Wiki FKKT - User contributions [en]

Interakcije transpozon – gostitelj

2022-04-25T19:21:35Z

Sarajeric: /* Pot do prisvojitve (cooption) */

== TEKMOVANJE MED OBRAMBNIMI MEHANIZMI IN TRANSPOZONI ==

Za zaščito pred škodljivimi posledicami transpozicije so evkarionti razvili mehanizme, ki zavirajo transpozonske elemente (TE) pri procesu transkripcije in posttranskripcijsko, kar ustavi rekombinacijo v genomu. TE pa so razvili zaščitni model, ki naj bi omogočil izognitev njihovi represiji. Zaviralni mehanizmi so tudi zadolženi za regulacijo ekspresije genov in zaščito genoma pred eksogenimi patogeni. Ob prisotnosti vseh teh podatkov se moramo vprašati, ali so glavna tarča TE ali je njihovo utišanje samo posledica delovanja teh mehanizmov. To lahko ugotovimo s preučevanjem delovanja mehanizmov.

=== piRNA-posredovano TE utišanje ===

piRNA (piwi-interacting RNA) so majhne RNA molekule najdene v večini mnogoceličarjev. Nastanejo iz večjih prekurzorjev, ki nastanejo na piRNA kodirajočem delu kromatina. Po zorenju, kjer se skrajšajo, se združijo z Argonaute proteini PIWI družine v RNP kompleks. Ti so odgovorni za regulacijo genetskih procesov v celicah zarodnih linij in posttranskripcijsko ter transkripcijsko utišanje TE. Med utišanimi TE so tudi elementi (P element) ki, če neutišani, znižajo plodnost osebka.

Primer tega so odkrili v vinskih mušicah kjer se ob utišani RNA frekvenca transpozicije poveča, kar poškoduje DNA, povzroči avtrofijo spolnih žlez ter sterilnost.

Celoten mehanizem utišanja še ni poznan. Ena izmed bolj priznanih teorij predlaga da (v primeru vinske mušice) PIWI proteina Aub (Aubergine) in Ago3 (Argonaute 3) v citoplazmi povečata efekt piRNA da lahko utiša več TE. piRNA se veže z Aub proteinom. Nastali kompleks cepi transpozonsko kodirajoči transkript. Deli transkripta se vežejo z Ago3 proteinom in nastali kompleks se veže na nove dele piRNA ter jih cepi. Novonastali fragmenti se vežejo na Aub proteine in novonastali kompleks lahko ponovno cepi transpozonski transkript. To se imenuje Ping-pong cikel, ki spada v posttranskripcijsko utišanje TE.

piRNA lahko utiša TE tudi med transkripcijo tako, da zrela molekula vstopi nazaj v jedro, kjer se postopoma vnese v PIWI protein. Nastali kompleks se veže na nastajajočo se RNA verigo TE-ja. Tudi to omogočata Aub in Ago3.

=== Hitro razvijanje piRNA mehanizma ===

Mehanizem se hitro evolucionarno razvija. S ponavljajočimi se geni in pozitivno selekcijo genov je pokazatelj na spopad med obrambnimi mehanizmi in TE.

Pozitivna genska selekcija je posledica hitre diverzitifikacije proteinov gostitelja in patogena (bakterija, virus...) zaradi interakciji med proteini dveh organizmov. S tem dobimo izboljšane proteine (z mutacijami). To se velikokrat pojavlja v nevretenčarskih in ribjih proteinih.

Število utišanih genov je še en faktor, ki bi lahko pojasnil hitro razvijanje mehanizma . Različne študije so odkrile gene, ki kodirajo PIWI proteine, ki so se neodvisno podvojili v raznoraznih organizmih, kar vodi v večje utišanje TE.

Hitro razvijanje lahko vodi tudi v nefunkcionalnost mehanizma. Dokaz za to je odkrila raziskava na Rhino in Deadlock komponentah mehanizma v muhah in mušicah. V njih ti dva proteina delujeta kot del kompleksa ki spodbuja transkripcijo piRNA na kromatinu. Njuna odsotnost privede do pomanjkanja piRNA in posledičnega povečanja izražanja TE.

Kljub temu ne vemo kaj je glavni razlog za obstoj tega procesa. Če predlagamo da je to aktivnost TE, bi to pomenilo da pozitivna selekcija spremlja TE raznolikost. Posledično se ekspresija piRNA spreminja z aktivnostjo variacij TE. Tako bi tudi potrdili spopad med TE in piRNA mehanizmom utišanja.

=== KRAB-ZFP ===

Povečanje številčnosti KRAB-ZFP proteinov v genomih sesalcev je postal prepoznavni znak, da le-ti proteini podajajo prilagojen odgovor na TE. Vsi KRAB-ZFP proteini vsebujejo N-kočno KRAB domeno, ki ji sledijo številni različni tipi C2H2 cinkovih prstov. Večina KRAB proteinov je bila do sedaj karakterizirana kot transkripcijski represorji, saj ponavadi KRAB-ZFP s pomočjo cinkovih prstov nase veže DNA ter korepresor KAP1 s pomočjo KRAB domene. KAP1 nato nase veže številne epigenetske modifikatorje kot so histon- in DNA metiltransferaze, ki tvorijo formacijo represivnega kromatina, ki ima za tarčo lokus (mesto na kromosomu). Številni KRAB-ZFP so bili povezani z utišanjem specifičnih TE družin prepoznanih s pomočjo sekvenčno specifičnih DNA-vezavnih interakcij. Predlagano je bilo, da je razlog za hitro evolucijo KRAB-ZFP genov tekmovanje s transpozicijsimi elementi.

=== Protiobrambni mehanizem ===

Tekmovanje med transpozoni in gostiteljskim sistemom kontrole nakazuje na to, da se transpozoni ponavadi izognejo utišanju. Pa vendar obstaja zelo malo primerov, kjer so transpozoni dejansko razvili aktivni mehanizem za pobeg. Trenutno so znani samo trije taki primeri, vsi prihajajo iz rastlin:

•Družina CACTA DNA transpozonov nosi mikro-RNA gen mir820, ki z vezavo zniža ekspresijo de novo metiltransferaznega gena OsDRM2, kar ima za posledico zmanjšanje DNA metilacije številnih transpozicijskih elementov in omogoči izogib utišanju.

•Nekateri transpozicijski elementi izdelajo siRNA, ki lahko vpliva na ekspresijo gostiteljskega gena v trans obliki.

•VANDAL DNA elementi (VANDAL21 in VANDAL6) kodirajo dodatna proteina VANC21 in VANC6, ki inducirata demetilacijo sorodnih elementov VANDAL družine brez, da bi vplivali na metilacijo drugih TE družin. S tem dosežejo specifično sekvenčno protiutišanje, ki promovira njihovo mobilizacijo in omejuje delecijski vpliv njihovega sistema proti utišanju na gostitelja.

== STRATEGIJE POBEGA IN SAMOKONTROLE ==

Zakaj je s strani transpozonov kodiranih tako malo mehanizmov proti utišanju? Glavni razlog je, da se morajo transpozicijski elementi podvojiti v zarodni liniji, kar zelo omeji sposobnost nastanka efektivnega mehanizma proti utišanju. Npr. mehanizem, ki bi blokiral celotno piRNA pot, bi sicer vodil v masovno mobilizacijo različnih transpozonov, vendar hkrati ogrozil gostiteljevo plodnost in tako tudi razmnoževanje transpozonov.

=== Izogib gostiteljskemu nadzoru ===

Kot alternativa, se transpozoni lahko izognejo gostiteljskemu nadzoru, ampak tako, da njihova aktivnost ne vpliva na sposobnost delovanja gostitelja. Kot primer takšnega delovanja poznamo retrotranspozone, ki v navadni vinski mušici “ugrabijo” celice granuloze v jajčniku, da namesto njih sestavljajo RNP komplekse, ki služijo kot transpozicijski intermediati [2]. Te produkti se nato s pomočjo mikrotubulov prenesejo do oocitov, kjer se začne transpozicija. Čeprav so ti retrotranspozoni dovzetni za piRNA utišanje, ko pridejo v oocite, njihovo sestavljanje v permisivnih celicah zmanjša število transpozicijskih korakov, ki so za to dovzetni [3].

=== Ciljne preference ===

Nekateri transpozicijski elementi so razvili tudi mehanizme, ki usmerjajo svoje insercije v “varna zatočišča” oz. regije genoma, ki povzročijo minimalno škodo. Transpozoni, še posebno tisti, ki kolonizirajo kompaktne genome, so večkrat ustvarili mehanizme, ki ciljajo gensko revnejše regije oz. regije ponavljajočih se zaporedij genoma (npr. transpozoni v ribah se integrirajo v bližino tRNA genov in nimajo vpliva na izražanje tRNA, transpozoni v sviloprejkah pa imajo za tarčo telomerne regije). Čeprav mora včasih insercija teh elementov v kompartmentu vznemirit gostiteljsko izražanje gena, je manj verjetno, da bo le-ta škodljiv, kakor bi bil v kodirajočih regijah.

=== Samoregulatorni mehanizmi ===

Transpozoni lahko tudi minimizirajo delecijski vpliv z razvojem samoregulatornega mehanizma. Transpozoni so prisotni v genomu vseh celic in bi se v teoriji lahko mobilizirali tako v zarodni liniji kot somatskih tkivih. Vendar lahko mobilizacija v somatskih tkivih povzroči več škode za organizem, medtem ko ima mobilizacija v zarodni liniji manjši takojšnji vpliv na delovanje gostitelja (dokler ne vpliva na plodnost). Ravno iz tega razloga so transpozoni razvili mehanizme, ki omejujejo ekspresijo samo na zarodno linijo.

Še ena podobna strategija je evolucija suboptimalne transpozicije in samo-obvladovalnega kontrolnega mehanizma števila kopij. transpozoni morajo biti dovolj aktivni, da generirajo nove insercije, vendar ne toliko aktivni, da bi vplivali na delovanje gostitelja. Zato so določeni transpozoni razvili mehanizem, ki zmanjša njihovo aktivnost. Ta regulacija poteka na vsaj tri načine:

•Evolucija suboptimalnih transpozaz

•Inhibicija transpozazne funkcije z agregacijo, ko ekspresija transpozaze doseče določen prag

•Izbira nepopolnih končnih obrnjenih ponovitev, ki zmanjšajo transpozonsko afiniteto in učinkovitost [4].

== VZAJEMNOST TRANSPOZONA IN GOSTITELJA ==
Samoregulacija in doseganje cilja TE lahko zmanjšata njegov škodljiv vpliv na gostitelja, neposredno pa ne zagotavljata selektivne prednosti gostitelja. Vzajemnost se doseže le, če vzdrževanje aktivnosti TE takoj koristi gostitelju. Takih primerov je pri evkariontih opisanih zelo malo, poznamo pa tri možne primere: Telomerni retroelementi pri vinski mušici, z nosilnim elementom telomer preko TBE posredovana preureditev genoma v migetalkarju Oxytricha trifallax in pojavljajoča vloga retrotranspozonov pri sesalcih v zgodnjem embrionalnem razvoju.

=== Retrotranspozoni ohranjajo telomere vinske mušice===
Več vrst vinske mušice je izgubilo gen, ki kodira telomeraze. Pri vseh do sedaj raziskanih vrstah vinske mušice z izjemo ene so njihove telomerne ponovitve nadomestili nizi ne-LTR retrotranspozonov, ki jih skupno imenujemo telomerni retroelementi. Pri vinski mušici telomerni elementi pripadajo trem družinam, ki so sorodni družini Jocker (ang. jockey) ne-LTR transpozonom (Het-A, TAHRE in TART). Slednje so neprekinjeno vstavljene skozi celoten kromosom preko ciljno določene reverzne transkripcije, ki jih podpirajo elementi proizvedeni iz avtonomnih TAHRE in TART kopij. Prepisana mRNA iz vseh treh družin retroelementov je uvožena v jedro, kjer je povezana s proteini, ki so podobni Gag. Gag in reverzne transkriptaze (RT) iz kompleksa Het-A, TAHRE in TART s sorodnimi mRNA tvorijo RNP kompleks, ki je sposoben podaljšati telomere. Pri drugih organizmih pa telomerazna reverzna transkriptaza (TERT) in telomerazna RNA (TR) tvorita telomerazni kompleks, ki vzdržuje telomere.

=== Oxytricha potrebuje aktivne transpozone za svoj razvoj ===
Migetalkarji, kot je O. trifallax, so enocelični evkarionti, ki imajo dve vrsti jeder: trankskripcijski tihi diploidni mikronukleus zarodne linije (MIC) in somatski makronukleus (MAC). Slednji ohranja ekspresijo genov v vegetativnih celicah in je izpeljan iz MIC-a preko obsežnih genomskih prerazporeditev, ki se zgodijo kmalu po spolni konjugaciji. Geni v MIC genomu prekinejo nekodirajoča zaporedja, poznana kot notranja izločena zaporedja (IES), ki morajo biti odstranjena za pravilno delovanje MAC-a. TE obsegajo velik delež IES in veliko prispevajo k velikosti MIC genoma. Postopek izrezovanja in razpletanje IES odstrani pravzaprav vse TE iz MAC genoma. To zahtevno preoblikovanje genoma zahteva sodelovanje družine DNK transpozonov (TBE), ki se aktivno mobilizirajo med mejozo. Eksperimentalno utišanje vseh treh transpozaz družine TBE preko RNAi poškoduje celično rast in povzroči celično smrt, ki se zgodi zaradi okvar zarodne linije ter odpravi TBE in IES. Vendar pa utišanje ene TBE družine ni zadostno za povzročitev takega fenotipa, kar nakazuje, da vse tri TBE družine sodelujejo pri razvoju MAC-a.

=== Vloga TE pri embriogenezi sesalcev ===
Pojavlja se vedno več dokazov, da so retrotranspozoni in proteinska družina ERV-ji tesno prepleteni z embrionalnim razvojem sesalcev. Predvideva se, da k aktivaciji zigotskega genoma prispevata pri miših (MERVL) in ljudeh (HERVL). Visoka stopnja transkripcije več posameznih HERVH lokusov spodbuja nastanek kromatinskih zank in topoloških domen, ki so edinstvene tako za izražanje himernih dolgih nekodirajočih RNA kot tudi za ESC-je.

=== Prikriti konflikti med TE in gostiteljem ===
Prej opisani primeri kažejo, da so lahko vzajemne interakcije med TE in njihovimi gostitelji bolj razširjene kot si dandanes predstavljamo. Še vedno pa ostajajo alternativne interpretacije. Namesto resnične vzajemnosti, se te povezave lahko obravnava kot komenzalizme, kjer imajo korist le TE. Takšna povezava (odvisnost) lahko povzroči konflikt, v primeru ko pride do prenosa v presežek TE, kar oslabi telesno pripravljenost gostitelja, temu pa sledi tekmovanje med gostiteljem in TE za razvoj mehanizmov, ki nadzorujejo ta prenos.

=== Pot do prisvojitve (cooption) ===
Prednost sprejetja modela, ki je osredotočen na sodelovalne interakcije med gostiteljem in traspozonom je, da zagotavlja lažjo pot za prisvojitev TE. Prisvojitev je proces, s katerim naravna selekcija posega v zaporedja TE-jev, da se razvijejo nove funkcije gostitelja. Danes te procesi veljajo za molekularno pot in evolucijske sile, ki vodijo do sodelovanja, vendar pa ostajajo slabo razumljene.

== VIRI IN LITERATURA ==
1. Cosby RL, Chang N-C, Feschotte C. Host–transposon interactions: conflict, cooperation, and cooption. Genes Dev. 2019;33: 1098–1116. doi:10.1101/gad.327312.119

2. Z. Zhang, J. Xu, B. S. Koppetsch, J. Wang, C. Tipping, S. Ma, Z. Weng, W. E. Theurkauf, P. D. Zamore: Heterotypic piRNA Ping-Pong Requires Qin, a Protein with Both E3 ligase and Tudor Domains, National Library of Medicine, 2012, Molecular cell, 44(4), str.572-584

3. Kaminker JS, Bergman CM, Kronmiller B, Carlson J, Svirskas R, Patel S, et al. The transposable elements of the Drosophila melanogaster euchromatin: a genomics perspective. Genome Biol. 2002;3: RESEARCH0084. doi:10.1186/gb-2002-3-12-research0084

4. Moschetti R, Dimitri P, Caizzi R, Junakovic N. Genomic Instability of I Elements of Drosophila melanogaster in Absence of Dysgenic Crosses. Imhof A, editor. PLoS ONE. 2010;5: e13142. doi:10.1371/journal.pone.0013142

5. Liu D, Chalmers R. Hyperactive mariner transposons are created by mutations that disrupt allosterism and increase the rate of transposon end synapsis. Nucleic Acids Research. 2014;42: 2637–2645. doi:10.1093/nar/gkt1218

6. Li C, Vagin VV, Lee S, Xu J, Ma S, Xi H, Seitz H, Horwich MD, Syrzycka M, Honda BM, Kittler EL, Zapp ML, Klattenhoff C, Schulz N, Theurkauf WE, Weng Z, Zamore PD, Collapse of germline piRNAs in the absence of Argonaute3 reveals somatic piRNAs in flies, 2009, Cell, 137 (3): 509–521

Interakcije transpozon – gostitelj

2022-04-25T14:35:08Z

Sarajeric: /* VIRI IN LITERATURA */

== TEKMOVANJE MED OBRAMBNIMI MEHANIZMI IN TRANSPOZONI ==

Za zaščito pred škodljivimi posledicami transpozicije so evkarionti razvili mehanizme, ki zavirajo transpozonske elemente (TE) pri procesu transkripcije in posttranskripcijsko, kar ustavi rekombinacijo v genomu. TE pa so razvili zaščitni model, ki naj bi omogočil izognitev njihovi represiji. Zaviralni mehanizmi so tudi zadolženi za regulacijo ekspresije genov in zaščito genoma pred eksogenimi patogeni. Ob prisotnosti vseh teh podatkov se moramo vprašati, ali so glavna tarča TE ali je njihovo utišanje samo posledica delovanja teh mehanizmov. To lahko ugotovimo s preučevanjem delovanja mehanizmov.

=== piRNA-posredovano TE utišanje ===

piRNA (piwi-interacting RNA) so majhne RNA molekule najdene v večini mnogoceličarjev. Nastanejo iz večjih prekurzorjev, ki nastanejo na piRNA kodirajočem delu kromatina. Po zorenju, kjer se skrajšajo, se združijo z Argonaute proteini PIWI družine v RNP kompleks. Ti so odgovorni za regulacijo genetskih procesov v celicah zarodnih linij in posttranskripcijsko ter transkripcijsko utišanje TE. Med utišanimi TE so tudi elementi (P element) ki, če neutišani, znižajo plodnost osebka.

Primer tega so odkrili v vinskih mušicah kjer se ob utišani RNA frekvenca transpozicije poveča, kar poškoduje DNA, povzroči avtrofijo spolnih žlez ter sterilnost.

Celoten mehanizem utišanja še ni poznan. Ena izmed bolj priznanih teorij predlaga da (v primeru vinske mušice) PIWI proteina Aub (Aubergine) in Ago3 (Argonaute 3) v citoplazmi povečata efekt piRNA da lahko utiša več TE. piRNA se veže z Aub proteinom. Nastali kompleks cepi transpozonsko kodirajoči transkript. Deli transkripta se vežejo z Ago3 proteinom in nastali kompleks se veže na nove dele piRNA ter jih cepi. Novonastali fragmenti se vežejo na Aub proteine in novonastali kompleks lahko ponovno cepi transpozonski transkript. To se imenuje Ping-pong cikel, ki spada v posttranskripcijsko utišanje TE.

piRNA lahko utiša TE tudi med transkripcijo tako, da zrela molekula vstopi nazaj v jedro, kjer se postopoma vnese v PIWI protein. Nastali kompleks se veže na nastajajočo se RNA verigo TE-ja. Tudi to omogočata Aub in Ago3.

=== Hitro razvijanje piRNA mehanizma ===

Mehanizem se hitro evolucionarno razvija. S ponavljajočimi se geni in pozitivno selekcijo genov je pokazatelj na spopad med obrambnimi mehanizmi in TE.

Pozitivna genska selekcija je posledica hitre diverzitifikacije proteinov gostitelja in patogena (bakterija, virus...) zaradi interakciji med proteini dveh organizmov. S tem dobimo izboljšane proteine (z mutacijami). To se velikokrat pojavlja v nevretenčarskih in ribjih proteinih.

Število utišanih genov je še en faktor, ki bi lahko pojasnil hitro razvijanje mehanizma . Različne študije so odkrile gene, ki kodirajo PIWI proteine, ki so se neodvisno podvojili v raznoraznih organizmih, kar vodi v večje utišanje TE.

Hitro razvijanje lahko vodi tudi v nefunkcionalnost mehanizma. Dokaz za to je odkrila raziskava na Rhino in Deadlock komponentah mehanizma v muhah in mušicah. V njih ti dva proteina delujeta kot del kompleksa ki spodbuja transkripcijo piRNA na kromatinu. Njuna odsotnost privede do pomanjkanja piRNA in posledičnega povečanja izražanja TE.

Kljub temu ne vemo kaj je glavni razlog za obstoj tega procesa. Če predlagamo da je to aktivnost TE, bi to pomenilo da pozitivna selekcija spremlja TE raznolikost. Posledično se ekspresija piRNA spreminja z aktivnostjo variacij TE. Tako bi tudi potrdili spopad med TE in piRNA mehanizmom utišanja.

=== KRAB-ZFP ===

Povečanje številčnosti KRAB-ZFP proteinov v genomih sesalcev je postal prepoznavni znak, da le-ti proteini podajajo prilagojen odgovor na TE. Vsi KRAB-ZFP proteini vsebujejo N-kočno KRAB domeno, ki ji sledijo številni različni tipi C2H2 cinkovih prstov. Večina KRAB proteinov je bila do sedaj karakterizirana kot transkripcijski represorji, saj ponavadi KRAB-ZFP s pomočjo cinkovih prstov nase veže DNA ter korepresor KAP1 s pomočjo KRAB domene. KAP1 nato nase veže številne epigenetske modifikatorje kot so histon- in DNA metiltransferaze, ki tvorijo formacijo represivnega kromatina, ki ima za tarčo lokus (mesto na kromosomu). Številni KRAB-ZFP so bili povezani z utišanjem specifičnih TE družin prepoznanih s pomočjo sekvenčno specifičnih DNA-vezavnih interakcij. Predlagano je bilo, da je razlog za hitro evolucijo KRAB-ZFP genov tekmovanje s transpozicijsimi elementi.

=== Protiobrambni mehanizem ===

Tekmovanje med transpozoni in gostiteljskim sistemom kontrole nakazuje na to, da se transpozoni ponavadi izognejo utišanju. Pa vendar obstaja zelo malo primerov, kjer so transpozoni dejansko razvili aktivni mehanizem za pobeg. Trenutno so znani samo trije taki primeri, vsi prihajajo iz rastlin:

•Družina CACTA DNA transpozonov nosi mikro-RNA gen mir820, ki z vezavo zniža ekspresijo de novo metiltransferaznega gena OsDRM2, kar ima za posledico zmanjšanje DNA metilacije številnih transpozicijskih elementov in omogoči izogib utišanju.

•Nekateri transpozicijski elementi izdelajo siRNA, ki lahko vpliva na ekspresijo gostiteljskega gena v trans obliki.

•VANDAL DNA elementi (VANDAL21 in VANDAL6) kodirajo dodatna proteina VANC21 in VANC6, ki inducirata demetilacijo sorodnih elementov VANDAL družine brez, da bi vplivali na metilacijo drugih TE družin. S tem dosežejo specifično sekvenčno protiutišanje, ki promovira njihovo mobilizacijo in omejuje delecijski vpliv njihovega sistema proti utišanju na gostitelja.

== STRATEGIJE POBEGA IN SAMOKONTROLE ==

Zakaj je s strani transpozonov kodiranih tako malo mehanizmov proti utišanju? Glavni razlog je, da se morajo transpozicijski elementi podvojiti v zarodni liniji, kar zelo omeji sposobnost nastanka efektivnega mehanizma proti utišanju. Npr. mehanizem, ki bi blokiral celotno piRNA pot, bi sicer vodil v masovno mobilizacijo različnih transpozonov, vendar hkrati ogrozil gostiteljevo plodnost in tako tudi razmnoževanje transpozonov.

=== Izogib gostiteljskemu nadzoru ===

Kot alternativa, se transpozoni lahko izognejo gostiteljskemu nadzoru, ampak tako, da njihova aktivnost ne vpliva na sposobnost delovanja gostitelja. Kot primer takšnega delovanja poznamo retrotranspozone, ki v navadni vinski mušici “ugrabijo” celice granuloze v jajčniku, da namesto njih sestavljajo RNP komplekse, ki služijo kot transpozicijski intermediati [2]. Te produkti se nato s pomočjo mikrotubulov prenesejo do oocitov, kjer se začne transpozicija. Čeprav so ti retrotranspozoni dovzetni za piRNA utišanje, ko pridejo v oocite, njihovo sestavljanje v permisivnih celicah zmanjša število transpozicijskih korakov, ki so za to dovzetni [3].

=== Ciljne preference ===

Nekateri transpozicijski elementi so razvili tudi mehanizme, ki usmerjajo svoje insercije v “varna zatočišča” oz. regije genoma, ki povzročijo minimalno škodo. Transpozoni, še posebno tisti, ki kolonizirajo kompaktne genome, so večkrat ustvarili mehanizme, ki ciljajo gensko revnejše regije oz. regije ponavljajočih se zaporedij genoma (npr. transpozoni v ribah se integrirajo v bližino tRNA genov in nimajo vpliva na izražanje tRNA, transpozoni v sviloprejkah pa imajo za tarčo telomerne regije). Čeprav mora včasih insercija teh elementov v kompartmentu vznemirit gostiteljsko izražanje gena, je manj verjetno, da bo le-ta škodljiv, kakor bi bil v kodirajočih regijah.

=== Samoregulatorni mehanizmi ===

Transpozoni lahko tudi minimizirajo delecijski vpliv z razvojem samoregulatornega mehanizma. Transpozoni so prisotni v genomu vseh celic in bi se v teoriji lahko mobilizirali tako v zarodni liniji kot somatskih tkivih. Vendar lahko mobilizacija v somatskih tkivih povzroči več škode za organizem, medtem ko ima mobilizacija v zarodni liniji manjši takojšnji vpliv na delovanje gostitelja (dokler ne vpliva na plodnost). Ravno iz tega razloga so transpozoni razvili mehanizme, ki omejujejo ekspresijo samo na zarodno linijo.

Še ena podobna strategija je evolucija suboptimalne transpozicije in samo-obvladovalnega kontrolnega mehanizma števila kopij. transpozoni morajo biti dovolj aktivni, da generirajo nove insercije, vendar ne toliko aktivni, da bi vplivali na delovanje gostitelja. Zato so določeni transpozoni razvili mehanizem, ki zmanjša njihovo aktivnost. Ta regulacija poteka na vsaj tri načine:

•Evolucija suboptimalnih transpozaz

•Inhibicija transpozazne funkcije z agregacijo, ko ekspresija transpozaze doseče določen prag

•Izbira nepopolnih končnih obrnjenih ponovitev, ki zmanjšajo transpozonsko afiniteto in učinkovitost [4].

== VZAJEMNOST TRANSPOZONA IN GOSTITELJA ==
Samoregulacija in doseganje cilja TE lahko zmanjšata njegov škodljiv vpliv na gostitelja, neposredno pa ne zagotavljata selektivne prednosti gostitelja. Vzajemnost se doseže le, če vzdrževanje aktivnosti TE takoj koristi gostitelju. Takih primerov je pri evkariontih opisanih zelo malo, poznamo pa tri možne primere: Telomerni retroelementi pri vinski mušici, z nosilnim elementom telomer preko TBE posredovana preureditev genoma v migetalkarju Oxytricha trifallax in pojavljajoča vloga retrotranspozonov pri sesalcih v zgodnjem embrionalnem razvoju.

