Wiki FKKT - User contributions [en]

Biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode

2023-05-14T21:40:58Z

Ursic Tadej: /* Izboljšava MAN */

Povzeto po članku: [https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1383586622023085 Zhao, D., Peng, Z., Fang, J., Fang, Z. & Zhang, J. Programmable and low-cost biohybrid membrane for efficient heavy metal removal from water. Sep. Purif. Technol. 306, 122751 (2023)].

==Uvod==
Onesnaženje s težkimi kovinami je problem s katerim se spopadamo na svetovni ravni. Dejavnosti, kot so rudarjenje in taljenje rude, razne industrije (plastika, galvanizacija, tekstil, elektronka, …), kmetijstvo in odlaganje odpadkov (blato čistilnih naprav, izlužki iz deponij, kovinski odpadki, …), pripomorejo k izločanju težkih kovin v okolje. Težke kovine, kot so na primer Cu, Pb, Cd, Hg, Cr (VI), As …; se za razliko od organskih snovi ne razgrajujejo, temveč se v okolju akumulirajo. Poleg tega so to pogosto za organizme neesencialni elementi in lahko povzročajo resne zdravstvene težave [1,2].

V vodi se težke kovine sicer akumulirajo v nižjih koncentracijah (manj kot 1 mg/L), vendar še vedno predstavljajo nevarnost za okolje in človeško zdravje. Uveljavljene metode za odstranjevanje težkih kovin so: ionska izmenjava, membranska filtracija, precipitacijske metode in elektrokemijske tehnike. Precipitacija omogoča 99 % odstranjenje težkih kovin, ampak povzroča sekundarno onesnaževanje vode. Elektrokemijske metode in ionska izmenjava sta učinkovita načina odstranjevanja težkih kovin, vendar potrebujeta drago opremo in veliko energije. Membranska filtracija sicer predstavlja dobro alternativo tem tehnikam, vendar ima kot vse ostale uveljavljene tehnike pomanjkljivost, saj ni uspešna pri odstranjevanju težkih kovin v nizkih koncentracijah. V tem članku so za ta namen so iz mikrobnih amiloidnih nanovlaken (MAN, Microbila Amyloid Nanofibers), ki so sposobni vezave težkih kovin, pripravili biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode [2].

==Priprava biohibridnih membran==

===Mikrobna amiloidna vlakna (MAN)===

Amiloidne fibrile navadno povezujemo z nevrodegenerativnimi boleznimi, kot so Parkinsonova in Alzheimerjeva bolezen, ampak te fibrile najdemo tudi v vlogah, ki so koristne organizmom. Tako imenovane funkcionalne amiloide najdemo pri človeku, glivah, še posebej pa so pogosti pri bakterijah. Tam nastopajo kot strukturni element biofilmov in so zaslužni za togost in adhezivne lastnosti. Protein ki tvori amiloidne fibrile pri ''E. coli'' se imenuje ''curli''. Ta tvori omrežje prepletenih fibril, ki obdajajo celice in tvori nekakšno membrano ki ščiti celice pred eksogenimi polutanti[2,3].

Za biosintezo ''curli'' vlaken so potrebni proteini zapisani na operonih csgBAC in csgDEFG. CsgA predstavlja največji strukturni element teh fibril, medtem ko csgB sodeluje pri nukleaciji samih fibril. CsgC, csgE in csgF so šaperoni, csgG pa tvori proteinski kanal na zunanji membrani bakterije. Za tvorbo MAN so v tej raziskavi pripravili bakterije ''E. coli'', v katere so vstavili vezje, s katerim so lahko regulirali izražanje csgA gena. To so naredili tako, da so v plazmid pET22b vstavili zapis za csgA (ta je bil pod kontrolo lac operatorja) in z njim transformirali sev ''E. coli'' B21 [DE3]. Tako so z dodatkom IPTG lahko dboili celice ki so v povišani meri proizvajale csgA [2].

