediatov koristne, a obstajajo tudi z dokazi podprte teorije, da tovrstno kopičenje predstavlja velik napor za celice, ki lahko posledično vodi do poškodb o ponovni vzpostavitvi krvnega toka. Do poškodb pride zaradi močno povečane proizvodnje reaktivnih kisikovih delcev, ki lahko vodi do odprtja mitohondrijskih tranzicijskih por in posledično tudi do aktivacije apoptoze.

==Deni Krašna - Krebsov cikel - zvezdišče viroimunometabolizma==
Samorazmnoževalni proteinsko-nukleinsko kislinski kompleks, ali bolje rečeno virus, je samo intuitivno povezan z gostiteljevim metabolizmom. Brez ATP, ki ga ta zagotavlja se ni sposoben pritrditi niti na plazmalemo. Sinteza biomolekul in njihovih prekurzorjev, pomenbnih za virusno replikacijo ter brstenje, ravno tako pade na ramena gostiteljevega anabolizma. Zato ni nikakor čudno, da se virus razmnožuje z obzirom na Krebsov cikel. Le-tega med drugim zaradi njegove amfibolične lastnosti smatramo kot središče metabolizma. Nedavno pridobljeno znanje pa ga postavi tudi v središče virusne patogeneze in njenega razvoja. Zasidran proces, sicer skrit v mitohondriju in uravnan z vseh strani neba, pa je virusu težko oblegati, zato napade tudi anaplerotične reakcije. Med njimi na tudi poglavitne, piruvat – oksidirajoče reakcije, ter tako napoti gostiteljsko celico na kriva, vendar zanj ugodna pota. Celica pa ne ostane dolžna, svoje lovke véje iz globin, sicer že signalno signifikantnega cikla trikarboksilnih kislin, ter s svojimi signalno zmožnimi intermediarnimi metaboliti pokaže zobe in zažene vnetni, proti-virusni sistem. Imunoregulatorno funkcijo pa lahko pripišemo tudi nekaterim derivatom metabolitov TCA, ki predstaljajo odlično odskočno desko za pripravo terapevtskih učinkovin. Še posebej, ker se virus težko izogne znižanja plastičnosti metabolizma, in kompleksnosti prepeleta dinamike tako virusno kot gostiteljsko inducirane alarmacije.

BIO2 Povzetki seminarjev 2022

2022-11-02T10:21:50Z

Lucija Kovaček: /* POVZETKI SEMINARJEV BIOKEMIJA 2022/23 */

BIO2 Povzetki seminarjev 2022

2022-10-29T10:39:23Z

Lucija Kovaček: /* POVZETKI SEMINARJEV BIOKEMIJA 2022/23 */

BIO2 Seminar 2022

2022-10-19T19:48:46Z

Lucija Kovaček: /* Seznam seminarjev */

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

== Seznam seminarjev ==
{| class="wikitable"
! ime in priimek !! poglavje !! naslov seminarja !! recenzent 1 !! recenzent 2 !! datum oddaje !! datum recenzije !! datum predstavitve
|-
! Tinkara Korošec
| 12 || Vpliv bakterijskega oponašanja evkariontskih signalih molekul na človeka || Martin Kresal || Lena Kogoj || 24/10/20 || 25/10/20 || 26/10/20
|-
! Marcel Tušek
| 12 || Pomembnost Atg32 receptorja v mitofagiji || Laura Trček || Naja Pečovnik Wutt || 24/10/20 || 25/10/20 || 26/10/20
|-
! Pia Kristanc
| 12 || Toksini kot inhibitorji ionskih kanalov || Filip Petrovič || Matija Novel || 24/10/20 || 25/10/20 || 26/10/20
|-
! Samo Pucihar
| 12 || || Patricija Kolander || Sofija Stevanović || 24/10/20 || 25/10/20 || 26/10/20
|-
! Luka Fink
| 12 || || Tonja Jeromelj || Martin Kresal || 28/10/20 || 31/10/20 || 02/11/20
|-
! Tin Vranješ
| 12 || || Marcel Tušek || Laura Trček || 28/10/20 || 31/10/20 || 02/11/20
|-
! Lucija Kovaček
| 12 || Nekroptoza in njena vloga pri raku || Pia Kristanc || Filip Petrovič || 28/10/20 || 31/10/20 || 02/11/20
|-
! Mark Varlamov
| 12 || || Samo Pucihar || Patricija Kolander || 28/10/20 || 31/10/20 || 02/11/20
|-
! Klemen Justin
| 14-15 || || Luka Fink || Tonja Jeromelj || 04/11/20 || 07/11/20 || 09/11/20
|-
! Teja Mohar
| 14-15 || || Tin Vranješ || Marcel Tušek || 04/11/20 || 07/11/20 || 09/11/20
|-
! Tea Amidović
| 14-15 || || Lucija Kovaček || Pia Kristanc || 04/11/20 || 07/11/20 || 09/11/20
|-
! Taja Pojbič
| 14-15 || || Mark Varlamov || Samo Pucihar || 04/11/20 || 07/11/20 || 09/11/20
|-
! Deni Krašna
| 16 || || Klemen Justin || Luka Fink || 11/11/20 || 14/11/20 || 16/11/20
|-
! Zara Bunc
| 16 || Krebsov cikel kot tarča za zdravljenje raka || Teja Mohar || Tin Vranješ || 11/11/20 || 14/11/20 || 16/11/20
|-
! Urša Lah
| 16 || || Tea Amidović || Lucija Kovaček || 11/11/20 || 14/11/20 || 16/11/20
|-
! Žiga Koren
| 16 || || Taja Pojbič || Mark Varlamov || 11/11/20 || 14/11/20 || 16/11/20
|-
! Tim-David Agrež
| 17 || || Deni Krašna || Klemen Justin || 18/11/20 || 21/11/20 || 23/11/20
|-
! Aleš Poljanšek
| 17 || || Zara Bunc || Teja Mohar || 18/11/20 || 21/11/20 || 23/11/20
|-
! Tonja Jeromelj
| 17 || || Urša Lah || Tea Amidović || 18/11/20 || 21/11/20 || 23/11/20
|-
! Miha Tomšič
| 17 || || Žiga Koren || Taja Pojbič || 18/11/20 || 21/11/20 || 23/11/20
|-
! Leila Bohorč
| 18 || || Tim-David Agrež || Deni Krašna || 25/11/20 || 28/11/20 || 30/11/20
|-
! Teo Trost
| 18 || || Aleš Poljanšek || Zara Bunc || 25/11/20 || 28/11/20 || 30/11/20
|-
! Ivana Stojić
| 18 || || Tinkara Korošec || Urša Lah || 25/11/20 || 28/11/20 || 30/11/20
|-
! Lara Rajterič
| 18 || || Miha Tomšič || Žiga Koren || 25/11/20 || 28/11/20 || 30/11/20
|-
! Primož Šenica Pavletič
| 19 || || Leila Bohorč || Tim-David Agrež || 02/12/20 || 05/12/20 || 07/12/20
|-
! Špela Auer
| 19 || || Teo Trost || Aleš Poljanšek || 02/12/20 || 05/12/20 || 07/12/20
|-
! Gal Kastelic
| 19 || || Ivana Stojić || Tinkara Korošec || 02/12/20 || 05/12/20 || 07/12/20
|-
! Miljan Trajković
| 19 || || Lara Rajterič || Miha Tomšič || 02/12/20 || 05/12/20 || 07/12/20
|-
! Taja Mužič
| 20 || || Primož Šenica Pavletič || Leila Bohorč || 09/12/20 || 12/12/20 || 14/12/20
|-
! Mia Kobal
| 20 || || Špela Auer || Teo Trost || 09/12/20 || 12/12/20 || 14/12/20
|-
! Laura Simonič
| 20 || || Gal Kastelic || Ivana Stojić || 09/12/20 || 12/12/20 || 14/12/20
|-
! Karin Rak
| 20 || || Miljan Trajković || Lara Rajterič || 09/12/20 || 12/12/20 || 14/12/20
|-
! Ula Mikoš
| 21 || || Taja Mužič || Primož Šenica Pavletič || 16/12/20 || 19/12/20 || 21/12/20
|-
! Lara Zupanc
| 21 || || Mia Kobal || Špela Auer || 16/12/20 || 19/12/20 || 21/12/20
|-
! Lena Kogoj
| 21 || SPM lipidi || Laura Simonič || Gal Kastelic || 16/12/20 || 19/12/20 || 21/12/20
|-
! Naja Pečovnik Wutt
| 22 || || Karin Rak || Miljan Trajković || 16/12/20 || 19/12/20 || 21/12/20
|-
! Matija Novel
| 22 || Kreatin in protitumorna imuniteta T celic || Ula Mikoš || Taja Mužič || 30/12/20 || 02/01/21 || 04/01/21
|-
! Sofija Stevanović
| 22 || || Lara Zupanc || Mia Kobal || 30/12/20 || 02/01/21 || 04/01/21
|-
! Martin Kresal
| 23 || || Lena Kogoj || Laura Simonič || 30/12/20 || 02/01/21 || 04/01/21
|-
! Laura Trček
| 23 || || Naja Pečovnik Wutt || Karin Rak || 30/12/20 || 02/01/21 || 04/01/21
|-
! Filip Petrovič
| 23 || || Matija Novel || Ula Mikoš || 06/01/21 || 09/01/21 || 11/01/21
|-
! Patricija Kolander
| 23 || || Sofija Stevanović || Lara Zupanc || 06/01/21 || 09/01/21 || 11/01/21
|}

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

== Gradivo za predavanja ==
Gradivo za predavanja in seminarje najdete na http://bio.ijs.si/~zajec/bio2/
username: bio2
password: samozame

==Naloga==
'''Vaša naloga za seminar je: '''
Samostojno pripraviti seminar o seminarski temi, ki vam je bila dodeljena. Za osnovo morate vzeti pregledni članek iz revije, ki ima faktor vpliva nad 5 (npr. [http://www.sciencedirect.com/science/journal/09680004/ TIBS]. Poiskati morate še vsaj tri znanstvene članke, ki se nanašajo na opisano temo, in jih uporabiti kot podlago za seminarsko nalogo! Članki so dostopni [https://libgen.is/ tukaj].

Za pripravo seminarja velja naslednje: 
* [[BIO2 Povzetki seminarjev 2021|Povzetek seminarja]] opišete na wikiju '''v 200 besedah''' (+- dvajset besed) - najkasneje do dne, ko morate oddati seminar recenzentom. 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 15-18 minut. Recenzenti morajo biti na predstavitvi prisotni.
* Predstavitvi sledi razprava. Recenzenti podajo oceno predstavitve in postavijo najmanj dve vprašanji. Vsi ostali morajo postaviti še dve dodatni vprašanji v okviru celega seminarskega obdobja. Vprašanja, ki ste jih postavili, vpišite na [https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSdV9OFlNzI3XyS8FRGnuIbG89gwH_36uwz29ocigV--2CXSbQ/viewform tukaj].
* Na dan predstavitve morate docentu še pred predstavitvijo oddati končno (popravljeno) in natisnjeno verzijo seminarja v enem izvodu, elektronsko verzijo seminarja in predstavitev pa oddati na strežnik na dan predstavitve do polnoči.
* Seminarska naloga in povzetek morajo biti v slovenskem jeziku, razen za študente, katerih materni jezik ni slovenščina. Ti lahko oddajo seminar v angleškem jeziku.

==Imena datotek==
Prosim vas, da vse datoteke, ki mi jih pošiljate, poimenujete po naslednjem receptu:
* 312_BIO_Priimek_Ime.docx za seminar, npr. 312_BIO_Guncar_Gregor.docx
* 312_BIO_Priimek_ime_final.docx za končno verzijo seminarja
* 312_BIO_Priimek_Ime_rec_Priimek2.docx za recenzijo, kjer je Priimek2 priimek recenzenta, npr. 312_BIO_Guncar_Gregor_rec_Scott.docx (če se pišete Scott in odajate recenzijo za seminar, ki ga je napisal Gunčar)
* 312_BIO_Priimek_Ime.pptx za prezentacijo, npr 312_BIO_Guncar_Gregor.pptx
* 312_BIO_Priimek_ime_poprava.doc(x) za popravljeno končno verzijo seminarja, če so popravki manjši

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

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

==Urejanje spletnih strani na wikiju==
Wiki so razvili zato, da lahko spletne vsebine ureja vsakdo. Ukazi so preprosti, dokler si ne zamislite česa prav posebnega. Vseeno pa je Word v primerjavi z wikijem pravo čudežno orodje ... Če imate težave z oblikovanjem besedila, si preberite poglavje o urejanju wiki-strani na Wikipediji ([http://en.wikipedia.org/wiki/Help:Editing tule] v angleščini in [http://sl.wikipedia.org/wiki/Wikipedija:Urejanje_strani tu] v slovenščini). Pomaga tudi, če pogledate, kako je zapisana kakšna stran, ki se vam zdi v redu: kliknite na zavihek 'Uredite stran' in si poglejte, kako so vpisane povezave, kako nov odstavek in podobno. ''Na koncu seveda pod oknom za urejanje kliknite na 'Prekliči'.''

==Citiranje virov==
Citiranje je možno po več shemah, važno je, da se držite ene same. V seminarskih nalogah in diplomskih nalogah FKKT uprabljajte shemo citiranja, ki je pobarvana zeleno.
Temeljno načelo je, da je treba vir navesti na tak način, da ga je mogoče nedvoumno poiskati.
Za citate v naravoslovju je najpogostejše citiranje po pravilniku ISO 690. [http://www.zveza-zotks.si/gzm/dokumenti/literatura.html Pravila], ki upoštevajo omenjeni standard, so pripravili pri ZTKS. Sicer pa ima vsaka revija lahko svoj način citiranja, ki ga je treba pri pisanju članka upoštevati. 
'''Citiranje knjig:''' 
Priimek, I. ''Naslov''. Kraj: Založba, letnica. 
Priimek, I. ''Naslov: podnaslov''. Izdaja. Kraj: Založba, letnica. Zbirka, številka. ISBN. 

Boyer, R. ''Temelji biokemije''. Ljubljana: Študentska založba, 2005. 
Glick BR in Pasternak JJ. ''Molecular biotechnology: principles and applications of recombinant DNA''. 3. izdaja. Washington: ASM Press, 2003. ISBN 1-55581-269-4. 
Če so avtorji trije, je beseda in med drugim in tretjim avtorjem. Če so avtorji več kot trije, napišemo samo prvega in dopišemo ''et al''. (in drugi, po latinsko). Vse, kar je latinsko, pišemo poševno (npr. tudi imena rastlin in živali, pojme ''in vivo'', ''in vitro'' ipd.).

'''Citiranje člankov:''' 
Priimek, I. Naslov. ''Naslov revije'', letnica, letnik, številka, strani. 
Lartigue, C., Glass, J. I., Alperovich, N., Pieper, R., Parmar, P. P., Hutchison III, C. A., Smith, H. O. in Venter, J. C.
Genome transplantation in bacteria: changing one species to another. ''Science'', 2007, 317, str. 632-638.

Alternativni način citiranja (predvsem v družboslovju) je po pravilih APA, kjer članke citirajo takole: 
Priimek, I. (letnica, številka). Naslov. Naslov revije, strani. 
Lartigue C. ''et al.'' (2007, 317) Genome transplantation in bacteria: changing one species to another. ''Science'', 632-638.