=== Retrotranspozoni ohranjajo telomere vinske mušice===
Več vrst vinske mušice je izgubilo gen, ki kodira telomeraze. Pri vseh do sedaj raziskanih vrstah vinske mušice z izjemo ene so njihove telomerne ponovitve nadomestili nizi ne-LTR retrotranspozonov, ki jih skupno imenujemo telomerni retroelementi. Pri vinski mušici telomerni elementi pripadajo trem družinam, ki so sorodni družini Jocker (ang. jockey) ne-LTR transpozonom (Het-A, TAHRE in TART). Slednje so neprekinjeno vstavljene skozi celoten kromosom preko ciljno določene reverzne transkripcije, ki jih podpirajo elementi proizvedeni iz avtonomnih TAHRE in TART kopij. Prepisana mRNA iz vseh treh družin retroelementov je uvožena v jedro, kjer je povezana s proteini, ki so podobni Gag. Gag in reverzne transkriptaze (RT) iz kompleksa Het-A, TAHRE in TART s sorodnimi mRNA tvorijo RNP kompleks, ki je sposoben podaljšati telomere. Pri drugih organizmih pa telomerazna reverzna transkriptaza (TERT) in telomerazna RNA (TR) tvorita telomerazni kompleks, ki vzdržuje telomere.

=== Oxytricha potrebuje aktivne transpozone za svoj razvoj ===
Migetalkarji, kot je O. trifallax, so enocelični evkarionti, ki imajo dve vrsti jeder: trankskripcijski tihi diploidni mikronukleus zarodne linije (MIC) in somatski makronukleus (MAC). Slednji ohranja ekspresijo genov v vegetativnih celicah in je izpeljan iz MIC-a preko obsežnih genomskih prerazporeditev, ki se zgodijo kmalu po spolni konjugaciji. Geni v MIC genomu prekinejo nekodirajoča zaporedja, poznana kot notranja izločena zaporedja (IES), ki morajo biti odstranjena za pravilno delovanje MAC-a. TE obsegajo velik delež IES in veliko prispevajo k velikosti MIC genoma. Postopek izrezovanja in razpletanje IES odstrani pravzaprav vse TE iz MAC genoma. To zahtevno preoblikovanje genoma zahteva sodelovanje družine DNK transpozonov (TBE), ki se aktivno mobilizirajo med mejozo. Eksperimentalno utišanje vseh treh transpozaz družine TBE preko RNAi poškoduje celično rast in povzroči celično smrt, ki se zgodi zaradi okvar zarodne linije ter odpravi TBE in IES. Vendar pa utišanje ene TBE družine ni zadostno za povzročitev takega fenotipa, kar nakazuje, da vse tri TBE družine sodelujejo pri razvoju MAC-a.

=== Vloga TE pri embriogenezi sesalcev ===
Pojavlja se vedno več dokazov, da so retrotranspozoni in proteinska družina ERV-ji tesno prepleteni z embrionalnim razvojem sesalcev. Predvideva se, da k aktivaciji zigotskega genoma prispevata pri miših (MERVL) in ljudeh (HERVL). Visoka stopnja transkripcije več posameznih HERVH lokusov spodbuja nastanek kromatinskih zank in topoloških domen, ki so edinstvene tako za izražanje himernih dolgih nekodirajočih RNA kot tudi za ESC-je.

=== Prikriti konflikti med TE in gostiteljem ===
Prej opisani primeri kažejo, da so lahko vzajemne interakcije med TE in njihovimi gostitelji bolj razširjene kot si dandanes predstavljamo. Še vedno pa ostajajo alternativne interpretacije. Namesto resnične vzajemnosti, se te povezave lahko obravnava kot komenzalizme, kjer imajo korist le TE. Takšna povezava (odvisnost) lahko povzroči konflikt, v primeru ko pride do prenosa v presežek TE, kar oslabi telesno pripravljenost gostitelja, temu pa sledi tekmovanje med gostiteljem in TE za razvoj mehanizmov, ki nadzorujejo ta prenos.

=== Pot do prisvojitve (cooption) ===
Prednost sprejetja modela, ki je osredotočen na sodelovalne interakcije med gostiteljem in traspozonom je, da zagotavlja lažjo pot za prisvojitev TE. Prisvojitev je proces, s katerim naravna selekcija posega v zaporedja TE-jev, da se razvijejo nove funkcije gostitelja. Danes te procesi veljajo za molekularno pot in evolucijske sile, ki vodijo do sodelovanja, vendar pa ostajajo

== VIRI IN LITERATURA ==
1. Cosby RL, Chang N-C, Feschotte C. Host–transposon interactions: conflict, cooperation, and cooption. Genes Dev. 2019;33: 1098–1116. doi:10.1101/gad.327312.119

2. Z. Zhang, J. Xu, B. S. Koppetsch, J. Wang, C. Tipping, S. Ma, Z. Weng, W. E. Theurkauf, P. D. Zamore: Heterotypic piRNA Ping-Pong Requires Qin, a Protein with Both E3 ligase and Tudor Domains, National Library of Medicine, 2012, Molecular cell, 44(4), str.572-584

3. Kaminker JS, Bergman CM, Kronmiller B, Carlson J, Svirskas R, Patel S, et al. The transposable elements of the Drosophila melanogaster euchromatin: a genomics perspective. Genome Biol. 2002;3: RESEARCH0084. doi:10.1186/gb-2002-3-12-research0084

4. Moschetti R, Dimitri P, Caizzi R, Junakovic N. Genomic Instability of I Elements of Drosophila melanogaster in Absence of Dysgenic Crosses. Imhof A, editor. PLoS ONE. 2010;5: e13142. doi:10.1371/journal.pone.0013142

5. Liu D, Chalmers R. Hyperactive mariner transposons are created by mutations that disrupt allosterism and increase the rate of transposon end synapsis. Nucleic Acids Research. 2014;42: 2637–2645. doi:10.1093/nar/gkt1218

6. Li C, Vagin VV, Lee S, Xu J, Ma S, Xi H, Seitz H, Horwich MD, Syrzycka M, Honda BM, Kittler EL, Zapp ML, Klattenhoff C, Schulz N, Theurkauf WE, Weng Z, Zamore PD, Collapse of germline piRNAs in the absence of Argonaute3 reveals somatic piRNAs in flies, 2009, Cell, 137 (3): 509–521

Interakcije transpozon – gostitelj

2022-04-25T13:14:38Z

Sarajeric: /* piRNA-posredovano TE utišanje */

== TEKMOVANJE MED OBRAMBNIMI MEHANIZMI IN TRANSPOZONI ==

Za zaščito pred škodljivimi posledicami transpozicije so evkarionti razvili mehanizme, ki zavirajo transpozonske elemente (TE) pri procesu transkripcije in posttranskripcijsko, kar ustavi rekombinacijo v genomu. TE pa so razvili zaščitni model, ki naj bi omogočil izognitev njihovi represiji. Zaviralni mehanizmi so tudi zadolženi za regulacijo ekspresije genov in zaščito genoma pred eksogenimi patogeni. Ob prisotnosti vseh teh podatkov se moramo vprašati, ali so glavna tarča TE ali je njihovo utišanje samo posledica delovanja teh mehanizmov. To lahko ugotovimo s preučevanjem delovanja mehanizmov.

=== piRNA-posredovano TE utišanje ===

piRNA (piwi-interacting RNA) so majhne RNA molekule najdene v večini mnogoceličarjev. Nastanejo iz večjih prekurzorjev, ki nastanejo na piRNA kodirajočem delu kromatina. Po zorenju, kjer se skrajšajo, se združijo z Argonaute proteini PIWI družine v RNP kompleks. Ti so odgovorni za regulacijo genetskih procesov v celicah zarodnih linij in posttranskripcijsko ter transkripcijsko utišanje TE. Med utišanimi TE so tudi elementi (P element) ki, če neutišani, znižajo plodnost osebka.

Primer tega so odkrili v vinskih mušicah kjer se ob utišani RNA frekvenca transpozicije poveča, kar poškoduje DNA, povzroči avtrofijo spolnih žlez ter sterilnost.

Celoten mehanizem utišanja še ni poznan. Ena izmed bolj priznanih teorij predlaga da (v primeru vinske mušice) PIWI proteina Aub (Aubergine) in Ago3 (Argonaute 3) v citoplazmi povečata efekt piRNA da lahko utiša več TE. piRNA se veže z Aub proteinom. Nastali kompleks cepi transpozonsko kodirajoči transkript. Deli transkripta se vežejo z Ago3 proteinom in nastali kompleks se veže na nove dele piRNA ter jih cepi. Novonastali fragmenti se vežejo na Aub proteine in novonastali kompleks lahko ponovno cepi transpozonski transkript. To se imenuje Ping-pong cikel, ki spada v posttranskripcijsko utišanje TE.

piRNA lahko utiša TE tudi med transkripcijo tako, da zrela molekula vstopi nazaj v jedro, kjer se postopoma vnese v PIWI protein. Nastali kompleks se veže na nastajajočo se RNA verigo TE-ja. Tudi to omogočata Aub in Ago3.

=== Hitro razvijanje piRNA mehanizma ===

Mehanizem se hitro evolucionarno razvija. S ponavljajočimi se geni in pozitivno selekcijo genov je pokazatelj na spopad med obrambnimi mehanizmi in TE.

Pozitivna genska selekcija je posledica hitre diverzitifikacije proteinov gostitelja in patogena (bakterija, virus...) zaradi interakciji med proteini dveh organizmov. S tem dobimo izboljšane proteine (z mutacijami). To se velikokrat pojavlja v nevretenčarskih in ribjih proteinih.

Število utišanih genov je še en faktor, ki bi lahko pojasnil hitro razvijanje mehanizma . Različne študije so odkrile gene, ki kodirajo PIWI proteine, ki so se neodvisno podvojili v raznoraznih organizmih, kar vodi v večje utišanje TE.

Hitro razvijanje lahko vodi tudi v nefunkcionalnost mehanizma. Dokaz za to je odkrila raziskava na Rhino in Deadlock komponentah mehanizma v muhah in mušicah. V njih ti dva proteina delujeta kot del kompleksa ki spodbuja transkripcijo piRNA na kromatinu. Njuna odsotnost privede do pomanjkanja piRNA in posledičnega povečanja izražanja TE.

Kljub temu ne vemo kaj je glavni razlog za obstoj tega procesa. Če predlagamo da je to aktivnost TE, bi to pomenilo da pozitivna selekcija spremlja TE raznolikost. Posledično se ekspresija piRNA spreminja z aktivnostjo variacij TE. Tako bi tudi potrdili spopad med TE in piRNA mehanizmom utišanja.

=== KRAB-ZFP ===

Povečanje številčnosti KRAB-ZFP proteinov v genomih sesalcev je postal prepoznavni znak, da le-ti proteini podajajo prilagojen odgovor na TE. Vsi KRAB-ZFP proteini vsebujejo N-kočno KRAB domeno, ki ji sledijo številni različni tipi C2H2 cinkovih prstov. Večina KRAB proteinov je bila do sedaj karakterizirana kot transkripcijski represorji, saj ponavadi KRAB-ZFP s pomočjo cinkovih prstov nase veže DNA ter korepresor KAP1 s pomočjo KRAB domene. KAP1 nato nase veže številne epigenetske modifikatorje kot so histon- in DNA metiltransferaze, ki tvorijo formacijo represivnega kromatina, ki ima za tarčo lokus (mesto na kromosomu). Številni KRAB-ZFP so bili povezani z utišanjem specifičnih TE družin prepoznanih s pomočjo sekvenčno specifičnih DNA-vezavnih interakcij. Predlagano je bilo, da je razlog za hitro evolucijo KRAB-ZFP genov tekmovanje s transpozicijsimi elementi.

=== Protiobrambni mehanizem ===

Tekmovanje med transpozoni in gostiteljskim sistemom kontrole nakazuje na to, da se transpozoni ponavadi izognejo utišanju. Pa vendar obstaja zelo malo primerov, kjer so transpozoni dejansko razvili aktivni mehanizem za pobeg. Trenutno so znani samo trije taki primeri, vsi prihajajo iz rastlin:

•Družina CACTA DNA transpozonov nosi mikro-RNA gen mir820, ki z vezavo zniža ekspresijo de novo metiltransferaznega gena OsDRM2, kar ima za posledico zmanjšanje DNA metilacije številnih transpozicijskih elementov in omogoči izogib utišanju.

•Nekateri transpozicijski elementi izdelajo siRNA, ki lahko vpliva na ekspresijo gostiteljskega gena v trans obliki.

•VANDAL DNA elementi (VANDAL21 in VANDAL6) kodirajo dodatna proteina VANC21 in VANC6, ki inducirata demetilacijo sorodnih elementov VANDAL družine brez, da bi vplivali na metilacijo drugih TE družin. S tem dosežejo specifično sekvenčno protiutišanje, ki promovira njihovo mobilizacijo in omejuje delecijski vpliv njihovega sistema proti utišanju na gostitelja.

== STRATEGIJE POBEGA IN SAMOKONTROLE ==

Zakaj je s strani transpozonov kodiranih tako malo mehanizmov proti utišanju? Glavni razlog je, da se morajo transpozicijski elementi podvojiti v zarodni liniji, kar zelo omeji sposobnost nastanka efektivnega mehanizma proti utišanju. Npr. mehanizem, ki bi blokiral celotno piRNA pot, bi sicer vodil v masovno mobilizacijo različnih transpozonov, vendar hkrati ogrozil gostiteljevo plodnost in tako tudi razmnoževanje transpozonov.

=== Izogib gostiteljskemu nadzoru ===

Kot alternativa, se transpozoni lahko izognejo gostiteljskemu nadzoru, ampak tako, da njihova aktivnost ne vpliva na sposobnost delovanja gostitelja. Kot primer takšnega delovanja poznamo retrotranspozone, ki v navadni vinski mušici “ugrabijo” celice granuloze v jajčniku, da namesto njih sestavljajo RNP komplekse, ki služijo kot transpozicijski intermediati [2]. Te produkti se nato s pomočjo mikrotubulov prenesejo do oocitov, kjer se začne transpozicija. Čeprav so ti retrotranspozoni dovzetni za piRNA utišanje, ko pridejo v oocite, njihovo sestavljanje v permisivnih celicah zmanjša število transpozicijskih korakov, ki so za to dovzetni [3].

=== Ciljne preference ===

Nekateri transpozicijski elementi so razvili tudi mehanizme, ki usmerjajo svoje insercije v “varna zatočišča” oz. regije genoma, ki povzročijo minimalno škodo. Transpozoni, še posebno tisti, ki kolonizirajo kompaktne genome, so večkrat ustvarili mehanizme, ki ciljajo benigne regije oz. regije ponavljajočih se zaporedij genoma (npr. transpozoni v ribah se integrirajo v bližino tRNA genov in nimajo vpliva na izražanje tRNA, transpozoni v sviloprejkah pa imajo za tarčo telomerne regije). Čeprav mora včasih insercija teh elementov v kompartmentu vznemirit gostiteljsko izražanje gena, je manj verjetno, da bo le-ta škodljiv, kakor bi bil v kodirajočih regijah.

=== Samoregulatorni mehanizmi ===

Transpozoni lahko tudi minimizirajo delecijski vpliv z razvojem samoregulatornega mehanizma. Transpozoni so prisotni v genomu vseh celic in bi se v teoriji lahko mobilizirali tako v zarodni liniji kot somatskih tkivih. Vendar lahko mobilizacija v somatskih tkivih povzroči več škode za organizem, medtem ko ima mobilizacija v zarodni liniji manjši takojšnji vpliv na delovanje gostitelja (dokler ne vpliva na plodnost). Ravno iz tega razloga so transpozoni razvili mehanizme, ki omejujejo ekspresijo samo na zarodno linijo.

Še ena podobna strategija je evolucija suboptimalne transpozicije in samo-obvladovalnega kontrolnega mehanizma števila kopij. transpozoni morajo biti dovolj aktivni, da generirajo nove insercije, vendar ne toliko aktivni, da bi vplivali na delovanje gostitelja. Zato so določeni transpozoni razvili mehanizem, ki zmanjša njihovo aktivnost. Ta regulacija poteka na vsaj tri načine:

•Evolucija suboptimalnih transpozaz

•Inhibicija transpozazne funkcije z agregacijo, ko ekspresija transpozaze doseče določen prag

•Izbira nepopolnih končnih obrnjenih ponovitev, ki zmanjšajo transpozonsko afiniteto in učinkovitost [4].

== VZAJEMNOST TRANSPOZONA IN GOSTITELJA ==
Samoregulacija in doseganje cilja TE lahko zmanjšata njegov škodljiv vpliv na gostitelja, neposredno pa ne zagotavljata selektivne prednosti gostitelja. Vzajemnost se doseže le, če vzdrževanje aktivnosti TE takoj koristi gostitelju. Takih primerov je pri evkariontih opisanih zelo malo, poznamo pa tri možne primere: Telomerni retroelementi pri vinski mušici, z nosilnim elementom telomer preko TBE posredovana preureditev genoma v migetalkarju Oxytricha trifallax in pojavljajoča vloga retrotranspozonov pri sesalcih v zgodnjem embrionalnem razvoju.

=== Retrotranspozoni ohranjajo telomere vinske mušice===
Več vrst vinske mušice je izgubilo gen, ki kodira telomeraze. Pri vseh do sedaj raziskanih vrstah vinske mušice z izjemo ene so njihove telomerne ponovitve nadomestili nizi ne-LTR retrotranspozonov, ki jih skupno imenujemo telomerni retroelementi. Pri vinski mušici telomerni elementi pripadajo trem družinam, ki so sorodni družini Jocker (ang. jockey) ne-LTR transpozonom (Het-A, TAHRE in TART). Slednje so neprekinjeno vstavljene skozi celoten kromosom preko ciljno določene reverzne transkripcije, ki jih podpirajo elementi proizvedeni iz avtonomnih TAHRE in TART kopij. Prepisana mRNA iz vseh treh družin retroelementov je uvožena v jedro, kjer je povezana s proteini, ki so podobni Gag. Gag in reverzne transkriptaze (RT) iz kompleksa Het-A, TAHRE in TART s sorodnimi mRNA tvorijo RNP kompleks, ki je sposoben podaljšati telomere. Pri drugih organizmih pa telomerazna reverzna transkriptaza (TERT) in telomerazna RNA (TR) tvorita telomerazni kompleks, ki vzdržuje telomere.

=== Oxytricha potrebuje aktivne transpozone za svoj razvoj ===
Migetalkarji, kot je O. trifallax, so enocelični evkarionti, ki imajo dve vrsti jeder: trankskripcijski tihi diploidni mikronukleus zarodne linije (MIC) in somatski makronukleus (MAC). Slednji ohranja ekspresijo genov v vegetativnih celicah in je izpeljan iz MIC-a preko obsežnih genomskih prerazporeditev, ki se zgodijo kmalu po spolni konjugaciji. Geni v MIC genomu prekinejo nekodirajoča zaporedja, poznana kot notranja izločena zaporedja (IES), ki morajo biti odstranjena za pravilno delovanje MAC-a. TE obsegajo velik delež IES in veliko prispevajo k velikosti MIC genoma. Postopek izrezovanja in razpletanje IES odstrani pravzaprav vse TE iz MAC genoma. To zahtevno preoblikovanje genoma zahteva sodelovanje družine DNK transpozonov (TBE), ki se aktivno mobilizirajo med mejozo. Eksperimentalno utišanje vseh treh transpozaz družine TBE preko RNAi poškoduje celično rast in povzroči celično smrt, ki se zgodi zaradi okvar zarodne linije ter odpravi TBE in IES. Vendar pa utišanje ene TBE družine ni zadostno za povzročitev takega fenotipa, kar nakazuje, da vse tri TBE družine sodelujejo pri razvoju MAC-a.

=== Vloga TE pri embriogenezi sesalcev ===
Pojavlja se vedno več dokazov, da so retrotranspozoni in proteinska družina ERV-ji tesno prepleteni z embrionalnim razvojem sesalcev. Predvideva se, da k aktivaciji zigotskega genoma prispevata pri miših (MERVL) in ljudeh (HERVL). Visoka stopnja transkripcije več posameznih HERVH lokusov spodbuja nastanek kromatinskih zank in topoloških domen, ki so edinstvene tako za izražanje himernih dolgih nekodirajočih RNA kot tudi za ESC-je.

=== Prikriti konflikti med TE in gostiteljem ===
Prej opisani primeri kažejo, da so lahko vzajemne interakcije med TE in njihovimi gostitelji bolj razširjene kot si dandanes predstavljamo. Še vedno pa ostajajo alternativne interpretacije. Namesto resnične vzajemnosti, se te povezave lahko obravnava kot komenzalizme, kjer imajo korist le TE. Takšna povezava (odvisnost) lahko povzroči konflikt, v primeru ko pride do prenosa v presežek TE, kar oslabi telesno pripravljenost gostitelja, temu pa sledi tekmovanje med gostiteljem in TE za razvoj mehanizmov, ki nadzorujejo ta prenos.

=== Pot do prisvojitve (cooption) ===
Prednost sprejetja modela, ki je osredotočen na sodelovalne interakcije med gostiteljem in traspozonom je, da zagotavlja lažjo pot za prisvojitev TE. Prisvojitev je proces, s katerim naravna selekcija posega v zaporedja TE-jev, da se razvijejo nove funkcije gostitelja. Danes te procesi veljajo za molekularno pot in evolucijske sile, ki vodijo do sodelovanja, vendar pa ostajajo

== VIRI IN LITERATURA ==
1. Z. Zhang, J. Xu, B. S. Koppetsch, J. Wang, C. Tipping, S. Ma, Z. Weng, W. E. Theurkauf, P. D. Zamore: Heterotypic piRNA Ping-Pong Requires Qin, a Protein with Both E3 ligase and Tudor Domains, National Library of Medicine, 2012, Molecular cell, 44(4), str.572-584

2. Kaminker JS, Bergman CM, Kronmiller B, Carlson J, Svirskas R, Patel S, et al. The transposable elements of the Drosophila melanogaster euchromatin: a genomics perspective. Genome Biol. 2002;3: RESEARCH0084. doi:10.1186/gb-2002-3-12-research0084

3. Moschetti R, Dimitri P, Caizzi R, Junakovic N. Genomic Instability of I Elements of Drosophila melanogaster in Absence of Dysgenic Crosses. Imhof A, editor. PLoS ONE. 2010;5: e13142. doi:10.1371/journal.pone.0013142

4. Liu D, Chalmers R. Hyperactive mariner transposons are created by mutations that disrupt allosterism and increase the rate of transposon end synapsis. Nucleic Acids Research. 2014;42: 2637–2645. doi:10.1093/nar/gkt1218

5. Li C, Vagin VV, Lee S, Xu J, Ma S, Xi H, Seitz H, Horwich MD, Syrzycka M, Honda BM, Kittler EL, Zapp ML, Klattenhoff C, Schulz N, Theurkauf WE, Weng Z, Zamore PD, Collapse of germline piRNAs in the absence of Argonaute3 reveals somatic piRNAs in flies, 2009, Cell, 137 (3): 509–521

Interakcije transpozon – gostitelj

2022-04-25T11:20:24Z

Sarajeric: /* Pot sodelovanja (cooption) */

== TEKMOVANJE MED OBRAMBNIMI MEHANIZMI IN TRANSPOZONI ==

Za zaščito pred škodljivimi posledicami transpozicije so evkarionti razvili mehanizme, ki zavirajo transpozonske elemente (TE) pri procesu transkripcije in posttranskripcijsko, kar ustavi rekombinacijo v genomu. TE pa so razvili zaščitni model, ki naj bi omogočil izognitev njihovi represiji. Zaviralni mehanizmi so tudi zadolženi za regulacijo ekspresije genov in zaščito genoma pred eksogenimi patogeni. Ob prisotnosti vseh teh podatkov se moramo vprašati, ali so glavna tarča TE ali je njihovo utišanje samo posledica delovanja teh mehanizmov. To lahko ugotovimo s preučevanjem delovanja mehanizmov.

=== piRNA-posredovano TE utišanje ===

piRNA (piwi-interacting RNA) so majhne RNA molekule najdene v večini mnogoceličarjev. Nastanejo iz večjih prekurzorjev, ki nastanejo na piRNA kodirajočem delu kromatina. Po zorenju (skrajšanju) se združijo z Argonaute proteini PIWI družine v RNP kompleks. Ti so odgovorni za regulacijo genetskih procesov v celicah zarodnih linij in posttranskripcijsko ter transkripcijsko utišanje TE. Med utišanimi TE so tudi elementi (P element) ki, če neutišani, znižajo plodnost osebka.

Ob utišanju piRNA se frekvenca transpozicije poveča, kar poškoduje DNA. Posledično to vodi v zmanšanje spolnih žlez ter motnje v spermatogenezi.

Celoten mehanizem utišanja še ni poznan. Ena izmed bolj priznanih teorij predlaga da PIWI proteina Aub (Aubergine) in Ago3 (Argonaute 3) v citoplazmi povečata efekt piRNA da lahko utiša več TE. piRNA se veže z Aub proteinom. Nastali kompleks cepi transpozonsko kodirajoči transkript. Deli transkripta se vežejo z Ago3 proteinom in nastali kompleks se veže na nove dele piRNA ter jih cepi. Novonastali fragmenti se vežejo na Aub proteine in novonastali kompleks lahko ponovno cepi transpozonski transkript. To se imenuje Ping-pong cikel, ki spada v posttranskripcijsko utišanje TE.

piRNA lahko utiša TE tudi med transkripcijo tako, da zrela molekula vstopi nazaj v jedro, kjer se postopoma vnese v PIWI protein. Nastali kompleks se veže na nastajajočo se RNA verigo TE-ja. Tudi to omogočata Aub in Ago3.

=== Hitro razvijanje piRNA mehanizma ===

Mehanizem se hitro evolucionarno razvija. S ponavljajočimi se geni in pozitivno selekcijo genov je pokazatelj na spopad med obrambnimi mehanizmi in TE.

Pozitivna genska selekcija je posledica hitre diverzitifikacije proteinov gostitelja in patogena (bakterija, virus...) zaradi interakciji med proteini dveh organizmov. S tem dobimo izboljšane proteine (z mutacijami). To se velikokrat pojavlja v nevretenčarskih in ribjih proteinih.

Število utišanih genov je še en faktor, ki bi lahko pojasnil hitro razvijanje mehanizma . Različne študije so odkrile gene, ki kodirajo PIWI proteine, ki so se neodvisno podvojili v raznoraznih organizmih, kar vodi v večje utišanje TE.

Hitro razvijanje lahko vodi tudi v nefunkcionalnost mehanizma. Dokaz za to je odkrila raziskava na Rhino in Deadlock komponentah mehanizma v muhah in mušicah. V njih ti dva proteina delujeta kot del kompleksa ki spodbuja transkripcijo piRNA na kromatinu. Njuna odsotnost privede do pomanjkanja piRNA in posledičnega povečanja izražanja TE.

Kljub temu ne vemo kaj je glavni razlog za obstoj tega procesa. Če predlagamo da je to aktivnost TE, bi to pomenilo da pozitivna selekcija spremlja TE raznolikost. Posledično se ekspresija piRNA spreminja z aktivnostjo variacij TE. Tako bi tudi potrdili spopad med TE in piRNA mehanizmom utišanja.

=== KRAB-ZFP ===

Povečanje številčnosti KRAB-ZFP proteinov v genomih sesalcev je postal prepoznavni znak, da le-ti proteini podajajo prilagojen odgovor na TE. Vsi KRAB-ZFP proteini vsebujejo N-kočno KRAB domeno, ki ji sledijo številni različni tipi C2H2 cinkovih prstov. Večina KRAB proteinov je bila do sedaj karakterizirana kot transkripcijski represorji, saj ponavadi KRAB-ZFP s pomočjo cinkovih prstov nase veže DNA ter korepresor KAP1 s pomočjo KRAB domene. KAP1 nato nase veže številne epigenetske modifikatorje kot so histon- in DNA metiltransferaze, ki tvorijo formacijo represivnega kromatina, ki ima za tarčo lokus (mesto na kromosomu). Številni KRAB-ZFP so bili povezani z utišanjem specifičnih TE družin prepoznanih s pomočjo sekvenčno specifičnih DNA-vezavnih interakcij. Predlagano je bilo, da je razlog za hitro evolucijo KRAB-ZFP genov tekmovanje s transpozicijsimi elementi.

=== Protiobrambni mehanizem ===

Tekmovanje med transpozoni in gostiteljskim sistemom kontrole nakazuje na to, da se transpozoni ponavadi izognejo utišanju. Pa vendar obstaja zelo malo primerov, kjer so transpozoni dejansko razvili aktivni mehanizem za pobeg. Trenutno so znani samo trije taki primeri, vsi prihajajo iz rastlin:

•Družina CACTA DNA transpozonov nosi mikro-RNA gen mir820, ki z vezavo zniža ekspresijo de novo metiltransferaznega gena OsDRM2, kar ima za posledico zmanjšanje DNA metilacije številnih transpozicijskih elementov in omogoči izogib utišanju.