===Izboljšava MAN===

Za izboljšanje adsorbcije težkih kovin na MAN, so nanje vezali dodatne proteine, ki so sposobni vezave težkih kovin. v tej študiji so se odoločili da preizkusijo dva taka proteina, in sicer PCS in iscA. PCS oz. fitokelatin sintaza je protein, ki ga najdemo v rastlinah in glivah. Njegova naloga je, da v prisotnosti težkih kovin začne sintetizirati fitokelatine. To so polimeri glutationa, ki so sposobni kelirati ione težkih kovin. Protein iscA (Iron-Sulfur Cluster Assembly) ima v celici več vlog, med drugim ima sposobnost vezave ionov železa. Pokazano pa je tudi bilo da ima sposobnost vezave ionov nekaterih težkih kovin [2,4].

Za vezavo teh dveh proteinov na MAN, so uporabili sistem SpyTag – SpyCatcher. Ta sistem deluje tako, da SpyTag, ki je 13 aminokislin dolg peptid, spontano tvori izopeptidno vez s svojim partenrjem SpyCatcher. Na C konec csgA so dodali SpyTag (pripravili so plazmid pET22b-csgA-SpyTag in z njim transformirali E. coli B21 [DE3]). SpyCatcher pa so pripeli na N konec proteinov PCS in iscA. Ta dva konstrukt so vstavili v vektor pET28a. S tema rekombinantnima vektorjema (pET28a-SpyCatcher-PCS in pET28a-SpyCatcher-iscA) so transformirali ''E. coli''B21 [DE3]. S kombinacijo produktov teh dveh sevov so dobili celice, ki so izražale MAN, ki je imel gor pripete PCS ali iscA in tako boljše sposobnosti vezave težkih kovin [2].

===Biohibridne membrane===

Same celice E. coli obdane z MAN so uspešne pri vezavi težkih kovin, ampak so za uporabo nepraktične. To so raziskovalci rešili tako, da so jim dodali aktivno oglje. To mešanico so vakuumsko filtrirali da so dobili 0,22 μm adsorpcijski film na celulozni membrani. Na ta način so naredili biohibridne mebrane, ki so bile končni izdelek te raziskave [2].

==Rezultati==

===Indukcija izražanja csgA in sestavljanje MAN===

Celice ''E. coli'' transformirane s pET22b-csgA so gojili v gojišču YES-CA . Izražanje csgA so sprožili z dodatkom IPTG (končna koncentracija 0,5 mM). Raven izražanje so spremljali preko barvanja z barvilom Congo rdeče na intervalu 48 – 72 h po indukciji. Za kontrolo so uporabili E. coli B21 [DE3] transformirane s praznim pET22b vektorjem. Maksimalno raven izražanja so opazili 72 h po indukciji. Rezultat indukcije so preverili tudi s presevnim elektronskim mikroskopom, kjer so opazovali morfologijo amiloidnih struktur zunaj celic. Za rekombinantni sev so pokazali večjo rast amiloidnih vlaken, kar je pomenilo da jim je uspelo pripraviti celice, ki so v povečani meri izražale csgA [2].

===Sposobnost adsorpcije Pb na MAN===

Vpliv časa na adsorpcijo so preverjali s koncentracijama svinca 50 mg/L in 100 mg/L. Raven adsorpcije je s časom naraščala in dosegla maksimum pri 6 h, sev ki je povišano izražal csgA je bil sposoben adsorbirati večeje količine Pb kot kontrola.

Preverjali so tudi vpliv pH na adsorpcijo. Raven adsorpcije se je z višanjem pH povečevala in imela maksimum pri pH = 6, na kar se je začela zniževati. Razlog je da pri nižjih vrednostih pH pride do tekmovanja za vezavo na MAN med protoni in ioni Pb. Tako so določili da je optimalen pH za odstranjevanje Pb ionov med 5 in 7.