Revija Science uporablja skrajšani zapis: 
C. Lartigue ''et al''. Science 317, 632 (2007) 

V diplomah na FKKT je treba navesti vire tako, da izpišete tudi naslov citiranega dela in strani od-do (ne samo začetne). Navesti morate tudi vse avtorje dela, razen v primeru, ko jih je 10 ali več. Takrat navedite le prvih devet, za ostale pa uporabite okrajšavo in sod. (in sodelavci). Pred zadnjim avtorjem naj bo vedno besedica "in".

'''Citiranje spletnih virov:''' 
Priimek, I. ''Naslov dokumenta''. Izdaja. Kraj: Založnik, letnica. Datum zadnjega popravljanja. [Datum citiranja.] spletni naslov 
strangeguitars. ''On the brink of artificial life''. 6. 10. 2007. [citirano 13. 11. 2007] http://www.metafilter.com/65331/On-the-brink-of-artificial-life 
Navedemo čim več podatkov; pogosto vseh iz pravila ne boste našli.

TBK 2022 Povzetki seminarjev

2022-04-29T19:32:33Z

Lucija Kovaček:

=== Korošec, Tinkara: Superbakterije in novi pristopi k razumevanju vzroka rezistence ===
Nekatere bakterije so za nas esencialne, medtem ko patogeni sevi lahko povzročajo življenjsko ogrožujoča obolenja. Zaradi desetletij nepravilne uporabe antibiotičnih sredstev, so bakterije nanje razvile rezistenco. Imenujemo jih tudi superbakterije, ena najbolj razvpitih je MRSA, ki ima razvito rezistenco na β-laktamske antibiotike in na močnejše antibiotične učinkovine, kot je trimetoprim (TMP). Gre za inhibitor encima dihidrofolat reduktaze (DHFR), ključnega pri procesih celičnega podvojevanja. Redukcijo na encimu katalizira kofaktor NADPH. Zaradi pojava rezistence bakterij na omenjen inhibitor, so v razvoju novi, preko propargila vezani antibiotiki (PLA). Raziskave so bile izvedene preko računalniških orodij, kjer so izdelali visoko resolucijske kristalne strukture kompleksov med PLA enantiomerami, NADPH izomerama in SaDHFR WT ali F98Y, le-ti v različnih kombinacijah. Opazili so, da se NADPH pojavlja v dveh konformacijah, običajni β-NADPH in še nikoli videni anomeri t-NADPH. Ocenjena je bila tudi učinkovitost različnih PLA enantiomer na WT in mutirani SaDHFR. Izkazalo se je, da sta R-27 in S-27 najučinkovitejši PLA enantiomeri, vendar imata ob vezavi na DHFR različni preferenci za NADPH izomeri. Ker imata enantiomeri različni stopnji učinkovitosti proti F98Y SaDHFR, ta fenomen poimenujemo kiralni izogib (angl. chiral evasion). Gre za pojav, ko encim izrablja konfiguracijsko in kiralno razliko svojega kofaktorja za izogib inhibitorju.

=== Kogoj, Lena: Umetno narejene proteinske mišice zdaj realnost ===
Mišice so zelo kompleksen sistem v živalskih organizmih, ki je ključen za njihov obstoj, saj s pomočjo avtonomnih kontrakcij omogoča bitjem premikanje. Raziskovalna ekipa Univerze v Freiburgu je uspela razviti mišicam podoben material iz naravnih proteinov, ki izvaja kontrakcije avtonomno. Osnova narejenega materiala je elastin, naraven vlaknast zelo elastičen protein, ki se pojavlja v vezivnih tkivih sesalcev in omogoča vrnitev tkiva v prvotno obliko po kontrakciji oziroma raztegovanju. Po zgledu tega proteina so znanstveniki uspeli razviti dva elastinu podobna proteina (ELP) s formulama (DSY)16 in (VRY)16, od katerih se prvi odzove na spremembe pH, drugi pa na spremembe temperature. Znanstveniki so skombinirali ta dva proteina s pomočjo fotokemičnega premreženja, s čemer so oblikovali dvoslojen material. V takem materialu so uspeli vzpostaviti ritmične kontrakcije, ki jih poganja pH oscilirajoča reakcija, ki v ta namen porablja kemično energijo. Vir goriva je natrijev sulfit (Na2SO3). V pH oscilirajoči reakciji, med katero se pH periodično spreminja, se kemijska energija spremeni v mehansko energijo – pride do upogibanja. Kontrakcije se da zagnati ali zaustavili s pomočjo temperaturnih sprememb. Umetna mišica je za zdaj zgolj prototip, vendar je zaradi velike odpornosti, trajnosti, trpežnosti in potencialne možnosti povezovanja s specifičnimi tkivi zelo primerna za aplikacijo v protetiki, farmaciji, rekonstruktivni medicini in robotiki.

=== Krašna, Deni: Odkrit ključ za nadzor celične smrti ===
Proces celične smrti je v človeškem telesu popolnoma običajen proces, večinoma zaželen, saj je pomemben dejavnik pri ohranjanju zdravega organizma. Je strogo reguliran in ga lahko motnja zlahka zasuka v škodljiv način. Kot ključni regulator celičnega preživetja, inflamacije in celične smrti poznamo RIPK1 , katerega kinazna funkcija je nujna za izražanje apoptoze in nekroptoze. Zato je nujen strog post-translacijski nadzor. Izkaže se, da je dosežen s fosforilacijo aktivnih mest lociranih na serinskih in treoninskih aminokislinskih ostankih. O tem sicer pomembnem procesu, pa je še vedno znanega precej malo. Zato se je ta raziskava lotila ravno tega problema. Z uporabo kopice metod, med drugim tudi CRISPR-celogenomski izključitveni pregled, so znanstveniki prišli do spoznanja, da pomembno vlogo igra PPP1R3G s pripadajočo PP1γ katalitsko podenoto, ki defosforilira inhibitorna mesta kinaze. V eksperimentalnem delu so bili pomembni tudi mutanti. Znanstvenikom je proces uspelo potrditi tudi v živih organizmih, in sicer na miškah. Raziskava svojo pomembnost nosi v terapevtskih vodah, saj se s uperjenjem proti PP1R3G/PP1γ odpirajo vrata za zdravljenje inflamatornih bolezenskih stanj.

=== Mezek, Tajda: Multipla skleroza verjetno posledica okužbe z Epstein-Barr virusom ===
Multipla skleroza je kronična avtoimuna bolezen centralnega živčevja. Za bolezen je značilno, da povroča razgradnjo mielinske ovojnice in postopoma poškodbe živčnih vlaken v možganih in hrbetnjači. Hkrati prizadane različna področja možganov in hrbtenjače, zato se kaže s širokim spektrom simptomov, ki so posledica upočasnjenega in/ali prekinjenega prevajanja živčnih impulzov. Točen vzrok bolezni ni znan, raziskave na podlagi večletnih hipotez pa so prvič potrdile povezavo bolezni z preteklo okužbo z Epstein-Barr virusom, izvedeno na serumskih vzorcih ameriških vojakov, ki so bili v času služenja diagnosticirani z multiplo sklerozo. V vzorcih se je vrednost nevrofilamentov (oligoclonal bands), ki so pokazatelji nevrološke degeneracije, značilne za multiplo sklerozo zvišal le v vzorcih po okužbi z Epstein-Barr virusom. Pri patogenezi multiple skleroze so ključni limfociti-B in limfociti-T, medtem ko Epstein-Barr virus napade limfocite-B in epitelne celice sluznic. Rezultate niso povezali z nobenim drugim do zdaj najverjetnejšim rizičnim faktorjem bolezni, kot sta genske predispozicije in nizke ravni vitamina D. To je velik korak v nadaljevanju zdravljenja in preprečevanja bolezni, saj se bo odkrivanje zdravil navezalo na vzročni razlog in ne le na zaviranje celic imunskega sistema. Z razvojem cepiva ali specifičnih protivirusnih zdravil za Epstein-Barr virus bo multipla skleroza lahko postala preprečljiva ali ozdravljiva.

=== Fink, Luka: Protitumorsko zdravilo spodbuja hujšanje pri miših ===
Pokazano je bilo, da povišani nivoji rastnega diferenciacijskega faktorja 15 (GDF15) zmanjšajo vnos hrane in posledično znižajo telesno maso, z aktivacijo receptorja glial-derived neurotropic factor (GDNF) v zadnjih možganih. To je alpha receptor, ki ga kodira gen GFRAL pri glodavcih in nečloveških primatih. Endogena indukcija tega peptida lahko predstavlja rešitev za zdravljenje debelosti. V študiji so s pomočjo drug-screening metod našli majhno molekulo kamptotecin (CPT), ki je bila prej uporabljena kot antitumorna učikovina, ki je lahko potencialen inducer hormona GDF15. Oralno doziranje CPT-ja je povišalo nivoje GDF15 v dietno-induciranih debelih miših, s tem, da je dvignilo nivoje ekspresije GDF15, v največji meri v jetrih, z aktivacijo stresnega odziva. Anorektičen efekt GDF15 je zmanjšal vnos hrane in posledično zmanjšal telesno maso, nivoje krvnega sladkorja in nivoje hepatičnega maščevja v debelih miših. Ravno nasprotno se zgodi, ko je GDF15 inhibiran z AAV8 in CPT izgubi svoje koristne učinke. In pričakovano, CPT ni zmanjšal vnosa hrane v miših brez GFRAL, kljub visokim nivojem GDF15. Te rezultati kažejo na to, da bi bil lahko CPT uporabljen kot učinkovina proti prekomerni telesni masi, z aktivacijo GDF15-GFRAL poti.

=== Rajterič, Lara: Z novim sistemom do hitrejšega nadzora nad nanodelci za dostavo zdravil ===
V zadnjih letih se je RNA terapija uveljavila kot nova kategorija terapevtskega sredstva za preprečevanje in zdravljenje različnih bolezni. Ker pa ima RNA molekula lastnosti, ki ji preprečujejo direkten vstop v celico, so znanstveniki razvili lipidne nanodelce, ki RNA molekulam omogočijo vstop v tarčne celice. Lipidne nanodelce običajno najprej testirajo na miših, nato se premaknejo na primate, ko so bolj sorodni ljudem, šele nato pa pridejo na vrsto klinična testiranja na ljudeh. Ker pa dostava te delcev pri različnih vrstah organizmov zaradi različnih signalnih poti v celicah poteka nekoliko drugače, je tudi celoten proces preizkušanja precej dolgotrajen in drag. Na Inštitutu za tehnologijo v Georgii so znanstveniki zato razvili sistem SANDS, ki jim omogoča simultano primerjavo genov, ki vplivajo na dostavo lipidnih nanodelcev v celice miši, primatov in ljudi, in to vse znotraj posebno zasnovanih poskusnih miši. Ta proces testiranja lipidnih nanodelcev precej skrajša in ekonomizira. S študijo so zanstveniki prišli do podatkov o dostavi LNP-jev do celic, ki lahko naredijo raziskave na prekliničnih vrstah bolj napovedne za testiranja na ljudeh, kar bi lahko omogočilo hitrejši razvoj RNA terapij.

=== Mikoš, Ula: Unikaten tubulin, ki se v bakteriji igra skrivalnice ===
''Naegleria gruberi'' je enocelični evkariont, ki je lahko v obliki amebe in bičkarja. Ameba ne vsebuje mikrotubulov, razen v obdobju celične delitve, ko tvori mikrotubulske snope, ki sestavljajo delitveno vreteno. Mitoza je zaprta, kar pomeni, da se delitveno vrteno tvori znotraj jedrca, ki se ohranja čez celotno mitozo. Razdeli se šele, ko se delitveno vreteno dovolj podaljša. Same snope sestavlja med 3 in 6 mikrotubulov, med 10 do 30 teh snopov, ki so zavrteni največkrat v desno, pa sestavlja vreteno. S podaljševanjem delitvenega vrtena se zasuk manjša, število snopov pa se poveča. V zgodnji metafazi so prisotni le primerni mikrotubuli, ki segajo čez celotno delitveno vrteno, v pozni metafazi, pa se sintetizirajo še sekundarni mikrotubuli, ki se nahajajo le na sredini vrtena. Diferenciacija amebe v bičkarja traja do 120 minut, vendar je ta oblika le začasna. Bičkar se po maksimalno 300 minutah spremeni nazaj v amebo, mikrotubuli se razstavijo in tubulin se razgradi. Mitotski mikrotubuli se razlikujejo od mikrotubulov, ki se sintetizirajo v bičkarju. Razlika je v tubulinu, ki gradi mikrotubule. Mitotski α in β-tubulin je bolj divergenten, kot α in β-tubulin bičkarjev. Sledi sklep, da je tubulin bičkarjev pod strožjim nadzorom. Divergentnost tubulina nam lahko omogoča razvoj zdravila, ki bo delovalo na divergenten tubulin v sorodni ''fowleri'', ki je človeški zajedavec, človeškega pa ne bo poškodoval.

=== Mužič, Taja: Smrtonosna kombinacija, ki neposredno sproži celično smrt ===
Apoptoza je vpletena v številne biološke procese in je zato med najbolj aktualnimi področji biomedicinskih raziskav. Notranja pot apoptoze je odvisna od dejavnikov, ki se sprostijo iz mitohondrijev. Proapoptotični protein BAX in protein DRP1 se med apoptozo kolokalizirata na mitohondrijih. Oba imata pri procesu pomebno vlogo. BAX nadzoruje permeabilnost zunanje membrane mitohondrija, DRP1 pa pomaga pri sproščanju citokroma c v citosol. Povezava med proteinoma je bila ugotovljena že pred desetletji, funkcionalni pomen te pa je ostal neznan. Skupini znanstvenikov iz Univerze v Kölnu je uspelo pokazati, da imata BAX in DRP1 fizično interakcijo in da se le-ta poveča med apoptozo. Proteina se namreč lokalizirata do ločljivosti 30nm, približno tolikšna pa je tudi velikost oligomerov, ki jih tvorita. Da proteina tvorita kompleks, so dokazali s fuzijskimi proteini RA in GB, ki oddajajo fluorescenco samo, če so del istega kompleksa. Poleg tega so meritve pokazale tudi, da je za tvorbo kompleksa teh proteinov potreben N-konec proteina BAX, ter da se ti pojavijo samo v membranskem okolju. Z dimerizacijo proteinov jim je uspelo raziskati funkcionalne vloge interakcije med omenjenima proteinoma. Rezultatati so pokazali, da medsebojna interakcija proteinov spodbuja kopičenje na mitohondrijih kot tudi aktivacijo BAX, kar povzroči indukcijo apoptoze.

=== Auer, Špela: Vpliv proteina na vnetja ===
Vnetje je biološki odziv imunskega sistema, ki ga lahko povzročajo patogeni, poškodovane celice in toksini. Vsako vnetje more naše telo tudi zatreti, če pa do tega ne pride, se lahko razvije kronično vnetje, ki lahko povzroči bolezenska stanja, npr. revmatoidni artritis. Prav pri bolnikih z revmatoidnim artritisom so prvič identificirali protein sekretorna fosfolipaza A2-IIA (sPLA2-IIA). Encim sPLA2-IIA hidrolizira predvsem fosfolipide membran bakterijskih celic v maščobne kisline in lizofosfolipide ter sodeluje pri proizvajanju lipidnih mediatorjev, npr. eikozanoidov, ki povzročajo vnetja. V raziskavi ''Dore et al. (2022)'' so opazovali vpliv encima sPLA2-IIA na miših. Pri miših s prekomerno izraženim encimom so opazili spontano otekanje vratu, kar je verjetno posledica razgradnje bakterijskih membran v mikrobioti miši, kjer je nastala arahidonska kislina, ki se pretvori v eikozanoide. Drugi možen razlog za vnetje je različna sestava mikrobiote (prisotnost različnih bakterij) ob prisotnosti oz. odsotnosti sPLA2-IIA. Na podlagi rezultatov so zaključili, da bi lahko lokalna inhibicija sPLA2-IIA ublažila vnetni proces, ki poslabša določene vnetne bolezni. Prav tako bi lahko blokiranje bakterijskih provnetnih lipidov (nastali z delovanjem encima), ki se potem pretvorijo v eikozanoide, zmanjšalo simptome pri ljudeh s sistemskimi vnetnimi boleznimi.

