Wiki FKKT - User contributions [en]

Bakterijski sistemi toksin-antitoksin, usmerjeni proti fagom

2019-04-23T05:17:01Z

Neža Žerjav: /* mazEF */

==Uvod==
Bakterije so v procesu koevolucije razvile različne sisteme za boj proti bakteriofagom. Tako lahko za zaustavitev razmnoževanja faga uporabljajo tudi sisteme celičnega samomora kot altruistični način obrambe ostalih celic v populaciji. Ti sistemi so postinfekcijski obrambni mehanizmi, ki preprečijo različne stopnje razvoja faga. Dva znana sistema izločanja fagov v bakterijah sta sistem zaustavitve infekcije (ang. 'abortive infection systems' ali Abi), in sistemi (moduli) toksin-antitoksin (TA). Ti sistemi so oblike naravne imunosti v bakterijah. Moduli TA aktivno sodelujejo pri več pomembnih celičnih procesih; stabilizaciji genov, celičnem samomoru, obrambi pred fagi in odzivu na stres.

==Sistemi toksin-antitoksin==
TA so majhni bicistronski operoni, ki se nahajajo na bakterijskih kromosomih ali plazmidih. V operonu je zapis za toksinski protein, pred katerim je gen za antitoksin. Oba gena se prepisujeta s skupnega promotorja. Toksin lahko onesposobi pomembne celične procese (translacijo, replikacijo in formacijo celične stene), medtem ko zapis za antitoksin uravnava aktivnost toksina. Antitoksini nevtralizirajo delovanje svojih toksinov na različne načine, ob odzivu na določen dražljaj pa se degradirajo in omogočijo delovanje toksinov na svoja tarčna mesta, kar povzroči reverzibilno bakteriostazo ali celično smrt.
Trenutno je znanih sedem razredov TA-sistemov (sistemi I, II, III, IV, V, VI in VII). Ločijo se glede na mehanizem nevtralizacije delovanja toksinov, ki ga uporabljajo antitoksini. Produkt gena za toksin je običajno protein, produkt gena za antitoksin pa nekodirajoča RNA (pri sistemih TA I in III) ali protein majhne molekulske mase (pri sistemih TA II, IV, V, VI in VII). Znani so primeri sistemov TA I, II, III in IV, ki delujejo proti fagom, za TA V, VI in VII pa takšna vloga še ni potrjena.

==Sistem I==
===''hok/sok''===
''hok/sok'' uvrščamo med TA sisteme tipa I, pri katerem je antitoksin protismerna RNA, ki posredno prepreči prevajanje mRNA toksina. Operon ''hok/sok'' sistema se pri ''E. coli'' nahaja na plazmidu R1, sestavljajo pa ga trije geni: ''hok'', ki zapisuje za toksin Hok, ''sok'', ki zapisuje za antitoksin in ''mok'', ki je modulator prepisovanja toksina.

====Toksin in antitoksin====
Hok mRNA vsebuje prepis genov ''hok'' in ''mok'', 3'-konec slednjega se prekriva skoraj s celotnim genom ''hok''. Sok-RNA se veže na Shine-Dalgarnovo zaporedje gena ''mok'', katerega bralni okvir se prilega Hok mRNA in ta se zato ne more prevesti. ''hok/sok'' omogoča preživetje le celicam, ki so po bakterijski delitvi prejele kopijo plazmida R1. Po delitvi celice namreč vsaka hčerinska celica vsebuje še nekaj toksina Hok, ki je stabilnejši od pripadajočega antitoksina. Celica, ki nima plazmida z zapisom za mRNA antitoksina ''sok'', propade.

====Okužba z bakteriofagom====
Ko bakteriofag T4 okuži bakterijo ''E. coli'', s proteinom Alt ADP-ribozilira RNA-polimerazo in ji onemogoči prepisovanje bakterijskih genov. Razpolovni čas Sok-RNA je sorazmerno kratek (30 sekund), zato se njegova koncentracija hitro zmanjša. Hok mRNA, ki je protismerna Sok-RNA ne inhibira več, se na 3'-koncu skrajša za 70 nukleotidov in prepiše v aktiven toksin Hok, ki povzroči celično smrt zaradi depolarizacije celične membrane. Vse to se zgodi dovolj hitro, da litični cikel bakteriofaga ne more poteči.

==Sistem II==
===''mazEF''===
Sistem mazEF uvrščamo med bakterijske sisteme toksin-antitoksin tipa II, za katere je značilno, da je antitoksin protein, ki z direktno interakcijo inhibira toksični protein. Modul ''mazEF'' se pri bakteriji ''Escherichia coli'' nahaja na kromosomu in deluje pod nadzorom operona ''reI'', ki poleg genov ''reIA'', ''mazF'', ''mazE'' in ''mazG'' vsebuje tudi tri promotorje; P1, P2 in P3. Slednja nadzorujeta prepisovanje genov ''mazF'', ''mazE'' in ''mazG''. Življenjska doba molekule toksina je daljša kot življenjska doba antitoksina, ki ga proteaza ClpA neprestano razgrajuje. V primeru sistema ''mazEF'' je razpolovni čas toksina nekaj ur, antitoksina pa le nekaj minut, zato je preživetje bakterije odvisno od neprestane sinteze antitoksina.

====Toksin in antitoksin====
MazF je sekvenčno specifična mRNA-interferaza, ki na mRNA, nevezani na ribosome, prepoznava nukleotidno zaporedje ACA, ki ga cepi na 3'- ali 5'-koncu prvega adenilatnega ostanka. Poleg tega MazF odcepi tudi prvih 43 nukleotidov na 3'-koncu ribosomske podenote 16S, ki predstavljajo anti-Shine-Dalgarnovo zaporedje, potrebno za vezavo na mRNA. Antitoksin MazE je zgrajen iz N-končne dimerizacijske domene in C-končne domene, ki se lahko namesto mRNA veže v aktivno mesto MazF in ga tako inhibira. Toksin in antitoksin tvorita heteroheksamerni kompleks MazEF, zgrajen iz enega dimera antitoksina, ki je ugnezden med dva dimera antitoksina. Razgradnja mRNA, do katere pride, ko toksin ni inhibiran, onemogoči sintezo proteinov, potrebnih za normalno delovanje celice, kar povzroči celično smrt.

====Regulacija====
Gen ''reIA'' zapisuje za protein ReIA, ki v primeru pomanjkanja aminokislin sintetizira gvanozin pentafosfat ali gvanozin tetrafosfat. (p)ppGpp deluje kot zaviralec transkripcije, kar vodi do zmanjšanja koncentracije antitoksina MazE. MazG, ki je produkt gena ''mazG'', je nukleotid trifosfat pirofosfohidrolaza, ki razgrajuje (p)ppGpp in s tem bakterijski celici omogoča preživetje. Prisotna je tudi avtoinhibicija, ko se kompleks MazEF veže na promotorja P2 in P3 ter s tem inhibira prepisovanje.

====Funkcija====
Celična smrt ima pri ''E. coli'' pomen za preživetje celotne bakterijske kolonije. Sistem ''mazEF'' se namreč aktivira, ko so razmere za preživetje neugodne, na primer pri povišani temperaturi, pomanjkanju hranil, v prisotnosti antibiotikov ali ob okužbi z bakteriofagom. Bakteriofag P1 v bakterijo vnese gen za zapis proteina Doc, ki prepreči translacijo, kar vodi zmanjšanje koncentracije antitoksina in posledično v celično smrt. Smrt bakterijske celice onemogoči bakteriofagu, da bi prešel v litično fazo in se razširil po celotni bakterijski koloniji.

==Sistem III==
===AbiQ===
AbiQ je mehanizem, usmerjen proti fagom. Najden je bil na naravnem plazmidu bakterije ''Lactococcus lactis'', grampozitivne bakterije, ki se uporablja v mlečni industriji, znana pa je tudi po tem, da je postala prva gensko spremenjena bakterija, uporabljena za zdravljenje hudih bakterijskih okužb. Mehanizem AbiQ je sistem toksin-antitoksin tipa III, ki temelji na direktni interakciji med proteinom toksina in RNA antitoksina, ki inhibira učinke toksina. Bakterija ''Lactococcus lactis'' se je izkazala za zelo uporabno, saj so z njenim modelom odkrili že 23 možnih obrambnih mehanizmov, od katerih je na molekularni ravni raziskanih le nekaj. Navadno je fenotip odpornosti mediiran z enim genom gostitelja. Obstajajo izjeme: AbiE, AbiG, AbiL, AbiT in AbiU so zakodirani z dvema genoma, sistem AbiR s štirimi geni. Večina teh genov je bila najdena na plazmidih. Njihovi načini delovanja so slabo raziskani, zaradi velike raznolikosti in nezadostnega biološkega poznavanja učinka bakteriofagov na bakterijo ''Lactococcus lactis''.

Kodirajoč gen za mehanizem AbiQ, je bil izoliran iz naravnega plazmida pSRQ900 seva bakterije ''Lactococcus lactis'' W-37. Okužba celice, preprečena z AbiQ mehanizmom, vodi v kopičenje nerazvite oblike virusne DNA v gostitelju. V eni od raziskav so testirali učinkovitost AbiQ mehanizma proti trem gensko različnim litičnim fagom. AbiQ se je izkazal za zelo učinkovitega v primeru fagov p2 in c21. Ostali Abi mehanizmi so manj učinkoviti in AbiQ ne bi mogli konkurirati, razen če bi mutiran fag zaobšel ta obrambni mehanizem.

V mehanizmu AbiQ sodeluje protein ABIQ, ki je endoribonukleaza. Ta protein je sestavljen iz 172 aminokislinskih ostankov, regulirajo ga molekule RNA različnih inhibitorjev. V stresnih pogojih in ob okužbi s fagi lahko določen protein bakteriofaga destabilizira uravnalni kompleks tako, da interagira z antitoksinom ali pa da spremeni aktivnost samega proteina ABIQ. Sprostitev toksina omogoči cepitev faga in celične mRNA, s čimer zatre rast in širjenje fagov. Mehanizem AbiQ se lahko tudi optimizira z eno samo mutacijo v sekundarni strukturi molekule RNA. Boljše razumevanja delovanja različnih mehanizmov toksin-antitoksin je ključ do hitrega razvoja novih strategij, za preprečitev evolucije fagov.

===ToxIN===
Mehanizem AbiQ je po načinu delovanja podoben drugemu Abi mehanizmu, imenovanemu ToxIN. ToxIN najdemo na plazmidu bakterije ''Pectobacterium atrosepticum'' in prav tako spada med sisteme toksin-antitoksin tipa III. Antitoksin ToxI je sestavljen iz 36 nukleotidov nekodirajoče RNA, ki jo cepi toksin ToxN. Nastali manjši fragment RNA interagira s ToxN in skupaj tvorita trikotni heteroheksamerni kompleks, ki inhibira toksin. Sekundarna zgradba ToxI RNA je esencialna za aktivnost antitoksina. Pod stresnimi pogoji je ToxN prost in se usmeri na mRNA celice, kar vodi v zaustavitev celične rasti in prepreči replikacijo fagov. ToxIN torej ubije bakterijske celice okužene s fagi, tako da izloči ribonukleinski toksin ToxN.

==Sistem IV==
===CbeA/CbtA===
Toksin in antitoksin sta proteina, ki med seboj ne reagirata, temveč delujeta na isto tarčno mesto. Toksin in antitoksin tekmujeta za interakcijo s tem mestom, pri čemer toksin inhibira, antitoksin pa promovira opravljanje funkcije mesta. Antitoksin uravnava transkripcijo lastnega gena in gena za toksin. Možna je tudi posttranslacijska modifikacija toksina, ki privede do zmanjšane stabilnosti. Bakteriofagi lahko preprečijo abortivno infekcijo, ki temelji na sistemu toksin-antitoksin tip IV.
Najbolj znan primer sistema toksin-antitoksin tega tipa je CbeA/CbtA v sevu K-12 bakterije ''E. coli''. Toksin CbtA preprečuje polimerizacijo citoskeletnih proteinov MreB in FtsZ, kar onemogoči delitev celice. Antitoksin CbeA se veže neposredno na proteina MreB in FtsZ ter pospešuje njuno polimerizacijo. CbeA izniči delovanje toksina CbtA, podobno deluje tudi proti drugimi inhibitorjem polimerizacije citoskeletnih proteinov.

===AbiEi/AbiEii===
Drugi opisani sistem tipa IV je AbiEi/AbiEii v ''Streptococcus agalactiae''. Sistem AbiEi/AbiEii je sicer prisoten v več kot 600 bakterijah in arhejah. Toksin AbiEii je nukleotid transferaza iz naddružine proteinov DUF1814, ki specifično prenaša GTP na še neznane celične lokacije. Antitoksin AbiEi je protein, ki promovira delovanje tarčnega mesta, kar uniči učinek toksina AbiEii na tarčno mesto. AbiEi je tudi transkripcijski regulator ''abiE'' operona, ki vsebuje gene za toksin AbiEii in antitoksin AbiEi, ki se prekrivata za štiri bazne pare. AbiEi ima v N-končni domeni (NTD) krilati motiv tipa vijačnica-zavoj-vijačnica (wHTH) in pozitivno nabito površino C-končne domene (CTD), kar omogoča represijo ''abiE'' operona. Dve molekuli AbiEi se vežeta na abiE promotor; njuni NTD se vežeta na visoko ohranjeni invertirani ponavljajoči se sekvenci IR1 ter IR2 iz enajstih baznih parov, CTD pa se vežeta na sosednji manj ohranjeni regiji. AbiEi nato dimerizira preko C-končnih domen. Nastali dimer povzroči zvitje promotorja ''abiE'' za 72°. Pozicije promotorja so na mestih od -35 do -10 zasedene in RNA-polimeraza se nanje ne more vezati. AbiEi poleg negativne avtoregulacije prepisovanja lastnega gena, prepreči tudi prepisovanje gena za toksin AbiEii in ga s tem inhibira. Znano je, da je sistem AbiEi/AbiEii pomembno sredstvo abortivne infekcije s pomočjo celičnega samomora, s čimer preprečuje proliferacijo fagov, njegov molekularni mehanizem pa ni znan.

==Viri==
- Ramisetti B. C. M. ''et al.'' mazEF-mediated programmed cell death in bacteria: "what is this?". Critical Reviews in Microbiology, 2015, 41:1, 89-100.

- Thisted T ''et al.''Mechanism of Post-segregational Killing by the ''hok/sok'' System of Plasmid P1. Journal of Molecular Biolgy, 1992, 223, 41-54.

- Samson J. E. Structure and activity of AbiQ, a lactococcal endoribonuclease belonging to the type III toxin-antitoxin system. Mol. Microbiol. 87(4), 756-68 (2013).

- Short F. L. ''et al.'' The bacterial Type III toxin-antitoxin system, ToxIN, is a dynamic protein-RNA complex with stability-dependent antiviral abortive infection activity. Scientific Reports 8, 1013 (2018).

- Harms A. ''et al.'' Toxins, Targets, and Triggers: An Overview of Toxin-Antitoxin Biology. Cell, 2018, 70, 768-784.

- Hampton H. G. ''et al'' AbiEi Binds Cooperatively to the Type IV abiE Toxin-Antitoxin Operator Via a Positively-Charged Surface and Causes DNA Bending and Negative Autoregulation. Journal of Molecular Biology, 2018, 430, 1141-1156.

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

Bakterijski sistemi toksin-antitoksin, usmerjeni proti fagom

2019-04-23T05:16:05Z

Neža Žerjav: /* Okužba z bakteriofagom */

==Uvod==
Bakterije so v procesu koevolucije razvile različne sisteme za boj proti bakteriofagom. Tako lahko za zaustavitev razmnoževanja faga uporabljajo tudi sisteme celičnega samomora kot altruistični način obrambe ostalih celic v populaciji. Ti sistemi so postinfekcijski obrambni mehanizmi, ki preprečijo različne stopnje razvoja faga. Dva znana sistema izločanja fagov v bakterijah sta sistem zaustavitve infekcije (ang. 'abortive infection systems' ali Abi), in sistemi (moduli) toksin-antitoksin (TA). Ti sistemi so oblike naravne imunosti v bakterijah. Moduli TA aktivno sodelujejo pri več pomembnih celičnih procesih; stabilizaciji genov, celičnem samomoru, obrambi pred fagi in odzivu na stres.

==Sistemi toksin-antitoksin==
TA so majhni bicistronski operoni, ki se nahajajo na bakterijskih kromosomih ali plazmidih. V operonu je zapis za toksinski protein, pred katerim je gen za antitoksin. Oba gena se prepisujeta s skupnega promotorja. Toksin lahko onesposobi pomembne celične procese (translacijo, replikacijo in formacijo celične stene), medtem ko zapis za antitoksin uravnava aktivnost toksina. Antitoksini nevtralizirajo delovanje svojih toksinov na različne načine, ob odzivu na določen dražljaj pa se degradirajo in omogočijo delovanje toksinov na svoja tarčna mesta, kar povzroči reverzibilno bakteriostazo ali celično smrt.
Trenutno je znanih sedem razredov TA-sistemov (sistemi I, II, III, IV, V, VI in VII). Ločijo se glede na mehanizem nevtralizacije delovanja toksinov, ki ga uporabljajo antitoksini. Produkt gena za toksin je običajno protein, produkt gena za antitoksin pa nekodirajoča RNA (pri sistemih TA I in III) ali protein majhne molekulske mase (pri sistemih TA II, IV, V, VI in VII). Znani so primeri sistemov TA I, II, III in IV, ki delujejo proti fagom, za TA V, VI in VII pa takšna vloga še ni potrjena.

==Sistem I==
===''hok/sok''===
''hok/sok'' uvrščamo med TA sisteme tipa I, pri katerem je antitoksin protismerna RNA, ki posredno prepreči prevajanje mRNA toksina. Operon ''hok/sok'' sistema se pri ''E. coli'' nahaja na plazmidu R1, sestavljajo pa ga trije geni: ''hok'', ki zapisuje za toksin Hok, ''sok'', ki zapisuje za antitoksin in ''mok'', ki je modulator prepisovanja toksina.

====Toksin in antitoksin====
Hok mRNA vsebuje prepis genov ''hok'' in ''mok'', 3'-konec slednjega se prekriva skoraj s celotnim genom ''hok''. Sok-RNA se veže na Shine-Dalgarnovo zaporedje gena ''mok'', katerega bralni okvir se prilega Hok mRNA in ta se zato ne more prevesti. ''hok/sok'' omogoča preživetje le celicam, ki so po bakterijski delitvi prejele kopijo plazmida R1. Po delitvi celice namreč vsaka hčerinska celica vsebuje še nekaj toksina Hok, ki je stabilnejši od pripadajočega antitoksina. Celica, ki nima plazmida z zapisom za mRNA antitoksina ''sok'', propade.

====Okužba z bakteriofagom====
Ko bakteriofag T4 okuži bakterijo ''E. coli'', s proteinom Alt ADP-ribozilira RNA-polimerazo in ji onemogoči prepisovanje bakterijskih genov. Razpolovni čas Sok-RNA je sorazmerno kratek (30 sekund), zato se njegova koncentracija hitro zmanjša. Hok mRNA, ki je protismerna Sok-RNA ne inhibira več, se na 3'-koncu skrajša za 70 nukleotidov in prepiše v aktiven toksin Hok, ki povzroči celično smrt zaradi depolarizacije celične membrane. Vse to se zgodi dovolj hitro, da litični cikel bakteriofaga ne more poteči.

==Sistem II==
===''mazEF''===
Sistem mazEF uvrščamo med bakterijske sisteme toksin-antitoksin tipa II, za katere je značilno, da je antitoksin protein, ki z direktno interakcijo inhibira toksični protein. Modul mazEF se pri bakteriji ''Escherichia coli'' nahaja na kromosomu in deluje pod nadzorom operona ''reI'', ki poleg genov ''reIA'', ''mazF'', ''mazE'' in ''mazG'' vsebuje tudi tri promotorje; P1, P2 in P3. Slednja nadzorujeta prepisovanje genov ''mazF'', ''mazE'' in ''mazG''. Življenjska doba molekule toksina je daljša kot življenjska doba antitoksina, ki ga proteaza ClpA neprestano razgrajuje. V primeru sistema ''mazEF'' je razpolovni čas toksina nekaj ur, antitoksina pa le nekaj minut, zato je preživetje bakterije odvisno od neprestane sinteze antitoksina.

====Toksin in antitoksin====
MazF je sekvenčno specifična mRNA-interferaza, ki na mRNA, nevezani na ribosome, prepoznava nukleotidno zaporedje ACA, ki ga cepi na 3'- ali 5'-koncu prvega adenilatnega ostanka. Poleg tega MazF odcepi tudi prvih 43 nukleotidov na 3'-koncu ribosomske podenote 16S, ki predstavljajo anti-Shine-Dalgarnovo zaporedje, potrebno za vezavo na mRNA. Antitoksin MazE je zgrajen iz N-končne dimerizacijske domene in C-končne domene, ki se lahko namesto mRNA veže v aktivno mesto MazF in ga tako inhibira. Toksin in antitoksin tvorita heteroheksamerni kompleks MazEF, zgrajen iz enega dimera antitoksina, ki je ugnezden med dva dimera antitoksina. Razgradnja mRNA, do katere pride, ko toksin ni inhibiran, onemogoči sintezo proteinov, potrebnih za normalno delovanje celice, kar povzroči celično smrt.

====Regulacija====
Gen ''reIA'' zapisuje za protein ReIA, ki v primeru pomanjkanja aminokislin sintetizira gvanozin pentafosfat ali gvanozin tetrafosfat. (p)ppGpp deluje kot zaviralec transkripcije, kar vodi do zmanjšanja koncentracije antitoksina MazE. MazG, ki je produkt gena ''mazG'', je nukleotid trifosfat pirofosfohidrolaza, ki razgrajuje (p)ppGpp in s tem bakterijski celici omogoča preživetje. Prisotna je tudi avtoinhibicija, ko se kompleks MazEF veže na promotorja P2 in P3 ter s tem inhibira prepisovanje.

====Funkcija====
Celična smrt ima pri ''E. coli'' pomen za preživetje celotne bakterijske kolonije. Sistem ''mazEF'' se namreč aktivira, ko so razmere za preživetje neugodne, na primer pri povišani temperaturi, pomanjkanju hranil, v prisotnosti antibiotikov ali ob okužbi z bakteriofagom. Bakteriofag P1 v bakterijo vnese gen za zapis proteina Doc, ki prepreči translacijo, kar vodi zmanjšanje koncentracije antitoksina in posledično v celično smrt. Smrt bakterijske celice onemogoči bakteriofagu, da bi prešel v litično fazo in se razširil po celotni bakterijski koloniji.

==Sistem III==
===AbiQ===
AbiQ je mehanizem, usmerjen proti fagom. Najden je bil na naravnem plazmidu bakterije ''Lactococcus lactis'', grampozitivne bakterije, ki se uporablja v mlečni industriji, znana pa je tudi po tem, da je postala prva gensko spremenjena bakterija, uporabljena za zdravljenje hudih bakterijskih okužb. Mehanizem AbiQ je sistem toksin-antitoksin tipa III, ki temelji na direktni interakciji med proteinom toksina in RNA antitoksina, ki inhibira učinke toksina. Bakterija ''Lactococcus lactis'' se je izkazala za zelo uporabno, saj so z njenim modelom odkrili že 23 možnih obrambnih mehanizmov, od katerih je na molekularni ravni raziskanih le nekaj. Navadno je fenotip odpornosti mediiran z enim genom gostitelja. Obstajajo izjeme: AbiE, AbiG, AbiL, AbiT in AbiU so zakodirani z dvema genoma, sistem AbiR s štirimi geni. Večina teh genov je bila najdena na plazmidih. Njihovi načini delovanja so slabo raziskani, zaradi velike raznolikosti in nezadostnega biološkega poznavanja učinka bakteriofagov na bakterijo ''Lactococcus lactis''.

Kodirajoč gen za mehanizem AbiQ, je bil izoliran iz naravnega plazmida pSRQ900 seva bakterije ''Lactococcus lactis'' W-37. Okužba celice, preprečena z AbiQ mehanizmom, vodi v kopičenje nerazvite oblike virusne DNA v gostitelju. V eni od raziskav so testirali učinkovitost AbiQ mehanizma proti trem gensko različnim litičnim fagom. AbiQ se je izkazal za zelo učinkovitega v primeru fagov p2 in c21. Ostali Abi mehanizmi so manj učinkoviti in AbiQ ne bi mogli konkurirati, razen če bi mutiran fag zaobšel ta obrambni mehanizem.

V mehanizmu AbiQ sodeluje protein ABIQ, ki je endoribonukleaza. Ta protein je sestavljen iz 172 aminokislinskih ostankov, regulirajo ga molekule RNA različnih inhibitorjev. V stresnih pogojih in ob okužbi s fagi lahko določen protein bakteriofaga destabilizira uravnalni kompleks tako, da interagira z antitoksinom ali pa da spremeni aktivnost samega proteina ABIQ. Sprostitev toksina omogoči cepitev faga in celične mRNA, s čimer zatre rast in širjenje fagov. Mehanizem AbiQ se lahko tudi optimizira z eno samo mutacijo v sekundarni strukturi molekule RNA. Boljše razumevanja delovanja različnih mehanizmov toksin-antitoksin je ključ do hitrega razvoja novih strategij, za preprečitev evolucije fagov.

===ToxIN===
Mehanizem AbiQ je po načinu delovanja podoben drugemu Abi mehanizmu, imenovanemu ToxIN. ToxIN najdemo na plazmidu bakterije ''Pectobacterium atrosepticum'' in prav tako spada med sisteme toksin-antitoksin tipa III. Antitoksin ToxI je sestavljen iz 36 nukleotidov nekodirajoče RNA, ki jo cepi toksin ToxN. Nastali manjši fragment RNA interagira s ToxN in skupaj tvorita trikotni heteroheksamerni kompleks, ki inhibira toksin. Sekundarna zgradba ToxI RNA je esencialna za aktivnost antitoksina. Pod stresnimi pogoji je ToxN prost in se usmeri na mRNA celice, kar vodi v zaustavitev celične rasti in prepreči replikacijo fagov. ToxIN torej ubije bakterijske celice okužene s fagi, tako da izloči ribonukleinski toksin ToxN.

==Sistem IV==
===CbeA/CbtA===
Toksin in antitoksin sta proteina, ki med seboj ne reagirata, temveč delujeta na isto tarčno mesto. Toksin in antitoksin tekmujeta za interakcijo s tem mestom, pri čemer toksin inhibira, antitoksin pa promovira opravljanje funkcije mesta. Antitoksin uravnava transkripcijo lastnega gena in gena za toksin. Možna je tudi posttranslacijska modifikacija toksina, ki privede do zmanjšane stabilnosti. Bakteriofagi lahko preprečijo abortivno infekcijo, ki temelji na sistemu toksin-antitoksin tip IV.
Najbolj znan primer sistema toksin-antitoksin tega tipa je CbeA/CbtA v sevu K-12 bakterije ''E. coli''. Toksin CbtA preprečuje polimerizacijo citoskeletnih proteinov MreB in FtsZ, kar onemogoči delitev celice. Antitoksin CbeA se veže neposredno na proteina MreB in FtsZ ter pospešuje njuno polimerizacijo. CbeA izniči delovanje toksina CbtA, podobno deluje tudi proti drugimi inhibitorjem polimerizacije citoskeletnih proteinov.

===AbiEi/AbiEii===
Drugi opisani sistem tipa IV je AbiEi/AbiEii v ''Streptococcus agalactiae''. Sistem AbiEi/AbiEii je sicer prisoten v več kot 600 bakterijah in arhejah. Toksin AbiEii je nukleotid transferaza iz naddružine proteinov DUF1814, ki specifično prenaša GTP na še neznane celične lokacije. Antitoksin AbiEi je protein, ki promovira delovanje tarčnega mesta, kar uniči učinek toksina AbiEii na tarčno mesto. AbiEi je tudi transkripcijski regulator ''abiE'' operona, ki vsebuje gene za toksin AbiEii in antitoksin AbiEi, ki se prekrivata za štiri bazne pare. AbiEi ima v N-končni domeni (NTD) krilati motiv tipa vijačnica-zavoj-vijačnica (wHTH) in pozitivno nabito površino C-končne domene (CTD), kar omogoča represijo ''abiE'' operona. Dve molekuli AbiEi se vežeta na abiE promotor; njuni NTD se vežeta na visoko ohranjeni invertirani ponavljajoči se sekvenci IR1 ter IR2 iz enajstih baznih parov, CTD pa se vežeta na sosednji manj ohranjeni regiji. AbiEi nato dimerizira preko C-končnih domen. Nastali dimer povzroči zvitje promotorja ''abiE'' za 72°. Pozicije promotorja so na mestih od -35 do -10 zasedene in RNA-polimeraza se nanje ne more vezati. AbiEi poleg negativne avtoregulacije prepisovanja lastnega gena, prepreči tudi prepisovanje gena za toksin AbiEii in ga s tem inhibira. Znano je, da je sistem AbiEi/AbiEii pomembno sredstvo abortivne infekcije s pomočjo celičnega samomora, s čimer preprečuje proliferacijo fagov, njegov molekularni mehanizem pa ni znan.

==Viri==
- Ramisetti B. C. M. ''et al.'' mazEF-mediated programmed cell death in bacteria: "what is this?". Critical Reviews in Microbiology, 2015, 41:1, 89-100.

- Thisted T ''et al.''Mechanism of Post-segregational Killing by the ''hok/sok'' System of Plasmid P1. Journal of Molecular Biolgy, 1992, 223, 41-54.

- Samson J. E. Structure and activity of AbiQ, a lactococcal endoribonuclease belonging to the type III toxin-antitoxin system. Mol. Microbiol. 87(4), 756-68 (2013).

- Short F. L. ''et al.'' The bacterial Type III toxin-antitoxin system, ToxIN, is a dynamic protein-RNA complex with stability-dependent antiviral abortive infection activity. Scientific Reports 8, 1013 (2018).

- Harms A. ''et al.'' Toxins, Targets, and Triggers: An Overview of Toxin-Antitoxin Biology. Cell, 2018, 70, 768-784.

- Hampton H. G. ''et al'' AbiEi Binds Cooperatively to the Type IV abiE Toxin-Antitoxin Operator Via a Positively-Charged Surface and Causes DNA Bending and Negative Autoregulation. Journal of Molecular Biology, 2018, 430, 1141-1156.

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

Bakterijski sistemi toksin-antitoksin, usmerjeni proti fagom

2019-04-23T05:13:54Z

Neža Žerjav: /* Sistemi toksin-antitoksin */

==Uvod==
Bakterije so v procesu koevolucije razvile različne sisteme za boj proti bakteriofagom. Tako lahko za zaustavitev razmnoževanja faga uporabljajo tudi sisteme celičnega samomora kot altruistični način obrambe ostalih celic v populaciji. Ti sistemi so postinfekcijski obrambni mehanizmi, ki preprečijo različne stopnje razvoja faga. Dva znana sistema izločanja fagov v bakterijah sta sistem zaustavitve infekcije (ang. 'abortive infection systems' ali Abi), in sistemi (moduli) toksin-antitoksin (TA). Ti sistemi so oblike naravne imunosti v bakterijah. Moduli TA aktivno sodelujejo pri več pomembnih celičnih procesih; stabilizaciji genov, celičnem samomoru, obrambi pred fagi in odzivu na stres.

==Sistemi toksin-antitoksin==
TA so majhni bicistronski operoni, ki se nahajajo na bakterijskih kromosomih ali plazmidih. V operonu je zapis za toksinski protein, pred katerim je gen za antitoksin. Oba gena se prepisujeta s skupnega promotorja. Toksin lahko onesposobi pomembne celične procese (translacijo, replikacijo in formacijo celične stene), medtem ko zapis za antitoksin uravnava aktivnost toksina. Antitoksini nevtralizirajo delovanje svojih toksinov na različne načine, ob odzivu na določen dražljaj pa se degradirajo in omogočijo delovanje toksinov na svoja tarčna mesta, kar povzroči reverzibilno bakteriostazo ali celično smrt.
Trenutno je znanih sedem razredov TA-sistemov (sistemi I, II, III, IV, V, VI in VII). Ločijo se glede na mehanizem nevtralizacije delovanja toksinov, ki ga uporabljajo antitoksini. Produkt gena za toksin je običajno protein, produkt gena za antitoksin pa nekodirajoča RNA (pri sistemih TA I in III) ali protein majhne molekulske mase (pri sistemih TA II, IV, V, VI in VII). Znani so primeri sistemov TA I, II, III in IV, ki delujejo proti fagom, za TA V, VI in VII pa takšna vloga še ni potrjena.