Vpliv začetne koncentracije Pb ionov na adsorpcijo so preverjjali s koncentracijami od 100 mg/L do 1 mg/L. Sposobnost adsorpcije je z nižanjem začetne koncentracije najprej naraščala, nato pa je začela padati. Najboljša adsorpcija je bila pri začetni koncentracij 50 mg/L, kjer je bila 98,26%. Pri koncentracij 1 mg/L pa je bila sposobnost adsorpcije seva, ki je povečano izražal csgA, skoraj enaka kontroli (okrog 10 %). Kar kaže, da so bili sevi, ki povišano izražajo csgA neobčutljivi na nizke koncentracije težkih kovin [2].

===Izboljšava MAN===

Celice ''E. coli'', ki so bile transformirane s pET28a-SpyCatcher-PCS (oz. iscA), so gojili do OD600 = 0,6 – 0,8, nato so dodali IPTG (končna koncentracija 0,75 mM). Po 20 h indukcije so celice lizirali in ta lizat dodali v gojišče za celice transformirane s pET22b-csgA-SpyTag. S TEM so pokazali so da prisotnost SpyTag ne vpliva na sestavljanje MAN. Pokazali so tudi, pride do stabilne povezave med csgA-SpyTag in SpyCatcher-PCS(iscA).

Sposobnost adsorpcije so najprej preverili za Pb ione z začetno koncentracijo 1mg/L. Po 6 h je bila adsorpcija za kombinacijo MAN-iscA 10 % (podobno kot kontrola), medtem ko je bila za kombinacijo MAN-PCS 90 %. To je pokazalo, da je za odstranjevanje težkih kovin uporabna kombinacija MAN in PCS. S to kombinacijo so ponovili tudi eksperiment za vpliv pH in ugotovili da je optimum med pH 5 in 7.

Nato so preverili adsorpcijske sposobnosti MAN-PCS za ione bakra, kadmija in svinca pri različnih začetnih koncentracijah težkih kovin, in sicer 0,8 mg/L, 1 mg/L in 1,2 mg/L. Najboljši rezultati so bili za Cd ione kjer so dobili 91,85 % adsorpcijo. Na splošno pa so je bila sposobnost adsorpcije pri sevih s kombinacijo MAN-PCS boljša v primerjavi s kontrolo [2].

===Biohibridna membrana===

Adsorpcijske sposobnosti biohibridne membrane so preverjali pri koncentraciji težkih kovin (Pb, Cu in Cd) 1 mg/L. Adsorpcija je bila po 6 h za Cd 98,7 %, za Pb 95,33 % in za Cu 85,67 %.

Ker lahko v realnih vzorcih pride do interferenc z drugimi komponentami so izvedli še poskus s simulirano odpadno vodo, v katero so dodali težke kovine do koncentracij 1 mg/L. Sposobnost adsorpcije Cd je bila še vedno nad 90 %, za Cu in Pb pa je bila nad 80 %. Kar kaže na dobro robustnost te membrane.

Testirali so tudi sposobnost večkratne uporabe te membrane. Rezultati so pokazali, da je po 8 uporabah sposobnost adsorpcije Cd in Pb nad 80 % in Cu 75 %, kar kaže da je ta membrana primerna za večkratno uporabo [2].

==Zaključek==

V tej študiji so pripravili samo-sestavljajoča mikrobna amiloidna nanovlakna, ki so bila sposobna vezave težkih kovin pri koncentraciji 50 mg/L. Pripravili so tudi pripravili fuzijo teh MAN s proteinom PCS, ki je omogočala adsorpcijo v nižjih koncentracijah težkih kovin. Na koncu pa so pripravili biohibridno membrano s temi izboljšanimi MAN, ki je bila sposobna adsorpcije težkih kovin pri nizkih koncentracijah in je bila hkrati robustna in omogočala večkratno uporabo. Taka membrana predstavlja potencialno uporabnost pri odstranjevanju težkih kovin iz industrijsko onesnaženih vod.

==Viri==
[1] N. Romih, B. Grabner, and C. R. Č. Lasnik, “Remediacija onesnaženih tal s težkimi kovinami,” pp. 1–8, 2002.