•Nekateri transpozicijski elementi izdelajo siRNA, ki lahko vpliva na ekspresijo gostiteljskega gena v trans obliki.

•VANDAL DNA elementi (VANDAL21 in VANDAL6) kodirajo dodatna proteina VANC21 in VANC6, ki inducirata demetilacijo sorodnih elementov VANDAL družine brez, da bi vplivali na metilacijo drugih TE družin. S tem dosežejo specifično sekvenčno protiutišanje, ki promovira njihovo mobilizacijo in omejuje delecijski vpliv njihovega sistema proti utišanju na gostitelja.

== STRATEGIJE POBEGA IN SAMOKONTROLE ==

Zakaj je s strani transpozonov kodiranih tako malo mehanizmov proti utišanju? Glavni razlog je, da se morajo transpozicijski elementi podvojiti v zarodni liniji, kar zelo omeji sposobnost nastanka efektivnega mehanizma proti utišanju. Npr. mehanizem, ki bi blokiral celotno piRNA pot, bi sicer vodil v masovno mobilizacijo različnih transpozonov, vendar hkrati ogrozil gostiteljevo plodnost in tako tudi razmnoževanje transpozonov.

=== Izogib gostiteljskemu nadzoru ===

Kot alternativa, se transpozoni lahko izognejo gostiteljskemu nadzoru, ampak tako, da njihova aktivnost ne vpliva na sposobnost delovanja gostitelja. Kot primer takšnega delovanja poznamo retrotranspozone, ki v navadni vinski mušici “ugrabijo” celice granuloze v jajčniku, da namesto njih sestavljajo RNP komplekse, ki služijo kot transpozicijski intermediati [2]. Te produkti se nato s pomočjo mikrotubulov prenesejo do oocitov, kjer se začne transpozicija. Čeprav so ti retrotranspozoni dovzetni za piRNA utišanje, ko pridejo v oocite, njihovo sestavljanje v permisivnih celicah zmanjša število transpozicijskih korakov, ki so za to dovzetni [3].

=== Ciljne preference ===

Nekateri transpozicijski elementi so razvili tudi mehanizme, ki usmerjajo svoje insercije v “varna zatočišča” oz. regije genoma, ki povzročijo minimalno škodo. Transpozoni, še posebno tisti, ki kolonizirajo kompaktne genome, so večkrat ustvarili mehanizme, ki ciljajo benigne regije oz. regije ponavljajočih se zaporedij genoma (npr. transpozoni v ribah se integrirajo v bližino tRNA genov in nimajo vpliva na izražanje tRNA, transpozoni v sviloprejkah pa imajo za tarčo telomerne regije). Čeprav mora včasih insercija teh elementov v kompartmentu vznemirit gostiteljsko izražanje gena, je manj verjetno, da bo le-ta škodljiv, kakor bi bil v kodirajočih regijah.

=== Samoregulatorni mehanizmi ===

Transpozoni lahko tudi minimizirajo delecijski vpliv z razvojem samoregulatornega mehanizma. Transpozoni so prisotni v genomu vseh celic in bi se v teoriji lahko mobilizirali tako v zarodni liniji kot somatskih tkivih. Vendar lahko mobilizacija v somatskih tkivih povzroči več škode za organizem, medtem ko ima mobilizacija v zarodni liniji manjši takojšnji vpliv na delovanje gostitelja (dokler ne vpliva na plodnost). Ravno iz tega razloga so transpozoni razvili mehanizme, ki omejujejo ekspresijo samo na zarodno linijo.

Še ena podobna strategija je evolucija suboptimalne transpozicije in samo-obvladovalnega kontrolnega mehanizma števila kopij. transpozoni morajo biti dovolj aktivni, da generirajo nove insercije, vendar ne toliko aktivni, da bi vplivali na delovanje gostitelja. Zato so določeni transpozoni razvili mehanizem, ki zmanjša njihovo aktivnost. Ta regulacija poteka na vsaj tri načine:

•Evolucija suboptimalnih transpozaz

•Inhibicija transpozazne funkcije z agregacijo, ko ekspresija transpozaze doseče določen prag

•Izbira nepopolnih končnih obrnjenih ponovitev, ki zmanjšajo transpozonsko afiniteto in učinkovitost [4].

== VZAJEMNOST TRANSPOZONA IN GOSTITELJA ==
Samoregulacija in doseganje cilja TE lahko zmanjšata njegov škodljiv vpliv na gostitelja, neposredno pa ne zagotavljata selektivne prednosti gostitelja. Vzajemnost se doseže le, če vzdrževanje aktivnosti TE takoj koristi gostitelju. Takih primerov je pri evkariontih opisanih zelo malo, poznamo pa tri možne primere: Telomerni retroelementi pri vinski mušici, z nosilnim elementom telomer preko TBE posredovana preureditev genoma v migetalkarju Oxytricha trifallax in pojavljajoča vloga retrotranspozonov pri sesalcih v zgodnjem embrionalnem razvoju.

=== Retrotranspozoni ohranjajo telomere vinske mušice===
Več vrst vinske mušice je izgubilo gen, ki kodira telomeraze. Pri vseh do sedaj raziskanih vrstah vinske mušice z izjemo ene so njihove telomerne ponovitve nadomestili nizi ne-LTR retrotranspozonov, ki jih skupno imenujemo telomerni retroelementi. Pri vinski mušici telomerni elementi pripadajo trem družinam, ki so sorodni družini Jocker (ang. jockey) ne-LTR transpozonom (Het-A, TAHRE in TART). Slednje so neprekinjeno vstavljene skozi celoten kromosom preko ciljno določene reverzne transkripcije, ki jih podpirajo elementi proizvedeni iz avtonomnih TAHRE in TART kopij. Prepisana mRNA iz vseh treh družin retroelementov je uvožena v jedro, kjer je povezana s proteini, ki so podobni Gag. Gag in reverzne transkriptaze (RT) iz kompleksa Het-A, TAHRE in TART s sorodnimi mRNA tvorijo RNP kompleks, ki je sposoben podaljšati telomere. Pri drugih organizmih pa telomerazna reverzna transkriptaza (TERT) in telomerazna RNA (TR) tvorita telomerazni kompleks, ki vzdržuje telomere.

=== Oxytricha potrebuje aktivne transpozone za svoj razvoj ===
Migetalkarji, kot je O. trifallax, so enocelični evkarionti, ki imajo dve vrsti jeder: trankskripcijski tihi diploidni mikronukleus zarodne linije (MIC) in somatski makronukleus (MAC). Slednji ohranja ekspresijo genov v vegetativnih celicah in je izpeljan iz MIC-a preko obsežnih genomskih prerazporeditev, ki se zgodijo kmalu po spolni konjugaciji. Geni v MIC genomu prekinejo nekodirajoča zaporedja, poznana kot notranja izločena zaporedja (IES), ki morajo biti odstranjena za pravilno delovanje MAC-a. TE obsegajo velik delež IES in veliko prispevajo k velikosti MIC genoma. Postopek izrezovanja in razpletanje IES odstrani pravzaprav vse TE iz MAC genoma. To zahtevno preoblikovanje genoma zahteva sodelovanje družine DNK transpozonov (TBE), ki se aktivno mobilizirajo med mejozo. Eksperimentalno utišanje vseh treh transpozaz družine TBE preko RNAi poškoduje celično rast in povzroči celično smrt, ki se zgodi zaradi okvar zarodne linije ter odpravi TBE in IES. Vendar pa utišanje ene TBE družine ni zadostno za povzročitev takega fenotipa, kar nakazuje, da vse tri TBE družine sodelujejo pri razvoju MAC-a.

=== Vloga TE pri embriogenezi sesalcev ===
Pojavlja se vedno več dokazov, da so retrotranspozoni in proteinska družina ERV-ji tesno prepleteni z embrionalnim razvojem sesalcev. Predvideva se, da k aktivaciji zigotskega genoma prispevata pri miših (MERVL) in ljudeh (HERVL). Visoka stopnja transkripcije več posameznih HERVH lokusov spodbuja nastanek kromatinskih zank in topoloških domen, ki so edinstvene tako za izražanje himernih dolgih nekodirajočih RNA kot tudi za ESC-je.

=== Prikriti konflikti med TE in gostiteljem ===
Prej opisani primeri kažejo, da so lahko vzajemne interakcije med TE in njihovimi gostitelji bolj razširjene kot si dandanes predstavljamo. Še vedno pa ostajajo alternativne interpretacije. Namesto resnične vzajemnosti, se te povezave lahko obravnava kot komenzalizme, kjer imajo korist le TE. Takšna povezava (odvisnost) lahko povzroči konflikt, v primeru ko pride do prenosa v presežek TE, kar oslabi telesno pripravljenost gostitelja, temu pa sledi tekmovanje med gostiteljem in TE za razvoj mehanizmov, ki nadzorujejo ta prenos.

=== Pot do prisvojitve (cooption) ===
Prednost sprejetja modela, ki je osredotočen na sodelovalne interakcije med gostiteljem in traspozonom je, da zagotavlja lažjo pot za prisvojitev TE. Prisvojitev je proces, s katerim naravna selekcija posega v zaporedja TE-jev, da se razvijejo nove funkcije gostitelja. Danes te procesi veljajo za molekularno pot in evolucijske sile, ki vodijo do sodelovanja, vendar pa ostajajo

== VIRI IN LITERATURA ==
1. Z. Zhang, J. Xu, B. S. Koppetsch, J. Wang, C. Tipping, S. Ma, Z. Weng, W. E. Theurkauf, P. D. Zamore: Heterotypic piRNA Ping-Pong Requires Qin, a Protein with Both E3 ligase and Tudor Domains, National Library of Medicine, 2012, Molecular cell, 44(4), str.572-584

2. Kaminker JS, Bergman CM, Kronmiller B, Carlson J, Svirskas R, Patel S, et al. The transposable elements of the Drosophila melanogaster euchromatin: a genomics perspective. Genome Biol. 2002;3: RESEARCH0084. doi:10.1186/gb-2002-3-12-research0084

3. Moschetti R, Dimitri P, Caizzi R, Junakovic N. Genomic Instability of I Elements of Drosophila melanogaster in Absence of Dysgenic Crosses. Imhof A, editor. PLoS ONE. 2010;5: e13142. doi:10.1371/journal.pone.0013142

4. Liu D, Chalmers R. Hyperactive mariner transposons are created by mutations that disrupt allosterism and increase the rate of transposon end synapsis. Nucleic Acids Research. 2014;42: 2637–2645. doi:10.1093/nar/gkt1218

5. Li C, Vagin VV, Lee S, Xu J, Ma S, Xi H, Seitz H, Horwich MD, Syrzycka M, Honda BM, Kittler EL, Zapp ML, Klattenhoff C, Schulz N, Theurkauf WE, Weng Z, Zamore PD, Collapse of germline piRNAs in the absence of Argonaute3 reveals somatic piRNAs in flies, 2009, Cell, 137 (3): 509–521

Interakcije transpozon – gostitelj

2022-04-25T08:49:06Z

Sarajeric: /* piRNA-posredovano TE utišanje */

== TEKMOVANJE MED OBRAMBNIMI MEHANIZMI IN TRANSPOZONI ==

Za zaščito pred škodljivimi posledicami transpozicije so evkarionti razvili mehanizme, ki zavirajo transpozonske elemente (TE) pri procesu transkripcije in posttranskripcijsko, kar ustavi rekombinacijo v genomu. TE pa so razvili zaščitni model, ki naj bi omogočil izognitev njihovi represiji. Zaviralni mehanizmi so tudi zadolženi za regulacijo ekspresije genov in zaščito genoma pred eksogenimi patogeni. Ob prisotnosti vseh teh podatkov se moramo vprašati, ali so glavna tarča TE ali je njihovo utišanje samo posledica delovanja teh mehanizmov. To lahko ugotovimo s preučevanjem delovanja mehanizmov.

=== piRNA-posredovano TE utišanje ===

piRNA (piwi-interacting RNA) so majhne RNA molekule najdene v večini mnogoceličarjev. Nastanejo iz večjih prekurzorjev, ki nastanejo na piRNA kodirajočem delu kromatina. Po zorenju (skrajšanju) se združijo z Argonaute proteini PIWI družine v RNP kompleks. Ti so odgovorni za regulacijo genetskih procesov v celicah zarodnih linij in posttranskripcijsko ter transkripcijsko utišanje TE. Med utišanimi TE so tudi elementi (P element) ki, če neutišani, znižajo plodnost osebka.

Ob utišanju piRNA se frekvenca transpozicije poveča, kar poškoduje DNA. Posledično to vodi v zmanšanje spolnih žlez ter motnje v spermatogenezi.

Celoten mehanizem utišanja še ni poznan. Ena izmed bolj priznanih teorij predlaga da PIWI proteina Aub (Aubergine) in Ago3 (Argonaute 3) v citoplazmi povečata efekt piRNA da lahko utiša več TE. piRNA se veže z Aub proteinom. Nastali kompleks cepi transpozonsko kodirajoči transkript. Deli transkripta se vežejo z Ago3 proteinom in nastali kompleks se veže na nove dele piRNA ter jih cepi. Novonastali fragmenti se vežejo na Aub proteine in novonastali kompleks lahko ponovno cepi transpozonski transkript. To se imenuje Ping-pong cikel, ki spada v posttranskripcijsko utišanje TE.

piRNA lahko utiša TE tudi med transkripcijo tako, da zrela molekula vstopi nazaj v jedro, kjer se postopoma vnese v PIWI protein. Nastali kompleks se veže na nastajajočo se RNA verigo TE-ja. Tudi to omogočata Aub in Ago3.

=== Hitro razvijanje piRNA mehanizma ===

Mehanizem se hitro evolucionarno razvija. S ponavljajočimi se geni in pozitivno selekcijo genov je pokazatelj na spopad med obrambnimi mehanizmi in TE.

Pozitivna genska selekcija je posledica hitre diverzitifikacije proteinov gostitelja in patogena (bakterija, virus...) zaradi interakciji med proteini dveh organizmov. S tem dobimo izboljšane proteine (z mutacijami). To se velikokrat pojavlja v nevretenčarskih in ribjih proteinih.

Število utišanih genov je še en faktor, ki bi lahko pojasnil hitro razvijanje mehanizma . Različne študije so odkrile gene, ki kodirajo PIWI proteine, ki so se neodvisno podvojili v raznoraznih organizmih, kar vodi v večje utišanje TE.

Hitro razvijanje lahko vodi tudi v nefunkcionalnost mehanizma. Dokaz za to je odkrila raziskava na Rhino in Deadlock komponentah mehanizma v muhah in mušicah. V njih ti dva proteina delujeta kot del kompleksa ki spodbuja transkripcijo piRNA na kromatinu. Njuna odsotnost privede do pomanjkanja piRNA in posledičnega povečanja izražanja TE.

Kljub temu ne vemo kaj je glavni razlog za obstoj tega procesa. Če predlagamo da je to aktivnost TE, bi to pomenilo da pozitivna selekcija spremlja TE raznolikost. Posledično se ekspresija piRNA spreminja z aktivnostjo variacij TE. Tako bi tudi potrdili spopad med TE in piRNA mehanizmom utišanja.

=== KRAB-ZFP ===

Povečanje številčnosti KRAB-ZFP proteinov v genomih sesalcev je postal prepoznavni znak, da le-ti proteini podajajo prilagojen odgovor na TE. Vsi KRAB-ZFP proteini vsebujejo N-kočno KRAB domeno, ki ji sledijo številni različni tipi C2H2 cinkovih prstov. Večina KRAB proteinov je bila do sedaj karakterizirana kot transkripcijski represorji, saj ponavadi KRAB-ZFP s pomočjo cinkovih prstov nase veže DNA ter korepresor KAP1 s pomočjo KRAB domene. KAP1 nato nase veže številne epigenetske modifikatorje kot so histon- in DNA metiltransferaze, ki tvorijo formacijo represivnega kromatina, ki ima za tarčo lokus (mesto na kromosomu). Številni KRAB-ZFP so bili povezani z utišanjem specifičnih TE družin prepoznanih s pomočjo sekvenčno specifičnih DNA-vezavnih interakcij. Predlagano je bilo, da je razlog za hitro evolucijo KRAB-ZFP genov tekmovanje s transpozicijsimi elementi.

=== Protiobrambni mehanizem ===

Tekmovanje med transpozoni in gostiteljskim sistemom kontrole nakazuje na to, da se transpozoni ponavadi izognejo utišanju. Pa vendar obstaja zelo malo primerov, kjer so transpozoni dejansko razvili aktivni mehanizem za pobeg. Trenutno so znani samo trije taki primeri, vsi prihajajo iz rastlin:

•Družina CACTA DNA transpozonov nosi mikro-RNA gen mir820, ki z vezavo zniža ekspresijo de novo metiltransferaznega gena OsDRM2, kar ima za posledico zmanjšanje DNA metilacije številnih transpozicijskih elementov in omogoči izogib utišanju.

•Nekateri transpozicijski elementi izdelajo siRNA, ki lahko vpliva na ekspresijo gostiteljskega gena v trans obliki.

•VANDAL DNA elementi (VANDAL21 in VANDAL6) kodirajo dodatna proteina VANC21 in VANC6, ki inducirata demetilacijo sorodnih elementov VANDAL družine brez, da bi vplivali na metilacijo drugih TE družin. S tem dosežejo specifično sekvenčno protiutišanje, ki promovira njihovo mobilizacijo in omejuje delecijski vpliv njihovega sistema proti utišanju na gostitelja.

== STRATEGIJE POBEGA IN SAMOKONTROLE ==

Zakaj je s strani transpozonov kodiranih tako malo mehanizmov proti utišanju? Glavni razlog je, da se morajo transpozicijski elementi podvojiti v zarodni liniji, kar zelo omeji sposobnost nastanka efektivnega mehanizma proti utišanju. Npr. mehanizem, ki bi blokiral celotno piRNA pot, bi sicer vodil v masovno mobilizacijo različnih transpozonov, vendar hkrati ogrozil gostiteljevo plodnost in tako tudi razmnoževanje transpozonov.

=== Izogib gostiteljskemu nadzoru ===

Kot alternativa, se transpozoni lahko izognejo gostiteljskemu nadzoru, ampak tako, da njihova aktivnost ne vpliva na sposobnost delovanja gostitelja. Kot primer takšnega delovanja poznamo retrotranspozone, ki v navadni vinski mušici “ugrabijo” celice granuloze v jajčniku, da namesto njih sestavljajo RNP komplekse, ki služijo kot transpozicijski intermediati [2]. Te produkti se nato s pomočjo mikrotubulov prenesejo do oocitov, kjer se začne transpozicija. Čeprav so ti retrotranspozoni dovzetni za piRNA utišanje, ko pridejo v oocite, njihovo sestavljanje v permisivnih celicah zmanjša število transpozicijskih korakov, ki so za to dovzetni [3].

=== Ciljne preference ===

Nekateri transpozicijski elementi so razvili tudi mehanizme, ki usmerjajo svoje insercije v “varna zatočišča” oz. regije genoma, ki povzročijo minimalno škodo. Transpozoni, še posebno tisti, ki kolonizirajo kompaktne genome, so večkrat ustvarili mehanizme, ki ciljajo benigne regije oz. regije ponavljajočih se zaporedij genoma (npr. transpozoni v ribah se integrirajo v bližino tRNA genov in nimajo vpliva na izražanje tRNA, transpozoni v sviloprejkah pa imajo za tarčo telomerne regije). Čeprav mora včasih insercija teh elementov v kompartmentu vznemirit gostiteljsko izražanje gena, je manj verjetno, da bo le-ta škodljiv, kakor bi bil v kodirajočih regijah.

=== Samoregulatorni mehanizmi ===

Transpozoni lahko tudi minimizirajo delecijski vpliv z razvojem samoregulatornega mehanizma. Transpozoni so prisotni v genomu vseh celic in bi se v teoriji lahko mobilizirali tako v zarodni liniji kot somatskih tkivih. Vendar lahko mobilizacija v somatskih tkivih povzroči več škode za organizem, medtem ko ima mobilizacija v zarodni liniji manjši takojšnji vpliv na delovanje gostitelja (dokler ne vpliva na plodnost). Ravno iz tega razloga so transpozoni razvili mehanizme, ki omejujejo ekspresijo samo na zarodno linijo.

Še ena podobna strategija je evolucija suboptimalne transpozicije in samo-obvladovalnega kontrolnega mehanizma števila kopij. transpozoni morajo biti dovolj aktivni, da generirajo nove insercije, vendar ne toliko aktivni, da bi vplivali na delovanje gostitelja. Zato so določeni transpozoni razvili mehanizem, ki zmanjša njihovo aktivnost. Ta regulacija poteka na vsaj tri načine:

•Evolucija suboptimalnih transpozaz

•Inhibicija transpozazne funkcije z agregacijo, ko ekspresija transpozaze doseče določen prag

•Izbira nepopolnih končnih obrnjenih ponovitev, ki zmanjšajo transpozonsko afiniteto in učinkovitost [4].

== VZAJEMNOST TRANSPOZONA IN GOSTITELJA ==
Samoregulacija in doseganje cilja TE lahko zmanjšata njegov škodljiv vpliv na gostitelja, neposredno pa ne zagotavljata selektivne prednosti gostitelja. Vzajemnost se doseže le, če vzdrževanje aktivnosti TE takoj koristi gostitelju. Takih primerov je pri evkariontih opisanih zelo malo, poznamo pa tri možne primere: Telomerni retroelementi pri vinski mušici, z nosilnim elementom telomer preko TBE posredovana preureditev genoma v migetalkarju Oxytricha trifallax in pojavljajoča vloga retrotranspozonov pri sesalcih v zgodnjem embrionalnem razvoju.

=== Retrotranspozoni ohranjajo telomere vinske mušice===
Več vrst vinske mušice je izgubilo gen, ki kodira telomeraze. Pri vseh do sedaj raziskanih vrstah vinske mušice z izjemo ene so njihove telomerne ponovitve nadomestili nizi ne-LTR retrotranspozonov, ki jih skupno imenujemo telomerni retroelementi. Pri vinski mušici telomerni elementi pripadajo trem družinam, ki so sorodni družini Jocker (ang. jockey) ne-LTR transpozonom (Het-A, TAHRE in TART). Slednje so neprekinjeno vstavljene skozi celoten kromosom preko ciljno določene reverzne transkripcije, ki jih podpirajo elementi proizvedeni iz avtonomnih TAHRE in TART kopij. Prepisana mRNA iz vseh treh družin retroelementov je uvožena v jedro, kjer je povezana s proteini, ki so podobni Gag. Gag in reverzne transkriptaze (RT) iz kompleksa Het-A, TAHRE in TART s sorodnimi mRNA tvorijo RNP kompleks, ki je sposoben podaljšati telomere. Pri drugih organizmih pa telomerazna reverzna transkriptaza (TERT) in telomerazna RNA (TR) tvorita telomerazni kompleks, ki vzdržuje telomere.

=== Oxytricha potrebuje aktivne transpozone za svoj razvoj ===
Migetalkarji, kot je O. trifallax, so enocelični evkarionti, ki imajo dve vrsti jeder: trankskripcijski tihi diploidni mikronukleus zarodne linije (MIC) in somatski makronukleus (MAC). Slednji ohranja ekspresijo genov v vegetativnih celicah in je izpeljan iz MIC-a preko obsežnih genomskih prerazporeditev, ki se zgodijo kmalu po spolni konjugaciji. Geni v MIC genomu prekinejo nekodirajoča zaporedja, poznana kot notranja izločena zaporedja (IES), ki morajo biti odstranjena za pravilno delovanje MAC-a. TE obsegajo velik delež IES in veliko prispevajo k velikosti MIC genoma. Postopek izrezovanja in razpletanje IES odstrani pravzaprav vse TE iz MAC genoma. To zahtevno preoblikovanje genoma zahteva sodelovanje družine DNK transpozonov (TBE), ki se aktivno mobilizirajo med mejozo. Eksperimentalno utišanje vseh treh transpozaz družine TBE preko RNAi poškoduje celično rast in povzroči celično smrt, ki se zgodi zaradi okvar zarodne linije ter odpravi TBE in IES. Vendar pa utišanje ene TBE družine ni zadostno za povzročitev takega fenotipa, kar nakazuje, da vse tri TBE družine sodelujejo pri razvoju MAC-a.

=== Vloga TE pri embriogenezi sesalcev ===
Pojavlja se vedno več dokazov, da so retrotranspozoni in proteinska družina ERV-ji tesno prepleteni z embrionalnim razvojem sesalcev. Predvideva se, da k aktivaciji zigotskega genoma prispevata pri miših (MERVL) in ljudeh (HERVL). Visoka stopnja transkripcije več posameznih HERVH lokusov spodbuja nastanek kromatinskih zank in topoloških domen, ki so edinstvene tako za izražanje himernih dolgih nekodirajočih RNA kot tudi za ESC-je.

=== Prikriti konflikti med TE in gostiteljem ===
Prej opisani primeri kažejo, da so lahko vzajemne interakcije med TE in njihovimi gostitelji bolj razširjene kot si dandanes predstavljamo. Še vedno pa ostajajo alternativne interpretacije. Namesto resnične vzajemnosti, se te povezave lahko obravnava kot komenzalizme, kjer imajo korist le TE. Takšna povezava (odvisnost) lahko povzroči konflikt, v primeru ko pride do prenosa v presežek TE, kar oslabi telesno pripravljenost gostitelja, temu pa sledi tekmovanje med gostiteljem in TE za razvoj mehanizmov, ki nadzorujejo ta prenos.

=== Pot sodelovanja (cooption) ===
Prednost sprejetja modela, ki je osredotočen na sodelovalne interakcije med gostiteljem in traspozonom je, da zagotavlja lažjo pot za koopcijo TE. Koopcija je proces, s katerim naravna selekcija posega v zaporedja TE-jev, da se razvijejo nove funkcije gostitelja. Danes te procesi veljajo za molekularno pot in evolucijske sile, ki vodijo do sodelovanja, vendar pa ostajajo

== VIRI IN LITERATURA ==
1. Z. Zhang, J. Xu, B. S. Koppetsch, J. Wang, C. Tipping, S. Ma, Z. Weng, W. E. Theurkauf, P. D. Zamore: Heterotypic piRNA Ping-Pong Requires Qin, a Protein with Both E3 ligase and Tudor Domains, National Library of Medicine, 2012, Molecular cell, 44(4), str.572-584

2. Kaminker JS, Bergman CM, Kronmiller B, Carlson J, Svirskas R, Patel S, et al. The transposable elements of the Drosophila melanogaster euchromatin: a genomics perspective. Genome Biol. 2002;3: RESEARCH0084. doi:10.1186/gb-2002-3-12-research0084

3. Moschetti R, Dimitri P, Caizzi R, Junakovic N. Genomic Instability of I Elements of Drosophila melanogaster in Absence of Dysgenic Crosses. Imhof A, editor. PLoS ONE. 2010;5: e13142. doi:10.1371/journal.pone.0013142

4. Liu D, Chalmers R. Hyperactive mariner transposons are created by mutations that disrupt allosterism and increase the rate of transposon end synapsis. Nucleic Acids Research. 2014;42: 2637–2645. doi:10.1093/nar/gkt1218

5. Li C, Vagin VV, Lee S, Xu J, Ma S, Xi H, Seitz H, Horwich MD, Syrzycka M, Honda BM, Kittler EL, Zapp ML, Klattenhoff C, Schulz N, Theurkauf WE, Weng Z, Zamore PD, Collapse of germline piRNAs in the absence of Argonaute3 reveals somatic piRNAs in flies, 2009, Cell, 137 (3): 509–521

Talk:Interakcije transpozon – gostitelj

2022-04-25T08:47:14Z

Sarajeric:

Martin Stanonik - Tekmovanje med obrambnimi mehanizmi in transpozoni; podpoglavja 1.1-1.3

Maja Deutsch - Strategije pobega in samokontrole + podpoglavje 1.4

Sara Jerič - Vzajemnost transpozona in gostitelja

Interakcije transpozon – gostitelj

2022-04-25T08:46:31Z

Sarajeric: /* ARMS RACES */

== TEKMOVANJE MED OBRAMBNIMI MEHANIZMI IN TRANSPOZONI ==

Za zaščito pred škodljivimi posledicami transpozicije so evkarionti razvili mehanizme, ki zavirajo transpozonske elemente (TE) pri procesu transkripcije in posttranskripcijsko, kar ustavi rekombinacijo v genomu. TE pa so razvili zaščitni model, ki naj bi omogočil izognitev njihovi represiji. Zaviralni mehanizmi so tudi zadolženi za regulacijo ekspresije genov in zaščito genoma pred eksogenimi patogeni. Ob prisotnosti vseh teh podatkov se moramo vprašati, ali so glavna tarča TE ali je njihovo utišanje samo posledica delovanja teh mehanizmov. To lahko ugotovimo s preučevanjem delovanja mehanizmov.