==Sistem I==
===''hok/sok''===
''hok/sok'' uvrščamo med TA sisteme tipa I, pri katerem je antitoksin protismerna RNA, ki posredno prepreči prevajanje mRNA toksina. Operon ''hok/sok'' sistema se pri ''E. coli'' nahaja na plazmidu R1, sestavljajo pa ga trije geni: ''hok'', ki zapisuje za toksin Hok, ''sok'', ki zapisuje za antitoksin in ''mok'', ki je modulator prepisovanja toksina.

====Toksin in antitoksin====
Hok mRNA vsebuje prepis genov ''hok'' in ''mok'', 3'-konec slednjega se prekriva skoraj s celotnim genom ''hok''. Sok-RNA se veže na Shine-Dalgarnovo zaporedje gena ''mok'', katerega bralni okvir se prilega Hok mRNA in ta se zato ne more prevesti. ''hok/sok'' omogoča preživetje le celicam, ki so po bakterijski delitvi prejele kopijo plazmida R1. Po delitvi celice namreč vsaka hčerinska celica vsebuje še nekaj toksina Hok, ki je stabilnejši od pripadajočega antitoksina. Celica, ki nima plazmida z zapisom za mRNA antitoksina ''sok'', propade.

====Okužba z bakteriofagom====
Ko bakteriofag T4 okuži bakterijo, s proteinom Alt ADP-ribozilira RNA-polimerazo in ji onemogoči prepisovanje bakterijskih genov. Razpolovni čas Sok-RNA je sorazmerno kratek (30 sekund), zato se njegova koncentracija hitro zmanjša. Hok mRNA, ki je protismerna Sok-RNA ne inhibira več, se na 3'-koncu skrajša za 70 nukleotidov in prepiše v aktiven toksin Hok, ki povzroči celično smrt zaradi depolarizacije celične membrane. Vse to se zgodi dovolj hitro, da litični cikel bakteriofaga ne more poteči.

==Sistem II==
===''mazEF''===
Sistem mazEF uvrščamo med bakterijske sisteme toksin-antitoksin tipa II, za katere je značilno, da je antitoksin protein, ki z direktno interakcijo inhibira toksični protein. Modul mazEF se pri bakteriji ''Escherichia coli'' nahaja na kromosomu in deluje pod nadzorom operona ''reI'', ki poleg genov ''reIA'', ''mazF'', ''mazE'' in ''mazG'' vsebuje tudi tri promotorje; P1, P2 in P3. Slednja nadzorujeta prepisovanje genov ''mazF'', ''mazE'' in ''mazG''. Življenjska doba molekule toksina je daljša kot življenjska doba antitoksina, ki ga proteaza ClpA neprestano razgrajuje. V primeru sistema ''mazEF'' je razpolovni čas toksina nekaj ur, antitoksina pa le nekaj minut, zato je preživetje bakterije odvisno od neprestane sinteze antitoksina.

====Toksin in antitoksin====
MazF je sekvenčno specifična mRNA-interferaza, ki na mRNA, nevezani na ribosome, prepoznava nukleotidno zaporedje ACA, ki ga cepi na 3'- ali 5'-koncu prvega adenilatnega ostanka. Poleg tega MazF odcepi tudi prvih 43 nukleotidov na 3'-koncu ribosomske podenote 16S, ki predstavljajo anti-Shine-Dalgarnovo zaporedje, potrebno za vezavo na mRNA. Antitoksin MazE je zgrajen iz N-končne dimerizacijske domene in C-končne domene, ki se lahko namesto mRNA veže v aktivno mesto MazF in ga tako inhibira. Toksin in antitoksin tvorita heteroheksamerni kompleks MazEF, zgrajen iz enega dimera antitoksina, ki je ugnezden med dva dimera antitoksina. Razgradnja mRNA, do katere pride, ko toksin ni inhibiran, onemogoči sintezo proteinov, potrebnih za normalno delovanje celice, kar povzroči celično smrt.

====Regulacija====
Gen ''reIA'' zapisuje za protein ReIA, ki v primeru pomanjkanja aminokislin sintetizira gvanozin pentafosfat ali gvanozin tetrafosfat. (p)ppGpp deluje kot zaviralec transkripcije, kar vodi do zmanjšanja koncentracije antitoksina MazE. MazG, ki je produkt gena ''mazG'', je nukleotid trifosfat pirofosfohidrolaza, ki razgrajuje (p)ppGpp in s tem bakterijski celici omogoča preživetje. Prisotna je tudi avtoinhibicija, ko se kompleks MazEF veže na promotorja P2 in P3 ter s tem inhibira prepisovanje.

====Funkcija====
Celična smrt ima pri ''E. coli'' pomen za preživetje celotne bakterijske kolonije. Sistem ''mazEF'' se namreč aktivira, ko so razmere za preživetje neugodne, na primer pri povišani temperaturi, pomanjkanju hranil, v prisotnosti antibiotikov ali ob okužbi z bakteriofagom. Bakteriofag P1 v bakterijo vnese gen za zapis proteina Doc, ki prepreči translacijo, kar vodi zmanjšanje koncentracije antitoksina in posledično v celično smrt. Smrt bakterijske celice onemogoči bakteriofagu, da bi prešel v litično fazo in se razširil po celotni bakterijski koloniji.

==Sistem III==
===AbiQ===
AbiQ je mehanizem, usmerjen proti fagom. Najden je bil na naravnem plazmidu bakterije ''Lactococcus lactis'', grampozitivne bakterije, ki se uporablja v mlečni industriji, znana pa je tudi po tem, da je postala prva gensko spremenjena bakterija, uporabljena za zdravljenje hudih bakterijskih okužb. Mehanizem AbiQ je sistem toksin-antitoksin tipa III, ki temelji na direktni interakciji med proteinom toksina in RNA antitoksina, ki inhibira učinke toksina. Bakterija ''Lactococcus lactis'' se je izkazala za zelo uporabno, saj so z njenim modelom odkrili že 23 možnih obrambnih mehanizmov, od katerih je na molekularni ravni raziskanih le nekaj. Navadno je fenotip odpornosti mediiran z enim genom gostitelja. Obstajajo izjeme: AbiE, AbiG, AbiL, AbiT in AbiU so zakodirani z dvema genoma, sistem AbiR s štirimi geni. Večina teh genov je bila najdena na plazmidih. Njihovi načini delovanja so slabo raziskani, zaradi velike raznolikosti in nezadostnega biološkega poznavanja učinka bakteriofagov na bakterijo ''Lactococcus lactis''.

Kodirajoč gen za mehanizem AbiQ, je bil izoliran iz naravnega plazmida pSRQ900 seva bakterije ''Lactococcus lactis'' W-37. Okužba celice, preprečena z AbiQ mehanizmom, vodi v kopičenje nerazvite oblike virusne DNA v gostitelju. V eni od raziskav so testirali učinkovitost AbiQ mehanizma proti trem gensko različnim litičnim fagom. AbiQ se je izkazal za zelo učinkovitega v primeru fagov p2 in c21. Ostali Abi mehanizmi so manj učinkoviti in AbiQ ne bi mogli konkurirati, razen če bi mutiran fag zaobšel ta obrambni mehanizem.

V mehanizmu AbiQ sodeluje protein ABIQ, ki je endoribonukleaza. Ta protein je sestavljen iz 172 aminokislinskih ostankov, regulirajo ga molekule RNA različnih inhibitorjev. V stresnih pogojih in ob okužbi s fagi lahko določen protein bakteriofaga destabilizira uravnalni kompleks tako, da interagira z antitoksinom ali pa da spremeni aktivnost samega proteina ABIQ. Sprostitev toksina omogoči cepitev faga in celične mRNA, s čimer zatre rast in širjenje fagov. Mehanizem AbiQ se lahko tudi optimizira z eno samo mutacijo v sekundarni strukturi molekule RNA. Boljše razumevanja delovanja različnih mehanizmov toksin-antitoksin je ključ do hitrega razvoja novih strategij, za preprečitev evolucije fagov.

===ToxIN===
Mehanizem AbiQ je po načinu delovanja podoben drugemu Abi mehanizmu, imenovanemu ToxIN. ToxIN najdemo na plazmidu bakterije ''Pectobacterium atrosepticum'' in prav tako spada med sisteme toksin-antitoksin tipa III. Antitoksin ToxI je sestavljen iz 36 nukleotidov nekodirajoče RNA, ki jo cepi toksin ToxN. Nastali manjši fragment RNA interagira s ToxN in skupaj tvorita trikotni heteroheksamerni kompleks, ki inhibira toksin. Sekundarna zgradba ToxI RNA je esencialna za aktivnost antitoksina. Pod stresnimi pogoji je ToxN prost in se usmeri na mRNA celice, kar vodi v zaustavitev celične rasti in prepreči replikacijo fagov. ToxIN torej ubije bakterijske celice okužene s fagi, tako da izloči ribonukleinski toksin ToxN.

==Sistem IV==
===CbeA/CbtA===
Toksin in antitoksin sta proteina, ki med seboj ne reagirata, temveč delujeta na isto tarčno mesto. Toksin in antitoksin tekmujeta za interakcijo s tem mestom, pri čemer toksin inhibira, antitoksin pa promovira opravljanje funkcije mesta. Antitoksin uravnava transkripcijo lastnega gena in gena za toksin. Možna je tudi posttranslacijska modifikacija toksina, ki privede do zmanjšane stabilnosti. Bakteriofagi lahko preprečijo abortivno infekcijo, ki temelji na sistemu toksin-antitoksin tip IV.
Najbolj znan primer sistema toksin-antitoksin tega tipa je CbeA/CbtA v sevu K-12 bakterije ''E. coli''. Toksin CbtA preprečuje polimerizacijo citoskeletnih proteinov MreB in FtsZ, kar onemogoči delitev celice. Antitoksin CbeA se veže neposredno na proteina MreB in FtsZ ter pospešuje njuno polimerizacijo. CbeA izniči delovanje toksina CbtA, podobno deluje tudi proti drugimi inhibitorjem polimerizacije citoskeletnih proteinov.

===AbiEi/AbiEii===
Drugi opisani sistem tipa IV je AbiEi/AbiEii v ''Streptococcus agalactiae''. Sistem AbiEi/AbiEii je sicer prisoten v več kot 600 bakterijah in arhejah. Toksin AbiEii je nukleotid transferaza iz naddružine proteinov DUF1814, ki specifično prenaša GTP na še neznane celične lokacije. Antitoksin AbiEi je protein, ki promovira delovanje tarčnega mesta, kar uniči učinek toksina AbiEii na tarčno mesto. AbiEi je tudi transkripcijski regulator ''abiE'' operona, ki vsebuje gene za toksin AbiEii in antitoksin AbiEi, ki se prekrivata za štiri bazne pare. AbiEi ima v N-končni domeni (NTD) krilati motiv tipa vijačnica-zavoj-vijačnica (wHTH) in pozitivno nabito površino C-končne domene (CTD), kar omogoča represijo ''abiE'' operona. Dve molekuli AbiEi se vežeta na abiE promotor; njuni NTD se vežeta na visoko ohranjeni invertirani ponavljajoči se sekvenci IR1 ter IR2 iz enajstih baznih parov, CTD pa se vežeta na sosednji manj ohranjeni regiji. AbiEi nato dimerizira preko C-končnih domen. Nastali dimer povzroči zvitje promotorja ''abiE'' za 72°. Pozicije promotorja so na mestih od -35 do -10 zasedene in RNA-polimeraza se nanje ne more vezati. AbiEi poleg negativne avtoregulacije prepisovanja lastnega gena, prepreči tudi prepisovanje gena za toksin AbiEii in ga s tem inhibira. Znano je, da je sistem AbiEi/AbiEii pomembno sredstvo abortivne infekcije s pomočjo celičnega samomora, s čimer preprečuje proliferacijo fagov, njegov molekularni mehanizem pa ni znan.

==Viri==
- Ramisetti B. C. M. ''et al.'' mazEF-mediated programmed cell death in bacteria: "what is this?". Critical Reviews in Microbiology, 2015, 41:1, 89-100.

- Thisted T ''et al.''Mechanism of Post-segregational Killing by the ''hok/sok'' System of Plasmid P1. Journal of Molecular Biolgy, 1992, 223, 41-54.

- Samson J. E. Structure and activity of AbiQ, a lactococcal endoribonuclease belonging to the type III toxin-antitoxin system. Mol. Microbiol. 87(4), 756-68 (2013).

- Short F. L. ''et al.'' The bacterial Type III toxin-antitoxin system, ToxIN, is a dynamic protein-RNA complex with stability-dependent antiviral abortive infection activity. Scientific Reports 8, 1013 (2018).

- Harms A. ''et al.'' Toxins, Targets, and Triggers: An Overview of Toxin-Antitoxin Biology. Cell, 2018, 70, 768-784.

- Hampton H. G. ''et al'' AbiEi Binds Cooperatively to the Type IV abiE Toxin-Antitoxin Operator Via a Positively-Charged Surface and Causes DNA Bending and Negative Autoregulation. Journal of Molecular Biology, 2018, 430, 1141-1156.

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

Odgovor bakterij na tujo DNA

2019-04-22T13:21:26Z

Neža Žerjav:

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

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

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

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

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

Poglavja za seminarje so:

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

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

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

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

'''Sistemi abortivne infekcije (Abi)''' 
15. Sistem Rex pri bakteriji ''Escherichia coli'' 
16. Bakterijski sistemi toksin-antitoksin, usmerjeni proti fagom 

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

----

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

1. [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Blokiranje_receptorjev_za_fage Blokiranje receptorjev za fage] (Martina Lokar, Tina Kolenc Milavec, Urša Štrancar) 
2. [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Proizvodnja_zunajceli%C4%8Dnega_matriksa Proizvodnja zunajceličnega matriksa] (Patricija Miklavc, Benjamin Malovrh, Vid Modic) 
3. [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Proizvodnja_kompetitivnih_inhibitorjev Proizvodnja kompetitivnih inhibitorjev] (Ajda Godec,Liza Ulčakar,Luka Gnidovec) 
4. [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Sistem_izklju%C4%8Ditve_naknadne_oku%C5%BEbe Izključitev naknadne okužbe] (Anamarija Agnič, Aljaž Bratina, Anže Šumah) 
5. Sistem Sie pri grampozitivnih bakterijah 
6. [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Odkritje_prvih_restrikcijskih_endonukleaz Odkritje prvih restrikcijskih endonukleaz] (Alen Šadl, Bor Klančnik) 
7. [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Metilacijski_sistem_pri_bakterijah Metilacijski sistem pri bakterijah] (Sumeja Kudelić, Maja Škof, Maks Kumek) 
8. [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Struktura_in_mehanizem_restriktaz_tipa_II Struktura in mehanizem restriktaz tipa II] (Meta Kodrič, Barbara Jaklič, Laura Gašperšič) 
9. [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Prilagoditve_fagov_na_bakterijske_restrikcijsko-modifikacijske_sisteme Prilagoditve fagov na bakterijske restrikcijsko-modifikacijske sisteme] (Nika Boštic, Tadej Medved, Sonja Gabrijelčič) 
10. [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Odkritje_in_opis_regij_CRISPR_in_Cas_%28do_leta_~2002%29 Odkritje in opis regij CRISPR in Cas (do leta ~2002)] (Eva Gartner, Neža Blaznik, Tina Zavodnik ) 
11. [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Odkritje_izvora_vmesnikov Odkritje izvora vmesnikov](Mateja Špegel, Špela Friškovec Vončina, Anja Truden) 
12. [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Odkritje_vloge_CRISPR/Cas_pri_omejevanju_vnosa_plazmidov Odkritje vloge CRISPR/Cas pri omejevanju vnosa plazmidov] (Urška Zagorc, Nika Mikulič Vernik, Anja Tavčar) 
13. [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Mehanizem_delovanja_kompleksa_Cascade_in_sistem_CRISPR/Cas_pri_E._coli Mehanizem delovanja kompleksa Cascade in sistem CRISPR/Cas pri ''E. coli''] (Jernej Imperl, Klementina Polanec, Gašper Anton Komatar) 
14. Struktura in delovanje sistema CRISPR/Cas pri bakteriji ''Streptococcus pyogenes'' (Lara Hrvatin, Doroteja Armič, Matija Ruparčič) 
15. Sistem Rex pri bakteriji ''Escherichia coli'' (Karmen Mlinar, Marko Pavleković, Valeriya Musina) 
16. [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Bakterijski_sistemi_toksin-antitoksin%2C_usmerjeni_proti_fagom Bakterijski sistemi toksin-antitoksin, usmerjeni proti fagom] (Sanja Stanković, Karin Dobravc Škof, Neža Žerjav ) 

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

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

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

Talk:Bakterijski sistemi toksin-antitoksin, usmerjeni proti fagom

2019-04-22T13:18:59Z

Neža Žerjav:

Sanja Stanković: Uvod, Sistemi toksin-antitoksin, Sistem IV

Karin Dobravc Škof: Sistem III

Neža Žerjav: Sistem I, Sistem II

Talk:Bakterijski sistemi toksin-antitoksin, usmerjeni proti fagom

2019-04-22T13:18:40Z

Neža Žerjav: New page: Sanja Stanković: Uvod, Sistemi toksin-antitoksin, Sistem IV Karin Dobravc Škof: Sistem III Neža Žerjav: Sistem I, Sistem II

Sanja Stanković: Uvod, Sistemi toksin-antitoksin, Sistem IV
Karin Dobravc Škof: Sistem III
Neža Žerjav: Sistem I, Sistem II

Bakterijski sistemi toksin-antitoksin, usmerjeni proti fagom

2019-04-22T13:15:59Z

Neža Žerjav:

==Uvod==
Bakterije so v procesu koevolucije razvile različne sisteme za boj proti bakteriofagom. Tako lahko za zaustavitev razmnoževanja faga uporabljajo tudi sisteme celičnega samomora kot altruistični način obrambe ostalih celic v populaciji. Ti sistemi so postinfekcijski obrambni mehanizmi, ki preprečijo različne stopnje razvoja faga. Dva znana sistema izločanja fagov v bakterijah sta sistem zaustavitve infekcije (ang. 'abortive infection systems' ali Abi), in sistemi (moduli) toksin-antitoksin (TA). Ti sistemi so oblike naravne imunosti v bakterijah. Moduli TA aktivno sodelujejo pri več pomembnih celičnih procesih; stabilizaciji genov, celičnem samomoru, obrambi pred fagi in odzivu na stres.

==Sistemi toksin-antitoksin==
TA so majhni bicistronski operoni, ki se nahajajo na bakterijskih kromosomih ali plazmidih. V operonu je zapis za toksinski protein, pred katerim je gen za antitoksin. Oba gena se prepisujeta s skupnega promotorja. Toksin lahko onesposobi pomembne celične procese (translacijo, replikacijo in formacijo celične stene), medtem ko zapis za antitoksin uravnava aktivnost toksina. Antitoksini nevtralizirajo delovanje svojih toksinov na različne načine. Antitoksini se degradirajo ob odzivu na določen dražljaj in omogočijo delovanje toksinov na svoja tarčna mesta, kar povzroči reverzibilno bakteriostazo ali celično smrt.
Trenutno je znanih sedem razredov TA-sistemov (sistemi I, II, III, IV, V, VI in VII). Ločijo se glede na mehanizem nevtralizacije delovanja toksinov, ki ga uporabljajo antitoksini. Produkt gena za toksin je običajno protein, produkt gena za antitoksin pa nekodirajoča RNA (pri sistemih TA I in III) ali protein majhne molekulske mase (pri sistemih TA II, IV, V, VI in VII). Znani so primeri sistemov TA I, II, III in IV, ki delujejo proti fagom, za TA V, VI in VII pa takšna vloga še ni potrjena.

==Sistem I==
===''hok/sok''===
''hok/sok'' uvrščamo med TA sisteme tipa I, pri katerem je antitoksin protismerna RNA, ki posredno prepreči prevajanje mRNA toksina. Operon ''hok/sok'' sistema se pri ''E. coli'' nahaja na plazmidu R1, sestavljajo pa ga trije geni: ''hok'', ki zapisuje za toksin Hok, ''sok'', ki zapisuje za antitoksin in ''mok'', ki je modulator prepisovanja toksina.

====Toksin in antitoksin====
Hok mRNA vsebuje prepis genov ''hok'' in ''mok'', 3'-konec slednjega se prekriva skoraj s celotnim genom ''hok''. Sok-RNA se veže na Shine-Dalgarnovo zaporedje gena ''mok'', katerega bralni okvir se prilega Hok mRNA in ta se zato ne more prevesti. ''hok/sok'' omogoča preživetje le celicam, ki so po bakterijski delitvi prejele kopijo plazmida R1. Po delitvi celice namreč vsaka hčerinska celica vsebuje še nekaj toksina Hok, ki je stabilnejši od pripadajočega antitoksina. Celica, ki nima plazmida z zapisom za mRNA antitoksina ''sok'', propade.

====Okužba z bakteriofagom====
Ko bakteriofag T4 okuži bakterijo, s proteinom Alt ADP-ribozilira RNA-polimerazo in ji onemogoči prepisovanje bakterijskih genov. Razpolovni čas Sok-RNA je sorazmerno kratek (30 sekund), zato se njegova koncentracija hitro zmanjša. Hok mRNA, ki je protismerna Sok-RNA ne inhibira več, se na 3'-koncu skrajša za 70 nukleotidov in prepiše v aktiven toksin Hok, ki povzroči celično smrt zaradi depolarizacije celične membrane. Vse to se zgodi dovolj hitro, da litični cikel bakteriofaga ne more poteči.

==Sistem II==
===''mazEF''===
Sistem mazEF uvrščamo med bakterijske sisteme toksin-antitoksin tipa II, za katere je značilno, da je antitoksin protein, ki z direktno interakcijo inhibira toksični protein. Modul mazEF se pri bakteriji ''Escherichia coli'' nahaja na kromosomu in deluje pod nadzorom operona ''reI'', ki poleg genov ''reIA'', ''mazF'', ''mazE'' in ''mazG'' vsebuje tudi tri promotorje; P1, P2 in P3. Slednja nadzorujeta prepisovanje genov ''mazF'', ''mazE'' in ''mazG''. Življenjska doba molekule toksina je daljša kot življenjska doba antitoksina, ki ga proteaza ClpA neprestano razgrajuje. V primeru sistema ''mazEF'' je razpolovni čas toksina nekaj ur, antitoksina pa le nekaj minut, zato je preživetje bakterije odvisno od neprestane sinteze antitoksina.

====Toksin in antitoksin====
MazF je sekvenčno specifična mRNA-interferaza, ki na mRNA, nevezani na ribosome, prepoznava nukleotidno zaporedje ACA, ki ga cepi na 3'- ali 5'-koncu prvega adenilatnega ostanka. Poleg tega MazF odcepi tudi prvih 43 nukleotidov na 3'-koncu ribosomske podenote 16S, ki predstavljajo anti-Shine-Dalgarnovo zaporedje, potrebno za vezavo na mRNA. Antitoksin MazE je zgrajen iz N-končne dimerizacijske domene in C-končne domene, ki se lahko namesto mRNA veže v aktivno mesto MazF in ga tako inhibira. Toksin in antitoksin tvorita heteroheksamerni kompleks MazEF, zgrajen iz enega dimera antitoksina, ki je ugnezden med dva dimera antitoksina. Razgradnja mRNA, do katere pride, ko toksin ni inhibiran, onemogoči sintezo proteinov, potrebnih za normalno delovanje celice, kar povzroči celično smrt.

====Regulacija====
Gen ''reIA'' zapisuje za protein ReIA, ki v primeru pomanjkanja aminokislin sintetizira gvanozin pentafosfat ali gvanozin tetrafosfat. (p)ppGpp deluje kot zaviralec transkripcije, kar vodi do zmanjšanja koncentracije antitoksina MazE. MazG, ki je produkt gena ''mazG'', je nukleotid trifosfat pirofosfohidrolaza, ki razgrajuje (p)ppGpp in s tem bakterijski celici omogoča preživetje. Prisotna je tudi avtoinhibicija, ko se kompleks MazEF veže na promotorja P2 in P3 ter s tem inhibira prepisovanje.

====Funkcija====
Celična smrt ima pri ''E. coli'' pomen za preživetje celotne bakterijske kolonije. Sistem ''mazEF'' se namreč aktivira, ko so razmere za preživetje neugodne, na primer pri povišani temperaturi, pomanjkanju hranil, v prisotnosti antibiotikov ali ob okužbi z bakteriofagom. Bakteriofag P1 v bakterijo vnese gen za zapis proteina Doc, ki prepreči translacijo, kar vodi zmanjšanje koncentracije antitoksina in posledično v celično smrt. Smrt bakterijske celice onemogoči bakteriofagu, da bi prešel v litično fazo in se razširil po celotni bakterijski koloniji.

==Sistem III==
===AbiQ===
AbiQ je mehanizem, usmerjen proti fagom. Najden je bil na naravnem plazmidu bakterije ''Lactococcus lactis'', grampozitivne bakterije, ki se uporablja v mlečni industriji, znana pa je tudi po tem, da je postala prva gensko spremenjena bakterija, uporabljena za zdravljenje hudih bakterijskih okužb. Mehanizem AbiQ je sistem toksin-antitoksin tipa III, ki temelji na direktni interakciji med proteinom toksina in RNA antitoksina, ki inhibira učinke toksina. Bakterija ''Lactococcus lactis'' se je izkazala za zelo uporabno, saj so z njenim modelom odkrili že 23 možnih obrambnih mehanizmov, od katerih je na molekularni ravni raziskanih le nekaj. Navadno je fenotip odpornosti mediiran z enim genom gostitelja. Obstajajo izjeme: AbiE, AbiG, AbiL, AbiT in AbiU so zakodirani z dvema genoma, sistem AbiR s štirimi geni. Večina teh genov je bila najdena na plazmidih. Njihovi načini delovanja so slabo raziskani, zaradi velike raznolikosti in nezadostnega biološkega poznavanja učinka bakteriofagov na bakterijo ''Lactococcus lactis''.

Kodirajoč gen za mehanizem AbiQ, je bil izoliran iz naravnega plazmida pSRQ900 seva bakterije ''Lactococcus lactis'' W-37. Okužba celice, preprečena z AbiQ mehanizmom, vodi v kopičenje nerazvite oblike virusne DNA v gostitelju. V eni od raziskav so testirali učinkovitost AbiQ mehanizma proti trem gensko različnim litičnim fagom. AbiQ se je izkazal za zelo učinkovitega v primeru fagov p2 in c21. Ostali Abi mehanizmi so manj učinkoviti in AbiQ ne bi mogli konkurirati, razen če bi mutiran fag zaobšel ta obrambni mehanizem.

V mehanizmu AbiQ sodeluje protein ABIQ, ki je endoribonukleaza. Ta protein je sestavljen iz 172 aminokislinskih ostankov, regulirajo ga molekule RNA različnih inhibitorjev. V stresnih pogojih in ob okužbi s fagi lahko določen protein bakteriofaga destabilizira uravnalni kompleks tako, da interagira z antitoksinom ali pa da spremeni aktivnost samega proteina ABIQ. Sprostitev toksina omogoči cepitev faga in celične mRNA, s čimer zatre rast in širjenje fagov. Mehanizem AbiQ se lahko tudi optimizira z eno samo mutacijo v sekundarni strukturi molekule RNA. Boljše razumevanja delovanja različnih mehanizmov toksin-antitoksin je ključ do hitrega razvoja novih strategij, za preprečitev evolucije fagov.

===ToxIN===
Mehanizem AbiQ je po načinu delovanja podoben drugemu Abi mehanizmu, imenovanemu ToxIN. ToxIN najdemo na plazmidu bakterije ''Pectobacterium atrosepticum'' in prav tako spada med sisteme toksin-antitoksin tipa III. Antitoksin ToxI je sestavljen iz 36 nukleotidov nekodirajoče RNA, ki jo cepi toksin ToxN. Nastali manjši fragment RNA interagira s ToxN in skupaj tvorita trikotni heteroheksamerni kompleks, ki inhibira toksin. Sekundarna zgradba ToxI RNA je esencialna za aktivnost antitoksina. Pod stresnimi pogoji je ToxN prost in se usmeri na mRNA celice, kar vodi v zaustavitev celične rasti in prepreči replikacijo fagov. ToxIN torej ubije bakterijske celice okužene s fagi, tako da izloči ribonukleinski toksin ToxN.

==Sistem IV==
===CbeA/CbtA===
Toksin in antitoksin sta proteina, ki med seboj ne reagirata, temveč delujeta na isto tarčno mesto. Toksin in antitoksin tekmujeta za interakcijo s tem mestom, pri čemer toksin inhibira, antitoksin pa promovira opravljanje funkcije mesta. Antitoksin uravnava transkripcijo lastnega gena in gena za toksin. Možna je tudi posttranslacijska modifikacija toksina, ki privede do zmanjšane stabilnosti. Bakteriofagi lahko preprečijo abortivno infekcijo, ki temelji na sistemu toksin-antitoksin tip IV.
Najbolj znan primer sistema toksin-antitoksin tega tipa je CbeA/CbtA v sevu K-12 bakterije E. coli. Toksin CbtA preprečuje polimerizacijo citoskeletnih proteinov MreB in FtsZ, kar onemogoči delitev celice. Antitoksin CbeA se veže neposredno na proteina MreB in FtsZ ter pospešuje njuno polimerizacijo. CbeA izniči delovanje toksina CbtA, podobno deluje tudi proti drugimi inhibitorjem polimerizacije citoskeletnih proteinov.

===AbiEi/AbiEii===
Drugi opisani sistem tipa IV je AbiEi/AbiEii v ''Streptococcus agalactiae''. Sistem AbiEi/AbiEii je sicer prisoten v več kot 600 bakterijah in arhejah. Toksin AbiEii je nukleotid transferaza iz naddružine proteinov DUF1814, ki specifično prenaša GTP na še neznane celične lokacije. Antitoksin AbiEi je protein, ki promovira delovanje tarčnega mesta, kar uniči učinek toksina AbiEii na tarčno mesto. AbiEi je tudi transkripcijski regulator ''abiE'' operona, ki vsebuje gene za toksin AbiEii in antitoksin AbiEi, ki se prekrivata za štiri bazne pare. AbiEi ima v N-končni domeni (NTD) krilati motiv tipa vijačnica-zavoj-vijačnica (wHTH) in pozitivno nabito površino C-končne domene (CTD), kar omogoča represijo ''abiE'' operona. Dve molekuli AbiEi se vežeta na abiE promotor; njuni NTD se vežeta na visoko ohranjeni invertirani ponavljajoči se sekvenci IR1 ter IR2 iz enajstih baznih parov, CTD pa se vežeta na sosednji manj ohranjeni regiji. AbiEi nato dimerizira preko C-končnih domen. Nastali dimer povzroči zvitje promotorja ''abiE'' za 72°. Pozicije promotorja so na mestih od -35 do -10 zasedene in RNA-polimeraza se nanje ne more vezati. AbiEi poleg negativne avtoregulacije prepisovanja lastnega gena, prepreči tudi prepisovanje gena za toksin AbiEii in ga s tem inhibira. Znano je, da je sistem AbiEi/AbiEii pomembno sredstvo abortivne infekcije s pomočjo celičnega samomora, s čimer preprečuje proliferacijo fagov, njegov molekularni mehanizem pa ni znan.

==Viri==
- Ramisetti B. C. M. ''et al.'' mazEF-mediated programmed cell death in bacteria: "what is this?". Critical Reviews in Microbiology, 2015, 41:1, 89-100.