[2] D. Zhao, Z. Peng, J. Fang, Z. Fang, and J. Zhang, “Programmable and low-cost biohybrid membrane for efficient heavy metal removal from water,” Sep. Purif. Technol., vol. 306, no. PB, p. 122751, 2023, doi: 10.1016/j.seppur.2022.122751.

[3] T. V. Sønderby, H. Rasmussen, S. A. Frank, J. Skov Pedersen, and D. E. Otzen, “Folding Steps in the Fibrillation of Functional Amyloid: Denaturant Sensitivity Reveals Common Features in Nucleation and Elongation,” J. Mol. Biol., vol. 434, no. 2, 2022, doi: 10.1016/j.jmb.2021.167337.

[4] D. Klsa, “Responses of phytochelatin and proline-related genes expression associated with heavy metal stress in Solanum lycopersicum,” Acta Bot. Croat., vol. 78, no. 1, pp. 9–16, 2019, doi: 10.2478/botcro-2018-0023.

Biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode

2023-05-14T21:40:21Z

Ursic Tadej: /* Indukcija izražanja csgA in sestavljanje MAN */

Povzeto po članku: [https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1383586622023085 Zhao, D., Peng, Z., Fang, J., Fang, Z. & Zhang, J. Programmable and low-cost biohybrid membrane for efficient heavy metal removal from water. Sep. Purif. Technol. 306, 122751 (2023)].

==Uvod==
Onesnaženje s težkimi kovinami je problem s katerim se spopadamo na svetovni ravni. Dejavnosti, kot so rudarjenje in taljenje rude, razne industrije (plastika, galvanizacija, tekstil, elektronka, …), kmetijstvo in odlaganje odpadkov (blato čistilnih naprav, izlužki iz deponij, kovinski odpadki, …), pripomorejo k izločanju težkih kovin v okolje. Težke kovine, kot so na primer Cu, Pb, Cd, Hg, Cr (VI), As …; se za razliko od organskih snovi ne razgrajujejo, temveč se v okolju akumulirajo. Poleg tega so to pogosto za organizme neesencialni elementi in lahko povzročajo resne zdravstvene težave [1,2].

V vodi se težke kovine sicer akumulirajo v nižjih koncentracijah (manj kot 1 mg/L), vendar še vedno predstavljajo nevarnost za okolje in človeško zdravje. Uveljavljene metode za odstranjevanje težkih kovin so: ionska izmenjava, membranska filtracija, precipitacijske metode in elektrokemijske tehnike. Precipitacija omogoča 99 % odstranjenje težkih kovin, ampak povzroča sekundarno onesnaževanje vode. Elektrokemijske metode in ionska izmenjava sta učinkovita načina odstranjevanja težkih kovin, vendar potrebujeta drago opremo in veliko energije. Membranska filtracija sicer predstavlja dobro alternativo tem tehnikam, vendar ima kot vse ostale uveljavljene tehnike pomanjkljivost, saj ni uspešna pri odstranjevanju težkih kovin v nizkih koncentracijah. V tem članku so za ta namen so iz mikrobnih amiloidnih nanovlaken (MAN, Microbila Amyloid Nanofibers), ki so sposobni vezave težkih kovin, pripravili biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode [2].

==Priprava biohibridnih membran==

===Mikrobna amiloidna vlakna (MAN)===

Amiloidne fibrile navadno povezujemo z nevrodegenerativnimi boleznimi, kot so Parkinsonova in Alzheimerjeva bolezen, ampak te fibrile najdemo tudi v vlogah, ki so koristne organizmom. Tako imenovane funkcionalne amiloide najdemo pri človeku, glivah, še posebej pa so pogosti pri bakterijah. Tam nastopajo kot strukturni element biofilmov in so zaslužni za togost in adhezivne lastnosti. Protein ki tvori amiloidne fibrile pri ''E. coli'' se imenuje ''curli''. Ta tvori omrežje prepletenih fibril, ki obdajajo celice in tvori nekakšno membrano ki ščiti celice pred eksogenimi polutanti[2,3].