=== Laura, Simonič: Yin in Yang mitohondrijske arhitekture ===
Kriste so uvihanja notranje membrane mitohondrijev, na katerih poteka oksidativna fosforilacija. Sposobnost dinamičnega preoblikovanja mitohondrijskih membran je ključna mehanizma za prilagajanje mitohondrijev na spreminjajoče fiziološke potrebe in metabolne pogoje njihove okolice. Mitohondrijsko stično mesto in organizacijski sistem krist (MICOS) in F1Fo-ATP sintaza sta proteinska mehanizma, ključna za vzdrževanje arhitekture notranje mitohondrijske membrane. MICOS se nahaja na spojih krist, ki so povezava krist z izravnanim preostankom notranje membrane. MICOS spodbuja nastanek spojev krist, F1Fo-ATP sintaza pa ima glavno vlogo pri oblikovanju obodov na notranjem delu krist. Ta proteinska mehanizma imata antagonistično vlogo pri organizaciji arhitekture notranje membrane mitohondrijev. Najnovejše raziskave dinamike oblike mitohondrijev se osredotočajo na delovanje podenote Mic10, ki je ena izmed najpomembnejših enot kompleksa MICOS. Mic10 se selektivno veže z dimerno obliko ATP sintaze in s tem poveča nastajanje oligomerov ATP sintaze. Mic10 ima pri izoblikovanju arhitekture notranje membrane mitohondrijev dvojno vlogo. Zraven osrednje vloge Mic10 pri oblikovanju spojev krist, kot ena izmed glavnih podenot kompleksa MICOS, majhen delež Mic10 vstopa v interakcije s F1Fo-ATP sintazo. Slednja povezava stabilizira dimerno in oligomerno obliko ATP sintaze.

=== Lah, Urša: Kolibaktin, bakterijski toksin, ki sproži indukcijo profaga ===
Kolibaktin je kemično nestabilna majhna molekula genotoksina, ki lahko tvori medverižne navzkrižne povezave v DNK in je povezan s pojavom bakterijsko povzročenega kolorektalnega raka pri ljudeh. Proizvajajo ga samo bakterijski sevi, ki vsebujejo genomski otok poliketid sintaze (pks) ali biosintetični genski grozd clb. Natančneje je znano, da poškodbe DNK, ki jih povzroči ultravijolično obsevanje ali kemična obdelava, aktivira litično replikacijo profagov v bakterijah. Zaradi tega so se znanstveniki spraševali ali lahko kolibaktin vpliva na bakterijske populacije z aktivacijo rezidenčnih profagov. Da bi preverili ali proizvodnja kolibaktina spremeni obnašanje profagov v sosednjih lizogenih, ki ne proizvajajo kolibaktina, so okužili divji tip E.Coli BW25113 s fagom lambda in ta lizogen sokulturno združili z pks+ ali pks- E.Coli. Rezultati so pokazali na to, da proizvodnja kolibaktina posebej vpliva na bakterije, ki nosijo profage, tako da povzroča litični razvoj. Pokazali so tudi, da je kolibaktin širok induktor, zaščito pred njem pa predstavlja 170 aminokislinski protein. Čeprav lahko obstajajo druge funkcije kolibaktina, odkritje, da inducira profage zagotovi en mehanizem s katerim bi proizvodnja in imunost na ta naravni produkt lahko zagotovila konkurenčno prednost pred ostalimi mikroorganizmi.

=== Kristanc, Pia: pH odgovoren za bakterijsko rezistenco ===
Mnoge patogene bakterije proizvajajo SMR (angl. small multidrug resistance) proteine, ki so vrsta transmembranskih transportnih proteinov in so odgovorni tudi za rezistenco bakterij proti antibiotikom. Delujejo tako, da prenesejo molekulo antibiotika skozi membrano iz bakterije. Eden izmed teh proteinov je homodimer EmrE. To je bakterijski transmembranski protein, ki transportira poliaromatske kationske substrate s pomočjo protonske iztočne črpalke. Mehanizem transporta substrata skozi membrano je odvisen od strukturne spremembe EmrE proteina. Znano je, da je strukturna sprememba posledica različnega pH; v citoplazmi je namreč pH višji, v periplazmi pa nižji. Znanstveniki so v tej raziskavi s pomočjo substrata 4-fluoro-tetrafenilfosfonijevega iona (F4-TPP+) še enkrat določili že znano strukturo v nižjem pH ter uspešno določili tudi prej neznano strukturo v višjem pH. Za nižji pH so izbrali pH 5,8, za višji pa 8,0. Z uporabo jedrske magnetne resonance v trdnem stanju (angl. solid-state NMR) in merjenjem razdalj med vodiki in fluori v substratu so uspešno določili tudi drugo strukturo in ključne razlike med njima. Glavna razlika je, da je v nižjem pH eden od E14 protoniran, v višjem pa sta obadva deprotonirana. V tej raziskavi so ugotovili, da sta lahko TPP+ substrat in proton na protein vezana hkrati. Njuna vezava in odcepljanje potekata neodvisno od prisotnosti drugega, saj sta E14 ostanka dovolj narazen, da ne pride do elektrostatskih interakcij.

=== Tušek, Marcel: Turbo prepis genov v rokah proteina ===
Protein, ki se mnogokrat uporablja v času polimerizacije, se imenuje NDF (nucleosome-destabilizing factor/nukleosomskodestabilizacijski faktor). NDF ima PWWP motiv, ki ima interakcijo z nukleosomi blizu dvojic. NDF nato destabilizira nukleosome v neodvisnosti ATP-ja in povzroči transkripcijo v polimerizaciji II, v očiščenem in definiranem transkripcijskem sistemu ter hkrati v celičnem jedru. V primeru, da pride do pomanjkanja NDF proteina, pride do vse skupnega zmanjšanja RNK nivojev v mnogih genih. Pri ljudeh najdemo NDF protein v vseh tkivih in zelo velikih količinah. Hkrati je esencialen v matičnih celicah, pri raku na dojkah pa se prikaže v prevelikih količinah. To pomeni, da je NDF protein dodan v genska telesa med aktivacijo transkripcije, ob čemer olajšuje transkripcije polimerizacije II v nukleosomih. NDF je rekruiran v genska telesa in ta rekrucija je v spremstvu zvišanja transkripcijskih nivojev od mnogih NDF-obogatenih genov. Zaradi tega ima NDF pomembno vlogo pri genski aktivaciji. Še eden faktor vreden omembe je, da je protein bolj prisoten pri daljših genih kot pri krajših, saj mora v daljših destabilizirati več nukleosomov. Pomembno je, da ločujemo NDF protein od FACT proteina. FACT vzpodbuja razstavljanje in hkrati sestavljanje nukleosomov med gensko transkripcijo, DNK replikacijo in popravljanjem DNK. Mehanizem, ki ga FACT uporablja za vzdrževanje integritete kromatina med polimerizacijo, je lajšanje odstranitve H2A-H2B dimera.

=== Mohar, Teja: (Bio) zaznavanje proteinskih interakcij ===
WDR proteini so vsestranski pri posredovanju številnih protein-protein interakcijah (PPI) in igrajo ključno vlogo pri vzpostavljanju encimskih kompleksov. Pogosto so vpleteni v procesiranje celičnih signalov in služijo kot opora velikim molekulam. Velike motnje v njihovem fizičnem povezovanju z drugimi proteini pa lahko privedejo do patoloških stanj. Kljub njihovi pomembnosti so številne selektivne in dinamične interakcije WDR-jev s številnimi proteinskimi substrati neznane. Biološke in sintetične nanopore služijo kot močno orodje za vzorčenje reverzibilnih protein-peptid in protein-protein interakcij v raztopini. Cilj znanstvenikov je bilo ustvariti zelo občutljivo napravo sposobno zaznavanja in merjenja WDR5 - s kromatinom povezanega WD40 ponavljajočega proteina 5. Glavna ovira pri zaznavanju WDR-jev z uporabo nanopore je v velikosti. WDR-ji so preveliki, da bi vstopili skozi nanoporo, zato morajo biti te interakcije preučene zunaj lumna nanopore. Težavi so odpravili z inženirsko izdelano proteinsko nanoporo na katero so vezali ligand WDR5 proteina - MLL4Win. Nanopora pa vključuje tudi peptidni adapter na svojem N-koncu. Ligand WDR5 proteina, vezan na poro, mora vstopiti v votlino WDR5 proteina. Znanstveniki so dokazali, da je ta proteinska nanopora sposobna vzorčiti kompleksne vezne vmesnike. Lahko se uporablja tudi za proučevanje drugih WDR-jev in sistemov vezave, ki vsebujejo brazde. Dokazali so tudi, da lahko ta proteinska nanopora zazna tudi zelo šibke interakcije, kar razširi spekter uporabe nanopore in poudari njeno pomembno občutljivost.

=== Petrovič, Filip: Reprogramiranje možganskih tumorjev ===
Gliome so podvrsta možganskih tumorjev. So rakava obolenja GLIA celic, ki obdajajo nevrone v možganih. Glioblastome so zelo agresivna oblike »naprednih« gliom (Stage 3, Stage 4 Cancer). Eden izmed glavnih razlogov za nastanek tumorjev je hipometilacija DNA. Metilacija DNA je vezava CH3 skupin na adenin in timin, s čemer se regulira izražanje genov: geni, ki so hipermetilirani na promotorskih regijah, se ne bodo izražali. Predhodno je znano, da določene mutacije na genih IDH1 in IDH2 povečajo metilacijo CpG regij v promotorskih regijah DNA tumorskih celic, kar vodi do boljše prognoze (lažji potek bolezni, več možnosti za ozdravljenje,…). Raziskovalce je zanimalo, ali je mogoče metilacijo DNA povečati tudi pri posameznikih, pri katerih IDH1/2 mutaciji nista prisotni. To so poskušali doseči s kombinacijo 3 zdravil: Temozolomide, Bevacizumat in L-Metilfolat, še posebej jih je zanimal slednji. V raziskavi je sodelovalo 14 pacientov različnih starosti, spolov in brez mutacij IDH1/2, ki so prejemali različne doze že prej omenjenih zdravil. 13 pacientov je umrlo (ob času izida članka), vendar je bila njihova povprečna življenjska doba daljša od pacientov s podobno diagnozo, ki takega zdravja ne prejemajo(9,6 mesecev proti 8,5 mesecev). Raziskovalci so s primerjanjem metilacije DNA pred začetkom zdravljenja in po smrti ugotovili, da se je metilacija CpG regij povečala.

=== Kastelic, Gal: Avtofagija vskoči na pomoč pri celjenju ran ===
Avtofagija, mehanizem stresnih odzivov v celicah, je v celici največkrat prisotna pri razgradnji virusov in bakterij, ali pa pri recikliranju celici lastnih snovi, a pojavlja se tudi pri celjenju ran. Ko se rana celi, proces avtofagije sproži in uravnava proteinski kompleks TORC1. Znanstveniki so z izvajanjem poskusov na sadnih mušicah ugotovili, da celice okoli rane z avtofagijo selektivno razgradijo lastno celično membrano, pri čemer apikalna in bazalna stran ostaneta nedotaknjeni. S tem se meje med celicami porušijo in nastane velika večjedrna celica oz. sincicij, ki služi kot zaščita pred tujki in nudi mehansko stabilnost, avtofagija pa je potrebna tudi za čiščenje ostankov v celicah, ki obkrožajo rano. Da res pride do razgradnje celičnih sten, so znanstveniki dokazali z iskanjem GFP-pozitivnih celic. Za aktivacijo avtofagije so potrebni geni Atg1, Atg5, Atg6, Atg7 in Atg12, znanstveniki pa so z onemogočanjem avtofagije z zatiranjem vsakega od teh genov ugotovili, da so edini nujno potrebni geni Atg1, Atg5 in Atg6. Pravilno delovanje TORC1 potrebno za preprečevanje uničenja povrhnjice ličinke z avtofagijo, saj je lateralna plazemska membrana potencialni vir avtofagosomskih membran, TORC1 pa ima osrednjo regulacijsko funkcijo v celični presnovi. Disfunkcija avtofagije pa poveča tveganje za nevrodegenerativne bolezni, kot sta Alzheimerjeva in Parkinsonova bolezen, pa tudi za raka in okužbe.

=== Brajer, Mirta: Sodelovanje virusov in bakterij pri nastanku raka ===
Glavni povzročitelj raka materničnega vratu je HPV virus, ki se prenaša s tesnimi stiki s kožo ali sluznico okužene osebe. K nastanku raka pripomore okužba z bolj kancerogenimi oblikami virusa, saj 70% primerov povzročata HPV16 in HPV18, zraven pa lahko sodelujejo še drugi dejavniki, naprimer imunološko stanje posameznika, hormoni, ter sočasne okužbe z drugimi patogeni, v raziskavi so se osredotočili na sodelovanje s patogeno bakterijo Chlamydia trachomatis je najbolj pogosta spolno prenosljiva bakterija. Za raziskovanje vplivov obeh okužb, so znanstveniki uporabili organoide iz večslojnega epitelja materničnega vratu žensk ter iz miši pridobljenih epiteljnih celic materničnega vratu, ki dajejo ostalim celicam oporo. Organoid se samoorganizira v tkivo podobno slojevitem skvamoznem epitelju materničnega vratu. V človeške celice so integrirali HPV16 E6E7 onkogene. Celice z E6E7 onkogeni so bile podobne normalnim celicam, vendar so opazili manjše razlike. Fiziološke celice na različne načine želijo popraviti poškodbe, naprimer kot popravljanje z izrezom baze (BER), popravljanje neujemanja (MMR), popravljanje z izrezom nukleotidov (NER), homologna rekombinacija (HR) in kot signalna pot p53, nasprotno te procese uravnavata oba patogeni. Ekspresija HPV E6E7 aktivira te poti, medtem ko jih C. trachomatis zavira. Razumevanje kako delujejo mehanizmi nastanka raka, sploh pri pogostih patogenih, je pomembno za njihovo čimboljše razumevanje in posledično zmožnost preprečevanja raka, ki ga povzročajo patogeni organizmi.

=== Malik, Lara: Dvostranska molekula lahko utiša problematične gene ===
Zdravljenje avtoimunskih bolezni in rakavih obolenj predstavlja velik izziv za raziskovalce, saj gre v večini za zdravljenje simptomov. V samem korenu teh bolezni je pretirano izražanje genov, zaradi česar pride do nekontrolirane celične aktivnosti. ASO (ang. antisense oligonucleotide) zdravljenje je predmet veliko raziskav v zadnjem desetletju, a šele pred kratkim se je skupini raziskovalcem z univerze v Tokiju uspelo dokopati do učinkovitejše oblike zdravljenja, imenovane Toc-HDO. Gre za heterodupleks oligonukleotidno molekulo, na katero je vezan α-tokoferol, vrsta E vitamina. Je dvodelna molekula zgrajena iz DNA in komplementarne RNA. Toc-HDO cilja na določene problematične gene, zaradi katerih pride do previsokega nivoja belih krvničk in s tem pretiranega imunskega odziva, ki pa vodi v vnetja in obolenja. Poskus na miših, ki so jim vnesli Toc-HDO, je pri ciljanju genov Itga4, Malat1 in Dmpk prinesel spodbudne rezultate, ki odpirajo možnosti za nadaljnje raziskave tega mehanizma. Poleg tega so z različnimi metodami iskali vezavne proteine za Toc-HDO.