=== piRNA-posredovano TE utišanje ===

piRNA (piwi-interacting RNA) so majhne RNA molekule najdene v večini mnogoceličarjev. Nastanejo iz večjih prekurzorjev, ki nastanejo na piRNA kodirajočem delu kromatina. Po zorenju (skrajšanju) se združijo z Argonaute proteini PIWI družine v RNP kompleks. Ti so odgovorni za regulacijo genetskih procesov v celicah zarodnih linij in posttranskripcijsko ter transkripcijsko utišanje TE. Med utišanimi TE so tudi elementi (P element) ki, če neutišani, znižajo plodnost osebka.

Ob utišanju piRNA se frekvenca transpozicije poveča, kar poškoduje DNA. Posledično to vodi v zmanšanje spolnih žlez ter motnje v spermatogenezi.

Celoten mehanizem utišanja še ni poznan. Ena izmed bolj priznanih teorij predlaga da PIWI proteina Aub (Aubergine) in Ago3 (Argonaute 3) v citoplazmi povečata efekt piRNA da lahko utiša več TE. piRNA se veže z Aub proteinom. Nastali kompleks cepi transpozonsko kodirajoči transkript. Deli transkripta se vežejo z Ago3 proteinom in nastali kompleks se veže na nove dele piRNA ter jih cepi. Novonastali fragmenti se vežejo na Aub proteine. To se imenuje Ping-pong cikel, ki spada v posttranskripcijsko utišanje TE.

piRNA lahko utiša TE tudi med transkripcijo tako, da zrela molekula vstopi nazaj v jedro, kjer se postopoma vnese v PIWI protein. Nastali kompleks se veže na nastajajočo se RNA verigo TE-ja. Tudi to omogočata Aub in Ago3.

=== Hitro razvijanje piRNA mehanizma ===

Mehanizem se hitro evolucionarno razvija. S ponavljajočimi se geni in pozitivno selekcijo genov je pokazatelj na spopad med obrambnimi mehanizmi in TE.

Pozitivna genska selekcija je posledica hitre diverzitifikacije proteinov gostitelja in patogena (bakterija, virus...) zaradi interakciji med proteini dveh organizmov. S tem dobimo izboljšane proteine (z mutacijami). To se velikokrat pojavlja v nevretenčarskih in ribjih proteinih.

Število utišanih genov je še en faktor, ki bi lahko pojasnil hitro razvijanje mehanizma . Različne študije so odkrile gene, ki kodirajo PIWI proteine, ki so se neodvisno podvojili v raznoraznih organizmih, kar vodi v večje utišanje TE.

Hitro razvijanje lahko vodi tudi v nefunkcionalnost mehanizma. Dokaz za to je odkrila raziskava na Rhino in Deadlock komponentah mehanizma v muhah in mušicah. V njih ti dva proteina delujeta kot del kompleksa ki spodbuja transkripcijo piRNA na kromatinu. Njuna odsotnost privede do pomanjkanja piRNA in posledičnega povečanja izražanja TE.

Kljub temu ne vemo kaj je glavni razlog za obstoj tega procesa. Če predlagamo da je to aktivnost TE, bi to pomenilo da pozitivna selekcija spremlja TE raznolikost. Posledično se ekspresija piRNA spreminja z aktivnostjo variacij TE. Tako bi tudi potrdili spopad med TE in piRNA mehanizmom utišanja.

=== KRAB-ZFP ===

Povečanje številčnosti KRAB-ZFP proteinov v genomih sesalcev je postal prepoznavni znak, da le-ti proteini podajajo prilagojen odgovor na TE. Vsi KRAB-ZFP proteini vsebujejo N-kočno KRAB domeno, ki ji sledijo številni različni tipi C2H2 cinkovih prstov. Večina KRAB proteinov je bila do sedaj karakterizirana kot transkripcijski represorji, saj ponavadi KRAB-ZFP s pomočjo cinkovih prstov nase veže DNA ter korepresor KAP1 s pomočjo KRAB domene. KAP1 nato nase veže številne epigenetske modifikatorje kot so histon- in DNA metiltransferaze, ki tvorijo formacijo represivnega kromatina, ki ima za tarčo lokus (mesto na kromosomu). Številni KRAB-ZFP so bili povezani z utišanjem specifičnih TE družin prepoznanih s pomočjo sekvenčno specifičnih DNA-vezavnih interakcij. Predlagano je bilo, da je razlog za hitro evolucijo KRAB-ZFP genov tekmovanje s transpozicijsimi elementi.

=== Protiobrambni mehanizem ===

Tekmovanje med transpozoni in gostiteljskim sistemom kontrole nakazuje na to, da se transpozoni ponavadi izognejo utišanju. Pa vendar obstaja zelo malo primerov, kjer so transpozoni dejansko razvili aktivni mehanizem za pobeg. Trenutno so znani samo trije taki primeri, vsi prihajajo iz rastlin:

•Družina CACTA DNA transpozonov nosi mikro-RNA gen mir820, ki z vezavo zniža ekspresijo de novo metiltransferaznega gena OsDRM2, kar ima za posledico zmanjšanje DNA metilacije številnih transpozicijskih elementov in omogoči izogib utišanju.

•Nekateri transpozicijski elementi izdelajo siRNA, ki lahko vpliva na ekspresijo gostiteljskega gena v trans obliki.

•VANDAL DNA elementi (VANDAL21 in VANDAL6) kodirajo dodatna proteina VANC21 in VANC6, ki inducirata demetilacijo sorodnih elementov VANDAL družine brez, da bi vplivali na metilacijo drugih TE družin. S tem dosežejo specifično sekvenčno protiutišanje, ki promovira njihovo mobilizacijo in omejuje delecijski vpliv njihovega sistema proti utišanju na gostitelja.

== STRATEGIJE POBEGA IN SAMOKONTROLE ==

Zakaj je s strani transpozonov kodiranih tako malo mehanizmov proti utišanju? Glavni razlog je, da se morajo transpozicijski elementi podvojiti v zarodni liniji, kar zelo omeji sposobnost nastanka efektivnega mehanizma proti utišanju. Npr. mehanizem, ki bi blokiral celotno piRNA pot, bi sicer vodil v masovno mobilizacijo različnih transpozonov, vendar hkrati ogrozil gostiteljevo plodnost in tako tudi razmnoževanje transpozonov.

=== Izogib gostiteljskemu nadzoru ===

Kot alternativa, se transpozoni lahko izognejo gostiteljskemu nadzoru, ampak tako, da njihova aktivnost ne vpliva na sposobnost delovanja gostitelja. Kot primer takšnega delovanja poznamo retrotranspozone, ki v navadni vinski mušici “ugrabijo” celice granuloze v jajčniku, da namesto njih sestavljajo RNP komplekse, ki služijo kot transpozicijski intermediati [2]. Te produkti se nato s pomočjo mikrotubulov prenesejo do oocitov, kjer se začne transpozicija. Čeprav so ti retrotranspozoni dovzetni za piRNA utišanje, ko pridejo v oocite, njihovo sestavljanje v permisivnih celicah zmanjša število transpozicijskih korakov, ki so za to dovzetni [3].

=== Ciljne preference ===

Nekateri transpozicijski elementi so razvili tudi mehanizme, ki usmerjajo svoje insercije v “varna zatočišča” oz. regije genoma, ki povzročijo minimalno škodo. Transpozoni, še posebno tisti, ki kolonizirajo kompaktne genome, so večkrat ustvarili mehanizme, ki ciljajo benigne regije oz. regije ponavljajočih se zaporedij genoma (npr. transpozoni v ribah se integrirajo v bližino tRNA genov in nimajo vpliva na izražanje tRNA, transpozoni v sviloprejkah pa imajo za tarčo telomerne regije). Čeprav mora včasih insercija teh elementov v kompartmentu vznemirit gostiteljsko izražanje gena, je manj verjetno, da bo le-ta škodljiv, kakor bi bil v kodirajočih regijah.

=== Samoregulatorni mehanizmi ===

Transpozoni lahko tudi minimizirajo delecijski vpliv z razvojem samoregulatornega mehanizma. Transpozoni so prisotni v genomu vseh celic in bi se v teoriji lahko mobilizirali tako v zarodni liniji kot somatskih tkivih. Vendar lahko mobilizacija v somatskih tkivih povzroči več škode za organizem, medtem ko ima mobilizacija v zarodni liniji manjši takojšnji vpliv na delovanje gostitelja (dokler ne vpliva na plodnost). Ravno iz tega razloga so transpozoni razvili mehanizme, ki omejujejo ekspresijo samo na zarodno linijo.

Še ena podobna strategija je evolucija suboptimalne transpozicije in samo-obvladovalnega kontrolnega mehanizma števila kopij. transpozoni morajo biti dovolj aktivni, da generirajo nove insercije, vendar ne toliko aktivni, da bi vplivali na delovanje gostitelja. Zato so določeni transpozoni razvili mehanizem, ki zmanjša njihovo aktivnost. Ta regulacija poteka na vsaj tri načine:

•Evolucija suboptimalnih transpozaz

•Inhibicija transpozazne funkcije z agregacijo, ko ekspresija transpozaze doseče določen prag

•Izbira nepopolnih končnih obrnjenih ponovitev, ki zmanjšajo transpozonsko afiniteto in učinkovitost [4].

== VZAJEMNOST TRANSPOZONA IN GOSTITELJA ==
Samoregulacija in doseganje cilja TE lahko zmanjšata njegov škodljiv vpliv na gostitelja, neposredno pa ne zagotavljata selektivne prednosti gostitelja. Vzajemnost se doseže le, če vzdrževanje aktivnosti TE takoj koristi gostitelju. Takih primerov je pri evkariontih opisanih zelo malo, poznamo pa tri možne primere: Telomerni retroelementi pri vinski mušici, z nosilnim elementom telomer preko TBE posredovana preureditev genoma v migetalkarju Oxytricha trifallax in pojavljajoča vloga retrotranspozonov pri sesalcih v zgodnjem embrionalnem razvoju.

=== Retrotranspozoni ohranjajo telomere vinske mušice===
Več vrst vinske mušice je izgubilo gen, ki kodira telomeraze. Pri vseh do sedaj raziskanih vrstah vinske mušice z izjemo ene so njihove telomerne ponovitve nadomestili nizi ne-LTR retrotranspozonov, ki jih skupno imenujemo telomerni retroelementi. Pri vinski mušici telomerni elementi pripadajo trem družinam, ki so sorodni družini Jocker (ang. jockey) ne-LTR transpozonom (Het-A, TAHRE in TART). Slednje so neprekinjeno vstavljene skozi celoten kromosom preko ciljno določene reverzne transkripcije, ki jih podpirajo elementi proizvedeni iz avtonomnih TAHRE in TART kopij. Prepisana mRNA iz vseh treh družin retroelementov je uvožena v jedro, kjer je povezana s proteini, ki so podobni Gag. Gag in reverzne transkriptaze (RT) iz kompleksa Het-A, TAHRE in TART s sorodnimi mRNA tvorijo RNP kompleks, ki je sposoben podaljšati telomere. Pri drugih organizmih pa telomerazna reverzna transkriptaza (TERT) in telomerazna RNA (TR) tvorita telomerazni kompleks, ki vzdržuje telomere.

=== Oxytricha potrebuje aktivne transpozone za svoj razvoj ===
Migetalkarji, kot je O. trifallax, so enocelični evkarionti, ki imajo dve vrsti jeder: trankskripcijski tihi diploidni mikronukleus zarodne linije (MIC) in somatski makronukleus (MAC). Slednji ohranja ekspresijo genov v vegetativnih celicah in je izpeljan iz MIC-a preko obsežnih genomskih prerazporeditev, ki se zgodijo kmalu po spolni konjugaciji. Geni v MIC genomu prekinejo nekodirajoča zaporedja, poznana kot notranja izločena zaporedja (IES), ki morajo biti odstranjena za pravilno delovanje MAC-a. TE obsegajo velik delež IES in veliko prispevajo k velikosti MIC genoma. Postopek izrezovanja in razpletanje IES odstrani pravzaprav vse TE iz MAC genoma. To zahtevno preoblikovanje genoma zahteva sodelovanje družine DNK transpozonov (TBE), ki se aktivno mobilizirajo med mejozo. Eksperimentalno utišanje vseh treh transpozaz družine TBE preko RNAi poškoduje celično rast in povzroči celično smrt, ki se zgodi zaradi okvar zarodne linije ter odpravi TBE in IES. Vendar pa utišanje ene TBE družine ni zadostno za povzročitev takega fenotipa, kar nakazuje, da vse tri TBE družine sodelujejo pri razvoju MAC-a.

=== Vloga TE pri embriogenezi sesalcev ===
Pojavlja se vedno več dokazov, da so retrotranspozoni in proteinska družina ERV-ji tesno prepleteni z embrionalnim razvojem sesalcev. Predvideva se, da k aktivaciji zigotskega genoma prispevata pri miših (MERVL) in ljudeh (HERVL). Visoka stopnja transkripcije več posameznih HERVH lokusov spodbuja nastanek kromatinskih zank in topoloških domen, ki so edinstvene tako za izražanje himernih dolgih nekodirajočih RNA kot tudi za ESC-je.

=== Prikriti konflikti med TE in gostiteljem ===
Prej opisani primeri kažejo, da so lahko vzajemne interakcije med TE in njihovimi gostitelji bolj razširjene kot si dandanes predstavljamo. Še vedno pa ostajajo alternativne interpretacije. Namesto resnične vzajemnosti, se te povezave lahko obravnava kot komenzalizme, kjer imajo korist le TE. Takšna povezava (odvisnost) lahko povzroči konflikt, v primeru ko pride do prenosa v presežek TE, kar oslabi telesno pripravljenost gostitelja, temu pa sledi tekmovanje med gostiteljem in TE za razvoj mehanizmov, ki nadzorujejo ta prenos.

=== Pot sodelovanja (cooption) ===
Prednost sprejetja modela, ki je osredotočen na sodelovalne interakcije med gostiteljem in traspozonom je, da zagotavlja lažjo pot za koopcijo TE. Koopcija je proces, s katerim naravna selekcija posega v zaporedja TE-jev, da se razvijejo nove funkcije gostitelja. Danes te procesi veljajo za molekularno pot in evolucijske sile, ki vodijo do sodelovanja, vendar pa ostajajo

== VIRI IN LITERATURA ==
1. Z. Zhang, J. Xu, B. S. Koppetsch, J. Wang, C. Tipping, S. Ma, Z. Weng, W. E. Theurkauf, P. D. Zamore: Heterotypic piRNA Ping-Pong Requires Qin, a Protein with Both E3 ligase and Tudor Domains, National Library of Medicine, 2012, Molecular cell, 44(4), str.572-584

2. Kaminker JS, Bergman CM, Kronmiller B, Carlson J, Svirskas R, Patel S, et al. The transposable elements of the Drosophila melanogaster euchromatin: a genomics perspective. Genome Biol. 2002;3: RESEARCH0084. doi:10.1186/gb-2002-3-12-research0084

3. Moschetti R, Dimitri P, Caizzi R, Junakovic N. Genomic Instability of I Elements of Drosophila melanogaster in Absence of Dysgenic Crosses. Imhof A, editor. PLoS ONE. 2010;5: e13142. doi:10.1371/journal.pone.0013142

4. Liu D, Chalmers R. Hyperactive mariner transposons are created by mutations that disrupt allosterism and increase the rate of transposon end synapsis. Nucleic Acids Research. 2014;42: 2637–2645. doi:10.1093/nar/gkt1218

5. Li C, Vagin VV, Lee S, Xu J, Ma S, Xi H, Seitz H, Horwich MD, Syrzycka M, Honda BM, Kittler EL, Zapp ML, Klattenhoff C, Schulz N, Theurkauf WE, Weng Z, Zamore PD, Collapse of germline piRNAs in the absence of Argonaute3 reveals somatic piRNAs in flies, 2009, Cell, 137 (3): 509–521

Talk:Interakcije transpozon – gostitelj

2022-04-25T08:40:00Z

Sarajeric:

Martin Stanonik - Arms races; podpoglavja 1.1-1.3

Maja Deutsch - Strategije pobega in samokontrole + podpoglavje 1.4

Sara Jerič - Vzajemnost transpozona in gostitelja

Talk:Interakcije transpozon – gostitelj

2022-04-25T08:39:29Z

Sarajeric: New page: Martin Stanonik - Arms races; podpoglavja 1.1-1.3 Maja Deutsch - Strategije pobega in samokontrole + podpoglavje 1.4 Sara Jerič - Vzajemnost transpozona in gostitelja

Martin Stanonik - Arms races; podpoglavja 1.1-1.3
Maja Deutsch - Strategije pobega in samokontrole + podpoglavje 1.4
Sara Jerič - Vzajemnost transpozona in gostitelja

Interakcije transpozon – gostitelj

2022-04-25T08:37:10Z

Sarajeric:

== ARMS RACES ==

Za zaščito pred škodljivimi posledicami transpozicije so evkarionti razvili mehanizme, ki zavirajo transpozonske elemente (TE) pri procesu transkripcije in posttranskripcijsko, kar ustavi rekombinacijo v genomu. TE pa so razvili zaščitni model, ki naj bi omogočil izognitev njihovi represiji. Zaviralni mehanizmi so tudi zadolženi za regulacijo ekspresije genov in zaščito genoma pred eksogenimi patogeni. Ob prisotnosti vseh teh podatkov se moramo vprašati, ali so glavna tarča TE ali je njihovo utišanje samo posledica delovanja teh mehanizmov. To lahko ugotovimo s preučevanjem delovanja mehanizmov.

=== piRNA-posredovano TE utišanje ===

piRNA (piwi-interacting RNA) so majhne RNA molekule najdene v večini mnogoceličarjev. Nastanejo iz večjih prekurzorjev, ki nastanejo na piRNA kodirajočem delu kromatina. Po zorenju (skrajšanju) se združijo z Argonaute proteini PIWI družine v RNP kompleks. Ti so odgovorni za regulacijo genetskih procesov v celicah zarodnih linij in posttranskripcijsko ter transkripcijsko utišanje TE. Med utišanimi TE so tudi elementi (P element) ki, če neutišani, znižajo plodnost osebka.

Ob utišanju piRNA se frekvenca transpozicije poveča, kar poškoduje DNA. Posledično to vodi v zmanšanje spolnih žlez ter motnje v spermatogenezi.

Celoten mehanizem utišanja še ni poznan. Ena izmed bolj priznanih teorij predlaga da PIWI proteina Aub (Aubergine) in Ago3 (Argonaute 3) v citoplazmi povečata efekt piRNA da lahko utiša več TE. piRNA se veže z Aub proteinom. Nastali kompleks cepi transpozonsko kodirajoči transkript. Deli transkripta se vežejo z Ago3 proteinom in nastali kompleks se veže na nove dele piRNA ter jih cepi. Novonastali fragmenti se vežejo na Aub proteine. To se imenuje Ping-pong cikel, ki spada v posttranskripcijsko utišanje TE.

piRNA lahko utiša TE tudi med transkripcijo tako, da zrela molekula vstopi nazaj v jedro, kjer se postopoma vnese v PIWI protein. Nastali kompleks se veže na nastajajočo se RNA verigo TE-ja. Tudi to omogočata Aub in Ago3.

=== Hitro razvijanje piRNA mehanizma ===

Mehanizem se hitro evolucionarno razvija. S ponavljajočimi se geni in pozitivno selekcijo genov je pokazatelj na spopad med obrambnimi mehanizmi in TE.

Pozitivna genska selekcija je posledica hitre diverzitifikacije proteinov gostitelja in patogena (bakterija, virus...) zaradi interakciji med proteini dveh organizmov. S tem dobimo izboljšane proteine (z mutacijami). To se velikokrat pojavlja v nevretenčarskih in ribjih proteinih.

Število utišanih genov je še en faktor, ki bi lahko pojasnil hitro razvijanje mehanizma . Različne študije so odkrile gene, ki kodirajo PIWI proteine, ki so se neodvisno podvojili v raznoraznih organizmih, kar vodi v večje utišanje TE.

Hitro razvijanje lahko vodi tudi v nefunkcionalnost mehanizma. Dokaz za to je odkrila raziskava na Rhino in Deadlock komponentah mehanizma v muhah in mušicah. V njih ti dva proteina delujeta kot del kompleksa ki spodbuja transkripcijo piRNA na kromatinu. Njuna odsotnost privede do pomanjkanja piRNA in posledičnega povečanja izražanja TE.

Kljub temu ne vemo kaj je glavni razlog za obstoj tega procesa. Če predlagamo da je to aktivnost TE, bi to pomenilo da pozitivna selekcija spremlja TE raznolikost. Posledično se ekspresija piRNA spreminja z aktivnostjo variacij TE. Tako bi tudi potrdili spopad med TE in piRNA mehanizmom utišanja.

=== KRAB-ZFP ===

Povečanje številčnosti KRAB-ZFP proteinov v genomih sesalcev je postal prepoznavni znak, da le-ti proteini podajajo prilagojen odgovor na TE. Vsi KRAB-ZFP proteini vsebujejo N-kočno KRAB domeno, ki ji sledijo številni različni tipi C2H2 cinkovih prstov. Večina KRAB proteinov je bila do sedaj karakterizirana kot transkripcijski represorji, saj ponavadi KRAB-ZFP s pomočjo cinkovih prstov nase veže DNA ter korepresor KAP1 s pomočjo KRAB domene. KAP1 nato nase veže številne epigenetske modifikatorje kot so histon- in DNA metiltransferaze, ki tvorijo formacijo represivnega kromatina, ki ima za tarčo lokus (mesto na kromosomu). Številni KRAB-ZFP so bili povezani z utišanjem specifičnih TE družin prepoznanih s pomočjo sekvenčno specifičnih DNA-vezavnih interakcij. Predlagano je bilo, da je razlog za hitro evolucijo KRAB-ZFP genov tekmovanje s transpozicijsimi elementi.

=== Protiobrambni mehanizem ===

Tekmovanje med transpozoni in gostiteljskim sistemom kontrole nakazuje na to, da se transpozoni ponavadi izognejo utišanju. Pa vendar obstaja zelo malo primerov, kjer so transpozoni dejansko razvili aktivni mehanizem za pobeg. Trenutno so znani samo trije taki primeri, vsi prihajajo iz rastlin:

•Družina CACTA DNA transpozonov nosi mikro-RNA gen mir820, ki z vezavo zniža ekspresijo de novo metiltransferaznega gena OsDRM2, kar ima za posledico zmanjšanje DNA metilacije številnih transpozicijskih elementov in omogoči izogib utišanju.

•Nekateri transpozicijski elementi izdelajo siRNA, ki lahko vpliva na ekspresijo gostiteljskega gena v trans obliki.

•VANDAL DNA elementi (VANDAL21 in VANDAL6) kodirajo dodatna proteina VANC21 in VANC6, ki inducirata demetilacijo sorodnih elementov VANDAL družine brez, da bi vplivali na metilacijo drugih TE družin. S tem dosežejo specifično sekvenčno protiutišanje, ki promovira njihovo mobilizacijo in omejuje delecijski vpliv njihovega sistema proti utišanju na gostitelja.

== STRATEGIJE POBEGA IN SAMOKONTROLE ==

Zakaj je s strani transpozonov kodiranih tako malo mehanizmov proti utišanju? Glavni razlog je, da se morajo transpozicijski elementi podvojiti v zarodni liniji, kar zelo omeji sposobnost nastanka efektivnega mehanizma proti utišanju. Npr. mehanizem, ki bi blokiral celotno piRNA pot, bi sicer vodil v masovno mobilizacijo različnih transpozonov, vendar hkrati ogrozil gostiteljevo plodnost in tako tudi razmnoževanje transpozonov.

=== Izogib gostiteljskemu nadzoru ===

Kot alternativa, se transpozoni lahko izognejo gostiteljskemu nadzoru, ampak tako, da njihova aktivnost ne vpliva na sposobnost delovanja gostitelja. Kot primer takšnega delovanja poznamo retrotranspozone, ki v navadni vinski mušici “ugrabijo” celice granuloze v jajčniku, da namesto njih sestavljajo RNP komplekse, ki služijo kot transpozicijski intermediati [2]. Te produkti se nato s pomočjo mikrotubulov prenesejo do oocitov, kjer se začne transpozicija. Čeprav so ti retrotranspozoni dovzetni za piRNA utišanje, ko pridejo v oocite, njihovo sestavljanje v permisivnih celicah zmanjša število transpozicijskih korakov, ki so za to dovzetni [3].

=== Ciljne preference ===

Nekateri transpozicijski elementi so razvili tudi mehanizme, ki usmerjajo svoje insercije v “varna zatočišča” oz. regije genoma, ki povzročijo minimalno škodo. Transpozoni, še posebno tisti, ki kolonizirajo kompaktne genome, so večkrat ustvarili mehanizme, ki ciljajo benigne regije oz. regije ponavljajočih se zaporedij genoma (npr. transpozoni v ribah se integrirajo v bližino tRNA genov in nimajo vpliva na izražanje tRNA, transpozoni v sviloprejkah pa imajo za tarčo telomerne regije). Čeprav mora včasih insercija teh elementov v kompartmentu vznemirit gostiteljsko izražanje gena, je manj verjetno, da bo le-ta škodljiv, kakor bi bil v kodirajočih regijah.

=== Samoregulatorni mehanizmi ===

Transpozoni lahko tudi minimizirajo delecijski vpliv z razvojem samoregulatornega mehanizma. Transpozoni so prisotni v genomu vseh celic in bi se v teoriji lahko mobilizirali tako v zarodni liniji kot somatskih tkivih. Vendar lahko mobilizacija v somatskih tkivih povzroči več škode za organizem, medtem ko ima mobilizacija v zarodni liniji manjši takojšnji vpliv na delovanje gostitelja (dokler ne vpliva na plodnost). Ravno iz tega razloga so transpozoni razvili mehanizme, ki omejujejo ekspresijo samo na zarodno linijo.

Še ena podobna strategija je evolucija suboptimalne transpozicije in samo-obvladovalnega kontrolnega mehanizma števila kopij. transpozoni morajo biti dovolj aktivni, da generirajo nove insercije, vendar ne toliko aktivni, da bi vplivali na delovanje gostitelja. Zato so določeni transpozoni razvili mehanizem, ki zmanjša njihovo aktivnost. Ta regulacija poteka na vsaj tri načine:

•Evolucija suboptimalnih transpozaz

•Inhibicija transpozazne funkcije z agregacijo, ko ekspresija transpozaze doseče določen prag

•Izbira nepopolnih končnih obrnjenih ponovitev, ki zmanjšajo transpozonsko afiniteto in učinkovitost [4].

== VZAJEMNOST TRANSPOZONA IN GOSTITELJA ==
Samoregulacija in doseganje cilja TE lahko zmanjšata njegov škodljiv vpliv na gostitelja, neposredno pa ne zagotavljata selektivne prednosti gostitelja. Vzajemnost se doseže le, če vzdrževanje aktivnosti TE takoj koristi gostitelju. Takih primerov je pri evkariontih opisanih zelo malo, poznamo pa tri možne primere: Telomerni retroelementi pri vinski mušici, z nosilnim elementom telomer preko TBE posredovana preureditev genoma v migetalkarju Oxytricha trifallax in pojavljajoča vloga retrotranspozonov pri sesalcih v zgodnjem embrionalnem razvoju.

=== Retrotranspozoni ohranjajo telomere vinske mušice===
Več vrst vinske mušice je izgubilo gen, ki kodira telomeraze. Pri vseh do sedaj raziskanih vrstah vinske mušice z izjemo ene so njihove telomerne ponovitve nadomestili nizi ne-LTR retrotranspozonov, ki jih skupno imenujemo telomerni retroelementi. Pri vinski mušici telomerni elementi pripadajo trem družinam, ki so sorodni družini Jocker (ang. jockey) ne-LTR transpozonom (Het-A, TAHRE in TART). Slednje so neprekinjeno vstavljene skozi celoten kromosom preko ciljno določene reverzne transkripcije, ki jih podpirajo elementi proizvedeni iz avtonomnih TAHRE in TART kopij. Prepisana mRNA iz vseh treh družin retroelementov je uvožena v jedro, kjer je povezana s proteini, ki so podobni Gag. Gag in reverzne transkriptaze (RT) iz kompleksa Het-A, TAHRE in TART s sorodnimi mRNA tvorijo RNP kompleks, ki je sposoben podaljšati telomere. Pri drugih organizmih pa telomerazna reverzna transkriptaza (TERT) in telomerazna RNA (TR) tvorita telomerazni kompleks, ki vzdržuje telomere.