- Thisted T ''et al.''Mechanism of Post-segregational Killing by the ''hok/sok'' System of Plasmid P1. Journal of Molecular Biolgy, 1992, 223, 41-54.

- Samson J. E. Structure and activity of AbiQ, a lactococcal endoribonuclease belonging to the type III toxin-antitoxin system. Mol. Microbiol. 87(4), 756-68 (2013).

- Short F. L. ''et al.'' The bacterial Type III toxin-antitoxin system, ToxIN, is a dynamic protein-RNA complex with stability-dependent antiviral abortive infection activity. Scientific Reports 8, 1013 (2018).

- Harms A. ''et al.'' Toxins, Targets, and Triggers: An Overview of Toxin-Antitoxin Biology. Cell, 2018, 70, 768-784.

- Hampton H. G. ''et al'' AbiEi Binds Cooperatively to the Type IV abiE Toxin-Antitoxin Operator Via a Positively-Charged Surface and Causes DNA Bending and Negative Autoregulation. Journal of Molecular Biology, 2018, 430, 1141-1156.

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

Bakterijski sistemi toksin-antitoksin, usmerjeni proti fagom

2019-04-22T13:14:25Z

Neža Žerjav: /* Sistemi toksin-antitoksin */

==Uvod==
Bakterije so v procesu koevolucije razvile različne sisteme za boj proti bakteriofagom. Tako lahko za zaustavitev razmnoževanja faga uporabljajo tudi sisteme celičnega samomora kot altruistični način obrambe ostalih celic v populaciji. Ti sistemi so postinfekcijski obrambni mehanizmi, ki preprečijo različne stopnje razvoja faga. Dva znana sistema izločanja fagov v bakterijah sta sistem zaustavitve infekcije (ang. 'abortive infection systems' ali Abi), in sistemi (moduli) toksin-antitoksin (TA). Ti sistemi so oblike naravne imunosti v bakterijah. Moduli TA aktivno sodelujejo pri več pomembnih celičnih procesih; stabilizaciji genov, celičnem samomoru, obrambi pred fagi in odzivu na stres.

==Sistemi toksin-antitoksin==
TA so majhni bicistronski operoni, ki se nahajajo na bakterijskih kromosomih ali plazmidih. V operonu je zapis za toksinski protein, pred katerim je gen za antitoksin. Oba gena se prepisujeta s skupnega promotorja. Toksin lahko onesposobi pomembne celične procese (translacijo, replikacijo in formacijo celične stene), medtem ko zapis za antitoksin uravnava aktivnost toksina. Antitoksini nevtralizirajo delovanje svojih toksinov na različne načine. Antitoksini se degradirajo ob odzivu na določen dražljaj in omogočijo delovanje toksinov na svoja tarčna mesta, kar povzroči reverzibilno bakteriostazo ali celično smrt.
Trenutno je znanih sedem razredov TA-sistemov (sistemi I, II, III, IV, V, VI in VII). Ločijo se glede na mehanizem nevtralizacije delovanja toksinov, ki ga uporabljajo antitoksini. Produkt gena za toksin je običajno protein, produkt gena za antitoksin pa nekodirajoča RNA (pri sistemih TA I in III) ali protein majhne molekulske mase (pri sistemih TA II, IV, V, VI in VII). Znani so primeri sistemov TA I, II, III in IV, ki delujejo proti fagom, za TA V, VI in VII pa takšna vloga še ni potrjena.

==Sistem I==
===''hok/sok''===
''hok/sok'' uvrščamo med TA sisteme tipa I, pri katerem je antitoksin protismerna RNA, ki posredno prepreči prevajanje mRNA toksina. Operon ''hok/sok'' sistema se pri ''E. coli'' nahaja na plazmidu R1, sestavljajo pa ga trije geni: ''hok'', ki zapisuje za toksin Hok, ''sok'', ki zapisuje za antitoksin in ''mok'', ki je modulator prepisovanja toksina.

====Toksin in antitoksin====
Hok mRNA vsebuje prepis genov ''hok'' in ''mok'', 3'-konec slednjega se prekriva skoraj s celotnim genom ''hok''. Sok-RNA se veže na Shine-Dalgarnovo zaporedje gena ''mok'', katerega bralni okvir se prilega Hok mRNA in ta se zato ne more prevesti. ''hok/sok'' omogoča preživetje le celicam, ki so po bakterijski delitvi prejele kopijo plazmida R1. Po delitvi celice namreč vsaka hčerinska celica vsebuje še nekaj toksina Hok, ki je stabilnejši od pripadajočega antitoksina. Celica, ki nima plazmida z zapisom za mRNA antitoksina ''sok'', propade.

====Okužba z bakteriofagom====
Ko bakteriofag T4 okuži bakterijo, s proteinom Alt ADP-ribozilira RNA-polimerazo in ji onemogoči prepisovanje bakterijskih genov. Razpolovni čas Sok-RNA je sorazmerno kratek (30 sekund), zato se njegova koncentracija hitro zmanjša. Hok mRNA, ki je protismerna Sok-RNA ne inhibira več, se na 3'-koncu skrajša za 70 nukleotidov in prepiše v aktiven toksin Hok, ki povzroči celično smrt zaradi depolarizacije celične membrane. Vse to se zgodi dovolj hitro, da litični cikel bakteriofaga ne more poteči.

==Sistem II==
===''mazEF''===
Sistem mazEF uvrščamo med bakterijske sisteme toksin-antitoksin tipa II, za katere je značilno, da je antitoksin protein, ki z direktno interakcijo inhibira toksični protein. Modul mazEF se pri bakteriji ''Escherichia coli'' nahaja na kromosomu in deluje pod nadzorom operona ''reI'', ki poleg genov ''reIA'', ''mazF'', ''mazE'' in ''mazG'' vsebuje tudi tri promotorje; P1, P2 in P3. Slednja nadzorujeta prepisovanje genov ''mazF'', ''mazE'' in ''mazG''. Življenjska doba molekule toksina je daljša kot življenjska doba antitoksina, ki ga proteaza ClpA neprestano razgrajuje. V primeru sistema ''mazEF'' je razpolovni čas toksina nekaj ur, antitoksina pa le nekaj minut, zato je preživetje bakterije odvisno od neprestane sinteze antitoksina.

====Toksin in antitoksin====
MazF je sekvenčno specifična mRNA-interferaza, ki na mRNA, nevezani na ribosome, prepoznava nukleotidno zaporedje ACA, ki ga cepi na 3'- ali 5'-koncu prvega adenilatnega ostanka. Poleg tega MazF odcepi tudi prvih 43 nukleotidov na 3'-koncu ribosomske podenote 16S, ki predstavljajo anti-Shine-Dalgarnovo zaporedje, potrebno za vezavo na mRNA. Antitoksin MazE je zgrajen iz N-končne dimerizacijske domene in C-končne domene, ki se lahko namesto mRNA veže v aktivno mesto MazF in ga tako inhibira. Toksin in antitoksin tvorita heteroheksamerni kompleks MazEF, zgrajen iz enega dimera antitoksina, ki je ugnezden med dva dimera antitoksina. Razgradnja mRNA, do katere pride, ko toksin ni inhibiran, onemogoči sintezo proteinov, potrebnih za normalno delovanje celice, kar povzroči celično smrt.

====Regulacija====
Gen ''reIA'' zapisuje za protein ReIA, ki v primeru pomanjkanja aminokislin sintetizira gvanozin pentafosfat ali gvanozin tetrafosfat. (p)ppGpp deluje kot zaviralec transkripcije, kar vodi do zmanjšanja koncentracije antitoksina MazE. MazG, ki je produkt gena ''mazG'', je nukleotid trifosfat pirofosfohidrolaza, ki razgrajuje (p)ppGpp in s tem bakterijski celici omogoča preživetje. Prisotna je tudi avtoinhibicija, ko se kompleks MazEF veže na promotorja P2 in P3 ter s tem inhibira prepisovanje.

====Funkcija====
Celična smrt ima pri ''E. coli'' pomen za preživetje celotne bakterijske kolonije. Sistem ''mazEF'' se namreč aktivira, ko so razmere za preživetje neugodne, na primer pri povišani temperaturi, pomanjkanju hranil, v prisotnosti antibiotikov ali ob okužbi z bakteriofagom. Bakteriofag P1 v bakterijo vnese gen za zapis proteina Doc, ki prepreči translacijo, kar vodi zmanjšanje koncentracije antitoksina in posledično v celično smrt. Smrt bakterijske celice onemogoči bakteriofagu, da bi prešel v litično fazo in se razširil po celotni bakterijski koloniji.

==Sistem III==
===AbiQ===
AbiQ je mehanizem, usmerjen proti fagom. Najden je bil na naravnem plazmidu bakterije ''Lactococcus lactis'', grampozitivne bakterije, ki se uporablja v mlečni industriji, znana pa je tudi po tem, da je postala prva gensko spremenjena bakterija, uporabljena za zdravljenje hudih bakterijskih okužb. Mehanizem AbiQ je sistem toksin-antitoksin tipa III, ki temelji na direktni interakciji med proteinom toksina in RNA antitoksina, ki inhibira učinke toksina. Bakterija ''Lactococcus lactis'' se je izkazala za zelo uporabno, saj so z njenim modelom odkrili že 23 možnih obrambnih mehanizmov, od katerih je na molekularni ravni raziskanih le nekaj. Navadno je fenotip odpornosti mediiran z enim genom gostitelja. Obstajajo izjeme: AbiE, AbiG, AbiL, AbiT in AbiU so zakodirani z dvema genoma, sistem AbiR s štirimi geni. Večina teh genov je bila najdena na plazmidih. Njihovi načini delovanja so slabo raziskani, zaradi velike raznolikosti in nezadostnega biološkega poznavanja učinka bakteriofagov na bakterijo ''Lactococcus lactis''.

Kodirajoč gen za mehanizem AbiQ, je bil izoliran iz naravnega plazmida pSRQ900 seva bakterije ''Lactococcus lactis'' W-37. Okužba celice, preprečena z AbiQ mehanizmom, vodi v kopičenje nerazvite oblike virusne DNA v gostitelju. V eni od raziskav so testirali učinkovitost AbiQ mehanizma proti trem gensko različnim litičnim fagom. AbiQ se je izkazal za zelo učinkovitega v primeru fagov p2 in c21. Ostali Abi mehanizmi so manj učinkoviti in AbiQ ne bi mogli konkurirati, razen če bi mutiran fag zaobšel ta obrambni mehanizem.

V mehanizmu AbiQ sodeluje protein ABIQ, ki je endoribonukleaza. Ta protein je sestavljen iz 172 aminokislinskih ostankov, regulirajo ga molekule RNA različnih inhibitorjev. V stresnih pogojih in ob okužbi s fagi lahko določen protein bakteriofaga destabilizira uravnalni kompleks tako, da interagira z antitoksinom ali pa da spremeni aktivnost samega proteina ABIQ. Sprostitev toksina omogoči cepitev faga in celične mRNA, s čimer zatre rast in širjenje fagov. Mehanizem AbiQ se lahko tudi optimizira z eno samo mutacijo v sekundarni strukturi molekule RNA. Boljše razumevanja delovanja različnih mehanizmov toksin-antitoksin je ključ do hitrega razvoja novih strategij, za preprečitev evolucije fagov.

===ToxIN===
Mehanizem AbiQ je po načinu delovanja podoben drugemu Abi mehanizmu, imenovanemu ToxIN. ToxIN najdemo na plazmidu bakterije ''Pectobacterium atrosepticum'' in prav tako spada med sisteme toksin-antitoksin tipa III. Antitoksin ToxI je sestavljen iz 36 nukleotidov nekodirajoče RNA, ki jo cepi toksin ToxN. Nastali manjši fragment RNA interagira s ToxN in skupaj tvorita trikotni heteroheksamerni kompleks, ki inhibira toksin. Sekundarna zgradba ToxI RNA je esencialna za aktivnost antitoksina. Pod stresnimi pogoji je ToxN prost in se usmeri na mRNA celice, kar vodi v zaustavitev celične rasti in prepreči replikacijo fagov. ToxIN torej ubije bakterijske celice okužene s fagi, tako da izloči ribonukleinski toksin ToxN.

==Sistem IV==
===CbeA/CbtA===
Toksin in antitoksin sta proteina, ki med seboj ne reagirata, temveč delujeta na isto tarčno mesto. Toksin in antitoksin tekmujeta za interakcijo s tem mestom, pri čemer toksin inhibira, antitoksin pa promovira opravljanje funkcije mesta. Antitoksin uravnava transkripcijo lastnega gena in gena za toksin. Možna je tudi posttranslacijska modifikacija toksina, ki privede do zmanjšane stabilnosti. Bakteriofagi lahko preprečijo abortivno infekcijo, ki temelji na sistemu toksin-antitoksin tip IV.
Najbolj znan primer sistema toksin-antitoksin tega tipa je CbeA/CbtA v sevu K-12 bakterije E. coli. Toksin CbtA preprečuje polimerizacijo citoskeletnih proteinov MreB in FtsZ, kar onemogoči delitev celice. Antitoksin CbeA se veže neposredno na proteina MreB in FtsZ ter pospešuje njuno polimerizacijo. CbeA izniči delovanje toksina CbtA, podobno deluje tudi proti drugimi inhibitorjem polimerizacije citoskeletnih proteinov.

===AbiEi/AbiEii===
Drugi opisani sistem tipa IV je AbiEi/AbiEii v ''Streptococcus agalactiae''. Sistem AbiEi/AbiEii je sicer prisoten v več kot 600 bakterijah in arhejah. Toksin AbiEii je nukleotid transferaza iz naddružine proteinov DUF1814, ki specifično prenaša GTP na še neznane celične lokacije. Antitoksin AbiEi je protein, ki promovira delovanje tarčnega mesta, kar uniči učinek toksina AbiEii na tarčno mesto. AbiEi je tudi transkripcijski regulator ''abiE'' operona, ki vsebuje gene za toksin AbiEii in antitoksin AbiEi, ki se prekrivata za štiri bazne pare. AbiEi ima v N-končni domeni (NTD) krilati motiv tipa vijačnica-zavoj-vijačnica (wHTH) in pozitivno nabito površino C-končne domene (CTD), kar omogoča represijo ''abiE'' operona. Dve molekuli AbiEi se vežeta na abiE promotor; njuni NTD se vežeta na visoko ohranjeni invertirani ponavljajoči se sekvenci IR1 ter IR2 iz enajstih baznih parov, CTD pa se vežeta na sosednji manj ohranjeni regiji. AbiEi nato dimerizira preko C-končnih domen. Nastali dimer povzroči zvitje promotorja ''abiE'' za 72°. Pozicije promotorja so na mestih od -35 do -10 zasedene in RNA-polimeraza se nanje ne more vezati. AbiEi poleg negativne avtoregulacije prepisovanja lastnega gena, prepreči tudi prepisovanje gena za toksin AbiEii in ga s tem inhibira. Znano je, da je sistem AbiEi/AbiEii pomembno sredstvo abortivne infekcije s pomočjo celičnega samomora, s čimer preprečuje proliferacijo fagov, njegov molekularni mehanizem pa ni znan.

==Viri==
- Ramisetti B. C. M. ''et al.'' mazEF-mediated programmed cell death in bacteria: "what is this?". Critical Reviews in Microbiology, 2015, 41:1, 89-100.

- Thisted T ''et al.''Mechanism of Post-segregational Killing by the ''hok/sok'' System of Plasmid P1. Journal of Molecular Biolgy, 1992, 223, 41-54.

- Samson J. E. Structure and activity of AbiQ, a lactococcal endoribonuclease belonging to the type III toxin-antitoxin system. Mol. Microbiol. 87(4), 756-68 (2013).

- Short F. L. ''et al.'' The bacterial Type III toxin-antitoxin system, ToxIN, is a dynamic protein-RNA complex with stability-dependent antiviral abortive infection activity. Scientific Reports 8, 1013 (2018).

- Harms A. ''et al.'' Toxins, Targets, and Triggers: An Overview of Toxin-Antitoxin Biology. Cell, 2018, 70, 768-784.

- Hampton H. G. ''et al'' AbiEi Binds Cooperatively to the Type IV abiE Toxin-Antitoxin Operator Via a Positively-Charged Surface and Causes DNA Bending and Negative Autoregulation. Journal of Molecular Biology, 2018, 430, 1141-1156.

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

Bakterijski sistemi toksin-antitoksin, usmerjeni proti fagom

2019-04-22T13:11:35Z

Neža Žerjav:

==Uvod==
Bakterije so v procesu koevolucije razvile različne sisteme za boj proti bakteriofagom. Tako lahko za zaustavitev razmnoževanja faga uporabljajo tudi sisteme celičnega samomora kot altruistični način obrambe ostalih celic v populaciji. Ti sistemi so postinfekcijski obrambni mehanizmi, ki preprečijo različne stopnje razvoja faga. Dva znana sistema izločanja fagov v bakterijah sta sistem zaustavitve infekcije (ang. 'abortive infection systems' ali Abi), in sistemi (moduli) toksin-antitoksin (TA). Ti sistemi so oblike naravne imunosti v bakterijah. Moduli TA aktivno sodelujejo pri več pomembnih celičnih procesih; stabilizaciji genov, celičnem samomoru, obrambi pred fagi in odzivu na stres.

==Sistemi toksin-antitoksin==
TA so majhni bicistronski operoni, ki se nahajajo na bakterijskih kromosomih ali plazmidih. V operonu je zapis za protein toksina, pred katerim je gen za antitoksin. Oba gena se prepisujeta s skupnega promotorja. Toksin lahko onesposobi pomembne celične procese (translacijo, replikacijo in formacijo celične stene), medtem ko zapis za antitoksin uravnava aktivnost toksina. Antitoksini nevtralizirajo delovanje svojih toksinov na različne načine. Antitoksini se degradirajo ob odzivu na določen dražljaj in omogočijo delovanje toksinov na svoja tarčna mesta, kar povzroči reverzibilno bakteriostazo ali celično smrt.
Trenutno je znanih sedem razredov TA-sistemov (sistemi I, II, III, IV, V, VI in VII). Ločijo se glede na mehanizem nevtralizacije delovanja toksinov, ki ga uporabljajo antitoksini. Produkt gena za toksin je običajno protein, produkt gena za antitoksin pa nekodirajoča RNA (pri sistemih TA I in III) ali protein majhne molekulske mase (pri sistemih TA II, IV, V, VI in VII). Znani so primeri sistemov TA I, II, III in IV, ki delujejo proti fagom, za TA V, VI in VII pa takšna vloga še ni potrjena.

==Sistem I==
===''hok/sok''===
''hok/sok'' uvrščamo med TA sisteme tipa I, pri katerem je antitoksin protismerna RNA, ki posredno prepreči prevajanje mRNA toksina. Operon ''hok/sok'' sistema se pri ''E. coli'' nahaja na plazmidu R1, sestavljajo pa ga trije geni: ''hok'', ki zapisuje za toksin Hok, ''sok'', ki zapisuje za antitoksin in ''mok'', ki je modulator prepisovanja toksina.

====Toksin in antitoksin====
Hok mRNA vsebuje prepis genov ''hok'' in ''mok'', 3'-konec slednjega se prekriva skoraj s celotnim genom ''hok''. Sok-RNA se veže na Shine-Dalgarnovo zaporedje gena ''mok'', katerega bralni okvir se prilega Hok mRNA in ta se zato ne more prevesti. ''hok/sok'' omogoča preživetje le celicam, ki so po bakterijski delitvi prejele kopijo plazmida R1. Po delitvi celice namreč vsaka hčerinska celica vsebuje še nekaj toksina Hok, ki je stabilnejši od pripadajočega antitoksina. Celica, ki nima plazmida z zapisom za mRNA antitoksina ''sok'', propade.

====Okužba z bakteriofagom====
Ko bakteriofag T4 okuži bakterijo, s proteinom Alt ADP-ribozilira RNA-polimerazo in ji onemogoči prepisovanje bakterijskih genov. Razpolovni čas Sok-RNA je sorazmerno kratek (30 sekund), zato se njegova koncentracija hitro zmanjša. Hok mRNA, ki je protismerna Sok-RNA ne inhibira več, se na 3'-koncu skrajša za 70 nukleotidov in prepiše v aktiven toksin Hok, ki povzroči celično smrt zaradi depolarizacije celične membrane. Vse to se zgodi dovolj hitro, da litični cikel bakteriofaga ne more poteči.

==Sistem II==
===''mazEF''===
Sistem mazEF uvrščamo med bakterijske sisteme toksin-antitoksin tipa II, za katere je značilno, da je antitoksin protein, ki z direktno interakcijo inhibira toksični protein. Modul mazEF se pri bakteriji ''Escherichia coli'' nahaja na kromosomu in deluje pod nadzorom operona ''reI'', ki poleg genov ''reIA'', ''mazF'', ''mazE'' in ''mazG'' vsebuje tudi tri promotorje; P1, P2 in P3. Slednja nadzorujeta prepisovanje genov ''mazF'', ''mazE'' in ''mazG''. Življenjska doba molekule toksina je daljša kot življenjska doba antitoksina, ki ga proteaza ClpA neprestano razgrajuje. V primeru sistema ''mazEF'' je razpolovni čas toksina nekaj ur, antitoksina pa le nekaj minut, zato je preživetje bakterije odvisno od neprestane sinteze antitoksina.

====Toksin in antitoksin====
MazF je sekvenčno specifična mRNA-interferaza, ki na mRNA, nevezani na ribosome, prepoznava nukleotidno zaporedje ACA, ki ga cepi na 3'- ali 5'-koncu prvega adenilatnega ostanka. Poleg tega MazF odcepi tudi prvih 43 nukleotidov na 3'-koncu ribosomske podenote 16S, ki predstavljajo anti-Shine-Dalgarnovo zaporedje, potrebno za vezavo na mRNA. Antitoksin MazE je zgrajen iz N-končne dimerizacijske domene in C-končne domene, ki se lahko namesto mRNA veže v aktivno mesto MazF in ga tako inhibira. Toksin in antitoksin tvorita heteroheksamerni kompleks MazEF, zgrajen iz enega dimera antitoksina, ki je ugnezden med dva dimera antitoksina. Razgradnja mRNA, do katere pride, ko toksin ni inhibiran, onemogoči sintezo proteinov, potrebnih za normalno delovanje celice, kar povzroči celično smrt.

====Regulacija====
Gen ''reIA'' zapisuje za protein ReIA, ki v primeru pomanjkanja aminokislin sintetizira gvanozin pentafosfat ali gvanozin tetrafosfat. (p)ppGpp deluje kot zaviralec transkripcije, kar vodi do zmanjšanja koncentracije antitoksina MazE. MazG, ki je produkt gena ''mazG'', je nukleotid trifosfat pirofosfohidrolaza, ki razgrajuje (p)ppGpp in s tem bakterijski celici omogoča preživetje. Prisotna je tudi avtoinhibicija, ko se kompleks MazEF veže na promotorja P2 in P3 ter s tem inhibira prepisovanje.

====Funkcija====
Celična smrt ima pri ''E. coli'' pomen za preživetje celotne bakterijske kolonije. Sistem ''mazEF'' se namreč aktivira, ko so razmere za preživetje neugodne, na primer pri povišani temperaturi, pomanjkanju hranil, v prisotnosti antibiotikov ali ob okužbi z bakteriofagom. Bakteriofag P1 v bakterijo vnese gen za zapis proteina Doc, ki prepreči translacijo, kar vodi zmanjšanje koncentracije antitoksina in posledično v celično smrt. Smrt bakterijske celice onemogoči bakteriofagu, da bi prešel v litično fazo in se razširil po celotni bakterijski koloniji.

==Sistem III==
===AbiQ===
AbiQ je mehanizem, usmerjen proti fagom. Najden je bil na naravnem plazmidu bakterije ''Lactococcus lactis'', grampozitivne bakterije, ki se uporablja v mlečni industriji, znana pa je tudi po tem, da je postala prva gensko spremenjena bakterija, uporabljena za zdravljenje hudih bakterijskih okužb. Mehanizem AbiQ je sistem toksin-antitoksin tipa III, ki temelji na direktni interakciji med proteinom toksina in RNA antitoksina, ki inhibira učinke toksina. Bakterija ''Lactococcus lactis'' se je izkazala za zelo uporabno, saj so z njenim modelom odkrili že 23 možnih obrambnih mehanizmov, od katerih je na molekularni ravni raziskanih le nekaj. Navadno je fenotip odpornosti mediiran z enim genom gostitelja. Obstajajo izjeme: AbiE, AbiG, AbiL, AbiT in AbiU so zakodirani z dvema genoma, sistem AbiR s štirimi geni. Večina teh genov je bila najdena na plazmidih. Njihovi načini delovanja so slabo raziskani, zaradi velike raznolikosti in nezadostnega biološkega poznavanja učinka bakteriofagov na bakterijo ''Lactococcus lactis''.

Kodirajoč gen za mehanizem AbiQ, je bil izoliran iz naravnega plazmida pSRQ900 seva bakterije ''Lactococcus lactis'' W-37. Okužba celice, preprečena z AbiQ mehanizmom, vodi v kopičenje nerazvite oblike virusne DNA v gostitelju. V eni od raziskav so testirali učinkovitost AbiQ mehanizma proti trem gensko različnim litičnim fagom. AbiQ se je izkazal za zelo učinkovitega v primeru fagov p2 in c21. Ostali Abi mehanizmi so manj učinkoviti in AbiQ ne bi mogli konkurirati, razen če bi mutiran fag zaobšel ta obrambni mehanizem.

V mehanizmu AbiQ sodeluje protein ABIQ, ki je endoribonukleaza. Ta protein je sestavljen iz 172 aminokislinskih ostankov, regulirajo ga molekule RNA različnih inhibitorjev. V stresnih pogojih in ob okužbi s fagi lahko določen protein bakteriofaga destabilizira uravnalni kompleks tako, da interagira z antitoksinom ali pa da spremeni aktivnost samega proteina ABIQ. Sprostitev toksina omogoči cepitev faga in celične mRNA, s čimer zatre rast in širjenje fagov. Mehanizem AbiQ se lahko tudi optimizira z eno samo mutacijo v sekundarni strukturi molekule RNA. Boljše razumevanja delovanja različnih mehanizmov toksin-antitoksin je ključ do hitrega razvoja novih strategij, za preprečitev evolucije fagov.

===ToxIN===
Mehanizem AbiQ je po načinu delovanja podoben drugemu Abi mehanizmu, imenovanemu ToxIN. ToxIN najdemo na plazmidu bakterije ''Pectobacterium atrosepticum'' in prav tako spada med sisteme toksin-antitoksin tipa III. Antitoksin ToxI je sestavljen iz 36 nukleotidov nekodirajoče RNA, ki jo cepi toksin ToxN. Nastali manjši fragment RNA interagira s ToxN in skupaj tvorita trikotni heteroheksamerni kompleks, ki inhibira toksin. Sekundarna zgradba ToxI RNA je esencialna za aktivnost antitoksina. Pod stresnimi pogoji je ToxN prost in se usmeri na mRNA celice, kar vodi v zaustavitev celične rasti in prepreči replikacijo fagov. ToxIN torej ubije bakterijske celice okužene s fagi, tako da izloči ribonukleinski toksin ToxN.

==Sistem IV==
===CbeA/CbtA===
Toksin in antitoksin sta proteina, ki med seboj ne reagirata, temveč delujeta na isto tarčno mesto. Toksin in antitoksin tekmujeta za interakcijo s tem mestom, pri čemer toksin inhibira, antitoksin pa promovira opravljanje funkcije mesta. Antitoksin uravnava transkripcijo lastnega gena in gena za toksin. Možna je tudi posttranslacijska modifikacija toksina, ki privede do zmanjšane stabilnosti. Bakteriofagi lahko preprečijo abortivno infekcijo, ki temelji na sistemu toksin-antitoksin tip IV.
Najbolj znan primer sistema toksin-antitoksin tega tipa je CbeA/CbtA v sevu K-12 bakterije E. coli. Toksin CbtA preprečuje polimerizacijo citoskeletnih proteinov MreB in FtsZ, kar onemogoči delitev celice. Antitoksin CbeA se veže neposredno na proteina MreB in FtsZ ter pospešuje njuno polimerizacijo. CbeA izniči delovanje toksina CbtA, podobno deluje tudi proti drugimi inhibitorjem polimerizacije citoskeletnih proteinov.

===AbiEi/AbiEii===
Drugi opisani sistem tipa IV je AbiEi/AbiEii v ''Streptococcus agalactiae''. Sistem AbiEi/AbiEii je sicer prisoten v več kot 600 bakterijah in arhejah. Toksin AbiEii je nukleotid transferaza iz naddružine proteinov DUF1814, ki specifično prenaša GTP na še neznane celične lokacije. Antitoksin AbiEi je protein, ki promovira delovanje tarčnega mesta, kar uniči učinek toksina AbiEii na tarčno mesto. AbiEi je tudi transkripcijski regulator ''abiE'' operona, ki vsebuje gene za toksin AbiEii in antitoksin AbiEi, ki se prekrivata za štiri bazne pare. AbiEi ima v N-končni domeni (NTD) krilati motiv tipa vijačnica-zavoj-vijačnica (wHTH) in pozitivno nabito površino C-končne domene (CTD), kar omogoča represijo ''abiE'' operona. Dve molekuli AbiEi se vežeta na abiE promotor; njuni NTD se vežeta na visoko ohranjeni invertirani ponavljajoči se sekvenci IR1 ter IR2 iz enajstih baznih parov, CTD pa se vežeta na sosednji manj ohranjeni regiji. AbiEi nato dimerizira preko C-končnih domen. Nastali dimer povzroči zvitje promotorja ''abiE'' za 72°. Pozicije promotorja so na mestih od -35 do -10 zasedene in RNA-polimeraza se nanje ne more vezati. AbiEi poleg negativne avtoregulacije prepisovanja lastnega gena, prepreči tudi prepisovanje gena za toksin AbiEii in ga s tem inhibira. Znano je, da je sistem AbiEi/AbiEii pomembno sredstvo abortivne infekcije s pomočjo celičnega samomora, s čimer preprečuje proliferacijo fagov, njegov molekularni mehanizem pa ni znan.

==Viri==
- Ramisetti B. C. M. ''et al.'' mazEF-mediated programmed cell death in bacteria: "what is this?". Critical Reviews in Microbiology, 2015, 41:1, 89-100.

- Thisted T ''et al.''Mechanism of Post-segregational Killing by the ''hok/sok'' System of Plasmid P1. Journal of Molecular Biolgy, 1992, 223, 41-54.

- Samson J. E. Structure and activity of AbiQ, a lactococcal endoribonuclease belonging to the type III toxin-antitoxin system. Mol. Microbiol. 87(4), 756-68 (2013).

- Short F. L. ''et al.'' The bacterial Type III toxin-antitoxin system, ToxIN, is a dynamic protein-RNA complex with stability-dependent antiviral abortive infection activity. Scientific Reports 8, 1013 (2018).

- Harms A. ''et al.'' Toxins, Targets, and Triggers: An Overview of Toxin-Antitoxin Biology. Cell, 2018, 70, 768-784.

- Hampton H. G. ''et al'' AbiEi Binds Cooperatively to the Type IV abiE Toxin-Antitoxin Operator Via a Positively-Charged Surface and Causes DNA Bending and Negative Autoregulation. Journal of Molecular Biology, 2018, 430, 1141-1156.

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

Bakterijski sistemi toksin-antitoksin, usmerjeni proti fagom

2019-04-22T13:06:33Z

Neža Žerjav: /* Viri */

==Uvod==
Bakterije so v procesu koevolucije razvile različne sisteme za boj proti bakteriofagom. Tako lahko za zaustavitev razmnoževanja faga uporabljajo tudi sisteme celičnega samomora kot altruistični način obrambe ostalih celic v populaciji. Ti sistemi so postinfekcijski obrambni mehanizmi, ki preprečijo različne stopnje razvoja faga. Dva znana sistema izločanja fagov v bakterijah sta sistem zaustavitve infekcije (ang. 'abortive infection systems' ali Abi), in sistemi (moduli) toksin-antitoksin (TA). Ti sistemi so oblike naravne imunosti v bakterijah. Moduli TA aktivno sodelujejo pri več pomembnih celičnih procesih; stabilizaciji genov, celičnem samomoru, obrambi pred fagi in odzivu na stres.