=== Novel, Matija: Umetni proteini kot osnovni gradniki bioplastike ===
Raziskovalci so z bioinženiringom ustvarili protein, s katerim se lahko proizvede material, ki ima podobne lastnosti kakor plastika. Takim materialom, ki so izdelani z namenom, da bi plastiko zamenjali, jim pravimo bioplastika. Iščejo se materiali z enakimi lastnosti, a s sposobnostjo, da bi se lahko material zlahka recikliral oziroma, da bi se lahko celo sam razgradil s pomočjo bakterij in gliv. Takemu materialu pravimo, da je biorazgradljiv. Pri bioplastiki narejeni iz umetnih ELP proteinov se je izkazalo, da procesi za njeno proizvodnjo, obdelavo ter razgradnjo so poceni in niso energijsko zahtevni, kar dejansko vpliva na odločitve tovarn in industrij ali bodo material proizvedli in uporabljali ali ne. Ubistvu s podrobnimi raziskavami se je ugotovilo, da ta umetno narejen protein ima veliko več uporabnih lastnosti kot se je sprva mislilo. Poleg teh, omenjenih zgoraj, ima še zelo dobro biokompatibilnost, biorazgradljivost, po želji prilagodljive strukturne in mehanske lastnosti, je netopen v organskih topilih, peptidna sekvenca proteina ima zelo dobro sposobnost shranjevanja informacij ter ima sposobnost hemostaze za preprečevanje in zaustavitev krvavitev. Vse to nudi možnost materialu, da bila ustrezna zamenjava za nekatere plastične materiale, ki se uporabljajo za vsakdanjo rabo in vemo, da so planetu in ljudem škodljive.

=== Kolenc, Klara: Odkrito kako virusi povzročijo avtoimune bolezni ===
Avtoimune bolezni nastanejo kot posledica avtoimunosti. Le ta je imunski odziv organizma na lastne nepoškodovane celice in organe. Imunski sistem je definiran kot obramba pred okužbo s tujki iz okolja in morebitnimi poškodbami celic, torej deluje kot obrambni mehanizem za zaščito pred razvojem bolezni. Imunski sistem lahko delimo na prirojen in pridobljen, cilj katerih je uničenje patogenov, ki so prišli v naše telo. Pri imunskem odzivu so najpomembnejše celice, limfocite T in B ter antigen predstavitvene celice, ki antigen predstavijo. Avtoimunost bi lahko torej predstavili kot nepravilno delovanje imunskega sistema, kar lahko povzročijo različni faktorji, en izmed katerih so tudi virusi. V tej raziskavi je bilo raziskano, kako okužba z mišjim Roseolovirusom (MVR) v otroštvu lahko povzroči razvoj avtoimunega gastritisa (AIG) pri odrasli miši. Okužba z Roseolovirusom pa so lahko primerjali z okužbo z ''Thymic viruse'' (MTV), saj povzročita podoben imunski odziv telesa. Oba napadeta CD4+T celice, ki so izredno pomembne komponente imunskega sistema. AIG je povezan z aktivacijo avtoreaktivnih CD4+T celic in autoprotiteles. Regulator avtoimunosti(AIRE) (The autoimmune regulator transcription factor) vzbudi izražanje antigenov. Genetsko pomanjkanje le tega pa lahko povzroči razvoj avtoimunih bolezni.

=== Koren, Žiga: Toksin v buldoških mravljah lahko pomaga odkriti nov način lajšanja dolgoročnih bolečin pri ljudeh ===
Mravlje, iz družine Formicidae, so zares raznolika in zanimiva bitja, prav tako pa je njihova sposobnost pika marsikomu znana. Kljub temu so njihovi strupi in mehanizmi le-teh še vedno zelo neraziskani. Ekipa raziskovalcev je v strupu avstralske buldoške mravlje Myrmecia gulosa odkrila toksin Mg1a, ki deluje drugače od kateregakoli strupa odkritega do sedaj. Toksin oponaša sekvenco sesalčjih peptidnih hormonov, podobnih EGF (epidermalni rastni faktor) in s tem cilja ErbB1 receptor, da tarči sproži preobčutljivost. To, da Mg1a predstavlja ravno sesalčji EGF nakazuje na zanimiv primer konvergentne evolucije na molekularni ravni. Doslej je bilo mišljeno, da sta EGF in ErbB1 povezana le z rastjo in diferenciacijo celic (med drugim tudi rakastih, zato je inhibicija EGF pogost način zdravljenja bolezni), a dana raziskava prikaže novo, nenavadno vlogo pri signalizaciji bolečine, saj po poškodbi senzorični nevroni postanejo močno občutljivi zaradi aktivacije ErbB1 receptorjev na živčnih končičih. Preobčutljivost je neodvisna od kakršnegakoli vnetja in ekipa je predpostavila hipotezo, da do tega pride zaradi boljše zaščite rane. Vzpostavitev te povezave nakazuje, da je aktivacija ErbB1 pomemben posrednik pri preobčutljivosti ran in da bi njegova inhibicija lahko vodila do velikih odkritij na področju lajšanja predvsem dolgotrajnih bolečin, kjer so nova odkritja nujno potrebovana.

=== Trost, Teo: Sonogenetika in aktivacija živalskih celic z ultrazvokom ===
Sonogenetika je približno desetletje star izraz za vedo, ki se ukvarja z aktivacijo različnih skupin celic s pomočjo ultrazvoka. Ultrazvok je dokazano varen in učinkovit način za globoko-možgansko stimulacijo in potencialno zdravljenje različnih bolezni (npr. Parkinsonova bolezen). Gre za minimalno invazivno metodo, pri kateri s pomočjo ultrazvočnih valov aktivirajo določene proteine. Iskanje proteinov, ki so občutljivi na ultrazvok so začeli pri valjastih črvih in odkrili protein TRP4, a ko so ga želeli prenesti v živalske celice, le-ta ni bil odziven. Po večih raziskavah so v človeškem sistemu našli protein hsTRPA1, ki je, poleg tega, da deluje kot senzor za bolečino, mraz in srbenje pri ljudeh, občutljiv tudi na ultrazvok. Ker pa je to relativno nova veda, se še ne ve točno, kakšni so lahko stranski učinki. Vemo sicer, da je ultrazvok varen, vemo pa tudi, da ga ne aktivira le ultrazvok ampak tudi druge snovi. Prav tako ima veliko elektrofilov sposobnost, da razširijo selektivni filter proteina ali pa kanala sploh ne odprejo. Kljub temu pa sonogenetika kaže očitne prednosti pred drugimi, novimi načini globoko-možganske stimulacije kot sta magnetogenetika in optogenetika. O takem načinu zdravljenja še ne vemo veliko, a gre za veliko manj invazivne posege, kar bi znatno zmanjšalo nepredvidene komplikacije pri invazivnejših operacijah.

=== Matek, Nik: Analogi somatostatina v strupu stožčastih polžev: z evolucijo do zdravil ===
Somatostatin je univerzalen inhibitor. Proizvajajo ga delta celice v pankreasu in nevroendokrine celice v hipotalamusu. Ker imamo v telesu več receptorjev za Somatostatin, ima zelo široko območje delovanja. Odvisno od tega, kje je proizveden, inhibira različne procese.Družina Conidae zajema približno 750 vrst stožčastih polžev. Od teh se vsaj 100 prehranjuje z ribami (rod Conus). Vsem je skupno, da proizvajajo strupe. Strupi se imenujejo konotoksini in so relativno majhni polipeptidi (med 20 in 30 aminokislinskih ostankov). V tej raziskavi so izolirali nov konotoksin imenovan Consomatin Ro1 in testirali njegove učinke na miših. Glede na tip delovanja in zaporedje aminokislinskih ostankov so določili, da gre za analog somatostatina. En tak analog se že uporablja v zdravstvene namene in sicer za zdravljene kronične bolečine in bolečine rakavih bolnikov. Znanstveniki strmijo k tem, da bi nova odkritja konotoksinov lahko privedla do novih zdravil, ki bi nadomestila opioide kot je morfij.

=== Justin, Klemen: Protein SARS-CoV-2 krivec za okužbe, a tudi pot do rešitve ===
V letu 2020 je prišlo do izbruha koronavirusa, ki ga povzroča SARS-CoV-19 virus. Virus se je domnevno prenesel iz netopirjev, njavečja ugotovljena asimiliteta je v podobni vezavi proteina na isti aceptor ACE2. Genom virusa kodira številne strukturne proteine ki olajšajo virionom vstop v celico. Eden takih je tudi SARS-CoV-2, ki se v človeškem in tudi živalskem telesu poveže z že prej omenjenim receptorjem ACE2, od tu tudi asimiliteta med virusi pri ljudeh in živalih. Virus je zaradi možne preaktivacije izjemno nalezljiv in se prenaša tudi skozi aerosol. Znanstveniki največ delajo na mRNA cepivih, ki spodbujajo imunski odziv, ter želijo nekako spremeniti proteinski fragment, natančneje področje S815-827, ki je tudi najbolj stabilna regija proteina.Limfociti CD4 + T celice so celice, ki so odgovorne za imunski odziv, poleg celic B, ki jih delimo na plazemske celice, ki razvijajo protitelesa in na spominske celice, ki si zapomnejo biokemijsko strukutro in tako v prihodnosti pride do zelo hitre prepoznave virusa. Biokemiki in klinični kemiki razvijajo tudi specifične T celice, ki naj bi prepoznavale točno določen epitop S proteina na delu S 815-827 ne pa več različnih epitopov vseh homologov. Za najbolj učinkovito cepivo je potrebna dokončna segmentacija in orisana struktura S proteina.

=== Varlamov, Mark: Strukturna ureditev procesa iniciacije transkripcije pri virusu črnih koz ===
Medtem ko se številni virusi pri razmnoževanju v veliki meri opirajo na biokemične vire gostiteljske celice, virusi vakcinije v ta namen v svojem genomu kodirajo lastne molekularne mehanizme. Pomembni sestavini tega mehanizma sta dva encima: DNA polimeraza za razmnoževanje virusnih genov in RNA polimeraza za prepisovanje virusnih genov v mRNA. Evkarionti za prepis različnih podskupin genov uporabljajo tri strukturno sorodne jedrne večenotne RNAP (Pol I, Pol II in Pol III), ki sodelujejo z različnimi sklopi transkripcijskih dejavnikov. Večina virusov DNK za izražanje svojega genoma uporablja transkripcijski mehanizem Pol II gostitelja. Poksvirusi, ki povzročajo norice pri ljudeh in različne zoonoze, so izjema. Razmnožujejo se izključno v citoplazmi okuženih celic in so zato odvisni od lastnega sklopa dejavnikov, ki zagotavlja izražanje genov in razmnoževanje.S pomočjo dokončane vRNAP so rekonstruirali vrste kompleksov, ki predstavljajo začetna stanja transkripcije vakcinije od faze pred začetkom do pobega promotorja.

=== Kresal, Martin: Encim TPADO za prihodnost brez plastičnih odpadkov ===
Vsako leto človeška rasa proizvede več kot 400 milijonov ton plastike. Večina odpadne plastike konča v velikih smetiščih, kjer počasi razpada. Počasni razpad plastike je eden od velikih problemov, katerega se človeštvo želi v prihodnosti čimprej znebiti. Ena od strategij kako rešiti ta problem je preko biološke pretvorbe in vzpostavitve krožnega sistema v naravi. Biološka predelava plastike z mikrobnimi encimi temelji na razumevanju in izboljšanju lastnosti teh encimov. Estrske vezi zmožne hidrolize so vseprisotne v našem ekosistemu in aromatične spojine s polarnimi substitueni so pogoste v metabolnih poteh raznolikih organizmov. Eden od encimov, ki bi lahko pospešil biološko predelavo plastike je encim TPADO skupaj z njegovo sorodno reduktazo. Encim TPADO iz družine Rieskejevih oksigenaz je pri raziskavah pokazal obetavne rezultate. TPADO je encim, ki katalizira dihidroksilacijo TPA (aromatska podenota PET) ob prisotnosti NADPH molekule. Dihidroksilacija je pomembna za to, da TPA izgubi aromatični obroč, pri tem nastaneza 2 nova kiralna centra v produktu DCD. DCD je spojina, ki je dobra za nadaljno predelavo v protokatehinsko kislino, ki je ena od naravnih kislin. Ta metabolna povezava nam predlaga, da kljub kompleksni sestavi TPADO encima ponuja začetno točko za tvorbo učinkovite poti za predelavo TPA v protokatehinsko kislino (PCA).

=== Trček, Laura : Komunikacija med kraljestvi mogoča z novorazvitimi 'nanoprevajalniki' ===
Preživetje vsake vrste temelji na komunikaciji med organizmi. Znotraj istega kraljestva je komunikacija zaradi evolucijske sorodnosti dokaj podobna (npr. feromoni pri živalih), dlje kot pa je skupni prednik dveh organizmov, manj verjetno je, da se bosta znala ali sploh želela sporazumeti. Kljub temu pa znanstveniki razvijajo mehanizem, ki bi to omogočil. V izbrani raziskavi so iz silica nanodelcev sestavili tako imenovan 'nanoprevajalnik' (ang. nanotranslator), ki služi kot posrednik med celicami. Eksperiment so izvedli med bakterijami E. coli in kvasovkami S. ceravisiae. V nanoprevajalnik so vnesli molekulski sporočevalec fleomicin, na katerega so vezali protein ti. 'gatekeeper', ki je deloval kot glukoza oksidaza. Za sprožitev komunikacije so uporabili laktozo, ki so jo bakterije hidrolizirale, 'gatekeeper' je nastalo glukozo vezal in hkrati sprostil fleomicin iz nanoprevajalnika, ta pa je v stiku s kvasovkami sprožil izraz zelene fluorescence. To je izraz uspešne komunikacije. Ker je raziskava prva v tem področju, so preverili uspeh interakcije glede na zunanje faktorje, to je oddaljenost posameznih komponent in časovno učinkovitost. Rezultati kažejo, da je odstotek zaznane fluorescence v daljši inkubaciji večji, kot je tudi, ko so nanoprevajalnik in kvasovke bližje. Najdbe so ključne za nadaljnji razvoj podobnih nanomehanizmov, ki bi omogočili velik napredek na področju zdravljenja vseh vrst bolezni in boljše razumevanje ter nadzor nad biološkimi procesi.

=== Pečovnik Wutt, Naja: Vpliv proteina Npas4 na odvisnost ===
Kokain je poživitvena droga, ki povzroča močno odvisnost. Za boljše razumevanje te problematike so se znanstveniki lotili raziskave bioloških faktorjev, ki vplivajo na to vedenje. Tako molekularno stikalo vpliva na takšno vedenje in determinira kako močno se bo organizem odzval na kokain. Protein Npas4 se je tako izkazal za pomemben regulator strukture in funkcije nevronskih celic, ki skrbijo za zasvojenost. Ob zmanjšanju tega proteina se je odzivnost na drogo močno zmanjšala. Tarčne molekule nevrotransmitorja Npas4 regulirajo predvsem strukturo nevronskih celic in število povezav med njimi. ko pa je prišlo do zmanjšanja proteina Npas4 so povezave izginile in zmanjšala se je gostota trnov na dendritih, ki oslabijo povezanost med nevroni. Miši so posledično šibkeje reagirale na dozo kokaina, ki jim je bila dana. Prav tako so rezultati pokazali, da je Npas4 reguliran preko posebnega molekularnega mehanizma. Protein se inducira preko dražljaja, ki povzroči povišano koncentracijo kalcija v nukleosu nevronskih celic. Ta dognanja bodo pripomogla tako pri biološkem razumevanju vpliva drog na organizem kot tudi pri novih terapevtskih pristopih.