=== Oxytricha potrebuje aktivne transpozone za svoj razvoj ===
Migetalkarji, kot je O. trifallax, so enocelični evkarionti, ki imajo dve vrsti jeder: trankskripcijski tihi diploidni mikronukleus zarodne linije (MIC) in somatski makronukleus (MAC). Slednji ohranja ekspresijo genov v vegetativnih celicah in je izpeljan iz MIC-a preko obsežnih genomskih prerazporeditev, ki se zgodijo kmalu po spolni konjugaciji. Geni v MIC genomu prekinejo nekodirajoča zaporedja, poznana kot notranja izločena zaporedja (IES), ki morajo biti odstranjena za pravilno delovanje MAC-a. TE obsegajo velik delež IES in veliko prispevajo k velikosti MIC genoma. Postopek izrezovanja in razpletanje IES odstrani pravzaprav vse TE iz MAC genoma. To zahtevno preoblikovanje genoma zahteva sodelovanje družine DNK transpozonov (TBE), ki se aktivno mobilizirajo med mejozo. Eksperimentalno utišanje vseh treh transpozaz družine TBE preko RNAi poškoduje celično rast in povzroči celično smrt, ki se zgodi zaradi okvar zarodne linije ter odpravi TBE in IES. Vendar pa utišanje ene TBE družine ni zadostno za povzročitev takega fenotipa, kar nakazuje, da vse tri TBE družine sodelujejo pri razvoju MAC-a.

=== Vloga TE pri embriogenezi sesalcev ===
Pojavlja se vedno več dokazov, da so retrotranspozoni in proteinska družina ERV-ji tesno prepleteni z embrionalnim razvojem sesalcev. Predvideva se, da k aktivaciji zigotskega genoma prispevata pri miših (MERVL) in ljudeh (HERVL). Visoka stopnja transkripcije več posameznih HERVH lokusov spodbuja nastanek kromatinskih zank in topoloških domen, ki so edinstvene tako za izražanje himernih dolgih nekodirajočih RNA kot tudi za ESC-je.

=== Prikriti konflikti med TE in gostiteljem ===
Prej opisani primeri kažejo, da so lahko vzajemne interakcije med TE in njihovimi gostitelji bolj razširjene kot si dandanes predstavljamo. Še vedno pa ostajajo alternativne interpretacije. Namesto resnične vzajemnosti, se te povezave lahko obravnava kot komenzalizme, kjer imajo korist le TE. Takšna povezava (odvisnost) lahko povzroči konflikt, v primeru ko pride do prenosa v presežek TE, kar oslabi telesno pripravljenost gostitelja, temu pa sledi tekmovanje med gostiteljem in TE za razvoj mehanizmov, ki nadzorujejo ta prenos.

=== Pot sodelovanja (cooption) ===
Prednost sprejetja modela, ki je osredotočen na sodelovalne interakcije med gostiteljem in traspozonom je, da zagotavlja lažjo pot za koopcijo TE. Koopcija je proces, s katerim naravna selekcija posega v zaporedja TE-jev, da se razvijejo nove funkcije gostitelja. Danes te procesi veljajo za molekularno pot in evolucijske sile, ki vodijo do sodelovanja, vendar pa ostajajo

== VIRI IN LITERATURA ==
1. Z. Zhang, J. Xu, B. S. Koppetsch, J. Wang, C. Tipping, S. Ma, Z. Weng, W. E. Theurkauf, P. D. Zamore: Heterotypic piRNA Ping-Pong Requires Qin, a Protein with Both E3 ligase and Tudor Domains, National Library of Medicine, 2012, Molecular cell, 44(4), str.572-584

2. Kaminker JS, Bergman CM, Kronmiller B, Carlson J, Svirskas R, Patel S, et al. The transposable elements of the Drosophila melanogaster euchromatin: a genomics perspective. Genome Biol. 2002;3: RESEARCH0084. doi:10.1186/gb-2002-3-12-research0084

3. Moschetti R, Dimitri P, Caizzi R, Junakovic N. Genomic Instability of I Elements of Drosophila melanogaster in Absence of Dysgenic Crosses. Imhof A, editor. PLoS ONE. 2010;5: e13142. doi:10.1371/journal.pone.0013142

4. Liu D, Chalmers R. Hyperactive mariner transposons are created by mutations that disrupt allosterism and increase the rate of transposon end synapsis. Nucleic Acids Research. 2014;42: 2637–2645. doi:10.1093/nar/gkt1218

5. Li C, Vagin VV, Lee S, Xu J, Ma S, Xi H, Seitz H, Horwich MD, Syrzycka M, Honda BM, Kittler EL, Zapp ML, Klattenhoff C, Schulz N, Theurkauf WE, Weng Z, Zamore PD, Collapse of germline piRNAs in the absence of Argonaute3 reveals somatic piRNAs in flies, 2009, Cell, 137 (3): 509–521

BIO2 Seminar 2021

2021-11-19T23:52:16Z

Sarajeric: /* Seznam seminarjev */

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

== Seznam seminarjev ==
{| {{table}}
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''priimek, ime'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''poglavje'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''naslov seminarja'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''recenzent 1'''
| align="center" 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'''
|-
| Valte, David||12||Jedrni hormonski receptorji in izražanje genov||Mitkov, Kostadin||Brdnik, Nuša||29/10/21||01/11/21||03/11/21
|-
| Kolar, Alliana||12||Pomen upravljanja z agonisti, antagonisti in signalnimi modulatorji receptorjev abscizinske kisline (ABA) v agronomiji||Vukšinić, Ivana||Premrl, Petja||29/10/21||01/11/21||03/11/21
|-
| Glavnik, Hana||12||S-glutationilacija proteinov kot globalni inhibitor celičnega metabolizma za zmanjšanje občutljivosti signalov vodikovega peroksida||Kovač, Ela||Kavčič, Ema||29/10/21||01/11/21||03/11/21
|-
| Štefan, Urša||12||Signalizacija STING - obseg delovanja in povezava z rakavimi obolenji||Vujović, Nataša||Zajec, Tina||29/10/21||01/11/21||03/11/21
|-
| Butara, Tinkara||12||Transmembranska signalizacija v bakterijskih kemoreceptorjih||Sotlar, Špela||Žnidar, Žan||29/10/21||01/11/21||03/11/21
|-
| Špehar, Pia||12||Integrini in njihova vloga pri vezikularnem transportu||Trošt, Pia||Rus, Metka||05/11/21||08/11/21||10/11/21
|-
| Urh, Tina||12|| Nevrotransmiterji, agonisti in antagonisti kot tarča zdravljenja ||Maučec, Ana||Loborec, Mark||05/11/21||08/11/21||10/11/21
|-
| Rotar, Andraž||12||Vloga signalne poti JAK/STAT in njeni inhibitorji pri človeških boleznih||Priveršek, Maj||Kastelic, Ana||05/11/21||08/11/21||10/11/21
|-
| Starc, Gaja||12||Medsebojni vpliv vodikovega sulfida in drugih signalnih molekul pri uravnavanju signaliziranja celic zapiralk in odzivu na abiotski oziroma biotski stres||Spruk, Teja||Možina, Gašper||05/11/21||08/11/21||10/11/21
|-
| Resnik, Katja||12||Signalna omrežja, ki povzročajo raka||Deutsch, Maja||Sotlar, Pia||05/11/21||08/11/21||10/11/21
|-
| Bohte, Janja||14-15||Vloga in regulacija aerobne glikolize pri hepatocelularnem karcinomu||Valte, David||Mitkov, Kostadin||12/11/21||15/11/21||17/11/21
|-
| Miklošič, Maja||14-15||ni opravila||Kolar, Alliana||Vukšinić, Ivana||12/11/21||15/11/21||17/11/21
|-
| Kovačić, Marko||14-15||Vloga citokinov poddružine IL-1 pri regulaciji glikolize in njihov vpliv na bolezni, povezane z glikolizo||Glavnik, Hana||Kovač, Ela||12/11/21||15/11/21||17/11/21
|-
| Kolbl, Karidia||14-15||Metabolizem možganskega glikogena; povezava z motnjami spanja in glavobolom||Štefan, Urša||Vujović, Nataša||12/11/21||15/11/21||17/11/21
|-
| Kos Thaler, Nuša||14-15||Motnje metabolizma glikogena in njihove posledice||Butara, Tinkara||Sotlar, Špela||12/11/21||15/11/21||17/11/21
|-
| Ažbe, Klara||16||Vpliv metabolitov Krebsovega cikla na fiziologijo in bolezni||Špehar, Pia||Trošt, Pia||19/11/21||22/11/21||24/11/21
|-
| Jerič, Sara||16||Vpliv intermediatov Krebsovega cikla na metiliranje histonov in DNA ter posledično na proces staranja||Urh, Tina||Maučec, Ana||19/11/21||22/11/21||24/11/21
|-
| Mencin, Pia||16||Akonitaza in njena vloga v celici||Rotar, Andraž||Priveršek, Maj||19/11/21||22/11/21||24/11/21
|-
| Weingerl, Zarja||16||Sukcinat in njegova vloga v metabolizmu||Starc, Gaja||Spruk, Teja||19/11/21||22/11/21||24/11/21
|-
| Kartal, Ena||16||Metabolizem lipoične kisline in mitohondrijska redoks regulacija||Resnik, Katja||Deutsch, Maja||19/11/21||22/11/21||24/11/21
|-
| Struna, Gašper||17||||Bohte, Janja||Valte, David||26/11/21||29/11/21||01/12/21
|-
| Špenko, Andrej||17||||Miklošič, Maja||Kolar, Alliana||26/11/21||29/11/21||01/12/21
|-
| Zevnik, Urša||17||Genetske napake mitohondrijske oksidacije maščobnih kislin in karnitinskega transporta||Kovačić, Marko||Glavnik, Hana||26/11/21||29/11/21||01/12/21
|-
| Peternel, Neža||17||Uravnavanje oksidacije maščobnih kislin s prehrano in telesno vadbo||Kolbl, Karidia||Štefan, Urša||26/11/21||29/11/21||01/12/21
|-
| Vidmar, Nik||17||Delovanje in pomen ketonskih telesc||Kos Thaler, Nuša||Butara, Tinkara||26/11/21||29/11/21||01/12/21
|-
| Trebušak, Jan||18||Vloga karbamoil fosfat sintetaze||Ažbe, Klara||Špehar, Pia||03/12/21||06/12/21||08/12/21
|-
| Kores, Lana||18||Urinska bolezen javorjevega sirupa (MSUD)||Jerič, Sara||Urh, Tina||03/12/21||06/12/21||08/12/21
|-
| Razdevšek, Miha||18||Motnje katabolizma glicina||Mencin, Pia||Rotar, Andraž||03/12/21||06/12/21||08/12/21
|-
| Javeršek, Tina||18||Nedavni napredek pri zdravljenju hiperamoniemije||Weingerl, Zarja||Starc, Gaja||03/12/21||06/12/21||08/12/21
|-
| Kočman, Klara||18||||Kartal, Ena||Resnik, Katja||03/12/21||06/12/21||08/12/21
|-
| Jošt, Lev||19||||Struna, Gašper||Bohte, Janja||10/12/21||13/12/21||15/12/21
|-
| Razboršek, Klara||19||Regulacija apoptoze v zdravju in bolezni: uravnoteženo delovanje BCL-2 proteinov ||Špenko, Andrej||Miklošič, Maja||10/12/21||13/12/21||15/12/21
|-
| Rapuš, Špela||19||||Zevnik, Urša||Kovačić, Marko||10/12/21||13/12/21||15/12/21
|-
| Mencigar, Maša||19||Reaktivne kisikove zvrsti in njihova vloga pri rakavih obolenjih||Peternel, Neža||Kolbl, Karidia||10/12/21||13/12/21||15/12/21
|-
| Ivošević, Vanja*gg||19||||Vidmar, Nik||Kos Thaler, Nuša||10/12/21||13/12/21||15/12/21
|-
| Kogovšek, Jan||20||Karbonska anhidraza in molekularna evolucija C4 fotosinteze||Trebušak, Jan||Ažbe, Klara||||||
|-
| Brdnik, Nuša||20||Mehanizmi šaperonov encima Rubisco||Kores, Lana||Jerič, Sara||||||
|-
| Premrl, Petja||20||||Razdevšek, Miha||Mencin, Pia||||||
|-
| Kavčič, Ema||20||Zaloga ogljika in regulacija sinteze celične stene||Javeršek, Tina||Weingerl, Zarja||||||
|-
| Zajec, Tina||20||Morski organizmi - načini avtotrofne fiksacije ogljika razen Calvinovega cikla||Kočman, Klara||Kartal, Ena||||||
|-
| Žnidar, Žan||21||||Jošt, Lev||Struna, Gašper||||||
|-
| Rus, Metka||21||||Razboršek, Klara||Špenko, Andrej||||||
|-
| Loborec, Mark||21||||Rapuš, Špela||Zevnik, Urša||||||
|-
| Kastelic, Ana||21||||Mencigar, Maša||Peternel, Neža||||||
|-
| Možina, Gašper||21||||Ivošević, Vanja||Vidmar, Nik||||||
|-
| Sotlar, Pia||22||||Kogovšek, Jan||Trebušak, Jan||||||
|-
| Mitkov, Kostadin||22||||Brdnik, Nuša||Kores, Lana||||||
|-
| Vukšinić, Ivana||22||Vloga izoencimov biliverdin reduktaze v metabolizmu||Premrl, Petja||Razdevšek, Miha||||||
|-
| Kovač, Ela||22||Aminokislinska regulacija skeletnih mišic||Kavčič, Ema||Javeršek, Tina||||||
|-
| Vujović, Nataša||22||||Zajec, Tina||Kočman, Klara||||||
|-
| Sotlar, Špela||23||||Žnidar, Žan||Jošt, Lev||||||
|-
| Trošt, Pia||23||||Rus, Metka||Razboršek, Klara||||||
|-
| Maučec, Ana||23||Vloga tiroidnih hormonov v kraniofacialnem razvoju||Loborec, Mark||Rapuš, Špela||||||
|-
| Priveršek, Maj||23||||Kastelic, Ana||Mencigar, Maša||||||
|-
| Spruk, Teja||23||||Možina, Gašper||Ivošević, Vanja||||||
|-
| Deutsch, Maja||23||||Sotlar, Pia||Kogovšek, Jan||||||
|}

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

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

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

Za pripravo seminarja velja naslednje: 
* [[BIO2 Povzetki seminarjev 2021|Povzetek seminarja]] opišete na wikiju '''v 200 besedah''' (+- dvajset besed) - najkasneje do dne, ko morate oddati seminar recenzentom.
* Povezavo do povzetka vnesete v tabelo seminarjev tekočega letnika.
* Seminar pripravite v obliki seminarske naloge na ~5–12 straneh A4 (pisava 12, enojni razmak, 2,5 cm robovi). Obseg seminarja naj bo 2700 do 3000 besed , a ne več kot 3500 besed. Seminarska naloga mora vsebovati najmanj tri slike, bolje več. Eno sliko morate narisati sami in to pod sliko posebej označiti. Slika mora imeti legendo in v besedilu mora biti na ustreznem mestu sklic na sliko. 
* Seminar oddajte do datuma oddaje, ki je naveden v tabeli, v elektronski obliki z uporabo [http://bio.ijs.si/~zajec/poslji/ tega obrazca].
* Vsi seminarji so v elektronski obliki dostopni [http://bio.ijs.si/~zajec/poslji/bioseminar/ tukaj].
* Recenzenti do dneva, določenega v tabeli, določijo popravke (v elektronski obliki) in podajo oceno pisnega dela. Popravljen seminar oddajte z uporabo [http://bio.ijs.si/~zajec/poslji/ tega obrazca].
* Ustna predstavitev sledi na dan, ki je vpisan v tabeli. Za predstavitev je na voljo 20–25 minut. Recenzenti morajo biti na predstavitvi prisotni.
* Predstavitvi sledi razprava. Recenzenti podajo oceno predstavitve in postavijo najmanj dve vprašanji. Vsi ostali morajo postaviti še dve dodatni vprašanji v okviru celega seminarskega obdobja. Vprašanja, ki ste jih postavili, vpišite na [https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSdV9OFlNzI3XyS8FRGnuIbG89gwH_36uwz29ocigV--2CXSbQ/viewform tukaj].
* Na dan predstavitve morate docentu še pred predstavitvijo oddati končno (popravljeno) in natisnjeno verzijo seminarja v enem izvodu, elektronsko verzijo seminarja in predstavitev pa oddati na strežnik na dan predstavitve do polnoči.
* Seminarska naloga in povzetek morajo biti v slovenskem jeziku, razen za študente, katerih materni jezik ni slovenščina. Ti lahko oddajo seminar v angleškem jeziku.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

BIO2 Povzetki seminarjev 2021

2021-11-19T23:50:35Z

Sarajeric: /* POVZETKI SEMINARJEV BIOKEMIJA 2021/22 */

= POVZETKI SEMINARJEV BIOKEMIJA 2021/22 =

==Klara Ažbe - Vpliv metabolitov Krebsovega cikla na fiziologijo in bolezni==

Mitohondrij je celični organel, ki pomembno prispeva k delovanju celice. Njegova glavna naloga je proizvodnja energije, poleg tega pa ne smemo zanemariti vloge stranskih produktov, ki ob proizvodnji energije nastanejo. Pri pridobivanje energije ima pomembno vlogo Krebsov cikel, v katerem nastane kar nekaj metabolitov. Njihova pomembnost je bila prvotno prepoznana pri sintezi makromolekul (nukleotidov, proteinov, lipidov), kasneje pa se je izkazalo, da so tudi zelo pomembne signalne molekule, ki nadzorujejo modifikacije kromatina, hipoksični odziv, metilacije DNA in imunski odziv. Količina posameznega intermediata je v celici natančno regulirana, vendar pa se lahko zgodi, da pride do določene mutacije, na primer mutacije encima za razgradnjo metabolita, posledično pa se ta metabolit začne kopičiti v celici. To lahko privede do sprememb v fiziologiji celice in do različnih bolezni, kakšne bodo te spremembe in bolezni pa je odvisno od vrste metabolita. Med bolj vplivne metabolite spadajo acetil-CoA, α-ketoglutarat, sukcinat in fumarat, pomemben je tudi 2-hidroksiglutarat, ki sicer ni intermediat cikla TCA, vendar pa je povezan s ciklom tako, da se sintetizira iz α-ketoglutarata. Ugotovitve, kako povečane količine metabolitov vplivajo na celico in posledično na organizem ter bolezni, so pomembne predvsem za zdravljenje bolezni, zato se za prihodnost pričakuje, da bo še večja količina znanja na tem področju prenesena v klinično uporabo.

==Pia Mencin - Akonitaza in njena vloga v celici==

Načeloma pripisujemo določenemu proteinu eno funkcijo, poznamo pa tudi proteine, ki imajo dve popolnoma različni nalogi v celici. To so tako imenovani »moonlighting proteins« oziroma večnamenski proteini. Tak večnamenski protein je tudi citosolna akonitaza (cAcn). Ko je nanj vezana prostetična skupina: Fe-S kletka, deluje kot katalizator pretvorbe citrata v izocitrat. Ob razdružitvi Fe-S kletke deluje kot IRP1 (odzivni protein za železo). Ta ima zmožnost vezave na mRNA proteinov, ki sodelujejo pri metabolizmu železa, ter tako zagotavlja homeostazo železa v celici. Ob razdružitvi kletke cAcn in nastanku apoencima znanega kot IRP1 pride do konformacijskih sprememb v proteinu pri katerih nastane mesto za vezavo na IRE (odzivni element za železo), to je reža, ki na novo nastane med domenama 3 in 4 cAcn.
Poleg citosolne poznamo tudi mitohondrijsko akonitazo (mAcn), ki je njena izooblika. Sodeluje v TCA ciklu, in sicer katalizira pretvorbo citrata v izocitrat, ter ščiti mtDNA pred oksidativnimi poškodbami.
Proteina sta tarča ROS, ti ju poškodujejo (oksidirajo) in inaktivirajo. mAcn ob inaktivaciji z ROS posredno inhibira nastanek ROS v mitohondriju in tako deluje kot regulator oksidativnega stresa. Za preprečevanje kopičenja oksidirane mAcn v mitohondriju poskrbi Lon proteaza.
Izocima mAcn ter cAcn sta še en izmed mnogih dokazov kako natančno nadzorovano in prepleteno je delovanje procesov v celici.

==Marko Kovačić - Vloga citokinov poddružine IL-1 pri regulaciji glikolize in njihov vpliv na bolezni, povezane z glikolizo==

Citokini so proteini z majhno molekulsko maso (približno 5-25 kDa), ki so pomembni v celičnem signaliziranju. Delujejo tako, da se vežejo na specifične membranske receptorje in s tem regulirajo transkripcijo genov ali njihovih transkripcijskih faktorjev. Tako sprožijo imunski odziv na vnetje, infekcijo ali na druga stanja. S svojimi signalnimi mehanizmi kontrolirajo rast in aktivnost drugih celic imunskega sistema ter krvnih celic. Interlevkini so skupina citokinov, ki imajo različne funkcije, predvsem so pomembni pri komunikaciji med celicami imunskega sistema, pri vnetnih in imunomodulatornih procesih. Citokini IL-1a, IL-1β, IL-1Ra in IL-33 so zelo pomembni člani družine interlevkinov interlevkin-1 (IL-1). Številne raziskave so pokazale, da je ta poddružina interlevkinov pomembna pri regulaciji glikolize, tj. poti, ki je pomembna za pridobivanje energije v obliki ATP. Glikolizo lahko regulirajo na nivoju vnosa glukoze v celice ali pa na nivoju reguliranja glikolitičnih encimov, ker se njihove signalne poti prepletajo s signalnimi potmi, ki so ključne pri regulaciji glikolize. Disregulacija glikolize lahko vodi do številnih bolezni (rak, diabetes tipa 2, reumatoidni artritis, osteoartritis, astma), poddružina IL-1 pa z regulacijo glikolize lahko vpliva na potek le-teh. Vpliv na delovanje citokinov IL-1a, IL-1β, IL-1Ra in IL-33 tako daje številne možnosti pri zdravljenju z glikolizo povezanih bolezni in prav to je predmet številnih raziskav.

==Janja Bohte - Vloga in regulacija aerobne glikolize pri hepatocelularnem karcinomu==

Rak jeter je šesta najpogostejša oblika raka na svetu. Kar 90% primarnih rakov jeter predstavlja hepatocelularni karcinom (HCC). Za zdravljenje te bolezni se med drugim uporabljalo zdravila za zaviranje specifičnih signalnih poti, ki so odgovorne za rast tumorja. Tako zdravilo je sorafenib, zaviralec tirozin kinaze, na katerega organizem zaradi povečane aerobne glikolize v nekem časovnem obdobju razvije odpornost. Aerobna glikoliza oziroma Warburgov učinek je pojav, ko tumorske celice pretvarjajo glukozo v laktat kljub zadostni količini kisika. Prehod z metabolične poti oksidativne fosforilacije na pot glikolize pri HCC spodbuja celično proliferacijo ter ponuja ugodno mikrookolje za napredovanje tumorja. Odgovorna je za regulacijo invazije, metastaze, angiogeneze in odpornosti na zdravila pri HCC. Mehanizem Warburgovega učinka je kompleksen, pomembno vlogo pa imajo trije encimi, ki sodelujejo v sami presnovi glukoze: heksokinaza 2 (HK2), fosfofruktokinaza 1 (PFK1) in piruvat kinaza tipa M2 (PKM2). Ti so regulirani na več načinov in s številnimi transkripcijskimi faktorji ter metaboličnimi potmi, kot so AMPK, PI3K/Akt metabolična pot, HIF-1α, c-Myc ter nekodirajoče RNA. Zaradi pomembne vloge glikolize pri napredovanju tumorja, je usmerjanje na glavne dejavnike na tej poti, kot je inhibicija HK2, PFK ali PKM2, ključnega pomena za razvoj novih terapevtskih pristopov za zdravljenje HCC.

==Urša Štefan - Signalizacija STING - obseg delovanja in povezava z rakavimi obolenji==

Pojav dvovijačne DNA v citosolu je v celici največkrat pokazatelj celične abnormalnosti – virusne okužbe, poškodbe dednega materiala, oksidativnega stresa ali rakave transformacije. Celice so zato razvile načine zaznavanja prisotnosti DNA v citosolu. Eden izmed takšnih je signalna pot STING. Protein ciklična GMP-AMP sintetaza po vezavi z DNA sintetizira cGAMP, ki aktivira protein STING, vezan v membrani endoplazmatskega retikuluma. Ta se transportira do Golgijevega aparata, kjer mu vezava kinaze TBK1 omogoča aktivacijo transkripcijskih faktorjev IRF3 in NF-κB za citokine. Poleg odziva na citosolno DNA protein STING sodeluje tudi v regulaciji celičnega metabolizma, celičnega cikla, pri indukciji avtofagije, regulaciji ravni kalcija in kot senzor poškodb DNA. Zaradi svojega velikega obsega delovanja je signalna pot STING tarča razvoja številnih zdravil, ki pa je do zdaj bil le delno uspešen. Članek opiše signalno pot STING, njene funkcije v celici in na kratko povzame vlogo signalne poti pri zdravljenju rakavih obolenj.

==Hana Glavnik - S-glutationilacija proteinov kot globalni inhibitor celičnega metabolizma za zmanjšanje občutljivosti signalov vodikovega peroksida==

S-glutationilacija proteinov ima v celici pomembno vlogo. Ob zvišanju koncentracije reaktivnih kisikovih spojin (ROS), se v celici vzpostavi stanje oksidativnega stresa. Ker so za celico te spojine toksične, je razvila mehanizme, ki ji pomagajo uravnavati njihovo koncentracijo in zaščitijo ostale spojine v celici pred ireverzibilno oksidacijo. Najbolj pomembna spojina med ROS je vodikov peroksid, ki ima poleg toksičnih vplivov tudi lastnosti sekundarnega sporočevalca. Ob nastopu oksidativnega stresa v celici in povišane koncentracije vodikovega peroksida, zaznata signale encima GRX1 in GRX2, ki glutationilirata proteine z vezavo glutationa (GSH) na tiolne skupine cisteinov (-SH) in jih tako zaščitita pred poškodbami. Hkrati se s potekom S-glutationilacije aktivirajo tiste metabolične poti, pri katerih nastajajo antioksidanti, največkrat NADPH, ki pomagajo razgraditi vodikov peroksid in ostale ROS spojine. Tiste poti, pri katerih nastajajo ROS spojine so inhibirane s strani S-glutationilacije, dokler ne pride do signala, ki ga sprejmeta GRX1/2. To sproži njune deglutationilacijske aktivnosti in z deglutationilacijo encimov se stanje v celici se normalizira in metabolične poti lahko potekajo nemoteno.

==Tinkara Butara - Transmembranska signalizacija v bakterijskih kemoreceptorjih==
Kemotaksija je oblika gibanja, kjer se organizem giba k ugodnemu kemijskemu gradientu ali stran od toksičnega oziroma neugodnega. Oblika gibanja je značilna za premikajoče se bakterije in arheje. Kemotaksija igra pomembno vlogo pri iskanju hrane, oblikovanju biofilma in tudi pri patogenezi. Takšno gibanje, s prepoznavanjem različnih kemijskih zvrsti, nadzorujejo kemoreceptorji. To so transmembranski proteini, ki vežejo snovi iz okolice in tako sprožijo nadaljnjo signalizacijo znotraj celice, ta pa vodi do spremembe v rotaciji bička. Vezava ugodne signalne molekule vodi do konformacijskih sprememb v kemoreceptorju, ki preprečijo avtofosforilacijo kinaze CheA, ki omogoča fosforilacijo proteina CheY. Fosforiliran CheY se namreč veže na motor bička in tako spremeni njegovo rotacijo iz nasprotne smeri urinega kazalca v smer urinega kazalca. Ko biček rotira v smeri urinega kazalca, to spodbudi naključno gibanje v prostoru, ki na novo orientira bakterijsko celico. Če biček rotira v nasprotni smeri urinega kazalca, pa se celica giba naravnost proti ugodnemu kemijskemu gradientu. Prilagoditev na signal nadzorujejo regulatorni proteini (CheR, CheB, za zaključek signala pa je pomemben protein CheZ, ki hidrolizira CheY-P. Kemoreceptorji se nahajajo na polih bakterijske celice in se združujejo v skupke, kar predstavlja dodatno možnost prilagoditve na kemijski signal.