==Sistemi toksin-antitoksin==
TA so majhni bicistronski operoni, ki se nahajajo na bakterijskih kromosomih ali plazmidih. V operonu je zapis za protein toksina, pred katerim je gen za antitoksin. Oba gena se prepisujeta s skupnega promotorja. Toksin lahko onesposobi pomembne celične procese (translacijo, replikacijo in formacijo celične stene), medtem ko zapis za antitoksin uravnava aktivnost toksina. Antitoksini nevtralizirajo delovanje svojih toksinov na različne načine. Antitoksini se degradirajo ob odzivu na določen dražljaj in omogočijo delovanje toksinov na svoja tarčna mesta, kar povzroči reverzibilno bakteriostazo ali celično smrt.
Trenutno je znanih sedem razredov TA-sistemov (sistemi I, II, III, IV, V, VI in VII). Ločijo se glede na mehanizem nevtralizacije delovanja toksinov, ki ga uporabljajo antitoksini. Produkt gena za toksin je običajno protein, produkt gena za antitoksin pa nekodirajoča RNA (pri sistemih TA I in III) ali protein majhne molekulske mase (pri sistemih TA II, IV, V, VI in VII). Znani so primeri sistemov TA I, II, III in IV, ki delujejo proti fagom, za TA V, VI in VII pa takšna vloga še ni potrjena.

==Sistem I==
===''hok/sok''===
''hok/sok'' uvrščamo med TA sisteme tipa I, pri katerem je antitoksin protismerna RNA, ki posredno prepreči prevajanje mRNA toksina. Operon ''hok/sok'' sistema se pri ''E. coli'' nahaja na plazmidu R1, sestavljajo pa ga trije geni: ''hok'', ki zapisuje za toksin Hok, ''sok'', ki zapisuje za antitoksin in ''mok'', ki je modulator prepisovanja toksina.

====Toksin in antitoksin====
Hok mRNA vsebuje prepis genov ''hok'' in ''mok'', 3'-konec slednjega se prekriva skoraj s celotnim genom ''hok''. Sok-RNA se veže na Shine-Dalgarnovo zaporedje gena ''mok'', katerega bralni okvir se prilega Hok mRNA in ta se zato ne more prevesti. ''hok/sok'' omogoča preživetje le celicam, ki so po bakterijski delitvi prejele kopijo plazmida R1. Po delitvi celice namreč vsaka hčerinska celice vsebuje še nekaj toksina Hok, ki je stabilnejši od pripadajočega antitoksina. Če celica nima plazmida z zapisom za mRNA antitoksina ''sok'', propade.

====Okužba z bakteriofagom====
Ko bakteriofag T4 okuži bakterijo, s proteinom Alt ADP-ribozilira RNA-polimerazo in ji onemogoči prepisovanje bakterijskih genov. Razpolovni čas Sok-RNA je sorazmerno kratek (30 sekund), zato se njegova koncentracija hitro zmanjša. Hok mRNA, ki je protismerna Sok-RNA ne inhibira več, se na 3'-koncu skrajša za 70 nukleotidov in prepiše v aktiven toksin Hok, ki povzroči celično smrt zaradi depolarizacije celične membrane. Vse to se zgodi dovolj hitro, da litični cikel bakteriofaga ne more poteči.

==Sistem II==
===''mazEF''===
Sistem mazEF uvrščamo med bakterijske sisteme toksin-antitoksin tipa II, za katere je značilno, da je antitoksin protein, ki z direktno interakcijo inhibira toksični protein. Modul mazEF se pri bakteriji ''Escherichia coli'' nahaja na kromosomu in deluje pod nadzorom operona ''reI'', ki poleg genov ''reIA'', ''mazF'', ''mazE'' in ''mazG'' vsebuje tudi tri promotorje; P1, P2 in P3. Slednja nadzorujeta prepisovanje genov ''mazF'', ''mazE'' in ''mazG''. Življenjska doba molekule toksina je daljša kot življenjska doba antitoksina, ki ga proteaza ClpA neprestano razgrajuje. V primeru sistema ''mazEF'' je razpolovni čas toksina nekaj ur, antitoksina pa le nekaj minut, zato je preživetje bakterije odvisno od neprestane sinteze antitoksina.

====Toksin in antitoksin====
MazF je sekvenčno specifična mRNA-interferaza, ki na mRNA, nevezani na ribosome, prepoznava nukleotidno zaporedje ACA, ki ga cepi na 3'- ali 5'-koncu prvega adenilatnega ostanka. Poleg tega MazF odcepi tudi prvih 43 nukleotidov na 3'-koncu ribosomske podenote 16S, ki predstavljajo anti-Shine-Dalgarnovo zaporedje, potrebno za vezavo na mRNA. Antitoksin MazE je zgrajen iz N-končne dimerizacijske domene in C-končne domene, ki se lahko namesto mRNA veže v aktivno mesto MazF in ga tako inhibira. Toksin in antitoksin tvorita heteroheksamerni kompleks MazEF, zgrajen iz enega dimera antitoksina, ki je ugnezden med dva dimera antitoksina. Razgradnja mRNA, do katere pride, ko toksin ni inhibiran, onemogoči sintezo proteinov, potrebnih za normalno delovanje celice, kar povzroči celično smrt.

====Regulacija====
Gen ''reIA'' zapisuje za protein ReIA, ki v primeru pomanjkanja aminokislin sintetizira gvanozin pentafosfat ali gvanozin tetrafosfat. (p)ppGpp deluje kot zaviralec transkripcije, kar vodi do zmanjšanja koncentracije antitoksina MazE. MazG, ki je produkt gena ''mazG'', je nukleotid trifosfat pirofosfohidrolaza, ki razgrajuje (p)ppGpp in s tem bakterijski celici omogoča preživetje. Prisotna je tudi avtoinhibicija, ko se kompleks MazEF veže na promotorja P2 in P3 ter s tem inhibira prepisovanje.

====Funkcija====
Celična smrt ima pri ''E. coli'' pomen za preživetje celotne bakterijske kolonije. Sistem ''mazEF'' se namreč aktivira, ko so razmere za preživetje neugodne, na primer pri povišani temperaturi, pomanjkanju hranil, v prisotnosti antibiotikov ali ob okužbi z bakteriofagom. Bakteriofag P1 v bakterijo vnese gen za zapis proteina Doc, ki prepreči translacijo, kar vodi zmanjšanje koncentracije antitoksina in posledično v celično smrt. Smrt bakterijske celice onemogoči bakteriofagu, da bi prešel v litično fazo in se razširil po celotni bakterijski koloniji.

==Sistem III==
===AbiQ===
AbiQ je mehanizem, usmerjen proti fagom. Najden je bil na naravnem plazmidu bakterije ''Lactococcus lactis'', grampozitivne bakterije, ki se uporablja v mlečni industriji, znana pa je tudi po tem, da je postala prva gensko spremenjena bakterija, uporabljena za zdravljenje hudih bakterijskih okužb. Mehanizem AbiQ je sistem toksin-antitoksin tipa III, ki temelji na direktni interakciji med proteinom toksina in RNA antitoksina, ki inhibira učinke toksina. Bakterija ''Lactococcus lactis'' se je izkazala za zelo uporabno, saj so z njenim modelom odkrili že 23 možnih obrambnih mehanizmov, od katerih je na molekularni ravni raziskanih le nekaj. Navadno je fenotip odpornosti mediiran z enim genom gostitelja. Obstajajo izjeme: AbiE, AbiG, AbiL, AbiT in AbiU so zakodirani z dvema genoma, sistem AbiR s štirimi geni. Večina teh genov je bila najdena na plazmidih. Njihovi načini delovanja so slabo raziskani, zaradi velike raznolikosti in nezadostnega biološkega poznavanja učinka bakteriofagov na bakterijo ''Lactococcus lactis''.

Kodirajoč gen za mehanizem AbiQ, je bil izoliran iz naravnega plazmida pSRQ900 seva bakterije ''Lactococcus lactis'' W-37. Okužba celice, preprečena z AbiQ mehanizmom, vodi v kopičenje nerazvite oblike virusne DNA v gostitelju. V eni od raziskav so testirali učinkovitost AbiQ mehanizma proti trem gensko različnim litičnim fagom. AbiQ se je izkazal za zelo učinkovitega v primeru fagov p2 in c21. Ostali Abi mehanizmi so manj učinkoviti in AbiQ ne bi mogli konkurirati, razen če bi mutiran fag zaobšel ta obrambni mehanizem.

V mehanizmu AbiQ sodeluje protein ABIQ, ki je endoribonukleaza. Ta protein je sestavljen iz 172 aminokislinskih ostankov, regulirajo ga molekule RNA različnih inhibitorjev. V stresnih pogojih in ob okužbi s fagi lahko določen protein bakteriofaga destabilizira uravnalni kompleks tako, da interagira z antitoksinom ali pa da spremeni aktivnost samega proteina ABIQ. Sprostitev toksina omogoči cepitev faga in celične mRNA, s čimer zatre rast in širjenje fagov. Mehanizem AbiQ se lahko tudi optimizira z eno samo mutacijo v sekundarni strukturi. Boljše razumevanja delovanja različnih mehanizmov toksin-antitoksin je ključ do hitrega razvoja novih strategij, za preprečitev evolucije fagov.

===ToxIN===
Mehanizem AbiQ je po načinu delovanja podoben drugemu Abi mehanizmu, imenovanemu ToxIN. ToxIN najdemo na plazmidu bakterije ''Pectobacterium atrosepticum'' in prav tako spada med sisteme toksin-antitoksin tipa III. Antitoksin ToxI je sestavljen iz 36 nukleotidov nekodirajoče RNA, ki jo cepi toksin ToxN. Nastali manjši fragment RNA interagira s ToxN in skupaj tvorita trikotni heteroheksamerni kompleks, ki inhibira toksin. Sekundarna zgradba ToxI RNA je esencialna za aktivnost antitoksina. Pod stresnimi pogoji je ToxN prost in se usmeri na mRNA celice, kar vodi v zaustavitev celične rasti in prepreči replikacijo fagov. ToxIN torej ubije bakterijske celice okužene s fagi, tako da izloči ribonukleinski toksin ToxN.

==Sistem IV==
===CbeA/CbtA===
Toksin in antitoksin sta proteina, ki med seboj ne reagirata, temveč delujeta na isto tarčno mesto. Toksin in antitoksin tekmujeta za interakcijo s tem mestom, pri čemer toksin inhibira, antitoksin pa promovira opravljanje funkcije mesta. Antitoksin uravnava transkripcijo lastnega gena in gena za toksin. Možna je tudi posttranslacijska modifikacija toksina, ki privede do zmanjšane stabilnosti. Bakteriofagi lahko preprečijo abortivno infekcijo, ki temelji na sistemu toksin-antitoksin tip IV.
Najbolj znan primer sistema toksin-antitoksin tega tipa je CbeA/CbtA v sevu K-12 bakterije E. coli. Toksin CbtA preprečuje polimerizacijo citoskeletnih proteinov MreB in FtsZ, kar onemogoči delitev celice. Antitoksin CbeA se veže neposredno na proteina MreB in FtsZ ter pospešuje njuno polimerizacijo. CbeA izniči delovanje toksina CbtA, podobno deluje tudi proti drugimi inhibitorjem polimerizacije citoskeletnih proteinov.

===AbiEi/AbiEii===
Drugi opisani sistem tipa IV je AbiEi/AbiEii v Streptococcus agalactiae. Sistem AbiEi/AbiEii je sicer prisoten v več kot 600 bakterijah in arhejah. Toksin AbiEii je nukleotid transferaza iz naddružine proteinov DUF1814, ki specifično prenaša GTP na še neznane celične lokacije. Antitoksin AbiEi je protein, ki promovira delovanje tarčnega mesta, kar uniči učinek toksina AbiEii na tarčno mesto. AbiEi je tudi transkripcijski regulator abiE operona, ki vsebuje gene za toksin AbiEii in antitoksin AbiEi, ki se prekrivata za štiri bazne pare. AbiEi ima v N-končni domeni (NTD) krilati motiv tipa vijačnica-zavoj-vijačnica (wHTH) in pozitivno nabito površino C-končne domene (CTD), kar omogoča represijo abiE operona. Dve molekuli AbiEi se vežeta na abiE promotor; njuni NTD se vežeta na visoko ohranjeni invertirani ponavljajoči se sekvenci IR1 ter IR2 iz enajstih baznih parov, CTD pa se vežeta na sosednji manj ohranjeni regiji. AbiEi nato dimerizira preko C-končnih domen. Nastali dimer povzroči zvitje promotorja abiE za 72°. Pozicije promotorja so na mestih od -35 do -10 zasedene in RNA-polimeraza se nanje ne more vezati. AbiEi poleg negativne avtoregulacije prepisovanja lastnega gena, prepreči tudi prepisovanje gena za toksin AbiEii in ga s tem inhibira. Znano je, da je sistem AbiEi/AbiEii pomembno sredstvo abortivne infekcije s pomočjo celičnega samomora, s čimer preprečuje proliferacijo fagov, njegov molekularni mehanizem pa ni znan.

==Viri==
- Ramisetti B. C. M. ''et al.'' mazEF-mediated programmed cell death in bacteria: "what is this?". Critical Reviews in Microbiology, 2015, 41:1, 89-100.

- Thisted T ''et al.''Mechanism of Post-segregational Killing by the ''hok/sok'' System of Plasmid P1. Journal of Molecular Biolgy, 1992, 223, 41-54.

- Samson J. E. Structure and activity of AbiQ, a lactococcal endoribonuclease belonging to the type III toxin-antitoxin system. Mol. Microbiol. 87(4), 756-68 (2013).

- Short F. L. ''et al.'' The bacterial Type III toxin-antitoxin system, ToxIN, is a dynamic protein-RNA complex with stability-dependent antiviral abortive infection activity. Scientific Reports 8, 1013 (2018).

- Harms A. ''et al.'' Toxins, Targets, and Triggers: An Overview of Toxin-Antitoxin Biology. Cell, 2018, 70, 768-784.

- Hampton H. G. ''et al'' AbiEi Binds Cooperatively to the Type IV abiE Toxin-Antitoxin Operator Via a Positively-Charged Surface and Causes DNA Bending and Negative Autoregulation. Journal of Molecular Biology, 2018, 430, 1141-1156.

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

Bakterijski sistemi toksin-antitoksin, usmerjeni proti fagom

2019-04-22T11:07:12Z

Neža Žerjav:

==Uvod==
Bakterije so v procesu koevolucije razvile različne sisteme za boj proti bakteriofagom. Tako lahko za zaustavitev razmnoževanja faga uporabljajo tudi sisteme celičnega samomora kot altruistični način obrambe ostalih celic v populaciji. Ti sistemi so postinfekcijski obrambni mehanizmi, ki preprečijo različne stopnje razvoja faga. Dva znana sistema izločanja fagov v bakterijah sta sistem zaustavitve infekcije (ang. 'abortive infection systems' ali Abi), in sistemi (moduli) toksin-antitoksin (TA). Ti sistemi so oblike naravne imunosti v bakterijah. Moduli TA aktivno sodelujejo pri več pomembnih celičnih procesih; stabilizaciji genov, celičnem samomoru, obrambi pred fagi in odzivu na stres.

==Sistemi toksin-antitoksin==
TA so majhni bicistronski operoni, ki se nahajajo na bakterijskih kromosomih ali plazmidih. V operonu je zapis za protein toksina, pred katerim je gen za antitoksin. Oba gena se prepisujeta s skupnega promotorja. Toksin lahko onesposobi pomembne celične procese (translacijo, replikacijo in formacijo celične stene), medtem ko zapis za antitoksin uravnava aktivnost toksina. Antitoksini nevtralizirajo delovanje svojih toksinov na različne načine. Antitoksini se degradirajo ob odzivu na določen dražljaj in omogočijo delovanje toksinov na svoja tarčna mesta, kar povzroči reverzibilno bakteriostazo ali celično smrt.
Trenutno je znanih sedem razredov TA-sistemov (sistemi I, II, III, IV, V, VI in VII). Ločijo se glede na mehanizem nevtralizacije delovanja toksinov, ki ga uporabljajo antitoksini. Produkt gena za toksin je običajno protein, produkt gena za antitoksin pa nekodirajoča RNA (pri sistemih TA I in III) ali protein majhne molekulske mase (pri sistemih TA II, IV, V, VI in VII). Znani so primeri sistemov TA I, II, III in IV, ki delujejo proti fagom, za TA V, VI in VII pa takšna vloga še ni potrjena.

==Sistem I==
===''hok/sok''===
''hok/sok'' uvrščamo med TA sisteme tipa I, pri katerem je antitoksin protismerna RNA, ki posredno prepreči prevajanje mRNA toksina. Operon ''hok/sok'' sistema se pri ''E. coli'' nahaja na plazmidu R1, sestavljajo pa ga trije geni: ''hok'', ki zapisuje za toksin Hok, ''sok'', ki zapisuje za antitoksin in ''mok'', ki je modulator prepisovanja toksina.

====Toksin in antitoksin====
Hok mRNA vsebuje prepis genov ''hok'' in ''mok'', 3'-konec slednjega se prekriva skoraj s celotnim genom ''hok''. Sok-RNA se veže na Shine-Dalgarnovo zaporedje gena ''mok'', katerega bralni okvir se prilega Hok mRNA in ta se zato ne more prevesti. ''hok/sok'' omogoča preživetje le celicam, ki so po bakterijski delitvi prejele kopijo plazmida R1. Po delitvi celice namreč vsaka hčerinska celice vsebuje še nekaj toksina Hok, ki je stabilnejši od pripadajočega antitoksina. Če celica nima plazmida z zapisom za mRNA antitoksina ''sok'', propade.

====Okužba z bakteriofagom====
Ko bakteriofag T4 okuži bakterijo, s proteinom Alt ADP-ribozilira RNA-polimerazo in ji onemogoči prepisovanje bakterijskih genov. Razpolovni čas Sok-RNA je sorazmerno kratek (30 sekund), zato se njegova koncentracija hitro zmanjša. Hok mRNA, ki je protismerna Sok-RNA ne inhibira več, se na 3'-koncu skrajša za 70 nukleotidov in prepiše v aktiven toksin Hok, ki povzroči celično smrt zaradi depolarizacije celične membrane. Vse to se zgodi dovolj hitro, da litični cikel bakteriofaga ne more poteči.

==Sistem II==
===''mazEF''===
Sistem mazEF uvrščamo med bakterijske sisteme toksin-antitoksin tipa II, za katere je značilno, da je antitoksin protein, ki z direktno interakcijo inhibira toksični protein. Modul mazEF se pri bakteriji ''Escherichia coli'' nahaja na kromosomu in deluje pod nadzorom operona ''reI'', ki poleg genov ''reIA'', ''mazF'', ''mazE'' in ''mazG'' vsebuje tudi tri promotorje; P1, P2 in P3. Slednja nadzorujeta prepisovanje genov ''mazF'', ''mazE'' in ''mazG''. Življenjska doba molekule toksina je daljša kot življenjska doba antitoksina, ki ga proteaza ClpA neprestano razgrajuje. V primeru sistema ''mazEF'' je razpolovni čas toksina nekaj ur, antitoksina pa le nekaj minut, zato je preživetje bakterije odvisno od neprestane sinteze antitoksina.

====Toksin in antitoksin====
MazF je sekvenčno specifična mRNA-interferaza, ki na mRNA, nevezani na ribosome, prepoznava nukleotidno zaporedje ACA, ki ga cepi na 3'- ali 5'-koncu prvega adenilatnega ostanka. Poleg tega MazF odcepi tudi prvih 43 nukleotidov na 3'-koncu ribosomske podenote 16S, ki predstavljajo anti-Shine-Dalgarnovo zaporedje, potrebno za vezavo na mRNA. Antitoksin MazE je zgrajen iz N-končne dimerizacijske domene in C-končne domene, ki se lahko namesto mRNA veže v aktivno mesto MazF in ga tako inhibira. Toksin in antitoksin tvorita heteroheksamerni kompleks MazEF, zgrajen iz enega dimera antitoksina, ki je ugnezden med dva dimera antitoksina. Razgradnja mRNA, do katere pride, ko toksin ni inhibiran, onemogoči sintezo proteinov, potrebnih za normalno delovanje celice, kar povzroči celično smrt.

====Regulacija====
Gen ''reIA'' zapisuje za protein ReIA, ki v primeru pomanjkanja aminokislin sintetizira gvanozin pentafosfat ali gvanozin tetrafosfat. (p)ppGpp deluje kot zaviralec transkripcije, kar vodi do zmanjšanja koncentracije antitoksina MazE. MazG, ki je produkt gena ''mazG'', je nukleotid trifosfat pirofosfohidrolaza, ki razgrajuje (p)ppGpp in s tem bakterijski celici omogoča preživetje. Prisotna je tudi avtoinhibicija, ko se kompleks MazEF veže na promotorja P2 in P3 ter s tem inhibira prepisovanje.

====Funkcija====
Celična smrt ima pri ''E. coli'' pomen za preživetje celotne bakterijske kolonije. Sistem ''mazEF'' se namreč aktivira, ko so razmere za preživetje neugodne, na primer pri povišani temperaturi, pomanjkanju hranil, v prisotnosti antibiotikov ali ob okužbi z bakteriofagom. Bakteriofag P1 v bakterijo vnese gen za zapis proteina Doc, ki prepreči translacijo, kar vodi zmanjšanje koncentracije antitoksina in posledično v celično smrt. Smrt bakterijske celice onemogoči bakteriofagu, da bi prešel v litično fazo in se razširil po celotni bakterijski koloniji.

==Sistem III==
===AbiQ===
AbiQ je mehanizem, usmerjen proti fagom. Najden je bil na naravnem plazmidu bakterije ''Lactococcus lactis'', grampozitivne bakterije, ki se uporablja v mlečni industriji, znana pa je tudi po tem, da je postala prva gensko spremenjena bakterija, uporabljena za zdravljenje hudih bakterijskih okužb. Mehanizem AbiQ je sistem toksin-antitoksin tipa III, ki temelji na direktni interakciji med proteinom toksina in RNA antitoksina, ki inhibira učinke toksina. Bakterija ''Lactococcus lactis'' se je izkazala za zelo uporabno, saj so z njenim modelom odkrili že 23 možnih obrambnih mehanizmov, od katerih je na molekularni ravni raziskanih le nekaj. Navadno je fenotip odpornosti mediiran z enim genom gostitelja. Obstajajo izjeme: AbiE, AbiG, AbiL, AbiT in AbiU so zakodirani z dvema genoma, sistem AbiR s štirimi geni. Večina teh genov je bila najdena na plazmidih. Njihovi načini delovanja so slabo raziskani, zaradi velike raznolikosti in nezadostnega biološkega poznavanja učinka bakteriofagov na bakterijo ''Lactococcus lactis''.

Kodirajoč gen za mehanizem AbiQ, je bil izoliran iz naravnega plazmida pSRQ900 seva bakterije ''Lactococcus lactis'' W-37. Okužba celice, preprečena z AbiQ mehanizmom, vodi v kopičenje nerazvite oblike virusne DNA v gostitelju. V eni od raziskav so testirali učinkovitost AbiQ mehanizma proti trem gensko različnim litičnim fagom. AbiQ se je izkazal za zelo učinkovitega v primeru fagov p2 in c21. Ostali Abi mehanizmi so manj učinkoviti in AbiQ ne bi mogli konkurirati, razen če bi mutiran fag zaobšel ta obrambni mehanizem.

V mehanizmu AbiQ sodeluje protein ABIQ, ki je endoribonukleaza. Ta protein je sestavljen iz 172 aminokislinskih ostankov, regulirajo ga molekule RNA različnih inhibitorjev. V stresnih pogojih in ob okužbi s fagi lahko določen protein bakteriofaga destabilizira uravnalni kompleks tako, da interagira z antitoksinom ali pa da spremeni aktivnost samega proteina ABIQ. Sprostitev toksina omogoči cepitev faga in celične mRNA, s čimer zatre rast in širjenje fagov. Mehanizem AbiQ se lahko tudi optimizira z eno samo mutacijo v sekundarni strukturi. Boljše razumevanja delovanja različnih mehanizmov toksin-antitoksin je ključ do hitrega razvoja novih strategij, za preprečitev evolucije fagov.

===ToxIN===
Mehanizem AbiQ je po načinu delovanja podoben drugemu Abi mehanizmu, imenovanemu ToxIN. ToxIN najdemo na plazmidu bakterije ''Pectobacterium atrosepticum'' in prav tako spada med sisteme toksin-antitoksin tipa III. Antitoksin ToxI je sestavljen iz 36 nukleotidov nekodirajoče RNA, ki jo cepi toksin ToxN. Nastali manjši fragment RNA interagira s ToxN in skupaj tvorita trikotni heteroheksamerni kompleks, ki inhibira toksin. Sekundarna zgradba ToxI RNA je esencialna za aktivnost antitoksina. Pod stresnimi pogoji je ToxN prost in se usmeri na mRNA celice, kar vodi v zaustavitev celične rasti in prepreči replikacijo fagov. ToxIN torej ubije bakterijske celice okužene s fagi, tako da izloči ribonukleinski toksin ToxN.

==Sistem IV==
===CbeA/CbtA===
Toksin in antitoksin sta proteina, ki med seboj ne reagirata, temveč delujeta na isto tarčno mesto. Toksin in antitoksin tekmujeta za interakcijo s tem mestom, pri čemer toksin inhibira, antitoksin pa promovira opravljanje funkcije mesta. Antitoksin uravnava transkripcijo lastnega gena in gena za toksin. Možna je tudi posttranslacijska modifikacija toksina, ki privede do zmanjšane stabilnosti. Bakteriofagi lahko preprečijo abortivno infekcijo, ki temelji na sistemu toksin-antitoksin tip IV.
Najbolj znan primer sistema toksin-antitoksin tega tipa je CbeA/CbtA v sevu K-12 bakterije E. coli. Toksin CbtA preprečuje polimerizacijo citoskeletnih proteinov MreB in FtsZ, kar onemogoči delitev celice. Antitoksin CbeA se veže neposredno na proteina MreB in FtsZ ter pospešuje njuno polimerizacijo. CbeA izniči delovanje toksina CbtA, podobno deluje tudi proti drugimi inhibitorjem polimerizacije citoskeletnih proteinov.

===AbiEi/AbiEii===
Drugi opisani sistem tipa IV je AbiEi/AbiEii v Streptococcus agalactiae. Sistem AbiEi/AbiEii je sicer prisoten v več kot 600 bakterijah in arhejah. Toksin AbiEii je nukleotid transferaza iz naddružine proteinov DUF1814, ki specifično prenaša GTP na še neznane celične lokacije. Antitoksin AbiEi je protein, ki promovira delovanje tarčnega mesta, kar uniči učinek toksina AbiEii na tarčno mesto. AbiEi je tudi transkripcijski regulator abiE operona, ki vsebuje gene za toksin AbiEii in antitoksin AbiEi, ki se prekrivata za štiri bazne pare. AbiEi ima v N-končni domeni (NTD) krilati motiv tipa vijačnica-zavoj-vijačnica (wHTH) in pozitivno nabito površino C-končne domene (CTD), kar omogoča represijo abiE operona. Dve molekuli AbiEi se vežeta na abiE promotor; njuni NTD se vežeta na visoko ohranjeni invertirani ponavljajoči se sekvenci IR1 ter IR2 iz enajstih baznih parov, CTD pa se vežeta na sosednji manj ohranjeni regiji. AbiEi nato dimerizira preko C-končnih domen. Nastali dimer povzroči zvitje promotorja abiE za 72°. Pozicije promotorja so na mestih od -35 do -10 zasedene in RNA-polimeraza se nanje ne more vezati. AbiEi poleg negativne avtoregulacije prepisovanja lastnega gena, prepreči tudi prepisovanje gena za toksin AbiEii in ga s tem inhibira. Znano je, da je sistem AbiEi/AbiEii pomembno sredstvo abortivne infekcije s pomočjo celičnega samomora, s čimer preprečuje proliferacijo fagov, njegov molekularni mehanizem pa ni znan.

==Viri==
- Ramisetti B. C. M. ''et al.'' mazEF-mediated programmed cell death in bacteria: "what is this?". Critical Reviews in Microbiology, 2015, 41:1, 89-100

- Thisted T ''et al.''Mechanism of Post-segregational Killing by the ''hok/sok'' System of Plasmid P1. Journal of Molecular Biolgy, 1992, 223, 41-54

- Samson J. E. Structure and activity of AbiQ, a lactococcal endoribonuclease belonging to the type III toxin-antitoxin system. Mol. Microbiol. 87(4), 756-68 (2013).

- Short F. L. ''et al.'' The bacterial Type III toxin-antitoxin system, ToxIN, is a dynamic protein-RNA complex with stability-dependent antiviral abortive infection activity. Scientific Reports 8, 1013 (2018).

- Harms A. ''et al.'' Toxins, Targets, and Triggers: An Overview of Toxin-Antitoxin Biology. Cell, 2018, 70, 768-784.

- Hampton H. G. ''et al'' AbiEi Binds Cooperatively to the Type IV abiE Toxin-Antitoxin Operator Via a Positively-Charged Surface and Causes DNA Bending and Negative Autoregulation. Journal of Molecular Biology, 2018, 430, 1141-1156.

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

Bakterijski sistemi toksin-antitoksin, usmerjeni proti fagom

2019-04-22T06:48:43Z

Neža Žerjav: New page: ==Uvod== Bakterije so v procesu koevolucije razvile različne sisteme za boj proti bakteriofagom. Tako lahko za zaustavitev razmnoževanja faga uporabljajo tudi sisteme celičnega samomora...

==Uvod==
Bakterije so v procesu koevolucije razvile različne sisteme za boj proti bakteriofagom. Tako lahko za zaustavitev razmnoževanja faga uporabljajo tudi sisteme celičnega samomora kot altruistični način obrambe ostalih celic v populaciji. Ti sistemi so postinfekcijski obrambni mehanizmi, ki preprečijo različne stopnje razvoja faga. Dva znana sistema izločanja fagov v bakterijah sta sistem zaustavitve infekcije (ang. 'abortive infection systems' ali Abi), in sistemi (moduli) toksin-antitoksin (TA). Ti sistemi so oblike naravne imunosti v bakterijah. Moduli TA aktivno sodelujejo pri več pomembnih celičnih procesih; stabilizaciji genov, celičnem samomoru, obrambi pred fagi in odzivu na stres.

==Sistemi toksin-antitoksin==
TA so majhni bicistronski operoni, ki se nahajajo na bakterijskih kromosomih ali plazmidih. V operonu je zapis za protein toksina, pred katerim je gen za antitoksin. Oba gena se prepisujeta s skupnega promotorja. Toksin lahko onesposobi pomembne celične procese (translacijo, replikacijo in formacijo celične stene), medtem ko zapis za antitoksin uravnava aktivnost toksina. Antitoksini nevtralizirajo delovanje svojih toksinov na različne načine. Antitoksini se degradirajo ob odzivu na določen dražljaj in omogočijo delovanje toksinov na svoja tarčna mesta, kar povzroči reverzibilno bakteriostazo ali celično smrt.
Trenutno je znanih sedem razredov TA-sistemov (sistemi I, II, III, IV, V, VI in VII). Ločijo se glede na mehanizem nevtralizacije delovanja toksinov, ki ga uporabljajo antitoksini. Produkt gena za toksin je običajno protein, produkt gena za antitoksin pa nekodirajoča RNA (pri sistemih TA I in III) ali protein majhne molekulske mase (pri sistemih TA II, IV, V, VI in VII). Znani so primeri sistemov TA I, II, III in IV, ki delujejo proti fagom, za TA V, VI in VII pa takšna vloga še ni potrjena.

==Sistem I==
===''hok/sok''===
''hok/sok'' uvrščamo med TA sisteme tipa I, pri katerem je antitoksin protismerna RNA, ki posredno prepreči prevajanje mRNA toksina. Operon ''hok/sok'' sistema se pri ''E. coli'' nahaja na plazmidu R1, sestavljajo pa ga trije geni: ''hok'', ki zapisuje za toksin Hok, ''sok'', ki zapisuje za antitoksin in ''mok'', ki je modulator prepisovanja toksina.