===Pojbič, Taja: Potencialni antibiotik, ki uspešno uničuje trdožive patogene ===
MDR (multidrug resistant) Gram-negativne bakterije so krivec za več smrti naše populacije. S prekomerno uporabo antibiotikov v zdravstvenem sistemu in živilski industriji so bakterije preko evolucijskega razvoja postale na te antibiotike rezistenčne - predvsem na kolistn, ki te patogene uspešno uničuje. Skupina znanstvenikov je želela najti rešitev in je s prečesavanjem bakterijskih genomov odkrila novo molekulo, ki so jo poimenovali makolaktin. Sami so jo v laboratoriju sintetizirali in nato izvedli vrsto eksperimentov. Preverjali so učinkovitost makolaktina v primerjavi s kolistinom na različnih kolistinu rezistenčnih bakterijah, kjer se je makolaktin izkazal za učinkovitega. Izvedli so tudi eksperiment na miših, katere so okužili z bakterijo in jim nato injicirali makolaktin, kolistin in fiziološko raztopino kot placebo. Pristopi študije in sam makolaktin z njegovimi analogi bi tako lahko v prihodnosti pripomogli v boju proti nevarnejšim rezistenčnim patogenom.

===Bernik, Miha: BOLJŠI NAČIN ZDRAVLJENJA TEŽKO OZDRAVLJIVIH BOLEZNI, S POMOČJO PROTITELES IN KOVINSKO-ORGANSKIH POROZNIH MATERIALOV ===
Monoklonalana protitelesa, se že dolgo časa raziskujejo v biomedicini, kot natačnen , učinkovit in specifičen način dostave zdravil do tarčnih celic. Njihovih uporab je mnogo, kot markerji za identifikacijo bolezni, kot dostavljalci zdravil in kot sredstva za analizo celičnih analitov, vendar imajo en velik problem. Protitelesa imajo dve regiji, Fc in Fab. Regija, ki ima nalogo prepoznave antigenov, je samo Fab regija. Ko so poskušali konjugirati protitelesa z raznimi substancami, kot so QDs (quantum dots) ali pa zdravili, pogoto nimajo vpliva na katero mesto protiteles se bodo te substance vezale, zato se pogosto orientacija protiteles izgubi in posledično tudi njihova tarčnost upade. Poleg tega pride do večjih možnosti nezaželenih in nespecifičnh interakcij s tkivi. Da bi ohranili zaželeno orientacijo protiteles so znanstveniki začeli uporabljati okorne tehnike, ki pa tudi niso zelo hitre in učinkovite. Tukaj pride ideja, da bi uporabili Kovinsko-organske porozne materiale (MOF-je), ki se sepcifično kristalizirajo okoli Fc regije protitelesa in bi lahko posledično selektivno ohranili zaželeno orientacijo protiteles, brez da bi izgubili njihovo tarčno sposobnost.

=== Poljanšek, Aleš: Nov koncept za boj proti odpornosti bakterij na antibiotike ===
Odpornost bakterij na antibiotike je eden izmed največjih izzivov moderne medicine. Pri bakterijah se pojavi, ko te razvijejo različne mehanizme za obrambo proti antibiotikom. Gram negativne bakterije se denimo proti β-laktam antibiotikom borijo tako, da tvorijo β-laktamaze, t.j. encime, ki hidrolizirajo β-laktamatski obroč v β-laktamih in s tem onemogočijo njihovo delovanje. Znanstveniki so se v boju proti tem bakterijam osredotočili na protein DsbA. To je encim, ki ga vsebujejo gram negativne bakterije in ki tvori disulfidne vezi v proteinih, ki vstopajo v periplazmo, kar vključuje tudi β-laktamaze. V E. coli in v nekaterih drugih enterobakterijah so inhibirali DsbB, ki je zadolžen za obnavljanje DsbA, in jim izmerili minimalne inhibicijske koncentracije za različne β-laktam antibiotike. To so ponovili tudi pri P. aeruginosi, ki izhaja iz rodu Pseudomas. Rezultati so pokazali, da se je minimalna inhibicijska koncentracija β-laktam antibiotikov pri vseh bakterijah močno zmanjšala. Da bi dokazali, da bi s tem pristopom lahko zdravili okužbe z multirezistentnimi gram negativnimi bakterijami, so ličinke molja okužili s P. aeruginoso in jih zdravili s cefazidimom. Stopnja preživetja se je ličinkam, ki so bile okužene z bakterijami z inhibiranim DSB sistemom, močno povečala, kar pomeni, da je ta pristop primeren za zdravljenje tovrstnih okužb.

=== Vranjes, Tin: Razkriti mehanizmi asimilacije dušika v rastlinah ===
Dušik je sestavni del proteinov in nukleinskih kislin, zato je pomemben za vse žive organizme. Eden izmed delov dušikovega cikla je asimilacija, ki poteka v rastlinah. To je uvajanje dušika iz amonijevih in nitratnih ionov v organske molekule. Vnos amonijevih in nitratnih ionov je reguliran. V enocelični rdeči algi Cyanidioschyzon merolae je centralni regulator asimilacije dušika transkripcijski faktor CmMYB1. Ta pri nizki koncentraciji dušika v okolju aktivira transkripcijo drugih asimilatornih genov za dušik. V okolju bogatim z dušikom pa na CmMYB1 deluje post-transkripcijski mehanizem, ki ga lokalizira v citoplazmo. Pri tem sodeluje negativna domena in protein CmNDB1, ki preprečita delovanje transkripcijskega faktorja.

=== Agrež, Tim David: Odkrita struktura encima, pomembnega za sintezo trigliceridov ===
Triacilgliceridi v organizmu predstavljajo najpomembnejši vir energije v evkariontskih organizmih. Pri biosintezi TGA je pomemben korak hidroliza fosfatidne kisline do diacilglicerola. Ta proces katalizirajo encimi imenovani fosfataze fosfatidne kisline. V raziskavi so znanstveniki odkrili strukturo in potek procesa katalize encima iz Tetrahymena thermophilile. Ugotovili so tudi, da se pri katalizi združita N-Lip in C-Lip regiji, da nastaneta dve prostorki domeni: prva podobna protitelesu, druga pa katalitičnim encimom iz superdružine haloalkanoičnih dehalogenaz. S pomočjo novih ugotovitev so tako pojasnili, kako delujejo nekateri človeški lipini in do česa pride pri nekaterih njihovih mutacijah.

=== Jeromelj, Tonja: Atossa: Poveljnica celične migracije ===
Glavna funkcija imunskega sistema je obramba organizma, ki je konstantno izpostavljen različnim grožnjam. Imunske celice morajo vzdrževati različne procese, ki zahtevajo veliko energije. Eden izmed takih je migracija celic v tkiva, v času imunskega odziva. Kako je energija v celicah zagotovljena in kakšni so procesi, ki sprožijo povišano metabolično aktivnost, pa je bilo doslej neznano. Skupina raziskovalcev iz inštituta za znanost in tehnologijo v Avstriji je preučevala in poimenovala nuklearni protein Atossa, ki uravnava in izboljšuje sposobnost mitohondrijev za proizvodnjo energije, tako da inducira usklajeno mitohondrijsko reprogramiranje. Najprej Atossa aktivira dva metabolična encima, ki ustvarita več 'goriva' za mitohondrije, nato poviša še raven proteina Porthos, ki s svojim delovanjem pospeši in spodbudi proces celičnega dihanja. Celica s pomočjo teh sprememb doseže višji energetski nivo, ki je potreben za migracijo makrofagov pri vinskih mušicah (''Drosophila''). Znanstveniki so protein poimenovali po perzijski kraljici, saj s pomočjo treh drugih proteinov, ki jih nadzira, omogoča celicam, da osvojijo nove teritorije.

=== Vogrič, Vanja: Aholetin, hitinu podoben polisaharid, ki bo lahko nadomestil plastiko na nekaterih področjih ===
Aholetin je polisaharid, ki so ga znanstveniki odkrili pred kratkim med izvajanjem širše raziskave. Ta je, namreč, hitinu zelo podoben polimer, ki ga proizvaja bakterija Acholeplasma laidlawii s pomočjo encima, ki so ga znanstveniki imenovali aholetin fosforilaza. Glikozidne fosforilaze, med katere spada tudi aholetin fosforilaza, so encimi, ki cepijo glikozidne vezi z reakcijo, ki ji pravimo fosforoliza. Pri polisaharidih, kakršna sta hitin in aholetin, so encimi sposobni izvajati tudi fosforolizi obratno reakcijo, kar bakterija Acholeplasma laidlawii izkorišča pri sintezi aholetina. Znanstveniki so po istem principu v laboratoriju sintetizirali aholetin. Ko bo mogoče cenejše pridobivanje primarnih materialov, bo lahko aholetin nov biopolimer, ki bo nadomestil vlogo plastika na nekaterih področjih, kot je npr. biomedicina.

=== Bunc, Zara: Prvi korak k odkritju vrelca mladosti ===
Ker se nam življenjska doba podaljšuje, v ospredje prihajajo predvsem bolezni, povezane s starostjo. Vse več raziskav nakazuje, da je preprečevanje nalaganja senescentnih oz. starostnih celic ključno za preprečitev s starostjo povezanih bolezni in staranja samega. Pri tem pa naj bi imel ključno vlogo protein MondoA, transkripcijski faktor, ki s svojim delovanjem regulira proces senescence oz. celičnega staranja. Povzroči povečano izražanje gena Prdx3 v mitohondriju, kar pozitivno vpliva na homeostazo mihondrijev. Hkrati pa onemogoča aktivnost proteina Rubikon, katerega funkcija je, da zavira avtofagijo. Slednja pa je ključna pri ohranjanju celične funkcije. Prek teh dveh med sabo neodvisnih poti MondoA preprečuje, da bi celica, izpostavljena stresu, prešla v proces senescence. Senescentne celice izgubijo sposobnost celične delitve, so odporne na apoptozo, pride do sprememb v izražanju genov, ki vodi v drugače reguliran metabolizem (SASP). Njihova tvorba preprečuje razvoj celic v rakave, vendar če jih imunski sistem ne odstrani, je njihovo delovanje škodljivo za organizem. S starostjo se količina MondoA v jedru zmanjša, kar poveča tveganje za senescenco. Če bi uspeli ohraniti enake nivoje MondoA tudi pozneje v življenju, bi s tem preprečili nastanek senescentnih celic in njihovo nalaganje v organizmu, prek tega pa bi preprečili razvoj s starostjo povezanih bolezni in tudi samo staranje.

=== Pucihar, Samo: Spoznavanje pogovora med črevesnimi mikroorganizmi in možgani ===
Mikroorganizmi so prisotni povsod, tudi v našem črevesju. A povezava med mikroorganizmi in gostiteljem je bistveno globja, kot se sprva zdi. Mikroorganizmi namreč vplivajo na možgansko delovanje in metabolizem. Znanstveni članek obravnava, če se ta vpliv lahko prenaša preko nevronov, ki neposredno prepoznavanjo komponente bakterijskih celičnih sten (peptidoglikanov oz. bolj natančno muropeptida MDP). Odkrili so, da v miših igra bakterijski peptidoglikan ključno vlogo kot medij črevesno-možganske komunikacije preko Nod2 receptorja. Muropeptidi se preko krvnega obtoka iz črevesja prenesejo v kri do možganov, kjer vplivajo na nevrone z izraženim Nod2 receptorjem. Delovanje tovrstnih nevronov je ključno za normalno regulacijo apetita (in posledično telsene teže) in metabolizma (in posledično telesne temperature), predvsem v samicah. Študija torej odkriva mehanizem bakterijske regulacije gostiteljevega metabolizma in prehranjevanja.

=== Stojić, Ivana: Biološke nevrone kmalu nadomestili umetni ===
V prihodnosti bodo možgansko-strojni vmesniki, protetika in inteligentna robotika zahtevali povezovanje umetnih nevromorfnih naprav z biološkimi sistemi. Raziskovalci so prvič predstavili umetni organski nevron (OECN), živčno celico, ki jo je mogoče povezati z živo rastlino in umetno organsko sinapso. Tako nevron kot sinapsa sta izdelana iz natisnjenih organskih elektrokemičnih tranzistorjev. Organski polprevodniki so biokompatibilni, biološko-gradljivi, mehki in strukturno prilagodljivi. Delujejo pod 0,6 V in se odzivajo na več dražljajev, kar odpira nove možnosti za lokalizirane umetne nevronske sisteme, ki jih je mogoče povezati z bio-signalnimi sistemi rastlin, nevretenčarjev in vretenčarjev. Poleg tega jih je mogoče zlahka funkcionalizirati, tako da nudijo posebne zmožnosti vzbujanja, zaznavanja in aktiviranja ter podpirajo prenos elektronskih in ionskih signalov. Mehanizem delovanja OECN je podoben mehanizmu delovanja biološke živčne celice. Njegova edinstvena sposobnost, da zaznava več bioloških, fizikalnih in kemičnih signalov, omogoča zaznavanje več čutil, njihovo morebitno združevanje v samem nevronu pa omogoča razvoj novih biološko integriranih dogodkovnih senzorjev s senzoričnim združevanjem. Kot dokaz sposobnosti biointegracije OECN so znanstveniki ta nevron povezali z nevronom venerine mušnice. Kljub vsemu pa bo glavna prednost OECN, pred drugimi tehnikami modulacije, možnost nadzorovanega in nenadzorovanega učenja na ravni senzorja. Za to je integracija OECN z organskimi umetnimi sinapsami neizogibna.

=== Petrov, Mario: Allele deletion in gene encoding Zbtb38 leads to early embryonic death ===
Mammalian DNA methyltransferases are essential to re-establish global DNA methylation patterns during implantation, which is critical for transmitting epigenetic information to the next generation. In contrast, the significance of methylCpG binding proteins (MBPs) that bind methylated CpG remains almost unknown at this stage. Zbtb38 (also known as CIBZ)—a zinc finger type of MBP—is required for mouse embryonic stem (ES) cell proliferation by positively regulating Nanog expression, nanog being a transcriptional factor used when determening embryonic stem cell identity. Germline loss of the Zbtb38 single allele resulted in decreased epiblast cell proliferation and increased apoptosis shortly after implantation, leading to early embryonic lethality.Later it was concluded that heterozygous loss,meaning loss of one of the parental alleles, of Zbtb38 reduced the expression of Nanog,Sox2(Another transcriptional used in a similar function as Nanog), and the genes responsible for epiblast proliferation, differentiation, and cell viability. These findings indicate that Zbtb38 is essential for early embryonic development via the suppression of Nanog and Sox2 expression.