==David Valte - Jedrni hormonski receptorji in izražanje genov==

Jedrni hormonski receptorji (NHR) so poleg g-proteinov, receptorjev z encimsko aktivnostjo in ionskih kanalčkov le še eden od načinov biosignalizacije, ki pa se po načinu delovanja od drugih precej razlikuje. Jedrni hormonski receptorji neposredno vplivajo na transkripcijo in tako posledično tudi na izražanje genov. Z vezavo ligandov, kot so na primer vitamin d, retinoidni hormoni, tiroidni hormoni in steroidi, na receptor, pride na hormonskih receptorjih do konformacijskih sprememb. Spremembe v konformaciji receptorja pa omogočajo interakcije receptorja s specifičnimi sekvencami DNA. Te sekvence imenujemo hormonski odzivni elementi HRE/HREs, HRE se ponavadi nahajajo znotraj promotorja tarčnega gena, na teh mestih NHR delujejo kot aktivatorji transkripcije DNA. Transkripcija DNA povzroči nastanek mRNA z zapisom za nastanek proteinov, katere celica potrebuje, preko teh pa se lahko odzove na zunanje motnje. Prepoznavo zaporedij HRE in vezavo na DNA omogoča specifična sestava jedrnih receptorjev. Te so sestavljeni iz večih domen, vsaka od teh ima specifično funkcijo brez katere delovanje NR ni mogoče. Posebne domene omogočajo prepoznavo HRE, vezavo na DNA in dimerizacijo z drugimi NR. Na hormonske odzivne elemente se lahko NHR vežejo v obliki monomerov, lahko pa se NHR-ji vežejo drug z drugim, tako nastajajo dimeri. Dimeri omogočajo drugačne afinitete za vezavo z DNA.

==Alliana Kolar - Pomen upravljanja z agonisti, antagonisti in signalnimi modulatorji receptorjev abscizinske kisline (ABA) v agronomiji==
Abscizinska kislina (ABA) je naravno prisoten rastlinski hormon, katerega koncentracija se poviša, ko je rastlina pod vplivom stresa in se na stres tudi odzove. Igra vlogo pri zapiranju listnih rež, ko rastlini primanjkuje vode, inhibira kalitev, spodbuja dormanco, vpliva na cvetenje, staranje listov, zorenju plodov ipd. Ker je sintetična ABA nestabilna in ob zunanjem nanosu ne pokaže vpliva na rastlino, je potrebno z modeliranjem antagonistov oziroma agonistov sintetizirati analoge, ki bi bodisi promovirali/oponašali ali zavirali njeno delovanje. Z njimi bi agronomi lahko manipulirali na delovanje rastline in imeli nadzor nad njim, kar bi posledično prineslo večji donos zaradi večje količine in kakovosti proizvodov. Za to pa je potrebno dobro poznati molekulo in njeno biokemijsko delovanje ob signalizaciji in tudi druge spojine, s katerimi regulira procese v rastlini. Ker pa je to področje še dokaj neraziskano in nepojasnjeno, je zelo težko najti prave analoge in dodatno sintetizirati še boljše. Vendar pa po odkritju sintetične molekule pirabaktin, ki je delovala kot primeren agonist, so odkrili še 14 receptorjev ABA, imenovanih PYR (Pyrabactin Resistance)/PYR-like/(RCARs)Regulatory Components of ABA Receptors in s tem še boljše razumeli delovanje ABA in njene signalizacije.

== Gaja Starc - Medsebojni vpliv vodikovega sulfida in drugih signalnih molekul pri uravnavanju signaliziranja celic zapiralk in odzivu na abiotski oziroma biotski stres==

Vse daljša sušna obdobja, visoke temperature in nizka vlažnost, od pritrjenih organizmov zahtevajo prilagoditve, s katerimi lahko izboljšajo uporabo energije in kemijskih virov v raznovrstnih razmerah. Kot mehanizem, ki omogoča nadzor nad ravnotežjem med izgubo vode in izmenjavo plinov, so rastline v krovnih tkivih razvile aktivno regulirane odprtine – reže. Reže so ključne za fiksacijo atmosferskega ogljika pri fotosintezi, hkrati pa rastline zaradi rež izgubijo 95 % vode v ozračje. Regulacija premikanja listnih rež je ključna za uspešno rast in razvoj rastline. Premikanje rež je tesno povezano z zaporedjem kompleksnih procesov zaznavanja, prenosa in uravnavanja signalov v celicah zapiralkah. Vodikov sulfid (H2S) uravnava premikanje celic zapiralk in sodeluje pri uravnavanju in prenosu signalov v organizmih ter tako sodeluje pri prilagajanju rastline na spremembe v okolju in odzivih na abiotski oziroma biotski stres. Novejše študije pri navadnem repnjakovcu (''Arabidopsis thaliana'') so pokazale, da zunanji H2S spodbuja zapiranje listnih rež, pri čemer sodeluje s fitohormoni in signalnimi molekulami. Glavna signalna pot, pri kateri sodeluje, je persulfidacija proteinov – post-translacijska modifikacija pri kateri so tiolne skupine cisteinskih ostankov modificirane v persulfidne. Sodeluje tudi pri uravnavanju aktivnosti ionskih kanalčkov v celicah zapiralkah, ki so ključni pri nadzoru premikanja listnih rež in pomaga omiliti oksidativni stres z vplivom na koncentracijo reaktivnih kisikovih zvrsti v celicah zapiralkah.

== Andraž Rotar - Vloga signalne poti JAK/STAT in njeni inhibitorji pri človeških boleznih==
Signalna pot kinaze janus (angl. janus kinase-JAK) in signalnega prenašalca in aktivatorja transkripcije (angl. signal transducer and activator of transcription-STAT), krajše JAK/STAT, je prisotna v večini večceličnih organizmih. Mehanizem poti je eleganten in presenetljivo preprost način, s katerim zunajcelični faktorji povzročijo gensko izražanje. Prepisani geni so nujni pri bioloških procesih kot so celična rast, diferenciacija, apoptoza in imunskem odzivu. Signalizacija JAK/STAT je v celici močno regulirana. Primarni regulatorji spadajo v tri skupine, in sicer med zaviralce citokinske signalizacije (angl. suppressor of cytokine signaling-SOCS), proteinske inhibitorje aktiviranih STAT (angl. protein inhibitors of activated STAT-PIAS) in protein tirozinske fosfataze (angl. protein tyrosine phosphatase-PTP). Če se v organizmu pojavi okvara signalne poti ali njene regulacije to privede do raznih avtoimunih bolezni kot so revmatoidni artritis, Parkinsonova bolezen ter multipla skleroza. Ker pa pot nadzira tudi celični cikel, lahko mutacije genov, odgovornih za sintezo sestavnih delov poti, privedejo do rakavih obolenj. Da bi se z temi patološkimi stanji lahko spopadali, raziskovalci z veliko vnemo iščejo nove vedno boljše inhibitorje signale poti. Do ne daljnega smo poznali le inhibitorje za JAK, sedaj pa jih razvijajo tudi za STAT. V seminarski nalogi so predstavljeni vsi zgoraj našteti proteini, patološka stanja povezana z JAK/STAT, ter inhibitorji za njihovo zdravljenje.

== Pia Špehar - Integrini in njihova vloga pri vezikularnem transportu==
Integrini so adhezijski receptorski proteini, zgrajeni iz dveh podenot. Imajo mnogo različnih funkcij, in sicer povezujejo citoskelet in zunajcelični matriks, s tem posledično povežejo notranjost celice z njeno okolico. Delujejo kot prenašalci signalov in spodbujevalci celične proliferacije in preživetja. Sodelujejo pri imunskem odzivu, apoptozi, celični diferenciaciji, mnoge raziskave pa so pokazale, da so ključni tudi pri signalizaciji in regulaciji vezikularnega transporta. Ključno vlogo imajo pri eksocitozi biosintetskih in sekretornih veziklov, saj nase vežejo mikrotubule in preko njih usmerjajo vezikle do celične površine. Sodelujejo tudi pri procesu degranulacije v trombocitih in levkocitih, pri agregaciji trombocitov in posledično pri hemostazi, ki je prva stopnja celjenja ran. V citotoksičnih limfocitih prepoznava antigena na tarčni celici povzroči sidranje mikrotubulov na integrine. Ti se nato povežejo z medcelično adhezijsko molekulo in tako sprožijo prenos signala za celično smrt tarčne celice. V trombocitih pa integrin-posredovana degranulacija α-granul omogoči agregacijo trombocitov in s tem nastanek krvnega strdka, ki zaustavi krvavitev. Integrini sodelujejo tudi pri endocitozi, in sicer pri vnosu virusov in zunajceličnih veziklov v celico. V celico se lahko prenese virus, vsebina veziklov ali pa samo signal, ki sproži nadaljnje procese znotraj celice. Pomembni so tudi za prenos signalov pri endocitotskem recikliranju receptorjev tirozin kinaz (RTK).

==Tina Urh - Nevrotransmiterji, agonisti in antagonisti receptorjev kot tarča zdravljenja==
Nevrotransmiterji acetilholin, norepinefrin, dopamin, serotonin, subtanca P, GABA in glutamat posredujejo stimulatorne ali inhibitorne živčne funkcije preko vezave na specifične receptorje. Izločajo se iz avtonomnih živcev, ganglijev, nadledvične žleze, rakavih celic in celic imunskega sistema. Spremenjena komunikacija med živčnim in imunskim sistemom in uporaba receptorskih agonistov/antagonistov je vedno pogosteje tarča zdravljenja nevrodegenerativnih, imunopatoloških in avtoimunskih bolezni. E in NE sta stresna hormona in interagirata z α in β adrenergičnimi receptorji; aktivacija β2-AR (agonist izoprotenerol) spoodbuja rast tumorja. Blokira jo antagonist propranolol. GABA je pomirjevalo in antidiabetično sredstvo, stimulira rakavo proliferacijo preko GABAA; A receptorski agonist je muscimol. Vendar pa je vpliv GABA odvisen od tipa raka in receptorja. Serotonin (5-HT) ima vlogo vazokonstriktorja; proizvajajo ga imunske celice. Antagonisti 5-HT2AR imajo antipsihotične in antidepresivne lastnosti. Povečanje števila receptorjev 5-HT1A kaže na zaviranje izločanja serotonina in posledično povečano depresivnost. Dopamin oz. agonisti DA receptorjev izkazujejo inhibitorni efekt na rast tumorja. Neselektivni agonisti so učinkoviti za zdravljenje bolezni CŽS. Tudi vloge dopamin receptorjev so specifične glede na tip tumorja. Substanca P spada v družino nevropeptidov in spodbuja razvoj raka. Inhibicija receptorja NK-1 s specifičnimi antagonisti povzroči antitumorske učinke. Glutagonski agonisti lahko sprožijo smrt T celic, odvečni Glu vpliva na razvoj epilepsije in raka. Za zdravljenje bi se lahko uporabljalo inhibitorje mGluR1.

== Katja Resnik - Signalna omrežja, ki povzročajo raka ==
Normalno delovanje vsake posamezne celice in posledično organizma kot celote nam omogočajo številni procesi, kjer je ključnega pomena njihova regulacija. Tako lahko spremenjene signalne poti, ki v naših celicah uravnavajo predvsem procese celične proliferacije, diferenciacije, apoptoze in na splošno celičnega cikla privedejo do številnih bolezni, med drugim tudi do razvoja raka. Dve ključni poti, ki sta pri večini človeških oblik raka napačno regulirani sta signalni poti RAS in APC. RAS proteini so vrsta G proteinov, ki regulirajo normalen potek celičnega cikla preko povezovanja z efektorskimi proteini. Onkogene oblike RAS proteinov, ki so posledica mutacij, povzročijo njihovo nenehno aktivnost, kar vodi v transformacijo signalne poti. Ta se odraža v izražanju genov, ki se sicer naj ne bi izražali, kar lahko vodi v nenehno spodbujanje celične proliferacije. Po drugi strani pa do podobnega učinka pride tudi zaradi napak v signalni poti APC, ko okvarjen protein APC ne more več opravljati funkcije zmanjševanja koncentracije ključnega proteina za regulacijo in prehod iz faze celične proliferacije v fazo diferenciacije in staranja celic. Proučevanje takšnih signalnih poti nam omogoča spoznavanje vplivov določenih mutacij na posamezne procese in njihovo prispevanje k razvoju raka. Pomembno je le, da na signalne poti gledamo kot na prepletena omrežja, kar lahko ključno prispeva k razvoju uspešnih zdravil in metod zdravljenja omenjene bolezni.

== Nuša Kos Thaler - Motnje metabolizma glikogena in njihove posledice ==
Glikogen je makromolekula, sestavljena iz enot glukoze, ki jo najdemo predvsem v jetrih in mišicah. Njegov metabolizem je ključnega pomena za pridobivanje in shranjevanje energije v človeškem telesu. Če ne deluje pravilno, lahko povzroča različne bolezni, ki jim s skupnim imenom rečemo bolezni kopičenja glikogena (glycogen storage diseases – GSD). Te so praviloma genetske in povezane z mutacijami genov, ki kodirajo encime za sintezo, razgradnjo ali regulacijo dolžine glikogenskih verig. Pri bolezni kopičenja glikogena tipa I je mutiran encim α-glukoza-6-fosfataza, ki katalizira pretvorbo iz glukoze-6-fosfata v glukozo, kar lahko povzroči hipoglikemijo pacientov. Pri bolezni kopičenja glikogena tipa II je mutiran encim za razgradnjo glikogena v lizosomu (kisla α-glukozidaza). Zaradi neaktivnosti encima se glikogen ne more razgraditi in se nalaga v lizosomih. Če ti počijo, lahko poškodujejo celico, kar privede do mnogih okvar v telesu, predvsem do progresivne mišične oslabelosti. Zelo poseben tip bolezni je Laforina bolezen, kjer se pokaže pomembnost glikogena še v drugih organih, možganih. Pri njej se zgodijo mutacije na genih za laforin in malin, ki skupaj regulirata dolžine stranskih verig glikogena. Pogosta posledica so epileptični napadi. Kljub mnogim raziskavam na tem področju najučinkovitejših rešitev za zdravljenje omenjenih bolezni še nismo odkrili.

== Karidia Kolbl - Metabolizem možganskega glikogena; povezava z motnjami spanja in glavobolom ==
Povezava med funkcijo spanja in nevropsihiatričnimi boleznimi, kot je depresija, ter nevrološkimi motnjami v obliki migren, je danes raziskovano a precej neopredeljeno področje. Nedavne študije so pokazale, da med spancem obnavljamo zaloge glikogena, ki jih med budnostjo porabimo. Kasneje pa so ugotovili, da pomanjkanje spanca povzroča povišano količino možganskega glikogena, kar opisuje “glikogenetska” hipoteza. Ta pravi, da sinteza in poraba glikogena potekata med budnostjo so časno, medtem ko upad prenosa vzdražnostnih signalov med nevroni v stanju spanja ustvarja neravnovesje. Zmanjšana aktivnost se odraža v kopičenju glikogena med spanjem. Njegova vloga je namreč energijsko zalagati celice, še posebej med aktivno nevrološko signalizacijo (sinaptične povezave) in s tem vzpostavljati koncentracijo kalija in glutamata. Pri osebkih, ki pa jim spanca primanjkuje, prihaja do transkripcijskih sprememb, kar lahko povzroča migrene. Njihova raven možganskega glikogena je namreč znatno manjša in so posledično nezmožni ohranjati ustrezne količine kalija in glutamata znotraj in zunaj celic. To se odraža v kortikalni depolarizaciji, ki se širi po možganski skorji med živčnimi vlakni in se elektrofiziološko gledano povezuje z avro (drugo fazo) migrene. Namen seminarske naloge je torej pregled nekaterih ugotovitev in domnev v zvezi z glikogenezo in glikogenolizo, ter posledicami njune aktivnosti.

==Zarja Weingerl - Sukcinat in njegova vloga v metabolizmu==
Sukcinat ima v Krebsovem ciklu vlogo enega od intermediatov. Gre za dianion dikarboksilne kisline, torej se od sukcinske kisline razlikuje le v številu dveh H atomov na karboksilnih skupinah. Njegova vloga v metabolizmu pa ni omejena le na Krebsov cikel. Je namreč pomemben medcelični komunikator ter vpliva na vnetni odziv organizma. Veže se na receptor GPR91, ki je eden od regulatornih modulatorjev pri različnih podskupinah celic, in sodeluje pri regulaciji krvnega tlaka. Sukcinat je lahko eden od vzrokov za nastanek psevdohipoksičnega stanja, ki nastane zaradi aktivacije hipoksijske signalne poti kljub zadostni meri kisika. Deluje lahko kot kemoatraktant (snov, ki inducira premike). Zaradi njegove povezave z GABA šantom (poteka tudi v anaerobnih pogojih) pa sinteza sukcinata ni odvisna le od anaerobnih pogojev, ki so potrebni za delovanje Krebsovega cikla. Sukcinat deluje kot promotor metilacije DNA, ter vpliva na potek sukcinilacije. Sukcinilacija je posttranslacijska modifikacija pri kateri pride do vezave sukcinilnih skupin na lizinske ostanke. Da je zmožen opravljati vse te in še mnoge druge naloge igra pomembno vlogo njegov transport. Transportira se lahko preko obeh membran mitohondrija, ter tako prispe v citosol, možen pa je tudi njegov transport v medcelični prostor.

==Ena Kartal - Lipoična kislina in mitohondrijska redoks regulacija==
Lipoična kislina je kofaktor mitohondrijskih multiencimskih kompleksov, ki vsebuje žveplo, in je kovalentno vezan z encimom preko lizina. Prav zaradi tega, ker se nahaja v vsaki celici v našemu organizmu in kot kofaktor sodeluje pri nastanku energije organizma, je predmet različnih raziskav. Ključna njegova funkcionalna lastnost je, da se lahko podvrže redoks reakcijam. Po vsaki reakciji kjer sodeluje lipoilni kofaktor z svojo disulfidno obliko, ki deluje kot akceptor elektronov, mora potekati reoksidacija dihidrolipoamida, ki jo katalizira flavoencim lipoamid dehidrogenaza. Do danes je lipoična kislina spregledan kofaktor mitohondrijskih multiencimskih kompleksov. Ko so jo prvič izolirali iz živalskih jeter, so jo primerjali z vitaminom B7, ker je povezana z biosintezo maščobnih kislin, SAM (ki sodelujejo pri biosintezi biotina) in biosintezo železo-žveplovega žepka z oksidativno sposobnostjo cikla trikarboksilnih kislin. Danes se uporablja tudi kot prehransko dopolnilo. Pomanjkanje LA kofaktora vodi do disfunkcije bistvenih encimskih kompleksov, ki sodelujejo v mitohondrijskem metabolizmu, kar provzroča različne bolezni. Za zdravljenje bolzni, ki nastajajo zaradi pomanjkanja regulacije lipoilacije encimov, so še vedno potrebne dodatne raziskave, ker še obstajajo neodgovorjena vprašanja glede ''reciklažne poti'' pri biosintezi LA pri ljudeh.

==Sara Jerič - Vpliv intermediatov Krebsovega cikla na metiliranje histonov in DNA ter posledično na proces staranja==
Intermediati cikla citronske kisline imajo pomembno vlogo pri regulaciji epigenetskih in neepigenetskih sprememb. Pri tem so najbolj pomembni 2-oksoglutarat, sukcinat in fumarat, ki z aktivacijo oz. inhibicijo vplivajo na veliko družino encimov dioksidaz, ki so odvisne od 2-oksoglutarata (2-OGDO). Ti encimi pri regulaciji neepigenetskih sprememb vplivajo na sintezo kolagena in nadzorujejo količino kisika v celici (npr. Sprožijo primeren odziv, če pride do hipoksije). Pri regulaciji epigenetskih sprememb pa 2-OGDO encimi vplivajo na metilacijo DNA in histonov ter posledično transkripcijo in izražanjem genov. Metilacija DNA poteka z encimoma DNA metiltranferaza in DNA demetilaza, metilacija histonov pa z encimoma histon metiltransferaza in histon demetilaza. Spremembe pri metilaciji DNA in histonov povzročijo tudi spremembe pri kromatinu, kar pa povezujemo s procesom staranja. S staranjem se torej zmanjša količina obnovitvenih procesov (npr. ob staranju matične celice zmanjšajo količino popravil poškodb tkiv). Proces staranja ni točno programiran v celici, temveč je naključen degradirajoč proces, ki so ga sprožile epigenetske spremembe. Intermediati Krebsovega cikla pa lahko povzročijo tudi epigenetske spremembe, ki se kažejo pri boleznih povezanih s staranjem, npr. Alzheimerjeva bolezen. Čeprav vloga intermediatov Krebsovega cikla in njihov mehanizem pri procesu staranja še ni točno določen, lahko zagotovimo, da predstavljajo enega kjučnih regulatorjev epigenetskih sprememb, ki pa vplivajo na proces staranja.

TBK2020 Povzetki seminarjev

2020-04-19T15:55:45Z

Sarajeric:

=== Gregor Strniša: Vpliv genoma okroglega gobija na njegovo invazivnost===

Invazivne vrste predstavljajo velik problem naši družbi, saj s svojim širjenjem spreminjajo ravnotežje v ekosistemih. Razumevanje njihovega genoma je ključnega pomena za prepoznavanje sposobnosti, ki jim omogočajo prilagajanje na življenje v drugačnih krajih. Okrogli gobi je ena najbolj uspešnih invazivnih vrst, ki se je razširila iz svojega nativnega območja ob Črnem morju vse do Velikih jezer v Ameriki. Znanstveniki so ob primerjavi genoma okroglega gobija z drugimi podobnimi vrstami odkrili nenavadne prilagoditve, zaradi katerih lažje preživi v novih okoljih. Razširjena področja genov za imunski sistem mu omogočajo boljšo obrambo pred drugačnimi mikroorganizmi, ki jih lahko sreča v novem okolju. Povečana so vsa območja genov za nastanek inflamosoma - celične strukture, ki inducira nadzorovano celično smrt preko piroptoze ob detekciji tujih mikroorganizmov. Ima razširjeno območje genov družine CYP (citokromi P450), ki sodelujejo pri razgradnji telesu tujih snovi. Odkrili so še nekaj mutacij genov na receptorjih za vid in voh, za katere pa se še ne ve, ali imajo vpliv na preživetje okroglega gobija v novih okoljih. Nadaljnje raziskave drugih invazivnih vrst bodo pokazale, kako lahko omejimo njihovo širjenje in ohranimo naše ekosisteme.

=== Jan Trebušak:Vbod klopa vrste Amblyomma americanum sproži proizvodnjo IgE in preobčutljivost preko celic T CD4+ in od MyD88 odvisnih poti.===
Alergije, ki jih pri ljudeh sproži vbod klopa so bile zaradi zakasnelih simptomov diagnosticirane šele pred kratkim, predstavljajo pa naraščujočo grožnjo javnemu zdravju. Sindrom alfa-gal je alergija, ki se lahko pojavi, ko gostitelj ob vbodu pride v stik z molekulami galaktoze-alfa-1,3-galaktoze iz klopove sline, to je krvni antigen, ki v klopa pride s pitjem krvi svojega gostitelja. V takih primerih postane oseba alergična na vse vrste mesa, ki vsebujejo omenjeni ogljikov hidrat t.j vse rdeče meso, razen meso višjih primatov in ljudi. Alergija na rdeče meso je ena izmed redkih alergij na hrano, ki lahko sproži hude kožne, gastrointestinalne in respiratorne reakcije, oziroma anafilakso, buren odziv telesa najverjetneje sprožijo specifična protitelesa IgE. Ker so mehanizmi po katerih pride do alergij na hrano slabo poznani, je bil cilj študije razviti mišji model alergijske senzitizacija ob dermalni izpostavitvi klopom, ki bi ga potencialno lahko uporabili za identifikacijo mehanizmov, ki nazdorujejo sprožitev IgE protiteles povezanih z boleznimi, ki jih prenašajo klop.

=== Sara Golob: Vpliv virusa Herpesa simpleksa tipa 1 na razvoj Alzheimerjeve bolezni ===

Pri Alzheimerjevi bolezni pride do padca kognitivnih funkcij, kot so spomin, govor, pozornost, učenje, itd. Razvije se zaradi različnih dejavnikov, ki so lahko dedni ali okoljski. Eden od okoljskih dejavnikov je okužba z virusom Herpes simpleks tip 1. Ta povzroči večje izražanje ε4 alela apolipoproteina E, ki povzroča nalaganje Tau proteina in amiloida beta, ki sestavljata senilne plake pri Alzheimerjevi bolezni. To povezavo so odkrili s protitelesi proti virusu Herpes simpleks tipa 1 ter preko lizosomske okvare, zaradi katere pride do nalaganja amiloida beta v možganih. Dokazana je bila tudi povezava med Alzheimerjevo boleznijo in drugimi boleznimi (epilepsija, demenca, shizofrenija, fibromialgija, demenca), pri katerih je opazna kognitivna disfunkcija. Pri bolnikih z epilepsijo so odkrili amiloidne plake, ki so značilni za Alzheimerjevo bolezen, zaradi česar je večja verjetnost, da oboleli za epilepsijo zbolijo še za Alzheimerjevo boleznijo in obratno. Herpes simpleks virus redko povzroča tudi akutni encefalitis, katerega posledica so epileptični napadi, izguba spomina in spremembe v vedenju. Zato znanstveniki menijo, da je povezava med epilepsijo in Alzheimerjevo boleznijo tudi v apolipoproteinu E.

=== Ena Kartal: Kako celično staranje vodi do nevrodegeneracije ===
Čeprav je bila vzpostavljena povezava med kroničnim vnetjem in nevrodegenerativnimi boleznimi, je bilo veliko odprtih vprašanj v zvezi s tem, kako celično staranje, proces, pri katerem celice, ki se nehajo deliti pod stresom, izločijo mešanico vnetnih beljakovin, vplivajo na te patologije. Raziskovalci poročajo, da staranje v astrocitih, ki je najbolj razširjena vrsta celic v možganih, vodi do škodljive '' ekscitotoksičnosti '' na kortikalnih nevronih, ki so vključeni v spomin.In pri tem pride do Alzheimerjeve bolezni,ki je najpogostejši vzrok demence pri starejših, je nepopravljiva, napredujoča možganska motnja, ki ubija možganske celice in postopoma uničuje spomin.

=== Lenka Stanković: Optimizirano antiangiogeno reprogramiranje tumorskega mikrookolja potencira imunoterapijo CD40 ===

Karakteristika raka je njegova sposobnost spodbujanja angiogeneze, oziroma tvorba novih krvnih žil. Angiogeneza prispeva k rasti in napredovanju tumorja z induciranjem in vzdrževanjem kislega / hipoksičnega in imunosupresivnega okolja. Krvne žile v rakih so pogosto nefunkcionalne in omejujejo promet s T-celicami. Odkritje angiogenih zaviralcev naj bi pripomoglo k zmanjšanju umrljivosti zaradi karcinomov. Tukaj prikazujemo, da imunoterapija proti CD40 poveča tumorsko infiltracijo CD8+T, vendar regresijo tumorja dosežemo močneje, če anti-CD40 kombinirano z dvojno blokado Ang2 in VEGFA. Kombinacija anti-VEGFA, anti-Ang2 in agonističkih protiteles proti anti-CD40 omogoča zavrnitev tumorjev pri sintetičnih modelih tumorjev. Proučevali so odzive tumorjev na anti-VEGFA, anti-Ang2 in agonistična protitelesa proti CD40 v različnih modelih mišjega raka. V raziskavi so pokazali, da kombinacija agonističnih protiteles CD40 z dvojno blokado VEGFA/Ang2 povečuje protitumorski odziv v modelnih raka miši s pomočjo sinergistične regulacije genov in indukcije imunskega permisivnega mikrookruženja tumorja, za katero je značilno provnetno (M1 podobno) aktivacijo makrofagov, vaskularno normalizacija ter izboljšanja infiltracije in prostorska lokalizacija efektorskih T-celic. T-celice pošljejo signale drugim vrstam imunskih celic, vključno s citotoksičnimi T celicami CD8+. Citotoksične T-celice, znane tudi kot CD8 + T-celice, izražajo svoje TCR, ki jih spremlja glikoprotein CD8. CD8 + T-celice so povezane z učinkovitim ubijanjem rakavih celic: med antigensko specifično aktivacijo afiniteta med CD8 glikoproteinom, izraženim s celico CD8 + T, in molekulo MHC razreda I, izraženo z rakavo celico, ohranja obe vrsti celic skupaj. Tesna vezava T celic in rakavih celic skozi kompleks CD8 / TCR in kompleks antigen / MHC-I povzroči, da celice CD8 + T izločajo perforin in grancime, kar vodi v lizo rakavih celic.