====Toksin in antitoksin====
Hok mRNA vsebuje prepis genov ''hok'' in ''mok'', 3'-konec slednjega se prekriva skoraj s celotnim genom ''hok''. Sok-RNA se veže na Shine-Dalgarnovo zaporedje gena ''mok'', katerega bralni okvir se prilega Hok mRNA in ta se zato ne more prevesti. ''hok/sok'' omogoča preživetje le celicam, ki so po bakterijski delitvi prejele kopijo plazmida R1. Po delitvi celice namreč vsaka hčerinska celice vsebuje še nekaj toksina Hok, ki je stabilnejši od pripadajočega antitoksina. Če celica nima plazmida z zapisom za mRNA antitoksina ''sok'', propade.

====Okužba z bakteriofagom====
Ko bakteriofag T4 okuži bakterijo, s proteinom Alt ADP-ribozilira RNA-polimerazo in ji onemogoči prepisovanje bakterijskih genov. Razpolovni čas Sok-RNA je sorazmerno kratek (30 sekund), zato se njegova koncentracija hitro zmanjša. Hok mRNA, ki je protismerna Sok-RNA ne inhibira več, se na 3'-koncu skrajša za 70 nukleotidov in prepiše v aktiven toksin Hok, ki povzroči celično smrt zaradi depolarizacije celične membrane. Vse to se zgodi dovolj hitro, da litični cikel bakteriofaga ne more poteči.

==Sistem II==
===''mazEF''===
Sistem mazEF uvrščamo med bakterijske sisteme toksin-antitoksin tipa II, za katere je značilno, da je antitoksin protein, ki z direktno interakcijo inhibira toksični protein. Modul mazEF se pri bakteriji ''Escherichia coli'' nahaja na kromosomu in deluje pod nadzorom operona ''reI'', ki poleg genov ''reIA'', ''mazF'', ''mazE'' in ''mazG'' vsebuje tudi tri promotorje; P1, P2 in P3. Slednja nadzorujeta prepisovanje genov ''mazF'', ''mazE'' in ''mazG''. Življenjska doba molekule toksina je daljša kot življenjska doba antitoksina, ki ga proteaza ClpA neprestano razgrajuje. V primeru sistema ''mazEF'' je razpolovni čas toksina nekaj ur, antitoksina pa le nekaj minut, zato je preživetje bakterije odvisno od neprestane sinteze antitoksina.

====Toksin in antitoksin====
MazF je sekvenčno specifična mRNA-interferaza, ki na mRNA, nevezani na ribosome, prepoznava nukleotidno zaporedje ACA, ki ga cepi na 3'- ali 5'-koncu prvega adenilatnega ostanka. Poleg tega MazF odcepi tudi prvih 43 nukleotidov na 3'-koncu ribosomske podenote 16S, ki predstavljajo anti-Shine-Dalgarnovo zaporedje, potrebno za vezavo na mRNA. Antitoksin MazE je zgrajen iz N-končne dimerizacijske domene in C-končne domene, ki se lahko namesto mRNA veže v aktivno mesto MazF in ga tako inhibira. Toksin in antitoksin tvorita heteroheksamerni kompleks MazEF, zgrajen iz enega dimera antitoksina, ki je ugnezden med dva dimera antitoksina. Razgradnja mRNA, do katere pride, ko toksin ni inhibiran, onemogoči sintezo proteinov, potrebnih za normalno delovanje celice, kar povzroči celično smrt.

====Regulacija====
Gen ''reIA'' zapisuje za protein ReIA, ki v primeru pomanjkanja aminokislin sintetizira gvanozin pentafosfat ali gvanozin tetrafosfat. (p)ppGpp deluje kot zaviralec transkripcije, kar vodi do zmanjšanja koncentracije antitoksina MazE. MazG, ki je produkt gena ''mazG'', je nukleotid trifosfat pirofosfohidrolaza, ki razgrajuje (p)ppGpp in s tem bakterijski celici omogoča preživetje. Prisotna je tudi avtoinhibicija, ko se kompleks MazEF veže na promotorja P2 in P3 ter s tem inhibira prepisovanje.

====Funkcija====
Celična smrt ima pri ''E. coli'' pomen za preživetje celotne bakterijske kolonije. Sistem ''mazEF'' se namreč aktivira, ko so razmere za preživetje neugodne, na primer pri povišani temperaturi, pomanjkanju hranil, v prisotnosti antibiotikov ali ob okužbi z bakteriofagom. Bakteriofag P1 v bakterijo vnese gen za zapis proteina Doc, ki prepreči translacijo, kar vodi zmanjšanje koncentracije antitoksina in posledično v celično smrt. Smrt bakterijske celice onemogoči bakteriofagu, da bi prešel v litično fazo in se razširil po celotni bakterijski koloniji.

==Sistem IV==
===CbeA/CbtA===
Toksin in antitoksin sta proteina, ki med seboj ne reagirata, temveč delujeta na isto tarčno mesto. Toksin in antitoksin tekmujeta za interakcijo s tem mestom, pri čemer toksin inhibira, antitoksin pa promovira opravljanje funkcije mesta. Antitoksin uravnava transkripcijo lastnega gena in gena za toksin. Možna je tudi posttranslacijska modifikacija toksina, ki privede do zmanjšane stabilnosti. Bakteriofagi lahko preprečijo abortivno infekcijo, ki temelji na sistemu toksin-antitoksin tip IV.
Najbolj znan primer sistema toksin-antitoksin tega tipa je CbeA/CbtA v sevu K-12 bakterije E. coli. Toksin CbtA preprečuje polimerizacijo citoskeletnih proteinov MreB in FtsZ, kar onemogoči delitev celice. Antitoksin CbeA se veže neposredno na proteina MreB in FtsZ ter pospešuje njuno polimerizacijo. CbeA izniči delovanje toksina CbtA, podobno deluje tudi proti drugimi inhibitorjem polimerizacije citoskeletnih proteinov.

===AbiEi/AbiEii===
Drugi opisani sistem tipa IV je AbiEi/AbiEii v Streptococcus agalactiae. Sistem AbiEi/AbiEii je sicer prisoten v več kot 600 bakterijah in arhejah. Toksin AbiEii je nukleotid transferaza iz naddružine proteinov DUF1814, ki specifično prenaša GTP na še neznane celične lokacije. Antitoksin AbiEi je protein, ki promovira delovanje tarčnega mesta, kar uniči učinek toksina AbiEii na tarčno mesto. AbiEi je tudi transkripcijski regulator abiE operona, ki vsebuje gene za toksin AbiEii in antitoksin AbiEi, ki se prekrivata za štiri bazne pare. AbiEi ima v N-končni domeni (NTD) krilati motiv tipa vijačnica-zavoj-vijačnica (wHTH) in pozitivno nabito površino C-končne domene (CTD), kar omogoča represijo abiE operona. Dve molekuli AbiEi se vežeta na abiE promotor; njuni NTD se vežeta na visoko ohranjeni invertirani ponavljajoči se sekvenci IR1 ter IR2 iz enajstih baznih parov, CTD pa se vežeta na sosednji manj ohranjeni regiji. AbiEi nato dimerizira preko C-končnih domen. Nastali dimer povzroči zvitje promotorja abiE za 72°. Pozicije promotorja so na mestih od -35 do -10 zasedene in RNA-polimeraza se nanje ne more vezati. AbiEi poleg negativne avtoregulacije prepisovanja lastnega gena, prepreči tudi prepisovanje gena za toksin AbiEii in ga s tem inhibira. Znano je, da je sistem AbiEi/AbiEii pomembno sredstvo abortivne infekcije s pomočjo celičnega samomora, s čimer preprečuje proliferacijo fagov, njegov molekularni mehanizem pa ni znan.

==Viri==
- Ramisetti B. C. M. ''et al.'' mazEF-mediated programmed cell death in bacteria: "what is this?". Critical Reviews in Microbiology, 2015, 41:1, 89-100

- Harms A. ''et al.'' Toxins, Targets, and Triggers: An Overview of Toxin-Antitoxin Biology. Cell, 2018, 70, str. 768-784.

- Hampton H. G. ''et al'' AbiEi Binds Cooperatively to the Type IV abiE Toxin-Antitoxin Operator Via a Positively-Charged Surface and Causes DNA Bending and Negative Autoregulation. Journal of Molecular Biology, 2018, 430, str. 1141-1156.

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

Odgovor bakterij na tujo DNA

2019-03-20T06:05:30Z

Neža Žerjav:

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

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

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

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

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

Poglavja za seminarje so (seznam v pripravi):

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

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

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

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

'''Sistemi abortivne infekcije (Abi)''' 
15. Sistem Rex pri bakteriji ''Escherichia coli'' 
16. Bakterijski sistemi toksin-antitoksin, usmerjeni proti fagom 

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

----

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

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

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

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

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

BIO2 Povzetki seminarjev 2018

2018-10-23T04:39:36Z

Neža Žerjav: /* Neža Žerjav: Vloga kaspaz pri celični smrti */

===Karmen Mlinar: Signalizacija in odzivi na abiotski stres pri rastlinah===
Rastline živijo v stalno spreminjajočem se okolju, ki je pogosto neugodno in stresno za njihovo rast in razvoj. Primer abiotskega stresa so suša, ekstremne temperature, slanost tal, pomanjkanje hranil v prsti ipd. Rastline lahko stres preživijo tako, da se mu prilagodijo ali pa izognejo. V nasprotnem primeru so obsojene na smrt. Identificiranih je le malo senzorjev, ki zaznavajo stres. Pri signalizaciji odzivov na stresna okolja pogosto sodeluje družina kinaz SnRK, ki zaznajo spremembe v energijskem statusu rastline, ki jih povzroči stres. Znane so tri poddružine SnRKs: SnRK1s, SnRK2s, ki sodelujejo pri osmotskem stresu in ABA signalizaciji, in SnRK3s, ki so ključni regulatorji ionske homeostaze pri spopadanju s solnim stresom. Pri ionskem stresu pogosto problem predstavlja Na+. Pri njegovi signalizaciji je ključna SOS signalna pot. Signalizacija temperaturnega stresa se začne s spremembami v fluidnosti membrane, kar zaznajo integralni membranski proteini. Pri signalizaciji pogosto sodelujejo tudi MAPKs, CPKs in stresni hormon ABA, pomembno vlogo pa nosijo sekundarni sporočevalci kot sta kalcij in ROS. Vse to stremi k vzpostavitvi ionske in vodne homeostaze ter celične stabilnosti v stresnem okolju. Z razumevanjem signalizacije stresa in odzivov, ki sledijo, bomo lahko izboljšali odpornost pridelkov na stres in s tem zagotovili kmetijsko stabilnost in preskrbo s hrano za rastoče svetovno prebivalstvo.

===Aljaž Bratina: Pomen različnih signalnih poti pri staranju===
Staranje je postopna izguba fiziološke integritete in vodi v prizadeto funkcionalnost ter povečano možnost za smrt. Hitremu staranju nasprotna je dolgoživost, to je stanje, v katerem organizem ne izgublja funkcionalnosti ali jo izgublja počasneje. Staranje lahko opredelimo z devetimi splošnimi lastnostmi, ki jih opazimo v večini organizmov. Pri preučevanju staranja opazujemo organizem C. elegans, ki lahko med razvojem v primeru neugodnih razmer razvije stanje dauer, v katerem je razvoj ustavljen in je tako organizem sposoben preživeti dalj časa. Pri regulaciji staranja in dolgoživosti so pomembne mnoge celične signalne poti, kot del njih pa predvsem jedrni receptorji, ki uravnavajo prepisovanje genov, ki imajo vpliv na hitrost staranja oz. vzdrževanje dolgoživosti. V seminarski nalogi so opisane štiri pomembne signalne poti in njihov vpliv na staranje. Pri prvi je pomemben jedrni receptor DAF-12, ki za svoje delovanje potrebuje steroid DA. Neugodne razmere ga deaktivirajo, kar vodi v razvoj stanja dauer. Na dolgoživost pozitivno vpliva tudi aktiviran kompleks NSBP-1 in jedrnega receptorja DAF-16, ki sta del signalne poti IIS. To pot regulira tudi količina holesterola v celici. Dolgoživost povzročajo tudi prekinitveni post, pri katerem se aktivira jedrni receptor AP-1, pa tudi odstranitev zarodnih celic, ki poleg prej omenjene DAF-12 in DAF-16 aktivira tudi nekatere druge receptorje, npr. NHR-80 in NH3-49.

===Eva Gartner: Wnt signalizacija in njena vloga pri srčni fibrozi===
Wnt signalizacija zajema skupino signalnih poti, ki jih regulirajo wnt proteini. Ti se vežejo na posebne receptorje v membrani celice, preko katerih se signal prenese v notranjost. Wnt signalizacijo sestavljajo tri glavne signalizacijske poti: kanonična wnt pot, ki vključuje protein β-katenin, nekanonična (PCP) pot in nekanonična pot, ki sodeluje pri regulaciji kalcija. Vse poti se začnejo z vezavo wnt-liganda na transmembranske Fz receptorje in prenosom signala do znotrajceličnega proteina Dsh. Od tu naprej se poti razcepijo vsaka v svojo smer. Wnt signalizacija sodeluje v mnogih procesih, potrebnih za normalen razvoj organizma, kot so npr. razmnoževanje, specializacija in migracije celic. Prisotnost regulacije z wnt signalizacijo so odkrili tudi pri srčni fibrozi in z njo povezanih boleznih in poškodbah srca. V zdravih celicah wnt signalizacija navadno ni prisotna. Izraz fibroza se nanaša na povečanje količine zunajceličnega matriksa, zaradi česar postane srčna mišica otrdela in krčenje manj intenzivno. Pride do prekomerne namnožitve fibroblastov in diferenciacije v miofibroblaste, ki so fenotipsko med fibroblasti in mišičnimi celicami. Kljub številnim raziskavam, ki dokazujejo vpletenost wnt signalizacije v razvoju fibroze, natančni mehanizmi vseh signalnih poti še vedno niso znani. Potrebne so še nadaljnje raziskave za razumevanje zapletene celične komunikacije in odkritje novih terapevtskih možnosti.

===Neža Žerjav: Vloga kaspaz pri celični smrti===
Kaspaze so cisteinske peptidaze, ki sodelujejo v signalnih poteh celične smrti. Poznamo več vrst celične smrti, med njii tudi apoptozo, nekrozo, nekroptozo in piroptozo. Vloga kaspaz pri apoptozi je dobro znana, so adapterski proteini ali pa aktivno sodelujejo pri postopni razgradnji celice, saj sprožijo nastajanje apoptotskih veziklov in fagocitozo celice. Nekrozo označujemo kot neprogramirano celično smrt, vendar to za nekroptozo, ki ji pravimo tudi programirana nekroza, ne drži. Slednja je namreč v celici konkurenčna apoptozi, preko kaspaz sta recipročno regulirani. Nekroptozo kaspaze zavirajo, saj inhibirajo kompleks RIPK1/RIPK3, ki z aktivacijo proteina MLKL povzroči razlitje celične vsebine, značilno za nekrozo. Kaspaze sodelujejo tudi pri piroptozi, ki je posledica stresnih dejavnikov iz okolice – poškodb, patogenih organizmov ali njihovih toksinov. Kaspaze pri piroptozi povzročijo aktivacijo gasdermina D, ki sproži celično lizo, in vnetni odziv. Poznavanje delovanja kaspaz nam omogoča tako vpogled v razvoj in mehanizem vzdrževanja homeostaze organizmov, kakor tudi razumevanje patoloških procesov, na primer multiple in amiotrofične lateralne skleroze, ishemične bolezni srca ter vnetnih odzivov zaradi okužb.

===Meta Kodrič: Svetlobne signalne poti za uravnavanje fotomorfogeneze===
Svetloba je za rastline eden od najpomembnejših okoljskih signalov, ki vplivajo na rast in razvoj. V odvisnosti od intenzitete in valovne dolžine svetlobe se pri rastlinah pojavljata dva kontrastna razvojna procesa. Fotomorfogeneza je osnovna oblika rasti, saj rastlinam omogoča razvoj v avtotrofne organizme, sposobne opravljati fotosintezo, skotomorfogeneza pa je le zavrta oblika fotomorfogeneze, ki se odvija v temi. Potek teh dveh procesov rastline uravnavajo pod vplivom svetlobnega signala v svetlobni signalni poti. V njej sodelujejo fotoreceptorji ter pozitivni in negativni regulatorji fotomorfogeneze. V temi se fotoreceptor fitokrom nahaja v biološko neaktivni obliki v citosolu rastlinske celice. Negativni regulatorji se tako lahko v jedru prosto vežejo na druge molekule. Transkripcijski faktorji PIF se v obliki dimerov vežejo na promotorske regije na molekuli DNA in s tem preprečijo prepisovanje genov za fotomorfogenezo. Proteini COP/DET/FUS delujejo kot E3 ligaze pozitivnih regulatorjev HY5, HFR1, LAF1 in tako sodelujejo pri njihovi razgradnji. Z vzajemnim delovanjem tako negativni regulatorji zatirajo potek fotomorfogeneze. Na svetlobi se fitokrom konformacijsko spremeni in preide v jedro. Tam v sodelovanju z drugimi molekulami inhibira negativne regulatorje, bodisi s preprečitvijo njihovega encimskega delovanja, bodisi s sodelovanjem pri njihovi razgradnji. Posledično lahko postanejo aktivni pozitivni regulatorji, ki se vežejo poleg promotorskih regij na DNA in tako aktivirajo prepisovanje genov za fotomorfogenezo.

BIO2 Povzetki seminarjev 2018

2018-10-19T05:25:16Z

Neža Žerjav:

===Karmen Mlinar: Signalizacija in odzivi na abiotski stres pri rastlinah===
Rastline živijo v stalno spreminjajočem se okolju, ki je pogosto neugodno in stresno za njihovo rast in razvoj. Primer abiotskega stresa so suša, ekstremne temperature, slanost tal, pomanjkanje hranil v prsti ipd. Rastline lahko stres preživijo tako, da se mu prilagodijo ali pa izognejo. V nasprotnem primeru so obsojene na smrt. Identificiranih je le malo senzorjev, ki zaznavajo stres. Pri signalizaciji odzivov na stresna okolja pogosto sodeluje družina kinaz SnRK, ki zaznajo spremembe v energijskem statusu rastline, ki jih povzroči stres. Znane so tri poddružine SnRKs: SnRK1s, SnRK2s, ki sodelujejo pri osmotskem stresu in ABA signalizaciji, in SnRK3s, ki so ključni regulatorji ionske homeostaze pri spopadanju s solnim stresom. Pri ionskem stresu pogosto problem predstavlja Na+. Pri njegovi signalizaciji je ključna SOS signalna pot. Signalizacija temperaturnega stresa se začne s spremembami v fluidnosti membrane, kar zaznajo integralni membranski proteini. Pri signalizaciji pogosto sodelujejo tudi MAPKs, CPKs in stresni hormon ABA, pomembno vlogo pa nosijo sekundarni sporočevalci kot sta kalcij in ROS. Vse to stremi k vzpostavitvi ionske in vodne homeostaze ter celične stabilnosti v stresnem okolju. Z razumevanjem signalizacije stresa in odzivov, ki sledijo, bomo lahko izboljšali odpornost pridelkov na stres in s tem zagotovili kmetijsko stabilnost in preskrbo s hrano za rastoče svetovno prebivalstvo.

===Aljaž Bratina: Pomen različnih signalnih poti pri staranju===
Staranje je postopna izguba fiziološke integritete in vodi v prizadeto funkcionalnost ter povečano možnost za smrt. Hitremu staranju nasprotna je dolgoživost, to je stanje, v katerem organizem ne izgublja funkcionalnosti ali jo izgublja počasneje. Staranje lahko opredelimo z devetimi splošnimi lastnostmi, ki jih opazimo v večini organizmov. Pri preučevanju staranja opazujemo organizem C. elegans, ki lahko med razvojem v primeru neugodnih razmer razvije stanje dauer, v katerem je razvoj ustavljen in je tako organizem sposoben preživeti dalj časa. Pri regulaciji staranja in dolgoživosti so pomembne mnoge celične signalne poti, kot del njih pa predvsem jedrni receptorji, ki uravnavajo prepisovanje genov, ki imajo vpliv na hitrost staranja oz. vzdrževanje dolgoživosti. V seminarski nalogi so opisane štiri pomembne signalne poti in njihov vpliv na staranje. Pri prvi je pomemben jedrni receptor DAF-12, ki za svoje delovanje potrebuje steroid DA. Neugodne razmere ga deaktivirajo, kar vodi v razvoj stanja dauer. Na dolgoživost pozitivno vpliva tudi aktiviran kompleks NSBP-1 in jedrnega receptorja DAF-16, ki sta del signalne poti IIS. To pot regulira tudi količina holesterola v celici. Dolgoživost povzročajo tudi prekinitveni post, pri katerem se aktivira jedrni receptor AP-1, pa tudi odstranitev zarodnih celic, ki poleg prej omenjene DAF-12 in DAF-16 aktivira tudi nekatere druge receptorje, npr. NHR-80 in NH3-49.

===Eva Gartner: Wnt signalizacija in njena vloga pri srčni fibrozi===
Wnt signalizacija zajema skupino signalnih poti, ki jih regulirajo wnt proteini. Ti se vežejo na posebne receptorje v membrani celice, preko katerih se signal prenese v notranjost. Wnt signalizacijo sestavljajo tri glavne signalizacijske poti: kanonična wnt pot, ki vključuje protein β-katenin, nekanonična (PCP) pot in nekanonična pot, ki sodeluje pri regulaciji kalcija. Vse poti se začnejo z vezavo wnt-liganda na transmembranske Fz receptorje in prenosom signala do znotrajceličnega proteina Dsh. Od tu naprej se poti razcepijo vsaka v svojo smer. Wnt signalizacija sodeluje v mnogih procesih, potrebnih za normalen razvoj organizma, kot so npr. razmnoževanje, specializacija in migracije celic. Prisotnost regulacije z wnt signalizacijo so odkrili tudi pri srčni fibrozi in z njo povezanih boleznih in poškodbah srca. V zdravih celicah wnt signalizacija navadno ni prisotna. Izraz fibroza se nanaša na povečanje količine zunajceličnega matriksa, zaradi česar postane srčna mišica otrdela in krčenje manj intenzivno. Pride do prekomerne namnožitve fibroblastov in diferenciacije v miofibroblaste, ki so fenotipsko med fibroblasti in mišičnimi celicami. Kljub številnim raziskavam, ki dokazujejo vpletenost wnt signalizacije v razvoju fibroze, natančni mehanizmi vseh signalnih poti še vedno niso znani. Potrebne so še nadaljnje raziskave za razumevanje zapletene celične komunikacije in odkritje novih terapevtskih možnosti.

===Neža Žerjav: Vloga kaspaz pri celični smrti===
Kaspaze so cisteinske peptidaze, ki sodelujejo v signalnih poteh celične smrti. Poznamo dve vrsti celične smrti, apoptozo in nekrozo, katere podvrsti sta nekroptoza in piroptoza. Vloga kaspaz pri apoptozi je dobro znana, so adapterski proteini ali pa aktivno sodelujejo pri postopni razgradnji celice, saj sprožijo nastajanje apoptotskih veziklov in fagocitozo celice. Nekrozo označujemo kot neprogramirano celično smrt, vendar to za piroptozo in nekroptozo ne drži. Slednja je namreč v celici konkurenčna apoptozi, preko kaspaz sta recipročno regulirani. Nekroptozo kaspaze zavirajo, saj inhibirajo kompleks RIPK1/RIPK3, ki z aktivacijo proteina MLKL povzroči razlitje celične vsebine, značilno za nekrozo. Kaspaze sodelujejo tudi pri piroptozi, ki je posledica stresnih dejavnikov iz okolice – poškodb, patogenih organizmov ali njihovih toksinov. Kaspaze pri piroptozi povzročijo aktivacijo gasdermina D, ki sproži celično lizo, in vnetni odziv. Poznavanje delovanja kaspaz nam omogoča tako vpogled v razvoj in mehanizem vzdrževanja homeostaze organizmov, kakor tudi razumevanje patoloških procesov, na primer multiple in amiotrofične lateralne skleroze, ishemične bolezni srca ter vnetnih odzivov zaradi okužb.

BIO2 Seminar 2018

2018-10-16T17:24:06Z

Neža Žerjav: /* Seznam seminarjev */

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

== Seznam seminarjev ==
{| {{table}}
| align="left" style="background:#f0f0f0;"|'''ime in priimek'''
| align="left" style="background:#f0f0f0;"|'''poglavje'''
| align="left" style="background:#f0f0f0;"|'''naslov seminarja'''
| align="left" style="background:#f0f0f0;"|'''recenzent 1'''
| align="left" style="background:#f0f0f0;"|'''recenzent 2'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''datum oddaje'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''datum recenzije'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''datum predstavitve'''
|-
| Eva Gartner || 12 || Wnt signalizacija in njena vloga pri srčni fibrozi || Anamarija Agnič || Anastasija Nechevska || 15/10/2018 || 16/10/2018 || 17/10/2018
|-
| Aljaž Bratina || 12 || Pomen različnih signalnih poti pri staranju [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BIO2_Povzetki_seminarjev_2018#Alja%C5%BE%20Bratina:%20Pomen%20razli%C4%8Dnih%20signalnih%20poti%20pri%20staranju]|| Lara Drinovec || Liza Ulčakar || 15/10/2018 || 16/10/2018 || 17/10/2018
|-
| Karmen Mlinar || 12 || Signalizacija in odzivi na abiotski stres v rastlinah [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BIO2_Povzetki_seminarjev_2018] || Luka Gnidovec || Maja Škof || 15/10/2018 || 16/10/2018 || 17/10/2018
|-
| Tina Zavodnik || 12 || moj naslov || Jernej Imperl || Ajda Godec || 19/10/2018 || 22/10/2018 || 24/10/2018
|-
| Meta Kodrič || 12 || moj naslov || Laura Gašperšič || Neža Blaznik || 19/10/2018 || 22/10/2018 || 24/10/2018
|-
| Neža Žerjav || 12 || Vloga kaspaz pri celični smrti || Nika Boštic || Urša Štrancar || 19/10/2018 || 22/10/2018 || 24/10/2018
|-
| Doroteja Armič || 14-15 || Vloga bifunkcionalnega encima PFK-2/FBPaza-2 v metabolizmu glukoze || Eva Gartner || Anamarija Agnič || 02/11/2018 || 05/11/2018 || 07/11/2018
|-
| Lara Drinovec || 14-15 || moj naslov || Aljaž Bratina || Barbara Jaklič || 02/11/2018 || 05/11/2018 || 07/11/2018
|-
| Martina Lokar || 14-15 || Mehanizmi biotinilacije proteinov || Karmen Mlinar || Luka Gnidovec || 02/11/2018 || 05/11/2018 || 07/11/2018
|-
| Marko Pavleković || 16 || moj naslov || Tina Zavodnik || Jernej Imperl || 09/11/2018 || 12/11/2018 || 14/11/2018
|-
| Valeriya Musina || 16 || moj naslov || Meta Kodrič || Laura Gašperšič || 09/11/2018 || 12/11/2018 || 14/11/2018
|-
| Tina Kolenc Milavec || 16 || moj naslov || Neža Žerjav || Nika Boštic || 09/11/2018 || 12/11/2018 || 14/11/2018
|-
| Andrej Špenko || 17 || moj naslov || Doroteja Armič || Eva Gartner || 16/11/2018 || 19/11/2018 || 21/11/2018
|-
| Tadej Medved || 17 || moj naslov || Sanja Stanković || Aljaž Bratina || 16/11/2018 || 19/11/2018 || 21/11/2018
|-
| Klementina Polanec || 17 || moj naslov || Martina Lokar || Karmen Mlinar || 16/11/2018 || 19/11/2018 || 21/11/2018
|-
| Rebeka Dajčman || 17 || moj naslov || Marko Pavleković || Tina Zavodnik || 16/11/2018 || 19/11/2018 || 21/11/2018
|-
| Sumeja Kudelić || 18 || moj naslov || Valeriya Musina || Meta Kodrič || 23/11/2018 || 26/11/2018 || 28/11/2018
|-
| Matija Ruparčič || 18 || moj naslov || Tina Kolenc Milavec || Neža Žerjav || 23/11/2018 || 26/11/2018 || 28/11/2018
|-
| Maks Kumek || 18 || moj naslov || Andrej Špenko || Doroteja Armič || 23/11/2018 || 26/11/2018 || 28/11/2018
|-
| Anže Šumah || 19 || moj naslov || Tadej Medved || Sanja Stanković || 30/11/2018 || 03/12/2018 || 05/12/2018
|-
| Barbara Jaklič || 19 || moj naslov || Klementina Polanec || Martina Lokar || 30/11/2018 || 03/12/2018 || 05/12/2018
|-
| Gašper Anton Komatar || 19 || moj naslov || Rebeka Dajčman || Marko Pavleković || 30/11/2018 || 03/12/2018 || 05/12/2018
|-
| Praznik Liza || 19 || moj naslov || Sumeja Kudelić || Valeriya Musina || 30/11/2018 || 03/12/2018 || 05/12/2018
|-
| Lara Hrvatin || 20 || moj naslov || Matija Ruparčič || Tina Kolenc Milavec || 07/12/2018 || 10/12/2018 || 12/12/2018
|-
| Sonja Gabrijelčič || 20 || moj naslov || Maks Kumek || Andrej Špenko || 07/12/2018 || 10/12/2018 || 12/12/2018
|-
| Anastasija Nechevska || 20 || moj naslov || Anže Šumah || Tadej Medved || 07/12/2018 || 10/12/2018 || 12/12/2018
|-
| Liza Ulčakar || 21 || moj naslov || Barbara Jaklič || Klementina Polanec || 14/12/2018 || 17/12/2018 || 19/12/2018
|-
| Maja Škof || 21 || moj naslov || Gašper Anton Komatar || Rebeka Dajčman || 14/12/2018 || 17/12/2018 || 19/12/2018
|-
| Ajda Godec || 21 || moj naslov || Praznik Liza || Sumeja Kudelić || 14/12/2018 || 17/12/2018 || 19/12/2018
|-
| Neža Blaznik || 22 || moj naslov || Lara Hrvatin || Matija Ruparčič || 04/01/2019 || 07/01/2019 || 09/01/2019
|-
| Urša Štrancar || 22 || moj naslov || Sonja Gabrijelčič || Maks Kumek || 04/01/2019 || 07/01/2019 || 09/01/2019
|-
| Anamarija Agnič || 22 || moj naslov || Anastasija Nechevska || Anže Šumah || 04/01/2019 || 07/01/2019 || 09/01/2019
|-
| Sanja Stanković || 23 || moj naslov || Liza Ulčakar || Lara Drinovec|| 04/01/2019 || 07/01/2019 || 09/01/2019
|-
| Luka Gnidovec || 23 || moj naslov || Maja Škof || Gašper Anton Komatar || 11/01/2019 || 14/01/2019 || 16/01/2019
|-
| Jernej Imperl || 23 || moj naslov || Ajda Godec || Praznik Liza || 11/01/2019 || 14/01/2019 || 16/01/2019
|-
| Laura Gašperšič || 23 || moj naslov || Neža Blaznik || Lara Hrvatin || 11/01/2019 || 14/01/2019 || 16/01/2019
|-
| Nika Boštic || 23 || moj naslov || Urša Štrancar || Sonja Gabrijelčič || 11/01/2019 || 14/01/2019 || 16/01/2019
|}

*številka v okencu za temo pomeni poglavje v Lehningerju, v katerega naj izbrana tema spada
Sporočite mi 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 [http://93.174.95.27/scimag/ tukaj].