=== Trajković, Miljan: New genes that affect replication of HIV are discovered – an important step in the treatment and potential cure ===
Despite extraordinary progress in the development of antiretroviral drugs, HIV remains a worldwide health threat, infecting millions of people worldwide each year. Even with strict adherence to the prescribed therapy, patients remain infected with the virus and therefore require lifelong treatment. To this day, a cure has been achieved in only a single person, the “Berlin patient.” In this case, the virus was eradicated by stem cell transplantation from a donor with a natural genetic variant in the CCR5 gene that prevented HIV entry into these cells. This success has motivated a lot of scientists to make human immune cells that lack host factors required for HIV replication to achieve a permanent cure. Modifying the genomes of human cells has been a major challenge for biomedical researchers. Scientists can now overcome this challenge through electroporation of Cas9 ribonucleoproteins (RNPs) directly into primary human CD4+ T cells that were isolated from the peripheral blood. Multiplex Cas9 RNP-mediated editing of primary CD4+ T cells is a powerful method for the study of T cell processes and the identification and analysis of next-generation drug-based therapies for HIV. It may be possible in the future to utilize Cas9 RNP T cell editing as an efficient mean to generate HIV-resistant primary human T cells for scientific and potentially therapeutic use.

=== Kovaček, Lucija: Odkritje funkcije proteina ohranjene skozi evolucijo in možne izboljšave zdravil v prihodnosti===

Signalna transdukcija oz. sposobnost celice, da zunanji dražljaj sprejme in se nanj odzove, je univerzalna značilnost vseh živih celic. Pri tem imajo ključno vlogo receptorji, ki zaznajo zunaj ali znotrajcelične signale in informacije posredujejo naprej. Pomembne signalne molekule so aminokisline, ki jih kot ligande vežejo najrazličnejši receptorji v bakterijah, arhejah in evkariontih. Čeprav imajo vse aminokisline podobno osnovno strukturo, vsebujejo aminsko (-NH2) in karboksilno (-COOH) skupino, do sedaj ni bil poznan noben univerzalen mehanizem prepoznavanja aminokislin. Znanstveniki so odkrili motiv, t. j. regija tridimenzionalne oblike proteina, ki je vezal aminokisline v receptorske proteine pri vseh živih organizmih in se je skozi evolucijo ohranil več kot tri milijarde let. Pri ljudeh je ta motiv prisoten v podenotah α2δ kalcijevih kanalčkov, kamor se vežejo zdravila gabapentinoidi, ki se uporabljajo za zdravljenje nevropatske bolečine in nevrorazvojnih motenj. Kombinacija analiz zaporedij in struktur senzorskih proteinov omogoča natančne napovedi funkcije in delovanja receptorjev. S poznavanjem mehanizma vezave in natančnega predela na tarčnem proteinu bi lahko pripomogli k izboljšavi pomembnih zdravil za nevrobiološke motnje (ADHD, avtizem, bipolarna motnja, shizofrenija idr.), kot na primer zdravil derivatov inhibitornega nevrotransmiterja γ-aminomaslene kisline (GABA).

Temelji biokemije 2023 - seminar

2022-04-22T19:11:36Z

Lucija Kovaček: /* Seznam seminarjev */

Seminarje vodi doc. dr. Miha Pavšič. Seminarji so obvezni.

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

== Seznam seminarjev ==

{| class="wikitable"
! Priimek in ime !! Naslov seminarja !! Povezava !! Rok za oddajo !! Rok za recenzijo !! Datum predstavitve !! Recenzent 1 !! Recenzent 2 !! Recenzent 3
|-
| Fink, Luka || Protitumorsko zdravilo spodbuja hujšanje pri miših || https://www.sciencedaily.com/releases/2022/02/220224140853.htm || 04.03. || 07.03. || 10.03. || Bunc, Zara || Pečovnik Wutt, Naja || Malik, Lara
|-
| Kogoj, Lena || Umetno narejene proteinske mišice zdaj realnost || https://www.sciencedaily.com/releases/2022/01/220128141254.htm || 04.03. || 07.03. || 10.03. || Pucihar, Samo || Pojbič, Taja || Novel, Matija
|-
| Korošec, Tinkara || Superbakterije in novi pristopi k razumevanju vzroka rezistence || https://www.sciencedaily.com/releases/2022/02/220217181730.htm
|| 04.03. || 07.03. || 10.03. || Kovaček, Lucija || Trček, Laura || Petrovič, Filip
|-
| Krašna, Deni || Odkrit ključ za nadzor celične smrti || https://www.sciencedaily.com/releases/2022/02/220218100724.htm || 04.03. || 07.03. || 10.03. || Stojić, Ivana || Bernik, Miha || Kolenc, Klara
|-
| Mezek, Tajda || Multipla skleroza verjetno posledica okužbe z Epstein-Barr virusom || https://www.sciencedaily.com/releases/2022/01/220113151342.htm || 04.03. || 07.03. || 10.03. || Trajković, Miljan || Jeromelj, Tonja || Koren, Žiga
|-
| Auer, Špela || Vpliv proteina na vnetja || https://www.sciencedaily.com/releases/2022/01/220125124029.htm || 11.03. || 14.03. || 17.03. || Žerovnik, Klara || Poljanšek, Aleš || Matek, Nik
|-
| Mikoš, Ula || Unikaten tubulin, ki se v amebi igra skrivalnice || https://www.sciencedaily.com/releases/2022/02/220225085843.htm || 11.03. || 14.03. || 17.03. || Zupanc, Lara || Vogrič, Vanja || Trost, Teo
|-
| Mužič, Taja || Smrtonosna kombinacija, ki neposredno sproži celično smrt || https://www.sciencedaily.com/releases/2022/01/220113111451.htm || 11.03. || 14.03. || 17.03. || Petrov, Mario || Vranješ, Tin || Varlamov, Mark
|-
| Rajterič, Lara || Z novim sistemom do hitrejšega nadzora nad nanodelci za dostavo zdravil || https://www.sciencedaily.com/releases/2022/02/220210114055.htm || 11.03. || 14.03. || 17.03. || Trobiš, Veronika || Agrež, Tim-David || Justin, Klemen
|-
| Simonič, Laura || Yin in Yang mitohondrijske arhitekture || https://www.sciencedaily.com/releases/2022/02/220210154147.htm || 11.03. || 14.03. || 17.03. || Velkovska, Tamara || Bunc, Zara || Kresal, Martin
|-
| Kristanc, Pia || pH odgovoren za bakterijsko rezistenco || https://www.sciencedaily.com/releases/2022/02/220218080243.htm || 18.03. || 21.03. || 24.03. || Fink, Luka || Pucihar, Samo || Pečovnik Wutt, Naja
|-
| Lah, Urša || Kolibaktin; bakterijski toksin, ki sproži indukcijo profaga ||https://www.sciencedaily.com/releases/2022/02/220223111242.htm || 18.03. || 21.03. || 24.03. || Kogoj, Lena || Kovaček, Lucija || Pojbič, Taja
|-
| Mohar, Teja || (Bio)zaznavanje proteinskih interakcij || https://www.sciencedaily.com/releases/2022/02/220223104855.htm || 18.03. || 21.03. || 24.03. || Korošec, Tinkara || Stojić, Ivana || Trček, Laura
|-
| Tušek, Marcel || Protein, ki izrazito pospeši izrazitev genov || https://www.sciencedaily.com/releases/2022/03/220310143750.htm || 18.03. || 21.03. || 24.03. || Krašna, Deni || Trajković, Miljan || Bernik, Miha
|-
| Brajer, Mirta || Sodelovanje virusov in bakterij pri nastanku raka || https://www.sciencedaily.com/releases/2022/02/220224112615.htm || 25.03. || 28.03. || 31.03. || Mezek, Tajda || Žerovnik, Klara || Jeromelj, Tonja
|-
| Kastelic, Gal || Avtofagija vskoči na pomoč pri celjenju ran || https://www.sciencedaily.com/releases/2022/03/220310115134.htm || 25.03. || 28.03. || 31.03. || Auer, Špela || Zupanc, Lara || Poljanšek, Aleš
|-
| Malik, Lara || ||https://www.sciencedaily.com/releases/2022/02/220228114422.htm || 25.03. || 28.03. || 31.03. || Mikoš, Ula || Petrov, Mario || Vogrič, Vanja
|-
| Novel, Matija || Umetni proteini kot osnovni gradnik bioplastike || https://www.sciencedaily.com/releases/2022/02/220211102033.htm || 25.03. || 28.03. || 31.03. || Mužič, Taja || Trobiš, Veronika || Vranješ, Tin
|-
| Petrovič, Filip || Reprogramiranje možganskih tumorjev || https://www.sciencedaily.com/releases/2022/01/220105103131.htm || 25.03. || 28.03. || 31.03. || Rajterič, Lara || Velkovska, Tamara || Agrež, Tim-David
|-
| Kolenc, Klara ||Odkrili kako virusi povzročijo avtoimune bolezni ||https://www.sciencedaily.com/releases/2022/02/220228103805.htm || 01.04. || 04.04. || 07.04. || Simonič, Laura || Fink, Luka || Bunc, Zara
|-
| Koren, Žiga || Toksin v buldoških mravljah lahko pomaga odkriti nov način lajšanja dolgoročnih bolečin pri ljudeh || https://www.sciencedaily.com/releases/2022/03/220303095647.htm || 01.04. || 04.04. || 07.04. || Kristanc, Pia || Kogoj, Lena || Pucihar, Samo
|-
| Matek, Nik || Analogi somatostatina v strupu stožčastih polžev: z evolucijo do zdravil || https://www.sciencedaily.com/releases/2022/03/220323151653.htm || 01.04. || 04.04. || 07.04. || Lah, Urša || Korošec, Tinkara || Kovaček, Lucija
|-
| Varlamov, Mark || Strukturna ureditev procesa iniciacije transkripcije pri virusu črnih koz || https://www.sciencedaily.com/releases/2021/09/210923115553.htm || 01.04. || 04.04. || 07.04. || Tušek, Marcel || Mezek, Tajda || Trajković, Miljan
|-
| Trost, Teo || Sonogenetika in aktivacija živalskih celic z ultrazvokom || https://www.sciencedaily.com/releases/2022/02/220209093410.htm || 01.04. || 04.04. || (07.04.) 14.04. || Mohar, Teja || Krašna, Deni || Stojić, Ivana
|-
| Justin, Klemen || Protein SARS-CoV-2 krivec za okužbe, a tudi pot do rešitve || https://www.sciencedaily.com/releases/2022/02/220216121828.htm || 08.04. || 11.04. || 14.04. || Brajer, Mirta || Auer, Špela || Žerovnik, Klara
|-
| Kresal, Martin || Nov encim za prihodnost brez plastičnih odpadkov || https://www.sciencedaily.com/releases/2022/03/220321150409.htm || 08.04. || 11.04. || 14.04. || Kastelic, Gal || Mikoš, Ula || Zupanc, Lara
|-
| Pečovnik Wutt, Naja || Vpliv Npas4 na zasvojenost||https://www.sciencedaily.com/releases/2021/12/211215113229.htm || 08.04. || 11.04. || 14.04. || Malik, Lara || Mužič, Taja || Petrov, Mario
|-
| Pojbič, Taja ||Potencialni antibiotik, ki uspešno uničuje trdožive patogene ||https://www.sciencedaily.com/releases/2022/01/220105111353.htm || 08.04. || 11.04. || 14.04. || Novel, Matija || Rajterič, Lara || Trobiš, Veronika
|-
| Trček, Laura || Komunikacija med kraljestvi mogoča z novorazvitimi nanoprevajalniki || https://www.sciencedaily.com/releases/2022/03/220316115008.htm || 08.04. || 11.04. || 14.04. || Petrovič, Filip || Simonič, Laura || Velkovska, Tamara
|-
| Bernik, Miha || Raziskovalci odkrili nov način dostave zdravil s pomočjo protiteles || https://www.sciencedaily.com/releases/2021/12/211207092438.htm || 15.04. || 18.04. || 21.04. || Kolenc, Klara || Kristanc, Pia || Fink, Luka
|-
| Jeromelj, Tonja || Atossa: Poveljnica celične migracije || https://www.sciencedaily.com/releases/2022/03/220323125058.htm || 15.04. || 18.04. || (21.04.) 28.04. || Koren, Žiga || Lah, Urša || Kogoj, Lena
|-
| Poljanšek, Aleš || Nov koncept za boj proti odpornosti bakterij na antibiotike || https://www.sciencedaily.com/releases/2022/02/220222135331.htm || 15.04. || 18.04. || 21.04. || Matek, Nik || Mohar, Teja || Korošec, Tinkara
|-
| Vogrič, Vanja || Aholetin, hitinu podoben polisaharid, ki bo lahko nadomestil plastiko na nekaterih področjih || https://www.sciencedaily.com/releases/2022/03/220316091756.htm || 15.04. || 18.04. || 21.04. || Trost, Teo || Tušek, Marcel || Krašna, Deni
|-
| Vranješ, Tin || Razkriti mehanizmi asimilacije dušika v rastlinah || https://www.sciencedaily.com/releases/2022/04/220411101336.htm || 15.04. || 18.04. || 21.04. || Varlamov, Mark || Brajer, Mirta || Mezek, Tajda
|-
| Agrež, Tim-David || Odkrita struktura encima, pomembnega za sintezo trigliceridov || https://www.sciencedaily.com/releases/2020/03/200311082935.htm || 22.04. || 25.04. || (28.04.) 12.05. || Justin, Klemen || Kastelic, Gal || Auer, Špela
|-
| Bunc, Zara || Prvi korak k odkritju vrelca mladosti || https://www.sciencedaily.com/releases/2022/03/220307113136.htm || 22.04. || 25.04. || 28.04. || Kresal, Martin || Malik, Lara || Mikoš, Ula
|-
| Pucihar, Samo || Spoznavanje pogovora med črevesnimi mikroorganizmi in možgani || https://www.sciencedaily.com/releases/2022/04/220415100551.htm || 22.04. || 25.04. || 28.04. || Pečovnik Wutt, Naja || Novel, Matija || Mužič, Taja
|-
| Dehondt, Johan || || https://www.sciencedaily.com/releases/2022/02/220225100249.htm || 22.04. || 25.04. || 28.04. || || ||
|-
| Vitard, Arthur || || https://www.sciencedaily.com/releases/2021/12/211214135150.htm || 22.04. || 25.04. || 28.04. || || ||
|-
| Kovaček, Lucija || Odkritje funkcije proteina ohranjene skozi evolucijo in možne izboljšave zdravil v prihodnosti || https://www.sciencedaily.com/releases/2022/03/220301192417.htm || 29.04. || 02.05. || 05.05. || Pojbič, Taja || Petrovič, Filip || Rajterič, Lara
|-
| Stojić, Ivana ||Biološke nevrone kmalu nadomestili umetni ||https://www.sciencedaily.com/releases/2022/02/220222121302.htm || 29.04. || 02.05. || 05.05. || Trček, Laura || Kolenc, Klara || Simonič, Laura
|-
| Trajković, Miljan || Mehanizmi replikacije - pomemben korak k zdravljenju virusa HIV || https://www.sciencedaily.com/releases/2022/04/220401160537.htm || 29.04. || 02.05. || 05.05. || Bernik, Miha || Koren, Žiga || Kristanc, Pia
|-
| Žerovnik, Klara || ||https://www.sciencedaily.com/releases/2022/03/220314120705.htm || 29.04. || 02.05. || 05.05. || Jeromelj, Tonja || Matek, Nik || Lah, Urša
|-
| Zupanc, Lara || || https://www.sciencedaily.com/releases/2022/03/220325122713.htm || 29.04. || 02.05. || 05.05. || Poljanšek, Aleš || Trost, Teo || Mohar, Teja
|-
| Petrov, Mario || || https://www.sciencedaily.com/releases/2022/04/220418094008.htm || 06.05. || 09.05. || 12.05. || Vogrič, Vanja || Varlamov, Mark || Tušek, Marcel
|-
| Trobiš, Veronika || || || 06.05. || 09.05. || 12.05. || Vranješ, Tin || Justin, Klemen || Brajer, Mirta
|-
| Velkovska, Tamara || || || 06.05. || 09.05. || 12.05. || Agrež, Tim-David || Kresal, Martin || Kastelic, Gal
|}