=== Nika Tomsič: Pomembnost in delovanje sladkornega prenašalca PfHT1 v parazitu malarije ===
Po oceni World Health Organisation- World malaria report 2019 je v letu 2018 bilo 228 milijonov primerov malarije. Sladkor je glavni vir energije parazita, zato je razumevanje presnove sladkorjev pomembna tema, ki bi lahko predstavljala pomoč pri sestavljanju zdravil in izrivanju tega parazita. Glavna razlika v presnovi sladkorjev med parazitom in drugimi organizmi je prenašalec, ki sladkorje prenaša v celico. Za to je odgovoren šeskotni prenašalec PfHT1, ki je sposoben transportirati bodisi glukozo kot fruktozo. Strukturno pa je zelo podoben prenašalcem človeške celice GLUT. Prenašalec obsega 12 transmembranskih vijačnic, ki tvorijo osrednjo pot za vstop glukoze. Ključni del proteina pa predstavljajo izrastki ki delujejo kot receptorji za sladkorje. Sladkorne prenašalce še nadaljnjo stabilizirajo solne medcelične povezave. Druga velika razlika med PfHT1 in drugimi prenašalci je brez dvoma način odpiranja in zapiranja prenašalca, saj ni sestavljenen samo iz treh običajnih stanj (odprto navznoter, zaprto, odprto navznoter), temveč ga zaznamujejo še dve vmesni stanji (zaprto navznoter in zaprto navzven, angl. inward–occluded in outward-occluded). Nadaljnjo raziskovanje bi torej lahko omogočilo razvoja novih antimalaričnih zdravil, ki blokirajo uvoz sladkorja in zastrašujejo parazita do smrti oz. razvoja novih zaviralcev, ki so bolj specifični za blokiranje funkcije PfHT1, ne da bi pri tem vplivali na transport sladkorja v človeških celicah.

=== Maša Mencigar: Vpliv apoptotskih celic na imunski sistem ===
Apoptotske celice v telesu lahko nadzorujejo imunski sistem in preprečijo nezaželene imunske odzive na telesu lastna tkiva oziroma celice. Avtoimune bolezni so kronične, neozdravljive in predstavlajo velik zdravstven problem, saj bolniki trpijo, hkrati pa povzročajo velike stroške. Znanstveniki iz nemškega centra za raziskave rakavih bolezni (DKFZ - Deutsches Krebsforschungszentrum; angl: German Cancer Research Center) so našli receptor na imunskih celicah miši, ki aktivira ta zaščitni mehanizem in prepreči nevarne avtoimunske reakcije. Ta receptor se imenuje dektin-1, ki ima dvojno vlogo, saj veže beta-glukane in aksin proteine. Pomankanje dektina-1 vodi do simptomov avtoimunih bolezni šele proti koncu življenske dobe. Ključna pa je povezava med encimom NAHPH oksidazo-2 in dektinom-1, zato imajo ljudje, ki nimajo tega encima avtoimune bolezni.

=== Ema Kovačič: Izpostavljenost ploda materini mikrobioti ===
Študija o prehodu materine mikrobiote skozi placento pri otrocih, ki so se rodili s carskim rezom prezgodaj in normalno. Mamam so vzeli brise iz različnih delov telesa, otrokom pa takoj po rojstvu vzorce iz ustne votline in mekonija. Imunski sistem pri otrocih se razvije že v prenatalnem obdobju. Našli so DNK nekaterih bakterij v posteljici, plodovnici in mekoniju, kar kaže, da se zarodek spopade z bakterijami že v prenatalnem obdobju. Odkritje bakterijskih zapisov v materničnem okolju nakazuje na koesistenco mehanizmov za kontorolo izpostavljenosti pri plodu in materini mikrobioti.

=== Zala Puklavec: Globoko učenje void do odkritja novih antibiotikov===
Zaradi naglega pojava bakterij, ki so odporne na antibiotike, raste potreba po odkritju novih antibiotikov. Zato so naučili globoko nevronsko mrežo napovedati molekule, ki imajo antibakterijske lastnosti. S tem računalniškim modelom so odkrili, da ima halicin (c-Jun N-terminal kinase inhibitor SU3327) zelo močne antibakterijske lastnosti. Nadaljni eksperimenti so pokazali, da deluje na drugačen način kot večina antibiotikov. Za razliko od ostalih je halicin proti E.coli bakteriociden, ne le bakteriostatski. Testirali so ga tudi na bakterijah, za katere po mnenju Svetovne zdravstvene organizacije najnujneje potrebujemo neko obliko zdravljenja, in proti veliki večini je deloval zelo uspešno. Z daljšo izpostavljenostjo E.coli halicinu so poskušali izolirati mutantske celice, ki so razvile odpornost nanj, vendar jim ni uspelo, kar kaže na to, da te odpornosti ni možno ali pa se vsaj veliko težje razvije. Z še nekaj eksperimenti pa so prišli do zaključka, da halicin disipatira transmembranski pH potencial in najverjetneje veže Fe3+ pred pH disipacijo in povezavo z membrano.

=== Martin Stanonik: De novo pojavitev adapterskih membranskih proteinov iz timinsko bogatih genskih sekvenc===
Odkrivamo vedno več proteinov, ki so nastali iz de novo genov. To pomeni, da so se kodirali iz nekodirajočih delov DNA, kar velja za redek proces. V laboratorijskih poskusih je preveliko izražanje teh nastajajočih genov omogočalo boljše delovanje celice v primerjavi z prevelikim izražanjem že vzpostavljenih genov in motenje tega procesa ni vplivalo na delovanje celice. za osebek so uporabili kvas, saj glive kvasovke vsebujejo najboljše lastnosti za izražanje genov.To prikazuje velik potencial, še posebej za timinsko bogate sekvence za izdelavo transmembranskih proteinov. Iz kombinacij različnih analiz je bil predlagan nov model genskega nastanka. Ta odkritja, bi lahko omogočala nov način izdelave polipeptidov, ki nastanejo iz teh, de novo, delov DNA.

=== Klara Kočman: Koronavirus: SARS-CoV in SARS-CoV-2 ===
Koronavirusi so veliki, pozitivni RNA virusi. Okuženost z virusom lahko opazimo z značilni simptomi kot so vročina, kašelj in pomanjkanje zraka. Najnovejši tip koronavirusa, SARS-CoV-2, tudi 2019-nCoV, se je prvič pojavil 31. decembra 2019 v mestu Wuhan na Kitajskem. Transport virusa s človeka na človeka je pogost pri telesnih stikih z bolnikom. SARS-CoV-2 primerjajo z virusama MERS-CoV in SARS-CoV. Na podlagi celotne analize genoma in proteinov je virus bližje SARS-CoV kot MERS-CoV, saj obstaja več kot 90% genetska podobnost s SARS-CoV, medtem kot je s MERS-CoV-jem neznatna. Genom virusa SARS-CoV-2 je sestavljen iz približno 30 kilobaz, ki jih kodira več strukturnih in nestrukturnih proteinov. S SARS-CoV si je podoben po dolžini genoma ter podobnem mehanizmu vstopa v celico ter uporabi celičnih receptorjev (ACE2). Glikoprotein ACE2 se nahaja na površini membrane in je pomemben za vezavo receptorjev gostiteljskih celic in gostitelja. Transmembranski proteini virusa se vežejo na človeško celico preko receptorjev ACE2 (encim za pretvorbo angiotenzina 2). Med 120 sekvencami virusa SARS-CoV-2 ni bila zanana niti ena mutacija, zato lahko s ciljenjem slednjih nudimo zaščito. Znanstveniki z opazovanjem odziva na protitelesa pri miših raziskujejo cepivo.

===Timotej Sotošek: Protivirusni remdesivir potentno inhibira RNA-odvisno RNA polimerazo od Srednje Vzhodni respiratorni sindrom koronavirusa===
Zdravilo remdesivir (bolj natančno Remdesivir trifosfat) je preiskovalna spojina, ki je bilo sprva ustvarjeno za zdravit Ebolo. Ima širok spektrum protivirusnih aktivnosti proti RNA virusih kot na primer koronavirusi , Filovirusi,… Njegova tarča je multi-podenotni RNA sintezni kompleks znan pod imenom RNA-odvisna RNA polimeraza na katerem s pomočjo drugih proteinov poteka sinteza virusne RNA verige. Remdesivir je nukleotidni analog ATP-ja s katerim tekmuje za vezavo v nastajajočo se virusno RNA verigo po tem, ko je virus že okuži celico. V primeru, da se Remdesivir uspe vezat v virusno RNA verigo bo ta prenehala rast in tako postala ne uporabna. To pomeni, da je Remdesivir le inhibitor, ki upočasnjuje oz. preprečuje nadaljno širjenje virusa. Raziskave so preiskovale mehanizem inhibicije na virusu Srednje Vzhodni respiratorni sindrom(MERS-CoV) in ga primerjali kako je učinkovit v primerjavi inhibicije virusa Ebola, ter na splošno kako zelo je njegov mehanizem učinkovit. Ker sta si MERS-CoV in SARS-CoV-2 sorodna virusa bi lahko zdravilo Remdesivir pomagal ozdravit obolele z SARS-CoV-2 koronavirusom.

===Nika Perko: Enkapsulacija eteričnega olja pomarančevca v celice gliv kvasovk===
Komarji vrste Aedes aegypti so eni glavnih povzročiteljev bolezni kot so denga, rumena mrzlica, zika in čikungunja. Najdemo jih v tropskem in subtropskem pasu ter celo v Evropi. Znanstveniki Univerze Nove Mehike so poiskali način, kako preprečiti širitev omenjenih bolezni. Ustvarili so naraven insekticid, ki prepreči razvoj komarjev, ko so ti še v stopnji ličinke. Larvicid je sestavljen iz enostavnih komponent: eteričnega olja pomarančevca Citrus sinensis in gliv kvasovk vrste Saccharomyces cervevisiae. Sintetiziran je bil s postopkom enkapsulacije eteričnega olja pomarančevca v celice gliv kvasovk. Med korake tega procesa so vpeljali še enega novega. Z njim so odstranili odvečno eterično olje, ki je ostalo na zunanji strani celic. To je bilo izredno pomembno, saj je odvečno olje delovalo kot repelent. Z različnimi analizami in primerjavami so ugotovili, da struktura celične stene, membrane in oljnih kapljic ostane po enkapsulaciji nespremenjena. Pomembna ugotovitev je bila tudi, da se kvasovke po enkapsulaciji niso mogle več razmnoževat. Testi efektivnosti so bili vzpodbudni, saj je bil larvicid učinkovit pri vseh ličinkah. Najbolj pa je bil učinkovit pri začetni razvojni stopnji ličink. Novi larvicid ima kar nekaj dobrih lastnosti: je naraven, ne more se nenadzorovano širit in tako škodit vodnemu okolju, izdelava je relativno poceni, je neškodljiv za ljudi, dolgo učinkuje…

=== Anja Moškrič: Povezava med infekcijo s temperiranimi bakteriofagi in izgubo sistema CRISPR-Cas tipa I ===
Sistem CRISPR-Cas je imunski mehanizem, ki je značilen za veliko prokariontov in arhej. Gre za gruče enakomerno prekinjenih palindromskih ponovitev, ki nosijo zapis za obrambo proti vdoru tujega dednega materiala (virusov in plazmidov). Kratica Cas pa predstavlja s CRISPR povezane gene, ki kodirajo zapis za nekatere encime, ki cepijo DNA. CRISPR lokus je sestavljen iz ponavljajočih CRISPR genov, med katerimi so vmesniki. Na teh pa je shranjena kopija dela zapisa virusa oz. plazmida. S študijo so želeli izvedeti vpliv infekcije bakterije Pseudomonas aeruginosa, s temperiranim oziroma lizogenim bakteriofagom (DMS3), ki se v obliki profaga vključi v dedni material gostiteljske celice. Izbrana bakterijska vrsta vrši sistem CRISPR-Cas tipa I-F. Za primerjavo so za eksperimente uporabljali tudi nekatere mutirane vrste bakterij,ki so imele napako v CRISPR lokusu. Eksperimenti so pokazali, da ob infekciji z nemutiranimi bakteriofagi bakterije niso sposobne uspešno odstranit le-teh. Iz zbranih rezultatov so ugotovili, da je v tem primeru imunski mehanizem slabo prilagojen celicam, saj povzroča imunopatološki efekt (avtoimunost). Do tega pride zaradi nepopolnega ujemanja zapisa na CRISPR vmesnikih s profagi. Če bakteriofagi ne kodirajo zapisa za acr gene (anti-CRISPR geni, ki zatirajo omenjen mehanizem), lahko to privede do izgube sistema CRISPR-Cas skozi evolucijo.

===Maja Deutsch: Globalni kemični učinki mikrobioma vključujejo nove konjugacije žolčne kisline===
Med vsemi mnogoceličarji in njihovimi mikrobiomi se pojavijo številne medsebojne kemične interakcije. Številne molekule, za katere je znano, da jih proizvaja mikrobiom, izrazito vplivajo na ravnovesje med zdravjem in boleznijo. Z uporabo masne spektrometrije in vizualizacije podatkov so bili ocenjeni učinki mikrobioma na celotno kemijo sesalca s primerjavo podatkov metabolomike pri aseptičnih miši in specifičnih-mikroorganizmov-prostih miši. Ugotovljeno je bilo, da mikrobiota vpliva na kemijo vseh organov. To je vključevalo aminokislinske konjugacije žolčnih kislin, ki so bile uporabljene za proizvodnjo fenilalanoholne kisline, tirozoholne kisline in levcoholne kisline, ki prej še niso bile identificirane, kljub obsežnim raziskavam kemije žolčnih kislin. Ti konjugati žolčne kisline so bili najdeni tudi pri ljudeh, vendar so bile bolj pogoste pri bolnikih z vnetnimi črevesnimi boleznmi, cistično fibrozo in pri dojenčkih. Te spojine so agonizirale farnezodini receptor X (FXR) in miši, ki so imele na novo odkrite kisline, so pokazale zmanjšano izražanje genov za sintezo žolčne kisline. Potrebne pa so nadaljnje raziskave, da se ugotovi, ali imajo te spojine fiziološko vlogo v sesalcih in ali prispevajo k črevesnim boleznim, ki so povezane z mikrobiomsko disbiozo.

=== Hana Glavnik: Kako paraziti malarije zaznajo imunske celice in se pred njimi zaščitijo ===
Pri raziskovanju malarije so znanstveniki odkrili pojav, ki so ga poimenovali rozeta. Rozeta je skupek neokuženih rdečih krvnih celic, ki s pomočjo proteinov, ki jih sintetizira parazit obkolijo okuženo rdečo krvno celico. Parazit se tako zaščiti pred gostiteljevim imunskim sistemom, saj ga monocite tako obkoljenega težje zaznajo. Raziskovali so tvorjenje rozet pri različnih pogojih. Izoliranim parazitom so dodali različne vrste monocitov in opazovali njihovo reakcijo. S tem so odkrili tudi protein IGFBP7, ki inducira tvorjenje rozet, vendar le ob prisotnosti dodatnih serumskih faktorjev. Odkritje proteina IGFBP7 je vodilo v odkritje novega načina tvorjenja rozet, tako imenovanega tipa II, saj za razliko od prvotnega tipa I, ta ne poteče spontano. Nato so pod drobnogled vzeli tvorjenje rozet s proteinom IGFBP7. Z namenom, da bi lahko razložili ta pojav, so eritrocite zdravili z encimom Heparinaza in jih nato izpostavili pogojem, ugodnim za nastanek rozet ter opazovali dobljene rezultate. IGFBP7 opozori parazite na prihod monocitov, nato parazit ta protein uporabi kot most, ki se poveže še z dvema človeškima proteinoma na zdravem eritrocitu in tako pomaga pri tvorjenju.

=== Eva Ratajc: Z-DNA vezavni protein 1 kot ključni dejavnik kontrolirane replikacije virusa Zahodnega Nila in virusa zika ===
Virus Zahodnega Nila (WNV) je glavni povzročitelj virusnega encefalitisa v Združenih državah Amerike. Tudi okužbe z virusom zika (ZIKV) povzročajo resne nevrološke bolezni in prirojene napake. Znano je, da ima pri sproženju imunskega odziva pomembno vlogo Z-DNA vezavni protein 1 (ZBP1). Z-DNA vezavni protein (ZBP1) je citoplazmatski DNA-senzor, ki služi kot receptor za prepoznavanje molekularnih vzorcev. Ob okužbi telesa z virusom zika in virusom Zahodnega Nila se poveča izražanje ZBP1 v mišjih možganih. Zaradi tega so raziskovalci želeli raziskati vlogo ZBP1 pri omejitvi patogeneze pri osebkih, okuženih z navedenima virusoma. Pri miših z izbitim genom za ZBP1 −/− so zaznali višjo stopnjo okužb in višjo smrtnost po okužbi tako s smrtonosno kot z nesmrtonosno obliko virusa Zahodnega Nila kot pri miših divjega tipa (WT). Raziskovalci so ugotovili, da ima ZBP1 ključno vlogo pri omejitvi patogeneze pri miših. ZBP1 prepreči širjenje okužbe WNV in ZIKV v primarnih mišjih celicah in je pomemben za preživetje osebkov z boleznimi, ki ju povzročata omenjena virusa. Pomanjkanje ZBP1 je povzročilo večje količine virusa v serumu in možganih pri ZBP1−/− miših v primerjavi z divjim tipom. Pri ZBP1−/− miših so zaznali tudi višje virusne titre, ki so jih povezali z znižanimi leveli protivirusnih citokinov in kemokinov.

=== Lana Kores: Preučevanje ionskega kanalčka TRPA1 in bolečine s toksinom avstralskega škorpijona ===
Ionski kanalček TRPA1 (znan tudi kot wasabi receptor) je receptor za dražilce, ki povzročajo akutno bolečino in nevrogeno vnetje. Toksin za wasabi receptor WaTx je toksin avstralskega škorpijona, ki s pasivno difuzijo preide čez membrano celice in se nato veže na TRPA1. WaTx deluje na podoben način kot elektofilni dražilci receptorja, le da v nasprotju z njimi kanalčka ne odpre direktno, ampak le stabilizira njegovo odprto stanje in tako zmanjša prepustnost za Ca2+ ione. Koncentracija Ca2+ ionov je zato zadostna, da povzroči akutno bolečino, ne pa dovolj velika, da bi prišlo do nevrogenega vnetja, kot npr. pri elektrofilnem dražilcu AITC.

=== Eva Vene: Nevtralizacija denge v komarjih, ki izražajo načrtovano protitelo ===
Neuspešnost cepiva ter dejstvo, da je, zaradi širjenja življenjskega prostora A. aegypti, ogroženih 50% svetovnega prebivalstva, je vodilo v nadaljnje raziskave, ki bi omogočile zaustavitev širjenja virusa z restrikcijo slednjega že v samih prenašalcih. Možnost za uspeh obetajo protitelesa s širokim spektrom nevtralizacije (ang. broadly neutralizing antibodies), saj so slednja uspešna proti antigensko različnim virusom. Zaenkrat tovrstna protitelesa kot možnost zatiranja širjenja bolezni še niso bila uporabljena proti katerikoli vrsti virusa, njihova upešnost pa se je pokazala pri drugi veji mikroorganizmov.
Za raziskave so uporabili človeško protitelo 1C19, katerega uspešnost proti serotipom DENV je bila znana že iz prejšnjih let. V genom transgenih komarjev je bil dodan modificiran gen za scFv 1C19 (človeško protitelo, ki deluje proti DENV) in fluorescenčni označevalec, ki se sintetizira za protitelesom, tipa tdTomato. V komarje je bil določen serotip virusa vnešen z okuženo krvjo. Določili so dva možna izida okužbe: ponekod je DENV prosto prehajal čez srednje črevo – komarji so postali prenašalci virusa; v drugem primeru pa so izražena protitelesa nevtralizirala serotip virusa in s tem preprečila prenos okužbe naprej.

=== Nina Žgajnar: In vitro samostojno podvojevanje in policistronsko izražanje večjih sintetičnih genomov ===
Konvencionalne metode genskega inženirstva za reševanje zapletenih problemov se običajno osredotočajo na prilagajanje enega ali več genov. Sintezna biologija pa k tem težavam pristopa z novega vidika: ukvarja se z večjimi spremembami obstoječih celičnih struktur in z izgradnjo bolj zapletenih sistemov. Sinteza kemičnega sistema, ki je sposoben razmnoževanja in razvoja, je glavni cilj sintezne biologije. To bi lahko dosegli z in vitro rekonstrukcijo minimalno samozadostne centralne dogme. Znanstveniki so ustvarili sistem in vitro translacije, ki omogoča samostojno podvajanje in izražanje večjih genomov. Demonstrirali so samostojno podvojevanje genoma iz več kot 116 kilobaz, ki zajema celoten niz translacijskih faktorjev E. coli, vse tri ribosomske RNA, sistem za obnavljanje energije ter RNA in DNA polimeraze. Vzporedno z replikacijo DNA sistem omogoča sintezo vsaj 30 kodiranih translacijskih faktorjev, od katerih je polovica izražena v enakih ali večjih količinah od njihovih vhodnih nivojev. Vprašanje, kaj vse lahko dosežemo s samosestavljanjem kemijskih spojin, velja za eno izmed pomembnejših vprašanj v znanosti. Sintezna biologija tukaj postavlja nov cilj: sestaviti organizem izključno iz majhnih molekul. Potencialno bi tako lahko ustvarili organizme, ki bi čistili nevarne odpadke na nedostopnih mestih, rastline, ki bi zaznavale določene kemikalije in se nanje ustrezno odzvale, proizvedli čisto gorivo na učinkovit in trajnosten način ali prepoznavali in uničevali tumorje.

=== Luka Šegota: Sulfolipid-1, kot sprožilec kašlja pri tuberkuloznih bakterijah ===
Tuberkuloza je pljučna bolezen, ki jo povzroča bakterija Mycobacterium tuberculosis (Mtb). Med sesalci se ta bakterija prenaša s kašljem. Kašelj je vzbujen zaradi nociceptorske inervacije pljuč (porazdelitve končičev nevronov po pljučih). Mycobacterium tuberculosis sintetizira molekule, ki interagirajo z nevroni v pljučih in pri tem se poveča intercelularna koncentracija kalcija. Na osnovi merjenja koncentracije kalcija v dorzalnem koreninskem gangliju mišjega zarodka po stiku s bakterijo so ugotovili, da Mtb ativira nevrone. Da bi odkrili vzbujevalno molekulo, so ganglije mišjih zarodkov izpostavili izvlečkom (Mtb) celične membrane, frakcijam citosola, proteinom iz celične stene in proteinom Triton X-114. Ugotovili so, da le deli celice, ki vsebujejo lipide, vzbujajo nevrone. Molekula, ki je za to »odgovorna« se imenuje sulfolipid-1. Gre za najbolj sulfatiran glikolipid, ki se nahaja v zunanji membrani celične stene Mtb, najden je le v patogenih bakterijah te vrste. Eksperimenti so pokazali, da živali kašljajo le zaradi sevov Mtb bakterij, ki so sposobne sintetizirati sulfolipid-1. Morebitna terapija, ki zavira kašelj, bi lahko znatno zmanjšala prenos tuberkuloze in drugih bolezni.

=== Jan Kogovšek: Inhibitor plazmepsina zmoti več stanj življenjskega cikla parazita malarije ===
Parazit Plasmodium falciparum je najpogostejši povzročitelj malarije pri ljudeh. S to boleznijo zboli več milijonov ljudi, umre pa jih približno 400 000 vsako leto. Antimalariki, ki so v uporabi, počasi izgubljajo svojo moč, kajti parazit je postal rezistenten na do sedaj najbolj učinkovito terapijo, imenovano artemisinin combination therapy (ATC). Znanstveniki so v ta namen odkrili tri nove zdravilne učinkovine, ki delujejo kot inhibitorji plazmepsina IX in plazmepsina X, ki ju izloča Plasmodium. Odkrili so, da inhibitorji zavrejo izločanje dodatnih proteinov iz celic, ki parazitu omogočajo vstop v eritrocite. S testi so ugotovili, da WM4 in WM5, ki sta prva na novo odkrita inhibitorja, delujeta na isti princip, vendar ne vplivata na dozorevanje in širjenje oocist parazita. WM382, naknadno odkrit inhibitor, pa poleg istih mehanizmov, kot jih imata WM4 in WM5, deluje tudi na dozorevanje oocist v fazi rasti parazita v jetrih. Za vse tri učinkovine so tudi dokazali specifično delovanje na oba plazmepsina. S tem ko WM382 zavira rast in zorenje oocist parazita, se tudi zmanjša prenašanje parazita na komarje in možnost prenosa rezistence na že obstoječe antimalarike.

=== Kostadin Mitkov: Heat shock factor 2 helps the cells to maintain cell adhesion and protect themselves against stress ===
Maintenance of protein homeostasis is essential for the cell viability and growth. The cells in the human body are constantly exposed to environmental stress factors, which tend to disturb that protein homeostasis maintenance. For the first time, research shows that the contacts between cells, known as cell adhesion, are essential for cells to survive stress and maintain protein homeostasis. Cell adhesion is relied on heat shock factors (HSFs). HSFs mediate their protective functions through diverse genetic programs, which are composed of genes encoding molecular chaperones and other genes crucial for cell survival. Scientists have found that HSF2 is critical for cell survival during prolonged proteotoxicity, and their RNA sequencing (RNA-seq) analyses revealed that cells that lack HSF2 have weakened viability which is not caused by inadequate induction of molecular chaperones but is due to marked downregulation of cadherin superfamily genes. They demonstrated that maintenance of cadherin-mediated cell-cell adhesion is dependent on HSF2 and it is also required for protection against stress induced by proteasome inhibition. This study identifies HSF2 as a key regulator of cadherin superfamily genes and defines cell-cell adhesion as a determinant of proteotoxic stress resistance.

=== Jan Bregar: Prehodno neintegrativno izražanje reprogramirnih faktorjev v jedru spodbuja večplastno izboljšanje starajočih se človeških celic ===
Za staranje je značilno postopno poslabševanje delovanja na nivoju molekul in posledicno tudi celic, tkiv in nenazadnje celotnega organizma. Na kromatinskem nivoju s starostjo povezujemo pogostejše pojavljanje epigenetskih napak, izčrpavanje matičnih celic, senescenco in deregulirano celično/tkivno homeostazo. Jedrno reprogramiranje, ki vodi k pluripotenci (zmožnost celice, da se diferencira v kateri koli zarodni sloj), lahko vrne celico, tako starostno kot tudi identitetsko, v stanje ekvivalentno embrionalni celici. Ta raziskava je dokazala, da lahko dosežemo celični preporod pri človeških celicah, ki smo jih izolirali iz naravno staranih posameznikov. Pokazali so, da lahko neintegrativno prehodno celično reprogramiranje na podlagi mRNA naglo spremeni širok spekter znakov staranja v začetni fazi, ko se epigenetski izbris celične identitete še ni zgodil. Pokazali so, da se proces preporoda pojavi pri naravno staranih človeških in mišjih celicah, s tem ko se povrne izgubljena funkcionalnost v obolelih celicah, brez da bi posegli v celično identiteto.