Za pripravo seminarja velja naslednje: 
* [[BIO2 Povzetki seminarjev 2017|Povzetek seminarja]] opišete na wikiju '''v 200 besedah''' (+- dvajset besed) - najkasneje do dne ko morate oddati seminar recenzentom.
* Povezavo do povzetka vnesete v tabelo seminarjev tekočega letnika.
* Seminar pripravite v obliki seminarske naloge na ~5-12 straneh A4 (pisava 12, enojni razmak, 2,5 cm robovi). Zelo pomembno je, da je obseg od 2700 do 3000 besed , a ne več kot 3500 besed. Seminarska naloga mora vsebovati najmanj tri slike. Eno sliko morate narisati sami in to pod sliko posebej označiti. Slika mora imeti legendo in v besedilu mora biti na ustreznem mestu sklic na sliko. 
* Seminar oddajte do datuma oddaje, ki je naveden v tabeli v elektronski obliki z uporabo [http://bio.ijs.si/~zajec/poslji/ tega obrazca].
* Vsi seminarji so v elektronski obliki dostopni [http://bio.ijs.si/~zajec/poslji/bioseminar/ tukaj].
* Recenzenti do dneva določenega v tabeli določijo popravke (v elektronski obliki) in podajo oceno pisnega dela. Popravljen seminar oddajte z uporabo [http://bio.ijs.si/~zajec/poslji/ tega obrazca].
* Ustna predstavitev sledi na dan, ki je vpisan v tabeli. Za predstavitev je na voljo 20 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 toku 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.doc(x) za seminar, npr. 312_BIO_Guncar_Gregor.docx
* 312_BIO_Priimek_ime_final.doc(x) za končno verzijo seminarja
* 312_BIO_Priimek_Ime_rec_Priimek2.doc(x) 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.ppt(x) 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.

BIO2 Seminar 2018

2018-10-10T19:32:17Z

Neža Žerjav: /* Seznam seminarjev */

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

== Seznam seminarjev ==
{| {{table}}
| align="left" style="background:#f0f0f0;"|'''ime in priimek'''
| align="left" style="background:#f0f0f0;"|'''poglavje'''
| align="left" style="background:#f0f0f0;"|'''naslov seminarja'''
| align="left" style="background:#f0f0f0;"|'''recenzent 1'''
| align="left" style="background:#f0f0f0;"|'''recenzent 2'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''datum oddaje'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''datum recenzije'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''datum predstavitve'''
|-
| Eva Gartner || 12 || moj naslov || Anamarija Agnič || Anastasija Nechevska || 15/10/2018 || 16/10/2018 || 17/10/2018
|-
| Aljaž Bratina || 12 || Staranje in lipidne signalne molekule || Lara Drinovec || Liza Ulčakar || 15/10/2018 || 16/10/2018 || 17/10/2018
|-
| Karmen Mlinar || 12 || Signalizacija in odzivi na abiotski stres v rastlinah || Luka Gnidovec || Maja Škof || 15/10/2018 || 16/10/2018 || 17/10/2018
|-
| Tina Zavodnik || 12 || moj naslov || Jernej Imperl || Ajda Godec || 19/10/2018 || 22/10/2018 || 24/10/2018
|-
| Meta Kodrič || 12 || moj naslov || Laura Gašperšič || Neža Blaznik || 19/10/2018 || 22/10/2018 || 24/10/2018
|-
| Neža Žerjav || 12 || Vloga kaspaz pri nekrozi || Nika Boštic || Urša Štrancar || 19/10/2018 || 22/10/2018 || 24/10/2018
|-
| Doroteja Armič || 14-15 || Regulacija količine fruktoza-2,6-bisfosfata v celici || Eva Gartner || Anamarija Agnič || 02/11/2018 || 05/11/2018 || 07/11/2018
|-
| Sanja Stanković || 14-15 || moj naslov || Aljaž Bratina || Lara Drinovec || 02/11/2018 || 05/11/2018 || 07/11/2018
|-
| Martina Lokar || 14-15 || Mehanizmi biotinilacije proteinov || Karmen Mlinar || Luka Gnidovec || 02/11/2018 || 05/11/2018 || 07/11/2018
|-
| Marko Pavleković || 16 || moj naslov || Tina Zavodnik || Jernej Imperl || 09/11/2018 || 12/11/2018 || 14/11/2018
|-
| Valeriya Musina || 16 || moj naslov || Meta Kodrič || Laura Gašperšič || 09/11/2018 || 12/11/2018 || 14/11/2018
|-
| Tina Kolenc Milavec || 16 || moj naslov || Neža Žerjav || Nika Boštic || 09/11/2018 || 12/11/2018 || 14/11/2018
|-
| Andrej Špenko || 17 || moj naslov || Doroteja Armič || Eva Gartner || 16/11/2018 || 19/11/2018 || 21/11/2018
|-
| Tadej Medved || 17 || moj naslov || Sanja Stanković || Aljaž Bratina || 16/11/2018 || 19/11/2018 || 21/11/2018
|-
| Klementina Polanec || 17 || moj naslov || Martina Lokar || Karmen Mlinar || 16/11/2018 || 19/11/2018 || 21/11/2018
|-
| Rebeka Dajčman || 17 || moj naslov || Marko Pavleković || Tina Zavodnik || 16/11/2018 || 19/11/2018 || 21/11/2018
|-
| Sumeja Kudelić || 18 || moj naslov || Valeriya Musina || Meta Kodrič || 23/11/2018 || 26/11/2018 || 28/11/2018
|-
| Matija Ruparčič || 18 || moj naslov || Tina Kolenc Milavec || Neža Žerjav || 23/11/2018 || 26/11/2018 || 28/11/2018
|-
| Maks Kumek || 18 || moj naslov || Andrej Špenko || Doroteja Armič || 23/11/2018 || 26/11/2018 || 28/11/2018
|-
| Anže Šumah || 19 || moj naslov || Tadej Medved || Sanja Stanković || 30/11/2018 || 03/12/2018 || 05/12/2018
|-
| Barbara Jaklič || 19 || moj naslov || Klementina Polanec || Martina Lokar || 30/11/2018 || 03/12/2018 || 05/12/2018
|-
| Gašper Anton Komatar || 19 || moj naslov || Rebeka Dajčman || Marko Pavleković || 30/11/2018 || 03/12/2018 || 05/12/2018
|-
| Praznik Liza || 19 || moj naslov || Sumeja Kudelić || Valeriya Musina || 30/11/2018 || 03/12/2018 || 05/12/2018
|-
| Lara Hrvatin || 20 || moj naslov || Matija Ruparčič || Tina Kolenc Milavec || 07/12/2018 || 10/12/2018 || 12/12/2018
|-
| Sonja Gabrijelčič || 20 || moj naslov || Maks Kumek || Andrej Špenko || 07/12/2018 || 10/12/2018 || 12/12/2018
|-
| Anastasija Nechevska || 20 || moj naslov || Anže Šumah || Tadej Medved || 07/12/2018 || 10/12/2018 || 12/12/2018
|-
| Liza Ulčakar || 21 || moj naslov || Barbara Jaklič || Klementina Polanec || 14/12/2018 || 17/12/2018 || 19/12/2018
|-
| Maja Škof || 21 || moj naslov || Gašper Anton Komatar || Rebeka Dajčman || 14/12/2018 || 17/12/2018 || 19/12/2018
|-
| Ajda Godec || 21 || moj naslov || Praznik Liza || Sumeja Kudelić || 14/12/2018 || 17/12/2018 || 19/12/2018
|-
| Neža Blaznik || 22 || moj naslov || Lara Hrvatin || Matija Ruparčič || 04/01/2019 || 07/01/2019 || 09/01/2019
|-
| Urša Štrancar || 22 || moj naslov || Sonja Gabrijelčič || Maks Kumek || 04/01/2019 || 07/01/2019 || 09/01/2019
|-
| Anamarija Agnič || 22 || moj naslov || Anastasija Nechevska || Anže Šumah || 04/01/2019 || 07/01/2019 || 09/01/2019
|-
| Lara Drinovec || 23 || moj naslov || Liza Ulčakar || Barbara Jaklič || 04/01/2019 || 07/01/2019 || 09/01/2019
|-
| Luka Gnidovec || 23 || moj naslov || Maja Škof || Gašper Anton Komatar || 11/01/2019 || 14/01/2019 || 16/01/2019
|-
| Jernej Imperl || 23 || moj naslov || Ajda Godec || Praznik Liza || 11/01/2019 || 14/01/2019 || 16/01/2019
|-
| Laura Gašperšič || 23 || moj naslov || Neža Blaznik || Lara Hrvatin || 11/01/2019 || 14/01/2019 || 16/01/2019
|-
| Nika Boštic || 23 || moj naslov || Urša Štrancar || Sonja Gabrijelčič || 11/01/2019 || 14/01/2019 || 16/01/2019
|}

*številka v okencu za temo pomeni poglavje v Lehningerju, v katerega naj izbrana tema spada
Sporočite mi 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 [http://93.174.95.27/scimag/ tukaj].

Za pripravo seminarja velja naslednje: 
* [[BIO2 Povzetki seminarjev 2017|Povzetek seminarja]] opišete na wikiju '''v 200 besedah''' (+- dvajset besed) - najkasneje do dne ko morate oddati seminar recenzentom.
* Povezavo do povzetka vnesete v tabelo seminarjev tekočega letnika.
* Seminar pripravite v obliki seminarske naloge na ~5-12 straneh A4 (pisava 12, enojni razmak, 2,5 cm robovi). Zelo pomembno je, da je obseg od 2700 do 3000 besed , a ne več kot 3500 besed. Seminarska naloga mora vsebovati najmanj tri slike. Eno sliko morate narisati sami in to pod sliko posebej označiti. Slika mora imeti legendo in v besedilu mora biti na ustreznem mestu sklic na sliko. 
* Seminar oddajte do datuma oddaje, ki je naveden v tabeli v elektronski obliki z uporabo [http://bio.ijs.si/~zajec/poslji/ tega obrazca].
* Vsi seminarji so v elektronski obliki dostopni [http://bio.ijs.si/~zajec/poslji/bioseminar/ tukaj].
* Recenzenti do dneva določenega v tabeli določijo popravke (v elektronski obliki) in podajo oceno pisnega dela. Popravljen seminar oddajte z uporabo [http://bio.ijs.si/~zajec/poslji/ tega obrazca].
* Ustna predstavitev sledi na dan, ki je vpisan v tabeli. Za predstavitev je na voljo 20 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 toku 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.doc(x) za seminar, npr. 312_BIO_Guncar_Gregor.docx
* 312_BIO_Priimek_ime_final.doc(x) za končno verzijo seminarja
* 312_BIO_Priimek_Ime_rec_Priimek2.doc(x) 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.ppt(x) 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.

TBK2017 Povzetki seminarjev

2018-03-30T15:31:18Z

Neža Žerjav: /* Ana Scott: Naslov seminarja */

[[TBK2017-seminar|Nazaj na osnovno stran]]
===Ana Scott: Naslov seminarja===
Tekst ....

'''Uroš Prešern: Nukleaza, ki povzroči partanatos oziroma od PARP-1 odvisno celično smrt'''

Partanatos je ena izmed vrst celične smrti, ki nastopi zaradi prevelike aktivnosti poli(ADP-riboza) polimeraze 1 (PARP-1) v jedru. Pogost je v primeru možganske kapi, infarkta in nevrodegenerativnih boleznih, zaradi česar bi boljše poznavanje samega procesa omogočilo razvoj novih načinov zdravljenja teh obolenj. V predhodnih raziskavah so ugotovili, da partanatos nastopi, ko molekule poli-ADP-riboze, ki jih PARP-1 sintetizira, preidejo iz jedra v citosol, kjer aktivirajo premestitev indukcijskega faktorja apoptoze (AIF) iz mitohondrijev v jedro. Temu sledi razrez DNA. Nukleaza, ki povzroči razrez DNA, je bila do nedavnega manjkajoči člen v partanatosu. Skupini raziskovalcev je uspelo odkriti, da je iskana nukleaza inhibitorni dejavnik migracije makrofagov (MIF). Pokazali so, da se med partanatosom MIF veže na AIF in se skupaj z njim premesti v jedro, kjer povzroči fragmentacijo DNA. Inhibicija nukleazne aktivnosti MIF se je v modelu možganske kapi pri miših odrazila v 75-odstotnem zmanjšanju volumna prizadetega tkiva, pospešeno pa je bilo tudi okrevanje. Rezultati raziskave odpirajo potencialne možnosti za zdravljenje akutnih in kroničnih nevroloških bolezni, v katerih nastopi partanatos.

'''Doroteja Armič: Pretvorba mišjih fibroblastov v pluripotentne matične celice s pomočjo tehnologije CRISPR'''

Pluripotentne matične celice so še nediferencirane celice, ki imajo sposobnost, da se diferencirajo v skoraj vse tipe celic. Poznamo več vrst pluripotentnih matičnih celic. Ene izmed njih so inducirane pluripotentne matične celice (celice iPS). To so pluripotentne celice, ki jih umetno dediferencirajo iz odraslih somatskih celic. Leta 2006 so odkrili postopek pridobivanja celic iPS iz mišjih fibroblastov. Ugotovili so, da so za reprogramiranje somatskih celic najpomembnejši štirje transkripcijski dejavniki, in sicer Oct4, Sox2, Klf4 in c-Myc. Letos pa je skupini znanstvenikov uspelo odkriti nov, bolj enostaven postopek pridobivanja celic iPS. Ugotovili so namreč, da lahko sprožijo njihov nastanek že z aktivacijo enega samega gena – Oct4 ali Sox2. Aktivacija Sox2-promotorja oziroma Oct4-promotorja in Oct4-ojačevalca hkrati pa nato povzroči aktivacijo ostalih genov, ki sodelujejo pri vzpostavitvi pluripotentnosti v celicah. Za aktivacijo genov so uporabili tehnologijo CRISPR. Primerjali so uporabo dveh sistemov – dCas9-SunTag-VP64 in dCas9-SunTag-p300core. V obeh primerih so dobili primerljive rezultate. Uporaba celic iPS je pomembna v regenerativni medicini, saj lahko zamenja uporabo človeških embrionalnih matičnih celic. Z uporabo celic iPS, generiranih iz pacientovih lastnih celic, ne bi prišlo do zavrnitvenih reakcij, prav tako pa bi se izognili etičnih pomislekov. Znanstveniki predvidevajo, da lahko tehnologija reprogramiranja celic, ki so jo uporabili na mišjih celicah, z manjšimi spremembami deluje tudi na človeških celicah.

'''Dea Simonič: Sprožilci avtoimunskih bolezni in vzroki za nekontrolirano širjenje le-teh po telesu'''

Avtoimunska bolezen je bolezen, ki nastane zaradi pretiranega odziva imunskega sistema na celice, ki so last organizma. Veliko vlogo pri nastanku avtoimunske bolezni imajo limfociti B, ki omogočajo humoralni imunski odziv. Transkripcijski faktor T-bet v limfocitih B povzroči razvoj ABC, te celice so pa »pogon« avtoimunske bolezni. Avtoimunska bolezen se v veliki večini primerov razširi po telesu . Vzrok tega so ravno limfociti B, ki razširijo svoj napad po telesu in pride do širjenja epitopa. Ta proces se začne, ko imunski sistem napade antigene na drugih delih telesa, ki jih na začetku ni hotel uničiti. Telo začne pospeševano uničevati lastna tkiva. Da bi razumeli, zakaj pride do tega mehanizma so raziskovalci uporabili fluorescenčne markerje beljakovin, ki razlikujejo različne celične skupke limfocitov B (oziroma germinalne centre), na miših obolelih z lupusom. V germinalnih centrih limfociti B »tekmujejo« med sabo, kateri bo naredil najboljše protitelo, ki bo nevtraliziralo zaznano grožnjo. Te germinalne skupke so s pomočjo markerjev zaznali kot 10 različnih barv. Po tednu ali dveh začne prevladovati ena sama barva. Ta germinalni skupek je ustvaril najboljše protitelo in skupaj z ostalimi limfociti aktiviral avtoimunski protinapad. S to študijo so raziskovalci naredili velik korak v smer zaustavitve oziroma zdravljenja avtoimunske bolezni.

'''Valeriya Musina: Metalopeptid bakrov(II) fenantrolin tarčno onemogoči delovanje mitohondrijev v matičnih celicah raka dojke'''

Uničenje mitohondrijev je eden najbolj obetavnih pristopov pri razvoju novih zdravil proti raku. Znanstveniki so sintetizirali peptid, ki vsebuje baker, ki ga zlahka sprejmejo mitohondriji v matičnih celicah raka dojk, kjer le ta učinkovito povzroča apoptozo. Rakaste celice, ki imajo povečani metabolizem, ne samo, da vsebujejo več mitohondrijev kot zdrave celice, temveč so te tudi drugačni, strukturno in funkcionalno. Zaradi posebnih značilnosti in njihove odločilne vloge v presnovi celic so maligne mitohondrije pomembne tarčej za nove terapevtske spojine. Mitohondrije je možno uničiti z uvajanjem sredstev za proizvajanje reaktivnih vrst kisika (ROS). Te reaktivne spojine ovirajo metabolizem mitohondrijev. Kot močan ROS generator je bila predlagana organokovinska spojina bakrov(II) fenantrolin. Za dostavo in prenos skozi zunanjo membrano mitohondrija pa so bakrov(II) fenantrolin vezali na specifičen peptid, ki prodira v mitohondrije. Preizkusi so bili izvedeni z dvema celicnima linijama raka dojke, ena celična linija je vsebovala matične celice raka dojk. Rezultati so bili : odvisna od količine odmerka izguba sposobnosti za preživetje, razpad membran mitohondrijev, nastanek ROS in slabši metabolizma mitohondrijev. Zdravilo je bolj vplivalo na matične celice raka, kar je bilo razloženo z večjo vsebnostjo mitohondrijev. Ta študija izpostavlja potencial metalopeptida tako za dostavo kot tudi za uničenje mitohondrijev, zlasti v matičnih celicah raka.

'''Neža Štremfelj: Delovanje inzulinskih receptorjev'''

Človeški inzulinski receptorji igrajo pomembno vlogo v človeškem telesu. Signalizacija z inzulinskimi receptorji igra ključno vlogo pri regulaciji metabolizma in pri rasti v večceličnih organizmih. Nepravilno delovanje inzulinskih receptorjev je povezano z mnogimi hujšimi obolenji, na primer z rakavim obolenjem, diabetesom in Alzheimerjevo boleznijo.
Glavna ideja raziskave, ki jo opisuje članek, ki sem si ga izbrala za osnovo moje seminarske naloge je, da vezava inzulina na inzulinski receptor preoblikuje zunajcelični del transmembranskih proteinov (ektodomeno) receptorja iz U-konformacije v T-konformacijo. Prerazporeditev v ektodomeni se razširi tudi na transmembranske domene, ki so, ko je receptor neaktiviran pomaknjene narazen, ob vezavi inzulina pa se pomaknejo skupaj, kar omogoči fosforilizacijo tirozin kinaze v citoplazmi. Pri transmembranski signalizaciji z inzulinskim receptorjem poleg dimerizacije z vezavo liganda pride tudi do strukturnih sprememb znotraj receptorskega dimera.

'''Marko Pavleković: Prehajanje imunskih celic, povzročiteljic multiple skleroze, skozi krvno-možgansko pregrado'''

Multipla skleroza je avtoimunska bolezen, pri kateri limfociti napadejo živčne celice in jih demielinizirajo ter tako škodujejo prenosu signalov med nevroni. Iz predhodnih raziskav so odkrili, da sta za multiplo sklerozo najbolj krivi celiti pomagalki T 1 in T 17. Da bi prišli do centralnega živčnega sistema morata celici najprej prečkati vaskularno pregrado. Kako to dosežeta so raziskovali znanstveniki z univerze v Kolumbiji in z univerze v Kaliforniji. Z dvo-fotonsko mikroskopijo so opazovali tesne stike pri miših obolelih za eksperimentalnim avtoimunskim encefalomielitisom, ki je živalski primer multiple skleroze. Ugotovili so, da krvno-možgansko pregrado preideta na dva različna načina: s transcitozo in skozi prekinjene tesne stike med endotelnimi celicami. S pomočjo miši, ki jim je primanjkovalo kaveol (kaveolina1) pa so dokazali, da za prehod do centralnega živčnega sistema celica T 1 izkorišča transcitozo, medtem ko celica T 17 prehaja skozi prekinjene tesne stike. Te ugotovitve bi lahko močno pomagale pri nadaljnjem zdravljenju bolezni, kjer bi se osredotočili na preprečevanje dostopa imunskih celic do centralnega živčnega sistema.

'''Rebeka Dajčman: več mehanizmov poganja dinamiko kalcijevega signala okoli lasersko povzročene rane epitelija'''

Kalcij igra ključno vlogo pri skoraj vseh procesih v celici. Razni signali, kot je na primer sinteza RNA in DNA ali pa migracija celic, je posledica spremembe intracelularne koncentracije kalcija. Spremembo koncentracije lahko zaznamo z merjenjem intenzivnosti fluorescentne svetlobe, ki jo oddajajo GCaMP proteini. Če celice poškodujemo z laserskim mehurčkom, ustvarimo rano, ki je podobna udarcu. Sledijo trije mehanizmi signaliziranja, ki so odvisni od velikosti rane. Takoj po poškodbi celične membrane uide kalcij iz ekstracelularne tekočine v citosol, kjer se koncentracija kalcija dvigne. Kalcij nato skupaj s signalnimi molekulami difundira v okoliške celice in temu pravimo prvi val oz. takojšnji odziv. Po 45 sekundah mu sledi drugi močnejši valj, ki pa se širi počasneje, ker skozi membrano prehajajo večji signalni proteini. Ti signali sprožijo sistemski odziv na poškodbo, ki poskrbi, da se celice v najkrajšem možnem času regenerirajo. Da pri regeneraciji povrhnjice kože ne nastanejo brazgotine poskušamo v tkivo, ki je bilo poškodovano, vstaviti lasne mešičke. Ti pripomorejo k nastajanju maščobe in tako preprečijo brazgotinjenje. Če se poškoduje žilna stena pa sistem poskrbi za nastanek strdkov, ki so sestavljeni iz krvnih celic in fibrina. Trombociti navijejo fibrin v toge zvitke in ti se s pomočjo posebnih encimov raztopijo v krvi. Nova odkritja o celičnemu celjenju pripomorejo k hitrejšemu in učinkovitejšemu celjenju ran.

'''Gašper Anton Komatar: Tvorba kompleksa receptorjev ApoER2, ephirinB2 in AMPAR, ki jih povezuje GRIP1, sodeluje pri vorbi spomina'''

LTP ali dolgoročna potenciacija pomeni povečanje sinaptične moči za dolgo časa in ker gre pri tvorbi spominov prav za povečanje sinaptične aktivnosti, je med znanstveniki priznan kot najverjetnejši model učenja in tvorbe spomina na celični ravni. Med LTP se poveča število receptorjev AMPA v postsinaptični membrani, kar še dodatno poveča sinaptično moč.
Kakšen je mehanizem in katere molekule sodelujejo pri prenosu in vgradnji AMPAR v postsinaptično membrano, to je bilo glavno vprašanje raziskovalcev v članku, ki sem si ga izbral za seminarsko nalogo. Že dlje časa je bilo znano, da ephirinB2, ApoER2 in Reelin sodelujejo pri razvoju možganov kot regulatorji migracije nevronov. Znanstveniki so preverili, če sodelujejo tudi pri procesih prenosa in vgradnje AMPAR v membrano. S tehniko knockout (inaktivacija določenih genov) ter z imunoprecepcijo, so selektivno inhibirali interakcije med proteini, rezultate pa so beležili s fluorescentnimi analizami in prenosom western. Ugotovili so, da tvorba kompleksa multiplih receptorjev ApoER2/ephirinB2/AMPAR in GRIP1 povzroči vgradnjo tega AMPAR na membrano dendrita in sproži signalne kaskade, ki regulirajo vgradnjo novih AMPAR. Ko je bila interakcija med temi proteini inhibirana, so bili nevroni nezmožni reagirati na spremembe v njihovem omrežju, kar je zmanjšano sinaptično aktivnost. To pomeni, da skupki teh proteinov vzdržujejo oz. ojačajo sinaptično aktivnost. S tem so znanstveniki dokazali, da zgoraj omenjen kompleks receptorjev zares sodeluje pri tvorbi spominov.

'''Laura Gašperšič: Alzheimerjeva bolezen: povrnitev zmožnosti pomnjenja z inhibicijo interakcije med Sp3 in HDAC2'''

Pri Alzheimerjevi bolezni je glavni simptom okvara spomina, do česar pride zaradi utišanja genov, ki sodelujejo pri tvorbi novih spominov. Do utišanja pride zaradi deacetilacije histonov, ki jo povzročijo encimi histonske deacetilaze (HDAC). Pri utišanju genov za tvorbo spominov je najpomembnejši HDAC2. Njegova raven je pri bolnikih z Alzheimerjevo boleznijo povišana. Encimi HDAC so si po zgradbi podobni, poleg tega tvori en encim več različnih kompleksov, kar lahko pri inhibiciji encimov HDAC sproži tudi stranske učinke. Raziskovalci so zato želeli najti molekulo, s katero se HDAC2 veže na promotorje genov za učenje in spomin. S prvimi raziskavami so določili 3 najbolj verjetne proteine: Tdp2, Sap30 in Sp3, z meritvami pa so ugotovili, da Sp3 vpliva na delovanje sinapse. V nadaljnjih raziskavah so dokazali, da kompleks med HDAC2 in Sp3 v bolezenskem stanju z vezavo na promotorje negativno uravnava izražanje genov povezanih z delovanjem sinapse. V zadnjem delu raziskave so želeli določiti del HDAC2, ki se veže na Sp3 in inhibirati nastanek kompleksa med HDAC2 in Sp3. Ugotovili so, da se na Sp3 veže C-konec HDAC2. C-končni fragment HDAC2 se že sam veže na Sp3, s čimer se zmanjša število kompleksov med HDAC2 in Sp3 na promotorjih. Fragment HDAC2 pa se ne veže na druge proteine, s katerimi HDAC nadzorujejo druge pomembne procese. Izražanje C-končnega fragmenta HDAC2 torej predstavlja obetaven način, s katerim bi lahko zdravili nevrološke bolezni povezane z okvarami spomina.

'''Maja Škof: Pomen S-proteinov pri prilagajanju koronavirusov na okolje'''

Koronavirusi so razširjeni po vsem svetu in največkrat povzročajo okužbe dihal pri ljudeh in živalih. Spadajo med RNA viruse, za katere je značilna visoka stopnja genskih mutacij, kar jim omogoča, da se uspešno prilagajajo na okolje. S-proteini so trimerni proteini, s katerimi se koronavirusi vežejo na gostiteljsko celico, nato pa sprožijo spojitev virusne in celične membrane, kar omoči, da virusna RNA preide v celico. S-proteini so sestavljeni iz dveh podenot, S1 in S2. Pri vezavi na celični protein sodeluje zunanji del podenote S1, ki je v obliki treh podaljšanih zank (receptorsko-vezavne zanke). Med aminokislinami S-proteina in receptorskega proteina se vzpostavijo medmolekulske vezi, nato pa podenota S2 sproži spojitev s celično membrano. S1 je tudi glavna tarča protiteles, ki preprečujejo virusu, da bi vstopil v celico. A protitelo, ki se uspešno veže na sev virusa, ob ponovni okužbi virusa ne prepozna več. To je posledica naključnih genskih mutacij. Analiza genomov koronavirusov, izoliranih v zadnjih 50-ih letih, je pokazala, da se receptorsko-vezavne zanke S-proteinon med seboj občutno razlikujejo. Kar 73% aminokislin na receptorsko-vezavnih zankah variira. Odstotek je ravno dovolj velik, da se koronavirusi še vedno lahko vežejo na receptor, protitelesa pa jih ne zaznajo več.

'''Tadej Medved: Identifikacija vezavnih mest proteinov WASP na aktinski ojedritveni kompleks Arp2/3'''

Ključnega pomena za procese, kot so celično gibanje in endocitoza, so aktinski filamenti. Nastanek in prerazporeditev le-teh nadzorujejo določeni proteinski kompleksi; za razvejane aktinske filamente je to Arp2/3. Le-ta je sestavljen iz več podenot; najpomembnejši sta Arp2 in Arp3, ki sta po strukturi podobni aktinu. Na Arp2/3 se vežejo proteini družine WASP, ki spravijo proteinski kompleks v konformacijo, pri kateri lahko dejansko vrši nastanek novih filamentov. Za vse WASP-e velja, da se na Arp2/3 vežejo z odsekom VCA(verprolin, central, acidic), a do podatkov o strukturah takšnih vezi se znanost še ni dokopala. S pomočjo "cross-linking" masne spektrometrije in "reversed phase liquid" kromatografije je pred kratkim nastal model, ki zadovoljivo opisuje mesta, na katera se vežejo WASP-i. Vezava namreč poteka na dveh mestih: na hrbtni strani Arp2/3 in na spodnji strani kompleksa, pri Arp2 in poddomeno ARPC1. Na Arp2/3 se pri WASP-u veže odsek CA, konec odseka V pa ostaja prost za vezavo aktina. Izkazalo se je, da se za uspešno nukleacijo aktina vezavni mesti za aktin in CA ne smeta prekrivati; odsek WASP C pa je še zlasti pomemben za aktivacijo Arp2/3.

'''Tina Zavodnik: Disfunkcionalni mitohondriji s pomočjo ROS zavirajo translacijsko aktivnost'''

Mitohondriji so zelo kompleksni organeli, ki za normalno opravljanje svojih funkcij potrebujejo številne proteine. Večina teh proteinov se sintetizira v citoplazmi, nato pa so uvoženi nazaj v mitohondrije. Ob morebitni okvari transportnih mehanizmov in posledično okvarjenih mitohondrijih pa pride do akumulacije proteinov v citoplazmi, kar poruši celično ravnovesje. Skupina znanstvenikov iz Nemčije in Poljske pa je odkrila mehanizem, ki poškodovanim mitohondrijem omogoča nadzor nad sintezo proteinov z induciranjem reverzibilnih sprememb na translacijskem mehanizmu. Kot signal uporabijo ROS, ki povzroči oksidacijo tiolov na peptidih, ki so sestavni deli translacijskega mehanizma. Do odkritja so prišli s kvantitativno analizo cisteinskih ostankov oz. tiolnih skupin na proteomu kvasovke Saccharomyces cerevisia ter izdelali obsežno zbirko oksidacijskih stanj peptidov, ki so vsebovali tiolne skupine. Analizo so ponovili še na gojenih celicah kvasovke, ki so bile izpostavljene induciranemu oksidativnemu stresu s pomočjo H2O2, ter na mutiranih celicah z disfunkcionalnimi mitohondriji. Pri obojih so zaznali povečano oksidacijo Cys-peptidov in zmanjšano translacijsko aktivnost. Z odstranitvijo stresorskega faktorja pa se je translacijska aktivnost delno do popolnoma obnovila, kar dokazuje, da je oksidacija peptidov, ki so del mehanizmov za sintetiziranje novih proteinov, reverzibilen proces. Cisteinski ostanki torej delujejo kot nekakšni senzorji za ROS in ob oksidativnem stresu inhibirajo sintetiziranje novih proteinov.

'''Tina Kolenc Milavec: Vezava kalcija na karboksilni konec α-sinukleina uravnava interakcije med sinaptičnimi vezikli'''

Alfa-sinuklein je majhen, v vodi topen protein brez stabilne terciarne strukture, ki ga genetsko in nevropatološko povezujejo s Parkinsonovo boleznijo, o njegovi vlogi pri razvoju bolezni pa še marsikaj ni znano. Nahaja se predvsem v živčnih končičih, kjer je ravnovesje med α-sinukleinom raztopljenim v citosolu in tistim vezanim na fosfolipidni dvosloj močno regulirano. Ker se α-sinuklein nahaja na območju, kjer koncentracija kalcija ves čas močno niha, so raziskovalci Lautenschläger ''et al.'' predpostavili, da je normalna fiziološka funkcija α-sinukleina odvisna od kalcija. Da bi bolje razumeli funkcijo tega proteina, so v raziskavi izvedli več ''ex vivo'' ter ''in vitro'' eksperimentov, s katerimi so skušali ugotoviti predvsem to, kako se α-sinuklein veže na membrano sinaptičnega vezikla ter kako koncentraciji kalcija in α-sinukleina vplivata na homeostazo sinaptičnih veziklov ter na združevanje α-sinukleina v fibrilarne skupke. Povečana koncentracija kalcija in/ali α-sinukleina namreč pod določenimi pogoji povzroča toksičnost in posledično celično smrt, saj α-sinuklein oligomerizira ter tvori dolge in debele netopne fibrile, ki so del Lewyjevih telesc – citoplazemskih vključkov, značilnih za Parkinsonovo bolezen. Iz medicinskega stališča pa je zanimiva ugotovitev, da isradipin (antagonist kalicevih kanalčkov) preprečuje fibrilizacijo, saj znižuje znotrajcelično koncentracijo kalcija, kar odpira nove možnosti za razvoj zdravil proti Parkinsonovi bolezni.