==Naloga==
* Samostojno pripraviti seminar, katerega tema je novica iz področja biokemije na portalu [http://www.sciencedaily.com ScienceDaily], ki je bila objavljena kasneje kot '''1. avgusta 2021'''. Osnova za seminar naj bo znanstveni članek, ki je podlaga za to novico. Poleg tega članka za seminar uporabite še najmanj pet drugih virov, od teh vsaj še dva druga znanstvena članka, ki se navezujeta na to vsebino.
* Članke na temo lahko iščete [https://scholar.google.com/ z Google učenjakom].
* Naslov izbrane teme (naslov seminarja v slovenščini) in povezavo do novice vpišite v tabelo seminarjev takoj ko ste si izbrali temo, najkasneje pa en teden pred rokom za oddajo .
* [[TBK2021 Povzetki seminarjev|Povzetek seminarja]] opišete na wikiju v približno 200 besedah – najkasneje do dne, ko morate oddati seminar recenzentom.
* Povezavo do povzetka vnesete v tabelo seminarjev tekočega letnika.
* Seminar pripravite v obliki seminarske naloge (pisava Cambria, font 11, enojni razmak, 2,5 cm robovi; tekst naj obsega okoli 1000 besed), vsebuje naj 1–2 sliki. Slika mora imeti legendo in v besedilu mora biti na ustreznem mestu sklic na sliko. Vse uporabljene vire citirajte v tekstu, kot npr. (Nobel, 2010), na koncu pa navedite točen seznam literature, kot je opisano spodaj!
* Celotni seminar naj obsega 2 strani A4 formata (po možnosti dvostransko tiskanje).
* Seminar oddajte do datuma oddaje, ki je naveden v tabeli v elektronski obliki z uporabo [http://bio.ijs.si/~zajec/tbk/poslji/ tega obrazca].
* Vsi seminarji so v elektronski obliki dostopni [http://bio.ijs.si/~zajec/tbk/poslji/bioseminar/ tukaj].
* Recenzenti do dneva določenega v tabeli določijo popravke in podajo oceno pisnega dela, v predpisanem formatu elektronskega obrazca na internetu. Povezava je objavljena v [spletni učilnici https://ucilnica.fkkt.uni-lj.si/].
* Ustna predstavitev sledi na dan, ki je vpisan v tabeli. Za predstavitev je na voljo 10 minut. Recenzenti morajo biti na predstavitvi prisotni. Prvi recenzent vodi predstavitve in razpravo ter skrbi za to, da vse poteka v zastavljenih časovnih okvirih.
* Predstavitvi sledi razprava do 5 minut. Sledijo vprašanja prisotnih, recenzenti postavijo vsak vsaj dve vprašanji in na koncu podajo oceno predstavitve, tako kot ostali kolegi.
* En dan pred predstavitvijo na strežnik oddajte tudi končno verzijo. Na dan predstavitve morate oddati tudi končno (popravljeno) in natisnjeno verzijo seminarja v enem izvodu.
* Seminarska naloga in povzetek na wikiju morajo biti v slovenskem jeziku!

'''Torej, povzeto''':

1. Seminarsko nalogo avtor do določenega datuma odda [http://bio.ijs.si/~zajec/tbk/poslji/ tukaj], istočasno pa se povzetek v odda [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/TBK2021_Povzetki_seminarjev tukaj].

2. Do določenega datuma recenzenti pregledajo nalogo in oddajo datoteko z morebitnimi komentarji/popravki [http://bio.ijs.si/~zajec/tbk/poslji/ tukaj], istočasno pa oddajo svojo ''recenzentsko'' oceno preko povezave v [https://ucilnica.fkkt.uni-lj.si/ spletni učilnici].

3. Avtor pripravi končno obliko seminarske naloge in jo odda [http://bio.ijs.si/~zajec/tbk/poslji/ tukaj] vsaj 1 dan pred predstavitvijo.

4. Po predstavitvi ''vsi'' (tako recenzenti kot ostali kolegi) oddate oceno predstavitve preko povezave v [https://ucilnica.fkkt.uni-lj.si/ spletni učilnici].

Ne pozabite na pravila pri poimenovanju datotek.

==Imena datotek==
Prosim vas, da vse datoteke, ki jih pošiljate, poimenujete po spodnjih pravilih. '''Ne uporabljajte ČŽŠčžš!'''
Poslati morate naslednje datoteke:
* TBK_2022_Priimek_Ime.docx za seminar, npr. TBK_2022_Guncar_Gregor.docx
* TBK_2022_Priimek_ime_final.docx za končno verzijo seminarja
* TBK_2022_Priimek_Ime_rec_Priimek2.docx za recenzijo ('''''ne''''' TBK_2022_Priimek_Ime.docx_rec_Priimek2.docx), kjer je Priimek2 priimek recenzenta, npr. TBK_2022_Guncar_Gregor_rec_Scott.docx (če se pišete Scott in odajate recenzijo za seminar, ki ga je napisal Gunčar)
* TBK_2022_Priimek_Ime.pdf za prezentacijo (PowerPoint -> Shrani kot PDF), npr TBK_2022_Guncar_Gregor.pdf
* TBK_2022_Priimek_Ime_clanek.pdf za datoteko PDF, ki vsebuje izvirni članek, npr. TBK_2022_Guncar_Gregor_clanek.pdf

==Ocenjevanje seminarjev==
Recenzenti ocenijo seminar tako, da izpolnijo [https://forms.office.com/r/8i5ma9ZvQZ recenzentsko poročilo] na spletu.

== Mnenje o predstavitvi ==
Vsak posameznik '''mora''' oceniti seminar tako, da odda svoje [https://forms.office.com/r/LvF8vvL7mT mnenje] najkasneje v enem tednu po predstavitvi. Kdor na seminarju ni bil prisoten, mnenja '''ne sme''' oddati.

==Urejanje spletnih strani na wikiju==
Wiki so razvili zato, da lahko spletne vsebine ureja vsakdo. Ukazi so preprosti, dokler si ne zamislite česa prav posebnega. Vseeno pa je Word v primerjavi z wikijem pravo čudežno orodje... Če imate težave z oblikovanjem besedila, si preberite poglavje o urejanju wiki-strani na Wikipediji ([http://en.wikipedia.org/wiki/Help:Editing tule] v angleščini in [http://sl.wikipedia.org/wiki/Wikipedija:Urejanje_strani tu] v slovenščini). Pomaga tudi, če pogledate, kako je zapisana kakšna stran, ki se vam zdi v redu: kliknite na zavihek 'Uredite stran' in si poglejte, kako so vpisane povezave, kako nov odstavek in podobno. ''Na koncu seveda pod oknom za urejanje kliknite na 'Prekliči'.''

==Faktor vpliva==
Faktor vpliva (angl. impact factor) neke revije pove, kolikokrat so bili v poprečju citirani članki v tej reviji v dveh letih skupaj pred objavo tega faktorja. Faktorje vpliva za posamezno revijo lahko najdete v [https://plus.si.cobiss.net/opac7/jcr COBISS-u]. V polje "Naslov revije" vnesite ime revije, za katero želite izvedeti faktor vpliva, in pritisnite na gumb POIŠČI. Če želite videti vse revije, enostavno v iskalno polje vpišite *. V skrajnem desnem stolpcu se bodo izpisali faktorji vpliva za revije, ki ustrezajo vašim iskalnim kriterijem. Zadetkov za posamezno revijo je več zato, ker so navedeni faktorji vpliva za posamezno leto. Za tekoče leto faktorji vpliva še niso objavljeni, zato se orientirajte po faktorjih vpliva zadnjih par let. Če faktorja vpliva za vašo izbrano revijo ne najdete v bazi COBISS, potem izberite članek iz kakšne druge revije.

==Citiranje virov==
Citiranje je možno po več shemah, važno je, da se v seminarju držite ene same. Temeljno načelo je, da je treba vir navesti na tak način, da ga je mogoče nedvoumno poiskati. Sicer pa ima vsaka revija lahko svoj način citiranja, ki ga je treba pri pisanju članka upoštevati. '''Citiranje knjig:''' Priimek, I. ''Naslov''. Kraj: Založba, letnica. Priimek, I. ''Naslov: podnaslov''. Izdaja. Kraj: Založba, letnica. Zbirka, številka. ISBN. Boyer, R. ''Temelji biokemije''. Ljubljana: Študentska založba, 2005. Glick BR in Pasternak JJ. ''Molecular biotechnology: principles and applications of recombinant DNA''. 3. izdaja. Washington: ASM Press, 2003. ISBN 1-55581-269-4. Če so avtorji trije, je beseda in med drugim in tretjim avtorjem. Če so avtorji več kot trije, napišemo samo prvega in dopišemo ''et al''. (in drugi, po latinsko). Vse, kar je latinsko, pišemo poševno (npr. tudi imena rastlin in živali, pojme ''in vivo'', ''in vitro'' ipd.). '''Citiranje člankov:''' Priimek, I. Naslov. ''Naslov revije'', letnica, letnik, številka, strani. Lartigue C. ''et al''. Genome transplantation in bacteria: changing one species to another. ''Science'', 2007, letn. 317, str. 632-638.Alternativni način citiranja (predvsem v družboslovju) je po pravilih APA, kjer članke citirajo takole: Priimek, I. (letnica, številka). Naslov. Naslov revije, strani. Lartigue C. ''et al.'' (2007, 317) Genome transplantation in bacteria: changing one species to another. ''Science'', 632-638.Revija Science uporablja skrajšani zapis: C. Lartigue ''et al''. Science 317, 632 (2007) V diplomah na FKKT je treba navesti vire tako, da izpišete tudi naslov citiranega dela in strani od-do (ne samo začetne). '''Citiranje spletnih virov:''' Priimek, I. ''Naslov dokumenta''. Izdaja. Kraj: Založnik, letnica. Datum zadnjega popravljanja. [Datum citiranja.] spletni naslov strangeguitars. ''On the brink of artificial life''. 6. 10. 2007. [citirano 13. 11. 2007] http://www.metafilter.com/65331/On-the-brink-of-artificial-life Navedemo čim več podatkov; pogosto vseh iz pravila ne boste našli.

Temelji biokemije 2023 - seminar

2022-03-13T12:34:20Z

Lucija Kovaček: /* Seznam seminarjev */

Seminarje vodi doc. dr. Miha Pavšič. Seminarji so obvezni.