=== Ajda Beltram: Identifikacija potencialnih komponent cepiva proti SARS-CoV-2 na podlagi imunoloških raziskav SARS-CoV ===
Cilj te raziskave je pomoč pri izdelavi cepiva proti SARS-CoV-2 na podlagi imunoloških raziskav SARS-CoV, saj sta si virusa genetske zelo podobna. Dokazali so veliko podobnost med posameznimi strukturnimi proteini SARS-CoV-2 in SARS-CoV, ter nekoliko manjšo med SARS-CoV-2 in MERS-CoV. Primerjali so tudi eksperimentalno določene epitope celic T in B strukturnih proteinov (S in N) SARS-CoV s strukturnimi proteini SARS-CoV-2. Epitope celic T so dobili na podlagi pozitivnega odziva celic T na epitope ali pozitivne vezave MHC na epitope, epitope celic B pa s pozitivno vezavo celic B na epitope. Ugotovili so, da se 23 % epitopov celic T in 16 % epitopov celic B SARS-CoV popolnoma ujema s SARS-CoV-2 in so tudi brez mutacij. Velik potencial predstavljajo predvsem epitopi celic T, saj je bilo dokazano pri SARS-CoV, da omogočajo dolgotrajno zaščito. Pri celicah B pa imajo za sprožitev imunskega odziva s protitelesi za SARS-CoV-2 več potenciala linearni epitopi celic B podenote S2 proteina S, saj se jih veliko popolnoma ujema s SARS-CoV-2. Zaradi vsega tega so najverjetneje cepiva, ki spodbudijo odziv celic T, in cepiva, ki poskušajo izzvati protitelesa, ki se vežejo na linearne epitope podenote S2, efektivna in bi morala biti v prihodnje še bolj raziskana.

=== Nadja Dolničar: Interferonsko spodbujeno izločanje živega patogena Cryptococcus neoformans iz makrofagov kot posledica virusne okužbe ===
V življenju so ljudje pogosto izpostavljeni več okužbam hkrati. Ker so le-te pogosto proučevane posamično, ostaja njihovo vzajemno delovanje dokaj nepoznano. Zato so se znanstveniki odločili raziskati, kako na odziv prirojenega imunskega sistema na glivo Cryptococcus neoformans vpliva sočasna virusna okužba. Kljub temu da makrofagi ohranijo normalno sposobnost fagocitoze in onesposobljanja mikroba, vseeno izražajo izjemno povečano nagnjenost k vomocitozi. To je mehanizem pri katerem makrofag izloči glivo, ji pri tem ne škodi, sam pa tudi ne razpade (non-lytic extrusion). Aktivacija vomocitoze je sprožena s strani interferonov tipa 1, protivirusnih molekul, ki predstavljajo eno od družin citokinov, majhno molekulskih proteinov, ki skrbijo za komunikacijo med celicami in njihovo aktivacijo ob odzivu prirojenega imunskega sistema na patogeni mikrob oz. virus. Interferoni z vezavo na interferonske receptorje na makrofagu signalno sprožijo izločitev glive iz makrofaga. Tako lahko sklepamo, da ta do sedaj neopazovan pojav predstavlja nekakšno hierarhijo, ki ji celice imunskega sistema sledijo oz. »reprioritizacijo«, pri kateri lahko celice imunskega sistem spreminjajo frekvenco izločanja prvotnega patogena glede na stopnjo ogroženosti s strani sekundarne okužbe. Tako makrofage na nek način sprostijo in jim omogočijo boj proti sekundarni virusni okužbi. Ta pojav pa je lahko za organizem tako ugoden kot tudi usoden, odvisno od okoliščin.

=== Tinkara Božič: Atomske zgradbe zaprtih in odprtih protonskih kanalčkov BM2 razkrivajo transportni mehanizem gripe tipa B ===
Poznamo tri različne viruse, ki povzročajo gripo (influenco) – to so virusi A, B in C; vsak od njih pa vsebuje drugačno verzijo proteina M2 (AM2, BM2, CM2). M2 je ionsko reguliran kanalček, ki prenaša protone skozi zunanjo virusno membrano (ali lipidno ovojnico). Kisel pH aktivira protonski kanalček BM2 gipe tipa B, da se sproži odvijanje virusa. Za razliko od proteina AM2, ki povzroča gipo tipa A in usmerja protone samo v notranjost kanalčka, sprošča BM2 protone navznoter in navzven. Z uporabo jedrske magnetne resonančne (NMR) spektroskopije v trdnem stanju so znanstveniki pokazali strukture transmembranske domene odprtega in zaprtega kanalčka BM2 v fosfolipidnem okolju. Pri aktivaciji transmembranske vijačnice povečajo kot nagnjenosti za 6 ° in svoj povprečen premer za 2,1 Å. Ob tem pridobi BM2 gibanje za aktivacijo, podobno škarjam, ki je zelo drugačno od gibanja AM2 – ta se izmenično odpira in zapira in tako protonom omogoči vstop. Prav zaradi simetričnega gibanja, podobnega škarjam, se lahko protoni skozi kanalček BM2 premikajo v obe smeri, skozi AM2 pa samo v eno smer. Protonskoselektiven histidin in obramben triptofan v odprtem kanalčku BM2 se reorientirata podobno kot v AM2, ob čemer so znanstveniki ugotovili, da je dinamika stranskih verig ključna za prenos protonov po kanalčku.

=== Tina Javeršek: Vpliv trans maščobnih kislin na potek apoptoze preko mitohondrijske pozitivne povratne zanke JNK-Sab-ROS ===
Trans maščobne kisline sodijo v skupino nenasičenih maščobnih kislin, ki imajo v svoji strukturi eno ali več dvojnih vezi. Linolelaidinska in elaidinska kislina, ki sta najbolj pogosti trans maščobni kislini v prehrani, nastajata med industrijsko delno hidrogenacijo rastlinskih in ribjih olj. Pri raziskovanju vpliva elaidinske kisline na potek apoptoze so uporabili sredstvo doksorubicin, ki povzroča okvare DNK. Zdravljenje celic z doksorubicinim, ki so bila pred tem izpostavljena elaidinski kislini, je zmanjšalo njihovo sposobnost preživetja, medtem ko cis-izomera elaidinske kisline (oleinska kislina) ni imela takšnega učinka. Elaidinska kislina torej služi kot spodbujevalni faktor pri apoptozi tako, da olajša vzajemno povečanje mitohondrijske generacije ROS in aktivacijo JNK, ki jo posreduje Sab (mitohondrijska pozitivna povratna zanka JNK-Sab-ROS). ROS (reactive oxygen species) so mitohondrijske reaktivne kisikove zvrsti, nastanejo pa kot stranski produkti mitohondrijske presnove. Kopičenje ter zvrsti je potencialno škodljivo, saj visoke ravni le teh povzročajo okvare DNK. Doksorubicin sproži generacijo ROS in poznejšo aktivacijo ASK1-p38/ JNK, kar vodi v celično smrt. Zmanjšanje mitohondrijske ROS je zaviral potek apoptoze ter nastanek generacije ROS samo v prisotnosti elaidinske kisline, vendar ne, ko te ni bilo. To je bil dokaz, da imajo trans maščobne kisline potencial, da sprožijo aktivacijo pozitivne povratne zanke JNK-Sab-ROS, ki pa se ne aktivira v pogojih brez trans maščob. Te maščobne kisline, predvsem industrijske, povečajo tveganje za razvoj in napredovanje različnih obolenj, kot so vnetja, metabolični sindrom, nevrodegenerativne motnje in tudi kardiovaskularne bolezni.

=== Vid Dobrovoljc: Povratni vsadek za dolgotrajno inkapsulacijo in preživetje terapevtskih celic v njem ===
Celična terapija je način zdravljenja, pri katerem bolniku presadijo terapevtske celice, ki bodisi nadomeščajo ali pa zdravijo bolne celice. Glavni problem celičnih terapij je imunski odziv. V tej raziskavi se posvečajo obrambi terapevtskih celic z uporabo polimernih makroinkapsulacijskih naprav. Napravo za makroinkapsulacijo, ki so jo uporabili, v grobem sestavlja celični rezervoar, pritrjen na porozno polimerno membrano PCTE. Naloga naprave je zaščita terapevtskih celic pred imunskim odzivom. Ta se kaže na dva načina. Prvi je direkten s citokini, drugi pa je posreden z nastankom fibrotične kapsule. Za zavrtje prvega potrebujemo membrano s porami ustrezne velikosti, ki morajo preprečevati prehod določenim komponentam imunskega sistema, po drugi strani pa morajo omogočati prehod hranilom. V raziskavi so določili, da so najustreznejše pore velikosti med 0,8 µm in 0,4 µm. Za zmanjšanje drugega načina pa je pomembno, da je naprava čim bolj biokompatibilna. To so dosegli z razvojem nove prevleke THPT. Uporabnost novih naprav so preizkusili še na več načinov. Naprave so se na preizkusih dobro obnesle, saj so terapevtske celice v napravah funkcionirale čez celoten 130-dnevni test. Diabetične miši, ki so jim z uporabo naprav presadili langerhansove otočke, pa so skozi daljša obdobja kazale glikemično sliko zdravih miši.

=== Polona Leban: Zakaj so motnje avtističnega spektra (ASD) pogostejše pri dečkih kot pri deklicah? ===
Vzrok za to še ni čisto jasen. Vsaka celica našega telesa vsebuje dva spolna kromosoma, pri ženski populaciji XX, pri moški pa XY kromosoma. Primerjali so dva gena NLGN4, enega na X in enega na Y kromosomu, ki sta ključna za vzpostavitev in delovanje sinaps. Do nedavnega so domnevali, da sta gena NLGN4X in NLGN4Y, ki kodirata proteine, delovala v enaki meri v nevronih. Izkazalo se je, da je dinamika proteina NLGN4Y v možganskih celicah manjša, zato ni sposoben vzdrževati sinapse, kar oslabi prehajanje signalov med nevroni. Mutacije na NLGN4X lahko vodijo do hudih učinkov na delovanje možganov, medtem ko vloga NLGN4Y še ni čisto jasna, a naj bi bile težave s slednjim posledica ene same aminokisline. Med drugim so odkrili, da je regija, ki obdaja to aminokislino v NLGN4X občutljiva na mutacije. Ko se na enem od genov NLGN4X pojavi mutacija, lahko drugi gen pri ženskah temu kompenzira. NLGN4Y pri moških pa ne more prevzeti funkcije mutiranega gena, ker se že sam funkcionalno razlikuje. Nezmožnost kompenzacije nam pomaga razložiti, zakaj je ASD pri moških, ki imajo samo en X kromosom, pogostejša. Podrobnejše znanje teh proteinov bi zdravnikom, ki zdravijo bolnike z mutacijami na NLGN4X, pomagalo bolje razumeti njihove simptome.

=== Stefanija Ivanova: Perceived healthiness of food items and the trafﬁc light front of pack nutrition labelling: choice-based conjoint analysis and cross-sectional survey ===
Perceptions of healthy eating are thought to be an important determinant, where food items are often categorised as healthy or unhealthy.Traffic light labelling was introduced to aid the selection of healthier choices with a simple red, amber green colour coding system. In this study, the goal was to find out whether it was fat, saturated fat, sugar or salt people most wanted to avoid and see whether the traffic light labelling was influencing this decision. Foods with a high sugar content and products flagged with a red label were by far perceived to be the worst for health . These behaviours highlight possible unintended consequences of the effect of the single-nutrient approach on perceptions of health. Focusing on reducing the intake of one nutrient might drive people to neglect the overall quality of the food, which gives the food industry the chance to modify other ingredients, regardless of their healthiness, at the same time as keeping the level of the focused nutrient in the recommended quantities. Despite a lack of knowledge about the daily intake recommendations, decisions made by participants concerning the healthfulness of food products were signiﬁcantly inﬂuenced by sugar content. TLL appears to guide consumer beliefs in the absence of deep knowledge. Taking all of the factors that would affect the process of reading nutrition labelling into consideration would increase the effectiveness of the use of TLL. This includes individual motivation and interest in health, educational level, socioeconomic status and other critical factors.

=== Sara Jerič:Plenitev morskih virusov s strani negostiteljskih organizmov ===
Morski virusi so najštevilčnejša oblika življenja v morjih in oceanih. S svojimi okužbami močno vplivajo na ravnotežje v morskih ekosistemih in na dinamiko populacij gostiteljskih organizmov. Da bi torej lahko razumeli, kako se to ravnotežje ohranja, je pomembno poznati tudi kako se v naravi zmanjša številčnost virusov. Eden izmed bioloških načinov so negostiteljski organizmi. Virusom namreč predstavljajo oviro oz. nevarnost. V raziskavi so se odločili pogledati, kako negostiteljski organizmi z vmešavanjem v prenos parazita v sistem parazit – gostitelj vplivajo na zmanjšanje številčnosti virusov. Za model virusnega sistema so uporabili fitoplanktonski virus PgV-07T. S prvim eksperimentom so testirali 10 morskih negostiteljskih organizmov. Najslabše so številčnost virusa zmanjšali vitičnjaki, ceponožci in školjke, najboljše pa krpaste spužve. Slednje so zato raziskovali še naprej v drugem eksperimentu, kjer so gledali spužvino odstranjevanje virusov v daljšem časovnem obdobju. Spužve so se izkazale kot izredno učinkovit odstranjevalec virusov. Rezultati so pokazali, da so negostiteljski organizmi učinkoviti v zmanjševanju številčnosti virusov z vmešavanjem v prenos. Pri tem so najverjetje pomembni tudi drugi okoljski faktorji, katerih učinke še ne poznamo. Na ohranjanje morske biodiverzitete imajo torej poleg virusov, velik vpliv tudi negostiteljski organizmi.

Konec klepeta
Napiši sporočilo ...

TBK2020-seminar

2020-04-15T10:52:50Z

Sarajeric: /* 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 ==

{| {{table}}
{| border="1" 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 ||[[TBK2020_Povzetki_seminarjev#Anna_Scott:_Notting_Hill|Moj naslov v slovenščini, link pa kaže na povzetek]]||[https://www.sciencedaily.com/releases/2019/02/190214100038.htm povezava] || 28.10. || 05.11. || 07.11. || r1 || r2 || r3
|-
| Lenka Stanković || Optimizirano antiangiogeno reprogramiranje tumorskega mikrookolja potencira imunoterapijo CD40 || https://www.pnas.org/content/117/1/541 || 24.02. || 27.02. || 03.03. || Špela Došler || Zala Perko || Marija Dujaković
|-
| Ena Kartal || Kako celično staranje vodi do nevrodegeneracije || https://www.sciencedaily.com/releases/2020/01/200129174540.htm || 24.02. || 27.02. || 03.03. || Jasmina Bešić || Ana Žagar || Neža Leskovar
|-
| Ema Kovačič ||Izpostavljenost ploda materinski mikrobioti || https://insight.jci.org/articles/view/127806 || 24.02. || 27.02. || 03.03. || Nikola Janakievski || Karin Rak || Luka Hafner
|-
| Nika Tomsič || Pomembnost in delovanje sladkornega prenašalca PfHT1 v parazitu malarije || 24.02. || 27.02. || 03.03. || Maja Deutsch || Jakob Tomšič || Marigona Beqiraj
|-
| Sara Golob ||Vpliv virusa Herpesa simpleksa tipa 1 na razvoj Alzheimerjeve bolezni || https://www.sciencedaily.com/releases/2018/10/181019100702.htm || 24.02. || 27.02. || 03.03. || Manca Pirc || Maja Kobal || Rebeka Jerina
|-
| Zala Puklavec ||Globoko učenje vodi do odkritja novih antibiotikov || https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(20)30102-1?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS0092867420301021%3Fshowall%3Dtrue || 04.03. || 07.03. || 10.03. || Nika Bedrač || Špela Došler || Zala Perko
|-
| Martin Stanonik || De novo pojavitev adapterskih membranskih proteinov iz timinsko bogatih genskih sekvenc || https://www.sciencedaily.com/releases/2020/02/200218104740.htm || 04.03. || 07.03. || 10.03. || Ivana Trifunovska || Jasmina Bešić || Ana Žagar
|-
| Klara Kočman || Novi koronavirus SARS-CoV-2 in SARS-CoV || https://www.sciencedaily.com/releases/2020/01/200131114755.htm || 04.03. || 07.03. || 10.03. || Bor Krajnik || Nikola Janakievski || Karin Rak
|-
| Maša Mencigar || Vpliv apoptotskih celic na imunski sistem || https://www.sciencedaily.com/releases/2020/01/200108123137.htm || 04.03. || 07.03. || 10.03. || Erik Putar || Maja Deutsch || Jakob Tomšič
|-
| Nevena Ješić || Nepravilne komunikacije med celicami vodijo v levkemijo || https://www.sciencedaily.com/releases/2020/02/200206144824.htm || 04.03. || 07.03. || 10.03. || Ela Bizjak || Manca Pirc || Maja Kobal
|-
| Nika Perko ||Enkapsulacija eteričnega olja pomarančevca v celice gliv kvasovk ||https://parasitesandvectors.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13071-019-3870-4 || 10.03. || 13.03. || 24.03. || Lenka Stanković || Nika Bedrač || Špela Došler
|-
| Timotej Sotošek || Protivirusni remdesivir potentno inhibira RNA-odvisno RNA polimerazo od Srednje vzhodni respiratorni sindrome koronavirusa|| || 10.03. || 13.03. || 24.03. || Ena Kartal || Ivana Trifunovska || Jasmina Bešić
|-
| Hana Glavnik || Kako paraziti malarije zaznajo imunske celice in se pred njimi zaščitijo || https://www.sciencedaily.com/releases/2020/02/200218124346.htm || 10.03. || 13.03. || 24.03. || Ema Kovačič || Bor Krajnik || Nikola Janakievski
|-
| Maja Deutsch || Globalni kemični učinki mikrobioma vključujejo nove konjugacije žolčne kisline || https://www.nature.com/articles/s41586-020-2047-9 || 17.03. || 20.03. || 24.03. || Martin Stanonik || Ena Kartal || Ivana Trifunovska
|-
| Eva Ratajc || Z-DNA vezavni protein 1 kot ključni dejavnik kontrolirane replikacije virusa Zahodnega Nila in virusa zika || https://www.readcube.com/articles/10.3389/fmicb.2019.02089 || 17.03. || 20.03. || 24.03. || Anja Moškrič || Ema Kovačič || Bor Krajnik
|-
| Lana Kores || Preučevanje ionskega kanalčka TRPA1 in bolečine s toksinom avstralskega škorpijona || https://www.sciencedaily.com/releases/2019/08/190822113400.htm || 17.03. || 20.03. || 24.03. || Maša Mencigar || Nika Tomsič || Erik Putar
|-
| Jan Kogovšek || Inhibitor plazmepsina zmoti več stanj življenjskega cikla parazita malarije || https://www.sciencedaily.com/releases/2020/03/200304141514.htm || 24.03. || 27.03. || 31.03. || Nika Perko || Zala Puklavec || Lenka Stanković
|-
| Nina Žgajnar || In vitro samostojno podvojevanje in policistronsko izražanje večjih sintetičnih genomov || https://www.sciencedaily.com/releases/2020/02/200218130501.htm || 24.03. || 27.03. || 31.03. || Timotej Sotošek || Martin Stanonik || Ena Kartal
|-
| Erika Rihter || Mikrobiomska analiza krvi in tkiv kot pristop k diagnosticiranju rakavih obolenj || https://www.sciencedaily.com/releases/2020/03/200311123302.htm || 24.03. || 27.03. || 31.03. || Hana Glavnik || Anja Moškrič || Ema Kovačič
|-
| Luka Šegota || Sulfolipid-1 je sprožilec kašlja, ki prenaša tuberkulozo ||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/03/200306183349.htm || 24.03. || 27.03. || 31.03. || Klara Kočman || Maša Mencigar || Nika Tomsič
|-
| Eva Vene ||Nevtralizacija denge v komarjih, ki izražajo načrtovano protitelo || https://www.sciencedaily.com/releases/2020/01/200116141710.htm || 24.03. || 27.03. || 31.03. || Gaja Osojnik || Nevena Ješić || Sara Golob
|-
| Ajda Beltram || Identifikacija potencialnih komponent cepiva proti SARS-CoV-2 na podlagi imunoloških raziskav SARS-CoV || https://www.sciencedaily.com/releases/2020/02/200226091227.htm|| 31.03. || 03.04. || 07.04. || Aleksandra Pajović || Nika Perko || Zala Puklavec
|-
| Jan Trebušak ||Vbod klopa vrste Amblyomma americanum sproži proizvodnjo IgE in preobčutljivost preko celic T CD4+ in od MyD88 odvisnih poti||https://www.sciencedaily.com/releases/2019/08/190820130938.htm|| 31.03. || 03.04. || 07.04. || Aljaž Simonič || Timotej Sotošek || Martin Stanonik
|-
| Jan Bregar || Prehodno neintegrativno izražanje reprogramirnih faktorjev v jedru spodbuja večplastno izboljšanje starih človeških celic || https://www.sciencedaily.com/releases/2020/03/200324090007.htm || 31.03. || 03.04. || 07.04. || Eva Ratajc || Hana Glavnik || Anja Moškrič
|-
| Gregor Strniša || Vpliv genoma okroglega gobija na njegovo invazivnost || https://www.sciencedaily.com/releases/2020/02/200211103721.htm || 31.03. || 03.04. || 07.04. || Lana Kores || Klara Kočman || Maša Mencigar
|-
| Petra Pahor || || || 31.03. || 03.04. || 07.04. || Sara Borišek || Gaja Osojnik || Nevena Ješić
|-
| Nadja Dolničar ||Interferonsko spodbujeno izločanje živega patogena Cryptococcus neoformans iz makrofagov kot posledica virusne okužbe ||https://journals.plos.org/plospathogens/article?id=10.1371/journal.ppat.1008240 || 08.04. || 11.04. || 14.04. || Jan Kogovšek || Aleksandra Pajović || Nika Perko
|-
| Tina Javeršek ||Vpliv trans maščobnih kislin na potek apoptoze preko mitohondrijske pozitivne povratne zanke JNK-Sab-ROS || https://www.nature.com/articles/s41598-020-59636-6 || 08.04. || 11.04. || 14.04. || Nina Žgajnar || Aljaž Simonič || Timotej Sotošek
|-
| Vid Dobrovoljc ||Povratni vsadek za dolgotrajno inkapsulacijo in preživetje terapevtskih celic v njem||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/03/200330152124.htm || 08.04. || 11.04. || 14.04. || Erika Rihter || Eva Ratajc || Hana Glavnik
|-
| Tinkara Božič ||Atomske strukture zaprtega in odprtega protonskega kanalčka M2 razkrivajo transportni mehanizem gripe tipa B ||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/02/200203141435.htm || 08.04. || 11.04. || 14.04. || Luka Šegota || Lana Kores || Klara Kočman
|-
| Kostadin Mitkov ||Heat shock factor 2 helps the cells to maintain cell adhesion and protect themselves against stress ||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/01/200116112548.htm || 08.04. || 11.04. || 14.04. || Eva Vene || Sara Borišek || Gaja Osojnik
|-
| Sara Jerič ||Plenitev morskih virusov s strani negostiteljskih organizmov || https://www.sciencedaily.com/releases/2020/03/200327113658.htm || 15.04. || 18.04. || 21.04. || Ajda Beltram || Jan Kogovšek || Aleksandra Pajović
|-
| Polona Leban || || || 15.04. || 18.04. || 21.04. || Jan Trebušak || Nina Žgajnar || Aljaž Simonič
|-
| Stefanija Ivanova || Perceived healthiness of food items and the traffic light front of pack nutrition labelling: choice-based conjoint analysis and cross-sectional survey|| https://www.sciencedaily.com/releases/2020/02/200228102257.htm || 15.04. || 18.04. || 21.04. || Jan Bregar || Erika Rihter || Eva Ratajc
|-
| Luka Stanković || || || 15.04. || 18.04. || 21.04. || Gregor Strniša || Luka Šegota || Lana Kores
|-
| Ana Pervanja || Biomaterial za sintezo umetnih žilnih struktur || https://www.sciencedaily.com/releases/2020/03/200304141557.htm || 15.04. || 18.04. || 21.04. || Petra Pahor || Eva Vene || Sara Borišek
|-
| Marija Dujaković || Beljakovine v krvi ščitijo pred poškodbami nevronov po možganski krvavitvi || https://www.sciencedaily.com/releases/2019/10/191022174405.htm || 29.04. || 02.05. || 05.05. || Nadja Dolničar || Ajda Beltram || Jan Kogovšek
|-
| Neža Leskovar || || || 29.04. || 02.05. || 05.05. || Tina Javeršek || Jan Trebušak || Nina Žgajnar
|-
| Luka Hafner || || || 29.04. || 02.05. || 05.05. || Vid Dobrovoljc || Jan Bregar || Erika Rihter
|-
| Anja Moškrič || Povezava med infekcijo s temperiranimi bakteriofagi in izgubo sistema CRISPR - Cas tipa I|| https://www.nature.com/articles/s41586-020-1936-2 || 29.04. || 02.05. || 05.05. || Tinkara Božič || Gregor Strniša || Luka Šegota
|-
| Rebeka Jerina || || || 29.04. || 02.05. || 05.05. || Kostadin Mitkov || Petra Pahor || Eva Vene
|-
| Zala Perko || Regulacija s staranjem povezanih patoloških stanj z acetilacijo proteina NLRP3 || https://www.sciencedaily.com/releases/2020/02/200206144837.htm || 06.05. || 09.05. || 12.05. || Sara Jerič || Nadja Dolničar || Ajda Beltram
|-
| Ana Žagar || || || 06.05. || 09.05. || 12.05. || Polona Leban || Tina Javeršek || Jan Trebušak
|-
| Karin Rak || || || 06.05. || 09.05. || 12.05. || Stefanija Ivanova || Vid Dobrovoljc || Jan Bregar
|-
| Jakob Tomšič || Vpliv BPA in njegovega analoga BPS na placento in razvijajoče se možgane ||https://www.sciencedaily.com/releases/2020/02/200218182202.htm || 06.05. || 09.05. || 12.05. || Luka Stanković || Tinkara Božič || Gregor Strniša
|-
| Maja Kobal || || || 06.05. || 09.05. || 12.05. || Ana Pervanja || Kostadin Mitkov || Petra Pahor
|-
|Erika Rihter || || || 13.05. || 16.05. || 19.05. || Marija Dujaković || Sara Jerič || Nadja Dolničar
|-
| Jasmina Bešić || Kako matične celice popravijo škodo zaradi srčnih napadov || https://www.sciencedaily.com/releases/2020/03/200313112144.htm || 13.05. || 16.05. || 19.05. || Neža Leskovar || Polona Leban || Tina Javeršek
|-
| Nikola Janakievski || || || 13.05. || 16.05. || 19.05. || Luka Hafner || Stefanija Ivanova || Vid Dobrovoljc
|-
| Aljaž Simonič || || || 13.05. || 16.05. || 19.05. || Marigona Beqiraj || Luka Stanković || Tinkara Božič
|-
| Manca Pirc || || || 13.05. || 16.05. || 19.05. || Rebeka Jerina || Ana Pervanja || Kostadin Mitkov
|-
| Nika Bedrač || Nižji vnos žveplo vsebujočih amino kislin niža tveganje za razvoj kardiometaboličnih bolezni || https://www.sciencedaily.com/releases/2020/02/200203141501.htm || 20.05. || 23.05. || 26.05. || Zala Perko || Marija Dujaković || Sara Jerič
|-
| Ivana Trifunovska || || || 20.05. || 23.05. || 26.05. || Ana Žagar || Neža Leskovar || Polona Leban
|-
| Bor Krajnik || || || 20.05. || 23.05. || 26.05. || Karin Rak || Luka Hafner || Stefanija Ivanova
|-
| Erik Putar || || || 20.05. || 23.05. || 26.05. || Jakob Tomšič || Marigona Beqiraj || Luka Stanković
|-
| Ela Bizjak || || || 20.05. || 23.05. || 26.05. || Maja Kobal || Rebeka Jerina || Ana Pervanja
|}

==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 2018. 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
* [[TBK2020 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 10 minut. Recenzenti morajo biti na predstavitvi prisotni. Prvi recenzent vodi predstavitve in razpravo ter skrbi za to, da vse poteka v zastavljenih časovnih okvirih.
* Predstavitvi sledi razprava do 5 minut. Sledijo vprašanja prisotnih, recenzenti postavijo vsak vsaj dve vprašanji in na koncu podajo oceno predstavitve.
* 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_2020_Priimek_Ime.doc(x) za seminar, npr. TBK_2020_Guncar_Gregor.docx
* TBK_2020_Priimek_ime_final.doc(x) za končno verzijo seminarja
* TBK_2020_Priimek_Ime_rec_Priimek2.doc(x) za recenzijo, kjer je Priimek2 priimek recenzenta, npr. TBK_2020_Guncar_Gregor_rec_Scott.docx (če se pišete Scott in odajate recenzijo za seminar, ki ga je napisal Gunčar)
* TBK_2020_Priimek_Ime.ppt(x) za prezentacijo, npr TBK_2020_Guncar_Gregor.pptx
* TBK_2020_Priimek_Ime_clanek.pdf za datoteko PDF, ki vsebuje izvirni članek, npr. TBK_2020_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.