'''Anže Šumah: Razvoj genskega senzorja za uničevanje celic s pomanjkanjem proteina p53'''

Protein p53 je tumorski zatiralec (tumor supresor), ki je zaradi svoje nadvse pomembne vloge pri ohranjanju celovitosti celičnega genoma pogosto deležen naziva »varuh genoma«. V normalnih primerih je izražanje tega proteina na nizki ravni, v primeru celičnega stresa pa deluje kot prepisovalni dejavnik, ki uravnava izražanje genov, ki so vključeni v nadzor celičnega cikla, popravljanje DNA in apoptozo. Ugotovili so, da je okoli 50 % vseh človeških oblik raka povezanih z mutacijami gena TP53 (gena za sintezo p53), zato so v raziskavi želeli razviti genski senzor, ki bi bil sposoben uničiti celice, ki ne sintetizirajo p53 (so rakave). Na podlagi promotorjev, ki jih p53 kot prepisovalni dejavnik zavira ali aktivira, so razvili senzor, ki v primeru pomanjkanja p53 sintetizira protein »Herpes simplex virus thymidine kinase« (HSV-TK), preko katerega lahko z zdravilom Ganciclovir uničimo rakasto celico, ki je brez p53. V primeru, da je p53 prisoten (je celica »zdrava«), pa je sinteza HSV-TK zavirana preko različnih mehanizmov. Senzor so najprej testirali na celični kulturi HCT116 (rakaste človeške črevesne celice) s fluorescentnima proteinskima markerjema, nato pa še v živih organizmih, in sicer golih miših brez imunosti. Tako so dokazali tako in vitro kot tudi in vivo uporabnost izdelanega genskega senzorja, ki bi ga bilo mogoče uporabiti v terapevtske namene.

'''Liza Praznik: Vpliv šaperonov Skp in SurA na zvijanje izvenmembranskih proteinov FhuA v terciarno strukturo'''

Naloga posebne vrste proteinov, imenovanih šaperoni je, da preoblikujejo polipeptidne verige v terciarno strukturo, v kateri so ti zmožni aktivnega delovanja. Delovanje in odzivanje šaperonov na različne dejavnike je še dokaj neznano, zato je skupina znanstvenikov Univerze v Baslu raziskovalo šaperona Skp in SurA, holdaz, ki delujeta na protein FhuA. Ta se nahaja na zunanji membrani gram negativnih bakterij, kjer služi kot receptor za ferikrom in tvori obliko beta-sodčka. Z večkratnimi ponovitvami poskusov so ugotovili, da se v prisotnosti obeh šaperonov struktura proteina, vgrajenega v membrano, ne podere, če jo delno razvijemo, ne glede na to, do katere stopnje. Šaperona sta obenem zmožna delno razvit protein preoblikovati nazaj v funkcionalno obliko, ki omogoča ponovno delovanje v membrani. Naloga obeh šaperonov je, da zadržujeta zvit polipeptid v dinamični, termodinamsko najugodnejši konformaciji, s katero se posamezni beta-zavoji polipeptida lahko vstavljajo v membrano. Ugotovljeno pa je bilo, da je šaperon SurA pri tem znatno učinkovitejši. Rezultati raziskave omogočajo boljši vpogled v mehanizme delovanja šaperonov in nakazujejo, kako pomembni so za učinkovito delovanje proteinov.

'''Urša Štrancar: Predstavitev združitve avtofagosoma in lizosoma s pomočjo para fret'''

Mitofagija je kataboličen proces razgradnje mitohondrijev s pomočjo encimov v lizosomih, pri čemer se neuporabni deli mitohondrija razgradijo in reciklirajo. Da bi tak proces lahko opazovali in ga podrobno preučili, so znanstveniki v eksperimentu ob raziskovanju mitofagije uporabili eno novejših metod za prikaz celičnih procesov v živih celicah, par FRET, ki temelji na visoki vezavni afiniteti med dvema sintetičnima molekulama (kromoforoma) CB[7]-Cy3 in AdA-Cy5. Konfokalna laserska skenirna mikroskopija je pokazala, da sta bili molekuli CB[7]-Cy3 in AdA-Cy5 najprej intracelularno ločeni in zbrani v mitohondriju oz. lizosomu, nato pa sta po združitvi lizosoma in mitohondrija tvorili kompleks gost-gostitelj, prikazan kot fluorescenčni signal para FRET, ki ga človeško oko ob opazovanju na mikroskopu lahko zazna. Ta ugotovitev pa ni prikazala le zelo stabilne vezi med CB[7] in AdA v živi celici, temveč je potrdila tudi, da par FRET lahko prikaže dinamične procese spajanja celičnih organelov v mitofagiji. Kompleks, ki ga tvorita zgoraj navedeni molekuli, prav tako ni citotoksičen, zato je zelo uporaben za raziskovanje procesa mitofagije, nadaljno pa tudi procesov avtofagije v drugih celičnih organelih.

'''Neža Žerjav: Dodajanje enega samega nukleotida omejuje aktivnost človeške telomeraze'''

Telomeraza je vrsta DNA-polimeraze, ki na konce kromosomov dodaja nukleotidna zaporedja (GGTTAG) ob pomoči matrične RNA. Procesivni katabolni cikel telomeraze sestavljajo translokacija matrice, dodajanje prvega nukleotida in dodajanje preostalih petih nukleotdov. Zanimanje znanstvenikov je vzbudila zaradi počasnega delovanja v primerjavi z ostalimi DNA-polimerazami. Za pojasnitev mehanizma, ki omejuje njeno delovanje, so znanstveniki raziskovali vpliv prekinitvenega signala matrične RNA na visoko Michaelisovo konstanto prvega nukleotida, odvisnost procesivnosti in hitrosti telomeraze v odvisnosti od koncentracije dGTP, vpliv spremenjenega prvega nukleotida in posledice odstranitve prekinitvenega signala. Prišli so do zaključka, da prekinitveni signal povzroča počasnejše dodajanje prvega nukleotida v telomerno zaporedje, kar zmanjša procesivnost in hitrost telomeraze, ki pa ju lahko lahko povečano s povečano koncentracijo ustreznega deoksinukleozid fosfata.

TBK2017 Povzetki seminarjev

2018-03-30T15:30:55Z

Neža Žerjav: /* Ana Scott: Naslov seminarja */

[[TBK2017-seminar|Nazaj na osnovno stran]]
===Ana Scott: Naslov seminarja===
Tekst ....

'''Uroš Prešern: Nukleaza, ki povzroči partanatos oziroma od PARP-1 odvisno celično smrt'''

Partanatos je ena izmed vrst celične smrti, ki nastopi zaradi prevelike aktivnosti poli(ADP-riboza) polimeraze 1 (PARP-1) v jedru. Pogost je v primeru možganske kapi, infarkta in nevrodegenerativnih boleznih, zaradi česar bi boljše poznavanje samega procesa omogočilo razvoj novih načinov zdravljenja teh obolenj. V predhodnih raziskavah so ugotovili, da partanatos nastopi, ko molekule poli-ADP-riboze, ki jih PARP-1 sintetizira, preidejo iz jedra v citosol, kjer aktivirajo premestitev indukcijskega faktorja apoptoze (AIF) iz mitohondrijev v jedro. Temu sledi razrez DNA. Nukleaza, ki povzroči razrez DNA, je bila do nedavnega manjkajoči člen v partanatosu. Skupini raziskovalcev je uspelo odkriti, da je iskana nukleaza inhibitorni dejavnik migracije makrofagov (MIF). Pokazali so, da se med partanatosom MIF veže na AIF in se skupaj z njim premesti v jedro, kjer povzroči fragmentacijo DNA. Inhibicija nukleazne aktivnosti MIF se je v modelu možganske kapi pri miših odrazila v 75-odstotnem zmanjšanju volumna prizadetega tkiva, pospešeno pa je bilo tudi okrevanje. Rezultati raziskave odpirajo potencialne možnosti za zdravljenje akutnih in kroničnih nevroloških bolezni, v katerih nastopi partanatos.

'''Doroteja Armič: Pretvorba mišjih fibroblastov v pluripotentne matične celice s pomočjo tehnologije CRISPR'''

Pluripotentne matične celice so še nediferencirane celice, ki imajo sposobnost, da se diferencirajo v skoraj vse tipe celic. Poznamo več vrst pluripotentnih matičnih celic. Ene izmed njih so inducirane pluripotentne matične celice (celice iPS). To so pluripotentne celice, ki jih umetno dediferencirajo iz odraslih somatskih celic. Leta 2006 so odkrili postopek pridobivanja celic iPS iz mišjih fibroblastov. Ugotovili so, da so za reprogramiranje somatskih celic najpomembnejši štirje transkripcijski dejavniki, in sicer Oct4, Sox2, Klf4 in c-Myc. Letos pa je skupini znanstvenikov uspelo odkriti nov, bolj enostaven postopek pridobivanja celic iPS. Ugotovili so namreč, da lahko sprožijo njihov nastanek že z aktivacijo enega samega gena – Oct4 ali Sox2. Aktivacija Sox2-promotorja oziroma Oct4-promotorja in Oct4-ojačevalca hkrati pa nato povzroči aktivacijo ostalih genov, ki sodelujejo pri vzpostavitvi pluripotentnosti v celicah. Za aktivacijo genov so uporabili tehnologijo CRISPR. Primerjali so uporabo dveh sistemov – dCas9-SunTag-VP64 in dCas9-SunTag-p300core. V obeh primerih so dobili primerljive rezultate. Uporaba celic iPS je pomembna v regenerativni medicini, saj lahko zamenja uporabo človeških embrionalnih matičnih celic. Z uporabo celic iPS, generiranih iz pacientovih lastnih celic, ne bi prišlo do zavrnitvenih reakcij, prav tako pa bi se izognili etičnih pomislekov. Znanstveniki predvidevajo, da lahko tehnologija reprogramiranja celic, ki so jo uporabili na mišjih celicah, z manjšimi spremembami deluje tudi na človeških celicah.

'''Dea Simonič: Sprožilci avtoimunskih bolezni in vzroki za nekontrolirano širjenje le-teh po telesu'''

Avtoimunska bolezen je bolezen, ki nastane zaradi pretiranega odziva imunskega sistema na celice, ki so last organizma. Veliko vlogo pri nastanku avtoimunske bolezni imajo limfociti B, ki omogočajo humoralni imunski odziv. Transkripcijski faktor T-bet v limfocitih B povzroči razvoj ABC, te celice so pa »pogon« avtoimunske bolezni. Avtoimunska bolezen se v veliki večini primerov razširi po telesu . Vzrok tega so ravno limfociti B, ki razširijo svoj napad po telesu in pride do širjenja epitopa. Ta proces se začne, ko imunski sistem napade antigene na drugih delih telesa, ki jih na začetku ni hotel uničiti. Telo začne pospeševano uničevati lastna tkiva. Da bi razumeli, zakaj pride do tega mehanizma so raziskovalci uporabili fluorescenčne markerje beljakovin, ki razlikujejo različne celične skupke limfocitov B (oziroma germinalne centre), na miših obolelih z lupusom. V germinalnih centrih limfociti B »tekmujejo« med sabo, kateri bo naredil najboljše protitelo, ki bo nevtraliziralo zaznano grožnjo. Te germinalne skupke so s pomočjo markerjev zaznali kot 10 različnih barv. Po tednu ali dveh začne prevladovati ena sama barva. Ta germinalni skupek je ustvaril najboljše protitelo in skupaj z ostalimi limfociti aktiviral avtoimunski protinapad. S to študijo so raziskovalci naredili velik korak v smer zaustavitve oziroma zdravljenja avtoimunske bolezni.

'''Valeriya Musina: Metalopeptid bakrov(II) fenantrolin tarčno onemogoči delovanje mitohondrijev v matičnih celicah raka dojke'''

Uničenje mitohondrijev je eden najbolj obetavnih pristopov pri razvoju novih zdravil proti raku. Znanstveniki so sintetizirali peptid, ki vsebuje baker, ki ga zlahka sprejmejo mitohondriji v matičnih celicah raka dojk, kjer le ta učinkovito povzroča apoptozo. Rakaste celice, ki imajo povečani metabolizem, ne samo, da vsebujejo več mitohondrijev kot zdrave celice, temveč so te tudi drugačni, strukturno in funkcionalno. Zaradi posebnih značilnosti in njihove odločilne vloge v presnovi celic so maligne mitohondrije pomembne tarčej za nove terapevtske spojine. Mitohondrije je možno uničiti z uvajanjem sredstev za proizvajanje reaktivnih vrst kisika (ROS). Te reaktivne spojine ovirajo metabolizem mitohondrijev. Kot močan ROS generator je bila predlagana organokovinska spojina bakrov(II) fenantrolin. Za dostavo in prenos skozi zunanjo membrano mitohondrija pa so bakrov(II) fenantrolin vezali na specifičen peptid, ki prodira v mitohondrije. Preizkusi so bili izvedeni z dvema celicnima linijama raka dojke, ena celična linija je vsebovala matične celice raka dojk. Rezultati so bili : odvisna od količine odmerka izguba sposobnosti za preživetje, razpad membran mitohondrijev, nastanek ROS in slabši metabolizma mitohondrijev. Zdravilo je bolj vplivalo na matične celice raka, kar je bilo razloženo z večjo vsebnostjo mitohondrijev. Ta študija izpostavlja potencial metalopeptida tako za dostavo kot tudi za uničenje mitohondrijev, zlasti v matičnih celicah raka.

'''Neža Štremfelj: Delovanje inzulinskih receptorjev'''

Človeški inzulinski receptorji igrajo pomembno vlogo v človeškem telesu. Signalizacija z inzulinskimi receptorji igra ključno vlogo pri regulaciji metabolizma in pri rasti v večceličnih organizmih. Nepravilno delovanje inzulinskih receptorjev je povezano z mnogimi hujšimi obolenji, na primer z rakavim obolenjem, diabetesom in Alzheimerjevo boleznijo.
Glavna ideja raziskave, ki jo opisuje članek, ki sem si ga izbrala za osnovo moje seminarske naloge je, da vezava inzulina na inzulinski receptor preoblikuje zunajcelični del transmembranskih proteinov (ektodomeno) receptorja iz U-konformacije v T-konformacijo. Prerazporeditev v ektodomeni se razširi tudi na transmembranske domene, ki so, ko je receptor neaktiviran pomaknjene narazen, ob vezavi inzulina pa se pomaknejo skupaj, kar omogoči fosforilizacijo tirozin kinaze v citoplazmi. Pri transmembranski signalizaciji z inzulinskim receptorjem poleg dimerizacije z vezavo liganda pride tudi do strukturnih sprememb znotraj receptorskega dimera.

'''Marko Pavleković: Prehajanje imunskih celic, povzročiteljic multiple skleroze, skozi krvno-možgansko pregrado'''

Multipla skleroza je avtoimunska bolezen, pri kateri limfociti napadejo živčne celice in jih demielinizirajo ter tako škodujejo prenosu signalov med nevroni. Iz predhodnih raziskav so odkrili, da sta za multiplo sklerozo najbolj krivi celiti pomagalki T 1 in T 17. Da bi prišli do centralnega živčnega sistema morata celici najprej prečkati vaskularno pregrado. Kako to dosežeta so raziskovali znanstveniki z univerze v Kolumbiji in z univerze v Kaliforniji. Z dvo-fotonsko mikroskopijo so opazovali tesne stike pri miših obolelih za eksperimentalnim avtoimunskim encefalomielitisom, ki je živalski primer multiple skleroze. Ugotovili so, da krvno-možgansko pregrado preideta na dva različna načina: s transcitozo in skozi prekinjene tesne stike med endotelnimi celicami. S pomočjo miši, ki jim je primanjkovalo kaveol (kaveolina1) pa so dokazali, da za prehod do centralnega živčnega sistema celica T 1 izkorišča transcitozo, medtem ko celica T 17 prehaja skozi prekinjene tesne stike. Te ugotovitve bi lahko močno pomagale pri nadaljnjem zdravljenju bolezni, kjer bi se osredotočili na preprečevanje dostopa imunskih celic do centralnega živčnega sistema.

'''Rebeka Dajčman: več mehanizmov poganja dinamiko kalcijevega signala okoli lasersko povzročene rane epitelija'''

Kalcij igra ključno vlogo pri skoraj vseh procesih v celici. Razni signali, kot je na primer sinteza RNA in DNA ali pa migracija celic, je posledica spremembe intracelularne koncentracije kalcija. Spremembo koncentracije lahko zaznamo z merjenjem intenzivnosti fluorescentne svetlobe, ki jo oddajajo GCaMP proteini. Če celice poškodujemo z laserskim mehurčkom, ustvarimo rano, ki je podobna udarcu. Sledijo trije mehanizmi signaliziranja, ki so odvisni od velikosti rane. Takoj po poškodbi celične membrane uide kalcij iz ekstracelularne tekočine v citosol, kjer se koncentracija kalcija dvigne. Kalcij nato skupaj s signalnimi molekulami difundira v okoliške celice in temu pravimo prvi val oz. takojšnji odziv. Po 45 sekundah mu sledi drugi močnejši valj, ki pa se širi počasneje, ker skozi membrano prehajajo večji signalni proteini. Ti signali sprožijo sistemski odziv na poškodbo, ki poskrbi, da se celice v najkrajšem možnem času regenerirajo. Da pri regeneraciji povrhnjice kože ne nastanejo brazgotine poskušamo v tkivo, ki je bilo poškodovano, vstaviti lasne mešičke. Ti pripomorejo k nastajanju maščobe in tako preprečijo brazgotinjenje. Če se poškoduje žilna stena pa sistem poskrbi za nastanek strdkov, ki so sestavljeni iz krvnih celic in fibrina. Trombociti navijejo fibrin v toge zvitke in ti se s pomočjo posebnih encimov raztopijo v krvi. Nova odkritja o celičnemu celjenju pripomorejo k hitrejšemu in učinkovitejšemu celjenju ran.

'''Gašper Anton Komatar: Tvorba kompleksa receptorjev ApoER2, ephirinB2 in AMPAR, ki jih povezuje GRIP1, sodeluje pri vorbi spomina'''

LTP ali dolgoročna potenciacija pomeni povečanje sinaptične moči za dolgo časa in ker gre pri tvorbi spominov prav za povečanje sinaptične aktivnosti, je med znanstveniki priznan kot najverjetnejši model učenja in tvorbe spomina na celični ravni. Med LTP se poveča število receptorjev AMPA v postsinaptični membrani, kar še dodatno poveča sinaptično moč.
Kakšen je mehanizem in katere molekule sodelujejo pri prenosu in vgradnji AMPAR v postsinaptično membrano, to je bilo glavno vprašanje raziskovalcev v članku, ki sem si ga izbral za seminarsko nalogo. Že dlje časa je bilo znano, da ephirinB2, ApoER2 in Reelin sodelujejo pri razvoju možganov kot regulatorji migracije nevronov. Znanstveniki so preverili, če sodelujejo tudi pri procesih prenosa in vgradnje AMPAR v membrano. S tehniko knockout (inaktivacija določenih genov) ter z imunoprecepcijo, so selektivno inhibirali interakcije med proteini, rezultate pa so beležili s fluorescentnimi analizami in prenosom western. Ugotovili so, da tvorba kompleksa multiplih receptorjev ApoER2/ephirinB2/AMPAR in GRIP1 povzroči vgradnjo tega AMPAR na membrano dendrita in sproži signalne kaskade, ki regulirajo vgradnjo novih AMPAR. Ko je bila interakcija med temi proteini inhibirana, so bili nevroni nezmožni reagirati na spremembe v njihovem omrežju, kar je zmanjšano sinaptično aktivnost. To pomeni, da skupki teh proteinov vzdržujejo oz. ojačajo sinaptično aktivnost. S tem so znanstveniki dokazali, da zgoraj omenjen kompleks receptorjev zares sodeluje pri tvorbi spominov.

'''Laura Gašperšič: Alzheimerjeva bolezen: povrnitev zmožnosti pomnjenja z inhibicijo interakcije med Sp3 in HDAC2'''

Pri Alzheimerjevi bolezni je glavni simptom okvara spomina, do česar pride zaradi utišanja genov, ki sodelujejo pri tvorbi novih spominov. Do utišanja pride zaradi deacetilacije histonov, ki jo povzročijo encimi histonske deacetilaze (HDAC). Pri utišanju genov za tvorbo spominov je najpomembnejši HDAC2. Njegova raven je pri bolnikih z Alzheimerjevo boleznijo povišana. Encimi HDAC so si po zgradbi podobni, poleg tega tvori en encim več različnih kompleksov, kar lahko pri inhibiciji encimov HDAC sproži tudi stranske učinke. Raziskovalci so zato želeli najti molekulo, s katero se HDAC2 veže na promotorje genov za učenje in spomin. S prvimi raziskavami so določili 3 najbolj verjetne proteine: Tdp2, Sap30 in Sp3, z meritvami pa so ugotovili, da Sp3 vpliva na delovanje sinapse. V nadaljnjih raziskavah so dokazali, da kompleks med HDAC2 in Sp3 v bolezenskem stanju z vezavo na promotorje negativno uravnava izražanje genov povezanih z delovanjem sinapse. V zadnjem delu raziskave so želeli določiti del HDAC2, ki se veže na Sp3 in inhibirati nastanek kompleksa med HDAC2 in Sp3. Ugotovili so, da se na Sp3 veže C-konec HDAC2. C-končni fragment HDAC2 se že sam veže na Sp3, s čimer se zmanjša število kompleksov med HDAC2 in Sp3 na promotorjih. Fragment HDAC2 pa se ne veže na druge proteine, s katerimi HDAC nadzorujejo druge pomembne procese. Izražanje C-končnega fragmenta HDAC2 torej predstavlja obetaven način, s katerim bi lahko zdravili nevrološke bolezni povezane z okvarami spomina.

'''Maja Škof: Pomen S-proteinov pri prilagajanju koronavirusov na okolje'''

Koronavirusi so razširjeni po vsem svetu in največkrat povzročajo okužbe dihal pri ljudeh in živalih. Spadajo med RNA viruse, za katere je značilna visoka stopnja genskih mutacij, kar jim omogoča, da se uspešno prilagajajo na okolje. S-proteini so trimerni proteini, s katerimi se koronavirusi vežejo na gostiteljsko celico, nato pa sprožijo spojitev virusne in celične membrane, kar omoči, da virusna RNA preide v celico. S-proteini so sestavljeni iz dveh podenot, S1 in S2. Pri vezavi na celični protein sodeluje zunanji del podenote S1, ki je v obliki treh podaljšanih zank (receptorsko-vezavne zanke). Med aminokislinami S-proteina in receptorskega proteina se vzpostavijo medmolekulske vezi, nato pa podenota S2 sproži spojitev s celično membrano. S1 je tudi glavna tarča protiteles, ki preprečujejo virusu, da bi vstopil v celico. A protitelo, ki se uspešno veže na sev virusa, ob ponovni okužbi virusa ne prepozna več. To je posledica naključnih genskih mutacij. Analiza genomov koronavirusov, izoliranih v zadnjih 50-ih letih, je pokazala, da se receptorsko-vezavne zanke S-proteinon med seboj občutno razlikujejo. Kar 73% aminokislin na receptorsko-vezavnih zankah variira. Odstotek je ravno dovolj velik, da se koronavirusi še vedno lahko vežejo na receptor, protitelesa pa jih ne zaznajo več.

'''Tadej Medved: Identifikacija vezavnih mest proteinov WASP na aktinski ojedritveni kompleks Arp2/3'''

Ključnega pomena za procese, kot so celično gibanje in endocitoza, so aktinski filamenti. Nastanek in prerazporeditev le-teh nadzorujejo določeni proteinski kompleksi; za razvejane aktinske filamente je to Arp2/3. Le-ta je sestavljen iz več podenot; najpomembnejši sta Arp2 in Arp3, ki sta po strukturi podobni aktinu. Na Arp2/3 se vežejo proteini družine WASP, ki spravijo proteinski kompleks v konformacijo, pri kateri lahko dejansko vrši nastanek novih filamentov. Za vse WASP-e velja, da se na Arp2/3 vežejo z odsekom VCA(verprolin, central, acidic), a do podatkov o strukturah takšnih vezi se znanost še ni dokopala. S pomočjo "cross-linking" masne spektrometrije in "reversed phase liquid" kromatografije je pred kratkim nastal model, ki zadovoljivo opisuje mesta, na katera se vežejo WASP-i. Vezava namreč poteka na dveh mestih: na hrbtni strani Arp2/3 in na spodnji strani kompleksa, pri Arp2 in poddomeno ARPC1. Na Arp2/3 se pri WASP-u veže odsek CA, konec odseka V pa ostaja prost za vezavo aktina. Izkazalo se je, da se za uspešno nukleacijo aktina vezavni mesti za aktin in CA ne smeta prekrivati; odsek WASP C pa je še zlasti pomemben za aktivacijo Arp2/3.

'''Tina Zavodnik: Disfunkcionalni mitohondriji s pomočjo ROS zavirajo translacijsko aktivnost'''

Mitohondriji so zelo kompleksni organeli, ki za normalno opravljanje svojih funkcij potrebujejo številne proteine. Večina teh proteinov se sintetizira v citoplazmi, nato pa so uvoženi nazaj v mitohondrije. Ob morebitni okvari transportnih mehanizmov in posledično okvarjenih mitohondrijih pa pride do akumulacije proteinov v citoplazmi, kar poruši celično ravnovesje. Skupina znanstvenikov iz Nemčije in Poljske pa je odkrila mehanizem, ki poškodovanim mitohondrijem omogoča nadzor nad sintezo proteinov z induciranjem reverzibilnih sprememb na translacijskem mehanizmu. Kot signal uporabijo ROS, ki povzroči oksidacijo tiolov na peptidih, ki so sestavni deli translacijskega mehanizma. Do odkritja so prišli s kvantitativno analizo cisteinskih ostankov oz. tiolnih skupin na proteomu kvasovke Saccharomyces cerevisia ter izdelali obsežno zbirko oksidacijskih stanj peptidov, ki so vsebovali tiolne skupine. Analizo so ponovili še na gojenih celicah kvasovke, ki so bile izpostavljene induciranemu oksidativnemu stresu s pomočjo H2O2, ter na mutiranih celicah z disfunkcionalnimi mitohondriji. Pri obojih so zaznali povečano oksidacijo Cys-peptidov in zmanjšano translacijsko aktivnost. Z odstranitvijo stresorskega faktorja pa se je translacijska aktivnost delno do popolnoma obnovila, kar dokazuje, da je oksidacija peptidov, ki so del mehanizmov za sintetiziranje novih proteinov, reverzibilen proces. Cisteinski ostanki torej delujejo kot nekakšni senzorji za ROS in ob oksidativnem stresu inhibirajo sintetiziranje novih proteinov.

'''Tina Kolenc Milavec: Vezava kalcija na karboksilni konec α-sinukleina uravnava interakcije med sinaptičnimi vezikli'''

Alfa-sinuklein je majhen, v vodi topen protein brez stabilne terciarne strukture, ki ga genetsko in nevropatološko povezujejo s Parkinsonovo boleznijo, o njegovi vlogi pri razvoju bolezni pa še marsikaj ni znano. Nahaja se predvsem v živčnih končičih, kjer je ravnovesje med α-sinukleinom raztopljenim v citosolu in tistim vezanim na fosfolipidni dvosloj močno regulirano. Ker se α-sinuklein nahaja na območju, kjer koncentracija kalcija ves čas močno niha, so raziskovalci Lautenschläger ''et al.'' predpostavili, da je normalna fiziološka funkcija α-sinukleina odvisna od kalcija. Da bi bolje razumeli funkcijo tega proteina, so v raziskavi izvedli več ''ex vivo'' ter ''in vitro'' eksperimentov, s katerimi so skušali ugotoviti predvsem to, kako se α-sinuklein veže na membrano sinaptičnega vezikla ter kako koncentraciji kalcija in α-sinukleina vplivata na homeostazo sinaptičnih veziklov ter na združevanje α-sinukleina v fibrilarne skupke. Povečana koncentracija kalcija in/ali α-sinukleina namreč pod določenimi pogoji povzroča toksičnost in posledično celično smrt, saj α-sinuklein oligomerizira ter tvori dolge in debele netopne fibrile, ki so del Lewyjevih telesc – citoplazemskih vključkov, značilnih za Parkinsonovo bolezen. Iz medicinskega stališča pa je zanimiva ugotovitev, da isradipin (antagonist kalicevih kanalčkov) preprečuje fibrilizacijo, saj znižuje znotrajcelično koncentracijo kalcija, kar odpira nove možnosti za razvoj zdravil proti Parkinsonovi bolezni.

'''Anže Šumah: Razvoj genskega senzorja za uničevanje celic s pomanjkanjem proteina p53'''

Protein p53 je tumorski zatiralec (tumor supresor), ki je zaradi svoje nadvse pomembne vloge pri ohranjanju celovitosti celičnega genoma pogosto deležen naziva »varuh genoma«. V normalnih primerih je izražanje tega proteina na nizki ravni, v primeru celičnega stresa pa deluje kot prepisovalni dejavnik, ki uravnava izražanje genov, ki so vključeni v nadzor celičnega cikla, popravljanje DNA in apoptozo. Ugotovili so, da je okoli 50 % vseh človeških oblik raka povezanih z mutacijami gena TP53 (gena za sintezo p53), zato so v raziskavi želeli razviti genski senzor, ki bi bil sposoben uničiti celice, ki ne sintetizirajo p53 (so rakave). Na podlagi promotorjev, ki jih p53 kot prepisovalni dejavnik zavira ali aktivira, so razvili senzor, ki v primeru pomanjkanja p53 sintetizira protein »Herpes simplex virus thymidine kinase« (HSV-TK), preko katerega lahko z zdravilom Ganciclovir uničimo rakasto celico, ki je brez p53. V primeru, da je p53 prisoten (je celica »zdrava«), pa je sinteza HSV-TK zavirana preko različnih mehanizmov. Senzor so najprej testirali na celični kulturi HCT116 (rakaste človeške črevesne celice) s fluorescentnima proteinskima markerjema, nato pa še v živih organizmih, in sicer golih miših brez imunosti. Tako so dokazali tako in vitro kot tudi in vivo uporabnost izdelanega genskega senzorja, ki bi ga bilo mogoče uporabiti v terapevtske namene.

'''Liza Praznik: Vpliv šaperonov Skp in SurA na zvijanje izvenmembranskih proteinov FhuA v terciarno strukturo'''

Naloga posebne vrste proteinov, imenovanih šaperoni je, da preoblikujejo polipeptidne verige v terciarno strukturo, v kateri so ti zmožni aktivnega delovanja. Delovanje in odzivanje šaperonov na različne dejavnike je še dokaj neznano, zato je skupina znanstvenikov Univerze v Baslu raziskovalo šaperona Skp in SurA, holdaz, ki delujeta na protein FhuA. Ta se nahaja na zunanji membrani gram negativnih bakterij, kjer služi kot receptor za ferikrom in tvori obliko beta-sodčka. Z večkratnimi ponovitvami poskusov so ugotovili, da se v prisotnosti obeh šaperonov struktura proteina, vgrajenega v membrano, ne podere, če jo delno razvijemo, ne glede na to, do katere stopnje. Šaperona sta obenem zmožna delno razvit protein preoblikovati nazaj v funkcionalno obliko, ki omogoča ponovno delovanje v membrani. Naloga obeh šaperonov je, da zadržujeta zvit polipeptid v dinamični, termodinamsko najugodnejši konformaciji, s katero se posamezni beta-zavoji polipeptida lahko vstavljajo v membrano. Ugotovljeno pa je bilo, da je šaperon SurA pri tem znatno učinkovitejši. Rezultati raziskave omogočajo boljši vpogled v mehanizme delovanja šaperonov in nakazujejo, kako pomembni so za učinkovito delovanje proteinov.