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

== Seznam seminarjev ==

{| class="wikitable"
! Priimek in ime !! Naslov seminarja !! Povezava !! Rok za oddajo !! Rok za recenzijo !! Datum predstavitve !! Recenzent 1 !! Recenzent 2 !! Recenzent 3
|-
| Fink, Luka || Protitumorsko zdravilo spodbuja hujšanje pri miših || https://www.sciencedaily.com/releases/2022/02/220224140853.htm || 04.03. || 07.03. || 10.03. || Bunc, Zara || Pečovnik Wutt, Naja || Malik, Lara
|-
| Kogoj, Lena || Umetno narejene proteinske mišice zdaj realnost || https://www.sciencedaily.com/releases/2022/01/220128141254.htm || 04.03. || 07.03. || 10.03. || Pucihar, Samo || Pojbič, Taja || Novel, Matija
|-
| Korošec, Tinkara || Superbakterije in novi pristopi k razumevanju vzroka rezistence || https://www.sciencedaily.com/releases/2022/02/220217181730.htm
|| 04.03. || 07.03. || 10.03. || Kovaček, Lucija || Trček, Laura || Petrovič, Filip
|-
| Krašna, Deni || Odkrit ključ za nadzor celične smrti || https://www.sciencedaily.com/releases/2022/02/220218100724.htm || 04.03. || 07.03. || 10.03. || Stojić, Ivana || Bernik, Miha || Kolenc, Klara
|-
| Mezek, Tajda || Multipla skleroza verjetno posledica okužbe z Epstein-Barr virusom || https://www.sciencedaily.com/releases/2022/01/220113151342.htm || 04.03. || 07.03. || 10.03. || Trajković, Miljan || Jeromelj, Tonja || Koren, Žiga
|-
| Auer, Špela || Vpliv proteina na vnetja || https://www.sciencedaily.com/releases/2022/01/220125124029.htm || 11.03. || 14.03. || 17.03. || Žerovnik, Klara || Poljanšek, Aleš || Matek, Nik
|-
| Mikoš, Ula || Unikaten tubulin, ki se v amebi igra skrivalnice || https://www.sciencedaily.com/releases/2022/02/220225085843.htm || 11.03. || 14.03. || 17.03. || Zupanc, Lara || Vogrič, Vanja || Trost, Teo
|-
| Mužič, Taja || Smrtonosna kombinacija, ki neposredno sproži celično smrt || https://www.sciencedaily.com/releases/2022/01/220113111451.htm || 11.03. || 14.03. || 17.03. || Petrov, Mario || Vranješ, Tin || Varlamov, Mark
|-
| Rajterič, Lara || Z novim sistemom do hitrejšega nadzora nad nanodelci za dostavo zdravil || https://www.sciencedaily.com/releases/2022/02/220210114055.htm || 11.03. || 14.03. || 17.03. || Trobiš, Veronika || Agrež, Tim-David || Justin, Klemen
|-
| Simonič, Laura || Yin in Yang mitohondrijske arhitekture || https://www.sciencedaily.com/releases/2022/02/220210154147.htm || 11.03. || 14.03. || 17.03. || Velkovska, Tamara || Bunc, Zara || Kresal, Martin
|-
| Kristanc, Pia || Proteinska struktura odkriva mehanizem rezistence proti zdravilom pri bakterijah || https://www.sciencedaily.com/releases/2022/02/220218080243.htm || 18.03. || 21.03. || 24.03. || Fink, Luka || Pucihar, Samo || Pečovnik Wutt, Naja
|-
| Lah, Urša || Kolibaktin; bakterijski toksin, ki sproži indukcijo profaga ||https://www.sciencedaily.com/releases/2022/02/220223111242.htm || 18.03. || 21.03. || 24.03. || Kogoj, Lena || Kovaček, Lucija || Pojbič, Taja
|-
| Mohar, Teja || Zaznavanje proteinskih interakcij || https://www.sciencedaily.com/releases/2022/02/220223104855.htm || 18.03. || 21.03. || 24.03. || Korošec, Tinkara || Stojić, Ivana || Trček, Laura
|-
| Tušek, Marcel || Protein, ki izrazito pospeši izrazitev genov || https://www.sciencedaily.com/releases/2022/03/220310143750.htm || 18.03. || 21.03. || 24.03. || Krašna, Deni || Trajković, Miljan || Bernik, Miha
|-
| Brajer, Mirta || Sodelovanje virusov in bakterij pri nastanku raka || https://www.sciencedaily.com/releases/2022/02/220224112615.htm || 25.03. || 28.03. || 31.03. || Mezek, Tajda || Žerovnik, Klara || Jeromelj, Tonja
|-
| Kastelic, Gal || Popravilo poškodb v DNK || https://www.sciencedaily.com/releases/2022/03/220308155623.htm || 25.03. || 28.03. || 31.03. || Auer, Špela || Zupanc, Lara || Poljanšek, Aleš
|-
| Malik, Lara || || || 25.03. || 28.03. || 31.03. || Mikoš, Ula || Petrov, Mario || Vogrič, Vanja
|-
| Novel, Matija || || https://www.sciencedaily.com/releases/2022/02/220211102033.htm || 25.03. || 28.03. || 31.03. || Mužič, Taja || Trobiš, Veronika || Vranješ, Tin
|-
| Petrovič, Filip || || https://www.sciencedaily.com/releases/2022/01/220105103131.htm || 25.03. || 28.03. || 31.03. || Rajterič, Lara || Velkovska, Tamara || Agrež, Tim-David
|-
| Kolenc, Klara ||Odkrili kako virusi povzročijo avtoimune bolezni ||https://www.sciencedaily.com/releases/2022/02/220228103805.htm || 01.04. || 04.04. || 07.04. || Simonič, Laura || Fink, Luka || Bunc, Zara
|-
| Koren, Žiga || || || 01.04. || 04.04. || 07.04. || Kristanc, Pia || Kogoj, Lena || Pucihar, Samo
|-
| Matek, Nik || || || 01.04. || 04.04. || 07.04. || Lah, Urša || Korošec, Tinkara || Kovaček, Lucija
|-
| Trost, Teo || || || 01.04. || 04.04. || 07.04. || Mohar, Teja || Krašna, Deni || Stojić, Ivana
|-
| Varlamov, Mark || Razmnoževanje virusa ošpic || https://www.sciencedaily.com/releases/2021/09/210923115553.htm || 01.04. || 04.04. || 07.04. || Tušek, Marcel || Mezek, Tajda || Trajković, Miljan
|-
| Justin, Klemen || Protein SARS-CoV-2 krivec za okužbe, a tudi pot do rešitve || https://www.sciencedaily.com/releases/2022/02/220216121828.htm || 08.04. || 11.04. || 14.04. || Brajer, Mirta || Auer, Špela || Žerovnik, Klara
|-
| Kresal, Martin || || || 08.04. || 11.04. || 14.04. || Kastelic, Gal || Mikoš, Ula || Zupanc, Lara
|-
| Pečovnik Wutt, Naja || || || 08.04. || 11.04. || 14.04. || Malik, Lara || Mužič, Taja || Petrov, Mario
|-
| Pojbič, Taja || || || 08.04. || 11.04. || 14.04. || Novel, Matija || Rajterič, Lara || Trobiš, Veronika
|-
| Trček, Laura || || || 08.04. || 11.04. || 14.04. || Petrovič, Filip || Simonič, Laura || Velkovska, Tamara
|-
| Bernik, Miha || || || 15.04. || 18.04. || 21.04. || Kolenc, Klara || Kristanc, Pia || Fink, Luka
|-
| Jeromelj, Tonja || || || 15.04. || 18.04. || 21.04. || Koren, Žiga || Lah, Urša || Kogoj, Lena
|-
| Poljanšek, Aleš || Nov koncept za boj proti odpornosti bakterij na antibiotike || https://www.sciencedaily.com/releases/2022/02/220222135331.htm || 15.04. || 18.04. || 21.04. || Matek, Nik || Mohar, Teja || Korošec, Tinkara
|-
| Vogrič, Vanja || || || 15.04. || 18.04. || 21.04. || Trost, Teo || Tušek, Marcel || Krašna, Deni
|-
| Vranješ, Tin || || || 15.04. || 18.04. || 21.04. || Varlamov, Mark || Brajer, Mirta || Mezek, Tajda
|-
| Agrež, Tim-David || || || 22.04. || 25.04. || 28.04. || Justin, Klemen || Kastelic, Gal || Auer, Špela
|-
| Bunc, Zara || || || 22.04. || 25.04. || 28.04. || Kresal, Martin || Malik, Lara || Mikoš, Ula
|-
| Pucihar, Samo || || || 22.04. || 25.04. || 28.04. || Pečovnik Wutt, Naja || Novel, Matija || Mužič, Taja
|-
| Dehondt, Johan || || || 22.04. || 25.04. || 28.04. || || ||
|-
| Vitard, Arthur || || || 22.04. || 25.04. || 28.04. || || ||
|-
| Kovaček, Lucija || || https://www.sciencedaily.com/releases/2022/03/220301192417.htm || 29.04. || 02.05. || 05.05. || Pojbič, Taja || Petrovič, Filip || Rajterič, Lara
|-
| Stojić, Ivana ||Biološke nevrone kmalu nadomestili umetni ||https://www.sciencedaily.com/releases/2022/02/220222121302.htm || 29.04. || 02.05. || 05.05. || Trček, Laura || Kolenc, Klara || Simonič, Laura
|-
| Trajković, Miljan || || || 29.04. || 02.05. || 05.05. || Bernik, Miha || Koren, Žiga || Kristanc, Pia
|-
| Žerovnik, Klara || || || 29.04. || 02.05. || 05.05. || Jeromelj, Tonja || Matek, Nik || Lah, Urša
|-
| Zupanc, Lara || || https://www.sciencedaily.com/releases/2022/02/220228190958.htm || 29.04. || 02.05. || 05.05. || Poljanšek, Aleš || Trost, Teo || Mohar, Teja
|-
| Petrov, Mario || || || 06.05. || 09.05. || 12.05. || Vogrič, Vanja || Varlamov, Mark || Tušek, Marcel
|-
| Trobiš, Veronika || || || 06.05. || 09.05. || 12.05. || Vranješ, Tin || Justin, Klemen || Brajer, Mirta
|-
| Velkovska, Tamara || || || 06.05. || 09.05. || 12.05. || Agrež, Tim-David || Kresal, Martin || Kastelic, Gal
|}

==Naloga==
* Samostojno pripraviti seminar, katerega tema je novica iz področja biokemije na portalu [http://www.sciencedaily.com ScienceDaily], ki je bila objavljena kasneje kot '''1. avgusta 2021'''. Osnova za seminar naj bo znanstveni članek, ki je podlaga za to novico. Poleg tega članka za seminar uporabite še najmanj pet drugih virov, od teh vsaj še dva druga znanstvena članka, ki se navezujeta na to vsebino.
* Članke na temo lahko iščete [https://scholar.google.com/ z Google učenjakom].
* Naslov izbrane teme (naslov seminarja v slovenščini) in povezavo do novice vpišite v tabelo seminarjev takoj ko ste si izbrali temo, najkasneje pa en teden pred rokom za oddajo .
* [[TBK2021 Povzetki seminarjev|Povzetek seminarja]] opišete na wikiju v približno 200 besedah – najkasneje do dne, ko morate oddati seminar recenzentom.
* Povezavo do povzetka vnesete v tabelo seminarjev tekočega letnika.
* Seminar pripravite v obliki seminarske naloge (pisava Cambria, font 11, enojni razmak, 2,5 cm robovi; tekst naj obsega okoli 1000 besed), vsebuje naj 1–2 sliki. Slika mora imeti legendo in v besedilu mora biti na ustreznem mestu sklic na sliko. Vse uporabljene vire citirajte v tekstu, kot npr. (Nobel, 2010), na koncu pa navedite točen seznam literature, kot je opisano spodaj!
* Celotni seminar naj obsega 2 strani A4 formata (po možnosti dvostransko tiskanje).
* Seminar oddajte do datuma oddaje, ki je naveden v tabeli v elektronski obliki z uporabo [http://bio.ijs.si/~zajec/tbk/poslji/ tega obrazca].
* Vsi seminarji so v elektronski obliki dostopni [http://bio.ijs.si/~zajec/tbk/poslji/bioseminar/ tukaj].
* Recenzenti do dneva določenega v tabeli določijo popravke in podajo oceno pisnega dela, v predpisanem formatu elektronskega obrazca na internetu. Povezava je objavljena v [spletni učilnici https://ucilnica.fkkt.uni-lj.si/].
* Ustna predstavitev sledi na dan, ki je vpisan v tabeli. Za predstavitev je na voljo 10 minut. Recenzenti morajo biti na predstavitvi prisotni. Prvi recenzent vodi predstavitve in razpravo ter skrbi za to, da vse poteka v zastavljenih časovnih okvirih.
* Predstavitvi sledi razprava do 5 minut. Sledijo vprašanja prisotnih, recenzenti postavijo vsak vsaj dve vprašanji in na koncu podajo oceno predstavitve, tako kot ostali kolegi.
* En dan pred predstavitvijo na strežnik oddajte tudi končno verzijo. Na dan predstavitve morate oddati tudi končno (popravljeno) in natisnjeno verzijo seminarja v enem izvodu.
* Seminarska naloga in povzetek na wikiju morajo biti v slovenskem jeziku!

'''Torej, povzeto''':

1. Seminarsko nalogo avtor do določenega datuma odda [http://bio.ijs.si/~zajec/tbk/poslji/ tukaj], istočasno pa se povzetek v odda [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/TBK2021_Povzetki_seminarjev tukaj].

2. Do določenega datuma recenzenti pregledajo nalogo in oddajo datoteko z morebitnimi komentarji/popravki [http://bio.ijs.si/~zajec/tbk/poslji/ tukaj], istočasno pa oddajo svojo ''recenzentsko'' oceno preko povezave v [https://ucilnica.fkkt.uni-lj.si/ spletni učilnici].

3. Avtor pripravi končno obliko seminarske naloge in jo odda [http://bio.ijs.si/~zajec/tbk/poslji/ tukaj] vsaj 1 dan pred predstavitvijo.

4. Po predstavitvi ''vsi'' (tako recenzenti kot ostali kolegi) oddate oceno predstavitve preko povezave v [https://ucilnica.fkkt.uni-lj.si/ spletni učilnici].

Ne pozabite na pravila pri poimenovanju datotek.

==Imena datotek==
Prosim vas, da vse datoteke, ki jih pošiljate, poimenujete po spodnjih pravilih. '''Ne uporabljajte ČŽŠčžš!'''
Poslati morate naslednje datoteke:
* TBK_2022_Priimek_Ime.docx za seminar, npr. TBK_2022_Guncar_Gregor.docx
* TBK_2022_Priimek_ime_final.docx za končno verzijo seminarja
* TBK_2022_Priimek_Ime_rec_Priimek2.docx za recenzijo ('''''ne''''' TBK_2022_Priimek_Ime.docx_rec_Priimek2.docx), kjer je Priimek2 priimek recenzenta, npr. TBK_2022_Guncar_Gregor_rec_Scott.docx (če se pišete Scott in odajate recenzijo za seminar, ki ga je napisal Gunčar)
* TBK_2022_Priimek_Ime.pdf za prezentacijo (PowerPoint -> Shrani kot PDF), npr TBK_2022_Guncar_Gregor.pdf
* TBK_2022_Priimek_Ime_clanek.pdf za datoteko PDF, ki vsebuje izvirni članek, npr. TBK_2022_Guncar_Gregor_clanek.pdf

==Ocenjevanje seminarjev==
Recenzenti ocenijo seminar tako, da izpolnijo [https://forms.office.com/r/8i5ma9ZvQZ recenzentsko poročilo] na spletu.

== Mnenje o predstavitvi ==
Vsak posameznik '''mora''' oceniti seminar tako, da odda svoje [https://forms.office.com/r/LvF8vvL7mT mnenje] najkasneje v enem tednu po predstavitvi. Kdor na seminarju ni bil prisoten, mnenja '''ne sme''' oddati.

==Urejanje spletnih strani na wikiju==
Wiki so razvili zato, da lahko spletne vsebine ureja vsakdo. Ukazi so preprosti, dokler si ne zamislite česa prav posebnega. Vseeno pa je Word v primerjavi z wikijem pravo čudežno orodje... Če imate težave z oblikovanjem besedila, si preberite poglavje o urejanju wiki-strani na Wikipediji ([http://en.wikipedia.org/wiki/Help:Editing tule] v angleščini in [http://sl.wikipedia.org/wiki/Wikipedija:Urejanje_strani tu] v slovenščini). Pomaga tudi, če pogledate, kako je zapisana kakšna stran, ki se vam zdi v redu: kliknite na zavihek 'Uredite stran' in si poglejte, kako so vpisane povezave, kako nov odstavek in podobno. ''Na koncu seveda pod oknom za urejanje kliknite na 'Prekliči'.''

==Faktor vpliva==
Faktor vpliva (angl. impact factor) neke revije pove, kolikokrat so bili v poprečju citirani članki v tej reviji v dveh letih skupaj pred objavo tega faktorja. Faktorje vpliva za posamezno revijo lahko najdete v [https://plus.si.cobiss.net/opac7/jcr COBISS-u]. V polje "Naslov revije" vnesite ime revije, za katero želite izvedeti faktor vpliva, in pritisnite na gumb POIŠČI. Če želite videti vse revije, enostavno v iskalno polje vpišite *. V skrajnem desnem stolpcu se bodo izpisali faktorji vpliva za revije, ki ustrezajo vašim iskalnim kriterijem. Zadetkov za posamezno revijo je več zato, ker so navedeni faktorji vpliva za posamezno leto. Za tekoče leto faktorji vpliva še niso objavljeni, zato se orientirajte po faktorjih vpliva zadnjih par let. Če faktorja vpliva za vašo izbrano revijo ne najdete v bazi COBISS, potem izberite članek iz kakšne druge revije.

==Citiranje virov==
Citiranje je možno po več shemah, važno je, da se v seminarju držite ene same. Temeljno načelo je, da je treba vir navesti na tak način, da ga je mogoče nedvoumno poiskati. Sicer pa ima vsaka revija lahko svoj način citiranja, ki ga je treba pri pisanju članka upoštevati. '''Citiranje knjig:''' Priimek, I. ''Naslov''. Kraj: Založba, letnica. Priimek, I. ''Naslov: podnaslov''. Izdaja. Kraj: Založba, letnica. Zbirka, številka. ISBN. Boyer, R. ''Temelji biokemije''. Ljubljana: Študentska založba, 2005. Glick BR in Pasternak JJ. ''Molecular biotechnology: principles and applications of recombinant DNA''. 3. izdaja. Washington: ASM Press, 2003. ISBN 1-55581-269-4. Če so avtorji trije, je beseda in med drugim in tretjim avtorjem. Če so avtorji več kot trije, napišemo samo prvega in dopišemo ''et al''. (in drugi, po latinsko). Vse, kar je latinsko, pišemo poševno (npr. tudi imena rastlin in živali, pojme ''in vivo'', ''in vitro'' ipd.). '''Citiranje člankov:''' Priimek, I. Naslov. ''Naslov revije'', letnica, letnik, številka, strani. Lartigue C. ''et al''. Genome transplantation in bacteria: changing one species to another. ''Science'', 2007, letn. 317, str. 632-638.Alternativni način citiranja (predvsem v družboslovju) je po pravilih APA, kjer članke citirajo takole: Priimek, I. (letnica, številka). Naslov. Naslov revije, strani. Lartigue C. ''et al.'' (2007, 317) Genome transplantation in bacteria: changing one species to another. ''Science'', 632-638.Revija Science uporablja skrajšani zapis: C. Lartigue ''et al''. Science 317, 632 (2007) V diplomah na FKKT je treba navesti vire tako, da izpišete tudi naslov citiranega dela in strani od-do (ne samo začetne). '''Citiranje spletnih virov:''' Priimek, I. ''Naslov dokumenta''. Izdaja. Kraj: Založnik, letnica. Datum zadnjega popravljanja. [Datum citiranja.] spletni naslov strangeguitars. ''On the brink of artificial life''. 6. 10. 2007. [citirano 13. 11. 2007] http://www.metafilter.com/65331/On-the-brink-of-artificial-life Navedemo čim več podatkov; pogosto vseh iz pravila ne boste našli.