'''Urša Štrancar: Predstavitev združitve avtofagosoma in lizosoma s pomočjo para fret'''

Mitofagija je kataboličen proces razgradnje mitohondrijev s pomočjo encimov v lizosomih, pri čemer se neuporabni deli mitohondrija razgradijo in reciklirajo. Da bi tak proces lahko opazovali in ga podrobno preučili, so znanstveniki v eksperimentu ob raziskovanju mitofagije uporabili eno novejših metod za prikaz celičnih procesov v živih celicah, par FRET, ki temelji na visoki vezavni afiniteti med dvema sintetičnima molekulama (kromoforoma) CB[7]-Cy3 in AdA-Cy5. Konfokalna laserska skenirna mikroskopija je pokazala, da sta bili molekuli CB[7]-Cy3 in AdA-Cy5 najprej intracelularno ločeni in zbrani v mitohondriju oz. lizosomu, nato pa sta po združitvi lizosoma in mitohondrija tvorili kompleks gost-gostitelj, prikazan kot fluorescenčni signal para FRET, ki ga človeško oko ob opazovanju na mikroskopu lahko zazna. Ta ugotovitev pa ni prikazala le zelo stabilne vezi med CB[7] in AdA v živi celici, temveč je potrdila tudi, da par FRET lahko prikaže dinamične procese spajanja celičnih organelov v mitofagiji. Kompleks, ki ga tvorita zgoraj navedeni molekuli, prav tako ni citotoksičen, zato je zelo uporaben za raziskovanje procesa mitofagije, nadaljno pa tudi procesov avtofagije v drugih celičnih organelih.

'''Neža Žerjav: Dodajanje enega samega nukleotida omejuje aktivnost človeške telomeraze'''
Telomeraza je vrsta DNA-polimeraze, ki na konce kromosomov dodaja nukleotidna zaporedja (GGTTAG) ob pomoči matrične RNA. Procesivni katabolni cikel telomeraze sestavljajo translokacija matrice, dodajanje prvega nukleotida in dodajanje preostalih petih nukleotdov. Zanimanje znanstvenikov je vzbudila zaradi počasnega delovanja v primerjavi z ostalimi DNA-polimerazami. Za pojasnitev mehanizma, ki omejuje njeno delovanje, so znanstveniki raziskovali vpliv prekinitvenega signala matrične RNA na visoko Michaelisovo konstanto prvega nukleotida, odvisnost procesivnosti in hitrosti telomeraze v odvisnosti od koncentracije dGTP, vpliv spremenjenega prvega nukleotida in posledice odstranitve prekinitvenega signala. Prišli so do zaključka, da prekinitveni signal povzroča počasnejše dodajanje prvega nukleotida v telomerno zaporedje, kar zmanjša procesivnost in hitrost telomeraze, ki pa ju lahko lahko povečano s povečano koncentracijo ustreznega deoksinukleozid fosfata.

TBK2018-seminar

2018-03-30T15:12:29Z

Neža Žerjav: /* Seznam seminarjev */

= Temelji biokemije- seminar =

Seminarje vodi prof. dr. Brigita Lenarčič. Seminarji so obvezni.

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

== Seznam seminarjev ==

{| border="1" cellpadding="4" cellspacing="0" style="border:#c9c9c9 1px solid; margin: 1em 1em 1em 0; border-collapse: collapse;"
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Ime in priimek'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Naslov seminarja'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Povezava'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Rok za oddajo'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Rok za recenzijo'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Datum predstavitve'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Recenzent 1'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Recenzent 2'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Recenzent 3'''
|-
| Anna Scott||Moj naslov v slovenščini||http://www.bioscirep.org/content/36/1/e00291.long||28.10.||05.11.||07.11.||r1||r2||r3
|-
| Doroteja Armič || Pretvorba mišjih fibroblastov v pluripotentne matične celice s pomočjo tehnologije CRISPR || https://www.sciencedaily.com/releases/2018/01/180118162449.htm || 27.02. || 02.03. || 05.03. || Martina Lokar || Liza Ulčakar || Zoja Siter
|-
| Valeriya Musina || Metalopeptid bakrov(II) fenantrolin tarčno onemogoči delovanje mitohondrijev v matičnih celicah raka dojke || https://www.sciencedaily.com/releases/2017/12/171213124751.htm || 27.02. || 02.03. || 05.03. || Nika Boštic || Tiana Karmen Kokalj || Aljaž Bratina
|-
| Dea Simonič || Sprožilci avtoimunskih bolezni in vzroki za nekontrolirano širjenje le-teh po telesu ||https://www.sciencedaily.com/releases/2017/08/170824141207.htm|| 27.02. || 02.03. || 05.03. || Sumeja Kudelić || Jernej Imperl || Anamarija Agnič
|-
| Neža Štremfelj ||Delovanje inzulinskih receptorjev||https://www.sciencedaily.com/releases/2018/02/180219103256.htm|| 27.02. || 02.03. || 05.03. || Luka Gnidovec || Matija Ruparčič || Simona Gorgievska
|-
| Gašper Komatar || Tvorba kompleksa receptorjev ApoER2, ephirinB2 in AMPAR, ki jih povezuje GRIP1, sodeluje pri tvorbi spomina || https://www.sciencedaily.com/releases/2017/10/171009093207.htm || 06.03. || 09.03. || 12.03. || Lara Hrvatin || Tiana Karmen Kokalj || Matej Jereb
|-
| Marko Pavleković || Prehajanje imunskih celic, povzročiteljic multiple skleroze, skozi krvno-možgansko pregrado || https://www.sciencedaily.com/releases/2017/11/171121155811.htm || 06.03. || 09.03. || 12.03. || Klementina Polanec || Meta Kodrič || Lara Drinovec
|-
| Laura Gašperšič || Alzheimerjeva bolezen: povrnitev zmožnosti pomnjenja z inhibicijo interakcije med Sp3 in HDAC2 || https://www.sciencedaily.com/releases/2017/08/170808150001.htm || 06.03. || 09.03. || 12.03. || Karmen Mlinar || Ana Menegalija || Maks Kumek
|-
| Rebeka Dajčman || Več mehanizmov poganja dinamiko kalcijevega signala okoli lasersko povzročene rane epitelija || https://www.sciencedaily.com/releases/2017/10/171003124646.htm || 06.03. || 09.03. || 12.03. || Ula Nikolaja Ratajec || Andreja Marija Belič || Neža Blaznik
|-
| Maja Škof || Pomen S-proteinov pri prilagajanju koronavirusov na okolje. || https://www.sciencedaily.com/releases/2017/11/171127105937.htm || 13.03. || 16.03. || 19.03. || Doroteja Armič || Barbara Jaklič || Liza Ulčakar
|-
| Tina Kolenc Milavec || Vezava kalcija na karboksilni konec α-sinukleina uravnava interakcije med sinaptičnimi vezikli || https://www.sciencedaily.com/releases/2018/02/180219071758.htm || 13.03. || 16.03. || 19.03. || Valeriya Musina || Eva Gartner || Jana Rajchevska
|-
| Tina Zavodnik || Disfunkcionalni mitohondriji s pomočjo ROS zavirajo translacijsko aktivnost || https://www.sciencedaily.com/releases/2018/02/180202112629.htm || 13.03. || 16.03. || 19.03. || Dea Simonič || Martina Lokar || Jernej Imperl
|-
| Tadej Medved || Identifikacija vezavnih mest proteinov WASP na aktinski ojedritveni kompleks Arp2/3 || https://www.sciencedaily.com/releases/2018/03/180305130632.htm || 13.03. || 16.03. || 19.03. || Neža Štremfelj || Nika Boštic || Matija Ruparčič
|-
| Bogdan Jovićević || || || 20.03. || 23.03. || 26.03. || Laura Gašperšič || Lara Hrvatin || Ana Menegalija
|-
| Polona Kalan || || https://www.sciencedaily.com/releases/2018/02/180214111055.htm || 20.03. || 23.03. || 26.03. || Rebeka Dajčman || Klementina Polanec || Andreja Marija Belič
|-
| Liza Praznik ||Vpliv šaperono Skp in SurA na zvijanje proteinov FhuA v terciarno strukturo ||https://www.sciencedaily.com/releases/2015/09/150907113757.htm || 20.03. || 23.03. || 26.03. || Maja Škof || Karmen Mlinar || Barbara Jaklič
|-
| Anže Šumah || Razvoj genskega senzorja za uničevanje celic s pomanjkanjem proteina p53 || https://www.sciencedaily.com/releases/2017/11/171114104201.htm || 20.03. || 23.03. || 26.03. || Tina Kolenc Milavec || Ula Nikolaja Ratajec || Eva Gartner
|-
| Neža Žerjav|| Dodajanje enega samega nukleotida omejuje aktivnost človeške telomeraze ||https://www.sciencedaily.com/releases/2018/02/180227142114.htm || 03.04. || 06.04. || 09.04. || Tina Zavodnik || Doroteja Armič || Martina Lokar
|-
| Urša Štrancar || Predstavitev združitve avtofagosoma in lizosoma s pomočjo supermolekularnega para FRET || https://www.sciencedaily.com/releases/2018/02/180219103254.htm || 03.04. || 06.04. || 09.04. || Tadej Medved || Valeriya Musina || Nika Boštic
|-
| Zoja Siter || || || 03.04. || 06.04. || 09.04. || Neža Žerjav || Dea Simonič || Sumeja Kudelić
|-
| Aljaž Bratina || || https://www.sciencedaily.com/releases/2017/11/171120101314.htm || 03.04. || 06.04. || 09.04. || Anastasija Nechevska || Neža Štremfelj || Luka Gnidovec
|-
| Anamarija Agnič || || || 10.04. || 13.04. || 16.04. || Bogdan Jovićević || Sumeja Kudelić || Lara Hrvatin
|-
| Simona Gorgievska || Optical tools to detect metabolic changes linked to disease || https://www.sciencedaily.com/releases/2018/03/180307161351.htm|| 10.04. || 13.04. || 16.04. || Polona Kalan || Marko Pavleković || Klementina Polanec
|-
| Matej Jereb || || || 10.04. || 13.04. || 16.04. || Liza Praznik || Laura Gašperšič || Karmen Mlinar
|-
| Lara Drinovec || || || 10.04. || 13.04. || 16.04. || Anže Šumah || Rebeka Dajčman || Ula Nikolaja Ratajec
|-
| Maks Kumek || || || 17.04. || 20.04. || 23.04. || Marko Pavleković || Maja Škof || Doroteja Armič
|-
| Neža Blaznik || || || 17.04. || 20.04. || 23.04. || Urša Štrancar || Tina Kolenc Milavec || Valeriya Musina
|-
| Liza Ulčakar || ||https://www.sciencedaily.com/releases/2017/11/171129163851.htm || 17.04. || 20.04. || 23.04. || Zoja Siter || Tina Zavodnik || Dea Simonič
|-
| Anastasija Nechevska || || || 17.04. || 20.04. || 23.04. || Aljaž Bratina || Tadej Medved || Neža Štremfelj
|-
| Jernej Imperl || || || 23.04. || 26.04. || 07.05. || Anamarija Agnič || Neža Žerjav || Luka Gnidovec
|-
| Matija Ruparčič || || || 23.04. || 26.04. || 07.05. || Simona Gorgievska || Anastasija Nechevska || Marko Pavleković
|-
| Tiana Karmen Kokalj || || || 23.04. || 26.04. || 07.05. || Matej Jereb || Bogdan Jovićević || Laura Gašperšič
|-
| Meta Kodrič || || https://www.sciencedaily.com/releases/2018/01/180125101321.htm || 23.04. || 26.04. || 07.05. || Lara Drinovec || Polona Kalan || Rebeka Dajčman
|-
| Ana Menegalija || || || 08.05. || 11.05. || 14.05. || Maks Kumek || Liza Praznik || Maja Škof
|-
| Andreja Marija Belič || || || 08.05. || 11.05. || 14.05. || Neža Blaznik || Anže Šumah || Tina Kolenc Milavec
|-
| Barbara Jaklič || || https://www.sciencedaily.com/releases/2018/02/180220161201.htm || 08.05. || 11.05. || 14.05. || Liza Ulčakar || Meta Kodrič || Tina Zavodnik
|-
| Eva Gartner || || || 08.05. || 11.05. || 14.05. || Gašper Komatar || Urša Štrancar || Tadej Medved
|-
| Martina Lokar || || https://www.sciencedaily.com/releases/2018/03/180301144138.htm || 15.05. || 18.05. || 21.05. || Jernej Imperl || Zoja Siter || Neža Žerjav
|-
| Nika Boštic || || || 15.05. || 18.05. || 21.05. || Matija Ruparčič || Aljaž Bratina || Anastasija Nechevska
|-
| Sumeja Kudelić ||Toksin botulin "preskočil" v novo vrsto bakterije ||https://www.sciencedaily.com/releases/2018/01/180126122856.htm || 15.05. || 18.05. || 21.05. || Tiana Karmen Kokalj || Anamarija Agnič || Bogdan Jovićević
|-
| Luka Gnidovec || || || 15.05. || 18.05. || 21.05. || Meta Kodrič || Simona Gorgievska || Polona Kalan
|-
| Lara Hrvatin || Mg2+ ioni omogočajo kondenzacijo kromosomov || https://www.sciencedaily.com/releases/2018/02/180201104559.htm || 22.05. || 25.05. || 28.05. || Ana Menegalija || Matej Jereb || Liza Praznik
|-
| Klementina Polanec || || || 22.05. || 25.05. || 28.05. || Andreja Marija Belič || Lara Drinovec || Anže Šumah
|-
| Karmen Mlinar || || || 22.05. || 25.05. || 28.05. || Barbara Jaklič || Maks Kumek || Gašper Komatar
|-
| Ula Nikolaja Ratajec || || || 22.05. || 25.05. || 28.05. || Eva Gartner || Neža Blaznik || Urša Štrancar
|-
| rezerva || || || 29.05. || 01.06. || 04.06. || || ||
|}

==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 2016. Osnova za seminar naj bo znanstveni članek, ki je podlaga za to novico. Poleg tega članka za seminar uporabite še najmanj pet drugih virov, od teh vsaj še dva druga znanstvena članka, ki se navezujeta na to vsebino.
* članke na temo lahko iščete [https://scholar.google.com/ z Google učenjakom].
* naslov izbrane teme in povezavo do novice vpišite v tabelo seminarjev takoj ko ste si izbrali temo, najkasneje pa en teden pred rokom za oddajo
* [[TBK2017 Povzetki seminarjev|Povzetek seminarja]] opišete na wikiju v približno 200 besedah - najkasneje do dne, ko morate oddati seminar recenzentom.
* Povezavo do povzetka vnesete v tabelo seminarjev tekočega letnika.
* Seminar pripravite v obliki seminarske naloge (pisava Cambria, font 11, enojni razmak, 2,5 cm robovi; tekst naj obsega okoli 1000 besed), vsebuje naj 1-2 sliki. Slika mora imeti legendo in v besedilu mora biti na ustreznem mestu sklic na sliko. Vse uporabljene vire citirajte v tekstu, kot npr. (Nobel, 2010), na koncu pa navedite točen seznam literature, kot je opisano spodaj!
*Celotni seminar naj obsega 2 strani A4 formata (po možnosti dvostransko tiskanje).
* Seminar oddajte do datuma oddaje, ki je naveden v tabeli v elektronski obliki z uporabo [http://bio.ijs.si/~zajec/tbk/poslji/ tega obrazca].
* vsi seminarji so v elektronski obliki dostopni [http://bio.ijs.si/~zajec/tbk/poslji//bioseminar/ tukaj].
* Recenzenti do dneva določenega v tabeli določijo popravke in podajo oceno pisnega dela, v predpisanem formatu elektronskega obrazca na internetu.
* Ustna predstavitev sledi na dan, ki je vpisan v tabeli. Za predstavitev je na voljo 12 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 8 minut. Sledijo vprašanja prisotnih, recenzenti postavijo vsak vsaj dve vprašanji in na koncu podajo oceno predstavitve.
* En dan pred predstavitvijo na strežnik oddajte tudi končno verzijo. Na dan predstavitve morate oddati tudi končno (popravljeno) in natisnjeno verzijo seminarja v enem izvodu.
* Seminarska naloga in povzetek na wikiju morajo biti v slovenskem jeziku!

==Imena datotek==
Prosim vas, da vse datoteke, ki jih pošiljate poimenujete po spodnjih pravilih. Ne uporabljajte ČŽŠčžš!
Poslati morate naslednje datoteke:
* TBK_2018_Priimek_Ime.doc(x) za seminar, npr. TBK_2017_Guncar_Gregor.docx
* TBK_2018_Priimek_ime_final.doc(x) za končno verzijo seminarja
* TBK_2018_Priimek_Ime_rec_Priimek2.doc(x) za recenzijo, kjer je Priimek2 priimek recenzenta, npr. TBK_2017_Guncar_Gregor_rec_Scott.docx (če se pišete Scott in odajate recenzijo za seminar, ki ga je napisal Gunčar)
* TBK_2018_Priimek_Ime.ppt(x) za prezentacijo, npr TBK_2017_Guncar_Gregor.pptx
* TBK_2018_Priimek_Ime_clanek.pdf za datoteko PDF, ki vsebuje izvirni članek, npr. TBK_2017_Guncar_Gregor_clanek.pdf

==Ocenjevanje seminarjev==
Recenzenti ocenijo seminar tako, da izpolnijo [[https://docs.google.com/forms/d/1Hdg2OHCyG24qwLTnFt09yZTng46RIwaIiUqnKOdsJxQ/viewform recenzentsko poročilo]] na spletu.

== Mnenje o predstavitvi ==
Vsak posameznik '''mora''' oceniti seminar tako, da odda svoje [https://docs.google.com/forms/d/1VvE-jaKikfiDO5Gdybqgp9mf_0uJZfBbIK8PLXKDaS0/viewform mnenje] najkasneje v enem tednu po predstavitvi. Kdor na seminarju ni bil prisoten, mnenja '''ne sme''' oddati.

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

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

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

TBK2018-seminar

2018-03-06T08:33:13Z

Neža Žerjav: /* Seznam seminarjev */

= Temelji biokemije- seminar =

Seminarje vodi prof. dr. Brigita Lenarčič. Seminarji so obvezni.

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

== Seznam seminarjev ==

{| border="1" cellpadding="4" cellspacing="0" style="border:#c9c9c9 1px solid; margin: 1em 1em 1em 0; border-collapse: collapse;"
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Ime in priimek'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Naslov seminarja'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Povezava'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Rok za oddajo'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Rok za recenzijo'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Datum predstavitve'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Recenzent 1'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Recenzent 2'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Recenzent 3'''
|-
| Anna Scott||Moj naslov v slovenščini||http://www.bioscirep.org/content/36/1/e00291.long||28.10.||05.11.||07.11.||r1||r2||r3
|-
| Doroteja Armič || Pretvorba mišjih fibroblastov v pluripotentne matične celice s pomočjo tehnologije CRISPR || https://www.sciencedaily.com/releases/2018/01/180118162449.htm || 27.02. || 02.03. || 05.03. || Martina Lokar || Liza Ulčakar || Zoja Siter
|-
| Valeriya Musina || Metalopeptid bakrov(II) fenantrolin tarčno onemogoči delovanje mitohondrijev v matičnih celicah raka dojke || https://www.sciencedaily.com/releases/2017/12/171213124751.htm || 27.02. || 02.03. || 05.03. || Nika Boštic || Tiana Karmen Kokalj || Aljaž Bratina
|-
| Dea Simonič || Sprožilci avtoimunskih bolezni in vzroki za nekontrolirano širjenje le-teh po telesu ||https://www.sciencedaily.com/releases/2017/08/170824141207.htm|| 27.02. || 02.03. || 05.03. || Sumeja Kudelić || Jernej Imperl || Anamarija Agnič
|-
| Neža Štremfelj ||Delovanje inzulinskih receptorjev||https://www.sciencedaily.com/releases/2018/02/180219103256.htm|| 27.02. || 02.03. || 05.03. || Luka Gnidovec || Matija Ruparčič || Simona Gorgievska
|-
| Gašper Komatar || || https://www.sciencedaily.com/releases/2017/10/171009093207.htm || 06.03. || 09.03. || 12.03. || Lara Hrvatin || Tiana Karmen Kokalj || Matej Jereb
|-
| Marko Pavleković || || https://www.sciencedaily.com/releases/2017/11/171121155811.htm || 06.03. || 09.03. || 12.03. || Klementina Polanec || Meta Kodrič || Lara Drinovec
|-
| Laura Gašperšič || Alzheimerjeva bolezen: povrnitev zmožnosti pomnjenja z inhibicijo interakcije med Sp3 in HDAC2 || https://www.sciencedaily.com/releases/2017/08/170808150001.htm || 06.03. || 09.03. || 12.03. || Karmen Mlinar || Ana Menegalija || Maks Kumek
|-
| Rebeka Dajčman || || https://www.sciencedaily.com/releases/2017/10/171003124646.htm || 06.03. || 09.03. || 12.03. || Ula Nikolaja Ratajec || Andreja Marija Belič || Neža Blaznik
|-
| Maja Škof || Pomen S-proteinov pri prilagajanju koronavirusov na okolje. || https://www.sciencedaily.com/releases/2017/11/171127105937.htm || 13.03. || 16.03. || 19.03. || Doroteja Armič || Barbara Jaklič || Liza Ulčakar
|-
| Tina Kolenc Milavec || Vezava kalcija na karboksilni konec α-sinukleina uravnava interakcije med sinaptičnimi vezikli || https://www.sciencedaily.com/releases/2018/02/180219071758.htm || 13.03. || 16.03. || 19.03. || Valeriya Musina || Eva Gartner || Jana Rajchevska
|-
| Tina Zavodnik || || || 13.03. || 16.03. || 19.03. || Dea Simonič || Martina Lokar || Jernej Imperl
|-
| Tadej Medved || || || 13.03. || 16.03. || 19.03. || Neža Štremfelj || Nika Boštic || Matija Ruparčič
|-
| Bogdan Jovićević || || || 20.03. || 23.03. || 26.03. || Laura Gašperšič || Lara Hrvatin || Ana Menegalija
|-
| Polona Kalan || || https://www.sciencedaily.com/releases/2017/12/171213143622.htm || 20.03. || 23.03. || 26.03. || Rebeka Dajčman || Klementina Polanec || Andreja Marija Belič
|-
| Liza Praznik || || || 20.03. || 23.03. || 26.03. || Maja Škof || Karmen Mlinar || Barbara Jaklič
|-
| Anže Šumah || || || 20.03. || 23.03. || 26.03. || Tina Kolenc Milavec || Ula Nikolaja Ratajec || Eva Gartner
|-
| Neža Žerjav|| ||https://www.sciencedaily.com/releases/2018/02/180227142114.htm || 03.04. || 06.04. || 09.04. || Tina Zavodnik || Doroteja Armič || Martina Lokar
|-
| Urša Štrancar || || https://www.sciencedaily.com/releases/2018/02/180219103254.htm || 03.04. || 06.04. || 09.04. || Tadej Medved || Valeriya Musina || Nika Boštic
|-
| Zoja Siter || || || 03.04. || 06.04. || 09.04. || Neža Žerjav || Dea Simonič || Sumeja Kudelić
|-
| Aljaž Bratina || || || 03.04. || 06.04. || 09.04. || Anastasija Nechevska || Neža Štremfelj || Luka Gnidovec
|-
| Anamarija Agnič || || || 10.04. || 13.04. || 16.04. || Bogdan Jovićević || Sumeja Kudelić || Lara Hrvatin
|-
| Simona Gorgievska || || https://www.sciencedaily.com/releases/2018/02/180220183954.htm || 10.04. || 13.04. || 16.04. || Polona Kalan || Marko Pavleković || Klementina Polanec
|-
| Matej Jereb || || || 10.04. || 13.04. || 16.04. || Liza Praznik || Laura Gašperšič || Karmen Mlinar
|-
| Lara Drinovec || || || 10.04. || 13.04. || 16.04. || Anže Šumah || Rebeka Dajčman || Ula Nikolaja Ratajec
|-
| Maks Kumek || || || 17.04. || 20.04. || 23.04. || Marko Pavleković || Maja Škof || Doroteja Armič
|-
| Neža Blaznik || || || 17.04. || 20.04. || 23.04. || Urša Štrancar || Tina Kolenc Milavec || Valeriya Musina
|-
| Liza Ulčakar || ||https://www.sciencedaily.com/releases/2017/11/171129163851.htm || 17.04. || 20.04. || 23.04. || Zoja Siter || Tina Zavodnik || Dea Simonič
|-
| Anastasija Nechevska || || || 17.04. || 20.04. || 23.04. || Aljaž Bratina || Tadej Medved || Neža Štremfelj
|-
| Jernej Imperl || || || 23.04. || 26.04. || 07.05. || Anamarija Agnič || Neža Žerjav || Luka Gnidovec
|-
| Matija Ruparčič || || || 23.04. || 26.04. || 07.05. || Simona Gorgievska || Anastasija Nechevska || Marko Pavleković
|-
| Tiana Karmen Kokalj || || || 23.04. || 26.04. || 07.05. || Matej Jereb || Bogdan Jovićević || Laura Gašperšič
|-
| Meta Kodrič || || https://www.sciencedaily.com/releases/2018/01/180125101321.htm || 23.04. || 26.04. || 07.05. || Lara Drinovec || Polona Kalan || Rebeka Dajčman
|-
| Ana Menegalija || || || 08.05. || 11.05. || 14.05. || Maks Kumek || Liza Praznik || Maja Škof
|-
| Andreja Marija Belič || || || 08.05. || 11.05. || 14.05. || Neža Blaznik || Anže Šumah || Tina Kolenc Milavec
|-
| Barbara Jaklič || || || 08.05. || 11.05. || 14.05. || Liza Ulčakar || Meta Kodrič || Tina Zavodnik
|-
| Eva Gartner || || || 08.05. || 11.05. || 14.05. || Gašper Komatar || Urša Štrancar || Tadej Medved
|-
| Martina Lokar || || https://www.sciencedaily.com/releases/2018/02/180215141724.htm || 15.05. || 18.05. || 21.05. || Jernej Imperl || Zoja Siter || Neža Žerjav
|-
| Nika Boštic || || || 15.05. || 18.05. || 21.05. || Matija Ruparčič || Aljaž Bratina || Anastasija Nechevska
|-
| Sumeja Kudelić ||Toksin botulin "preskočil" v novo vrsto bakterije ||https://www.sciencedaily.com/releases/2018/01/180126122856.htm || 15.05. || 18.05. || 21.05. || Tiana Karmen Kokalj || Anamarija Agnič || Bogdan Jovićević
|-
| Luka Gnidovec || || || 15.05. || 18.05. || 21.05. || Meta Kodrič || Simona Gorgievska || Polona Kalan
|-
| Lara Hrvatin || Mg2+ ioni omogočajo kondenzacijo kromosomov || https://www.sciencedaily.com/releases/2018/02/180201104559.htm || 22.05. || 25.05. || 28.05. || Ana Menegalija || Matej Jereb || Liza Praznik
|-
| Klementina Polanec || || || 22.05. || 25.05. || 28.05. || Andreja Marija Belič || Lara Drinovec || Anže Šumah
|-
| Karmen Mlinar || || || 22.05. || 25.05. || 28.05. || Barbara Jaklič || Maks Kumek || Gašper Komatar
|-
| Ula Nikolaja Ratajec || || || 22.05. || 25.05. || 28.05. || Eva Gartner || Neža Blaznik || Urša Štrancar
|-
| rezerva || || || 29.05. || 01.06. || 04.06. || || ||
|}

==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 2016. Osnova za seminar naj bo znanstveni članek, ki je podlaga za to novico. Poleg tega članka za seminar uporabite še najmanj pet drugih virov, od teh vsaj še dva druga znanstvena članka, ki se navezujeta na to vsebino.
* članke na temo lahko iščete [https://scholar.google.com/ z Google učenjakom].
* naslov izbrane teme in povezavo do novice vpišite v tabelo seminarjev takoj ko ste si izbrali temo, najkasneje pa en teden pred rokom za oddajo
* [[TBK2017 Povzetki seminarjev|Povzetek seminarja]] opišete na wikiju v približno 200 besedah - najkasneje do dne, ko morate oddati seminar recenzentom.
* Povezavo do povzetka vnesete v tabelo seminarjev tekočega letnika.
* Seminar pripravite v obliki seminarske naloge (pisava Cambria, font 11, enojni razmak, 2,5 cm robovi; tekst naj obsega okoli 1000 besed), vsebuje naj 1-2 sliki. Slika mora imeti legendo in v besedilu mora biti na ustreznem mestu sklic na sliko. Vse uporabljene vire citirajte v tekstu, kot npr. (Nobel, 2010), na koncu pa navedite točen seznam literature, kot je opisano spodaj!
*Celotni seminar naj obsega 2 strani A4 formata (po možnosti dvostransko tiskanje).
* Seminar oddajte do datuma oddaje, ki je naveden v tabeli v elektronski obliki z uporabo [http://bio.ijs.si/~zajec/tbk/poslji/ tega obrazca].
* vsi seminarji so v elektronski obliki dostopni [http://bio.ijs.si/~zajec/tbk/poslji//bioseminar/ tukaj].
* Recenzenti do dneva določenega v tabeli določijo popravke in podajo oceno pisnega dela, v predpisanem formatu elektronskega obrazca na internetu.
* Ustna predstavitev sledi na dan, ki je vpisan v tabeli. Za predstavitev je na voljo 12 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 8 minut. Sledijo vprašanja prisotnih, recenzenti postavijo vsak vsaj dve vprašanji in na koncu podajo oceno predstavitve.
* En dan pred predstavitvijo na strežnik oddajte tudi končno verzijo. Na dan predstavitve morate oddati tudi končno (popravljeno) in natisnjeno verzijo seminarja v enem izvodu.
* Seminarska naloga in povzetek na wikiju morajo biti v slovenskem jeziku!

==Imena datotek==
Prosim vas, da vse datoteke, ki jih pošiljate poimenujete po spodnjih pravilih. Ne uporabljajte ČŽŠčžš!
Poslati morate naslednje datoteke:
* TBK_2018_Priimek_Ime.doc(x) za seminar, npr. TBK_2017_Guncar_Gregor.docx
* TBK_2018_Priimek_ime_final.doc(x) za končno verzijo seminarja
* TBK_2018_Priimek_Ime_rec_Priimek2.doc(x) za recenzijo, kjer je Priimek2 priimek recenzenta, npr. TBK_2017_Guncar_Gregor_rec_Scott.docx (če se pišete Scott in odajate recenzijo za seminar, ki ga je napisal Gunčar)
* TBK_2018_Priimek_Ime.ppt(x) za prezentacijo, npr TBK_2017_Guncar_Gregor.pptx
* TBK_2018_Priimek_Ime_clanek.pdf za datoteko PDF, ki vsebuje izvirni članek, npr. TBK_2017_Guncar_Gregor_clanek.pdf

==Ocenjevanje seminarjev==
Recenzenti ocenijo seminar tako, da izpolnijo [[https://docs.google.com/forms/d/1Hdg2OHCyG24qwLTnFt09yZTng46RIwaIiUqnKOdsJxQ/viewform recenzentsko poročilo]] na spletu.

== Mnenje o predstavitvi ==
Vsak posameznik '''mora''' oceniti seminar tako, da odda svoje [https://docs.google.com/forms/d/1VvE-jaKikfiDO5Gdybqgp9mf_0uJZfBbIK8PLXKDaS0/viewform mnenje] najkasneje v enem tednu po predstavitvi. Kdor na seminarju ni bil prisoten, mnenja '''ne sme''' oddati.

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

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

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