Za biosintezo ''curli'' vlaken so potrebni proteini zapisani na operonih csgBAC in csgDEFG. CsgA predstavlja največji strukturni element teh fibril, medtem ko csgB sodeluje pri nukleaciji samih fibril. CsgC, csgE in csgF so šaperoni, csgG pa tvori proteinski kanal na zunanji membrani bakterije. Za tvorbo MAN so v tej raziskavi pripravili bakterije ''E. coli'', v katere so vstavili vezje, s katerim so lahko regulirali izražanje csgA gena. To so naredili tako, da so v plazmid pET22b vstavili zapis za csgA (ta je bil pod kontrolo lac operatorja) in z njim transformirali sev ''E. coli'' B21 [DE3]. Tako so z dodatkom IPTG lahko dboili celice ki so v povišani meri proizvajale csgA [2].

===Izboljšava MAN===

Za izboljšanje adsorbcije težkih kovin na MAN, so nanje vezali dodatne proteine, ki so sposobni vezave težkih kovin. v tej študiji so se odoločili da preizkusijo dva taka proteina, in sicer PCS in iscA. PCS oz. fitokelatin sintaza je protein, ki ga najdemo v rastlinah in glivah. Njegova naloga je, da v prisotnosti težkih kovin začne sintetizirati fitokelatine. To so polimeri glutationa, ki so sposobni kelirati ione težkih kovin. Protein iscA (Iron-Sulfur Cluster Assembly) ima v celici več vlog, med drugim ima sposobnost vezave ionov železa. Pokazano pa je tudi bilo da ima sposobnost vezave ionov nekaterih težkih kovin [2,4].

Za vezavo teh dveh proteinov na MAN, so uporabili sistem SpyTag – SpyCatcher. Ta sistem deluje tako, da SpyTag, ki je 13 aminokislin dolg peptid, spontano tvori izopeptidno vez s svojim partenrjem SpyCatcher. Na C konec csgA so dodali SpyTag (pripravili so plazmid pET22b-csgA-SpyTag in z njim transformirali E. coli B21 [DE3]). SpyCatcher pa so pripeli na N konec proteinov PCS in iscA. Ta dva konstrukt so vstavili v vektor pET28a. S tema rekombinantnima vektorjema (pET28a-SpyCatcher-PCS in pET28a-SpyCatcher-iscA) so transformirali ''E. coli''B21 [DE3]. S kombinacijo produktov teh dveh sevov so dobili celice, ki so izražale MAN, ki je imel gor pripete PCS ali iscA in tako boljše sposobnosti vezave težkih kovin [2].

===Biohibridne membrane===

Same celice E. coli obdane z MAN so uspešne pri vezavi težkih kovin, ampak so za uporabo nepraktične. To so raziskovalci rešili tako, da so jim dodali aktivno oglje. To mešanico so vakuumsko filtrirali da so dobili 0,22 μm adsorpcijski film na celulozni membrani. Na ta način so naredili biohibridne mebrane, ki so bile končni izdelek te raziskave [2].

==Rezultati==

===Indukcija izražanja csgA in sestavljanje MAN===

Celice ''E. coli'' transformirane s pET22b-csgA so gojili v gojišču YES-CA . Izražanje csgA so sprožili z dodatkom IPTG (končna koncentracija 0,5 mM). Raven izražanje so spremljali preko barvanja z barvilom Congo rdeče na intervalu 48 – 72 h po indukciji. Za kontrolo so uporabili E. coli B21 [DE3] transformirane s praznim pET22b vektorjem. Maksimalno raven izražanja so opazili 72 h po indukciji. Rezultat indukcije so preverili tudi s presevnim elektronskim mikroskopom, kjer so opazovali morfologijo amiloidnih struktur zunaj celic. Za rekombinantni sev so pokazali večjo rast amiloidnih vlaken, kar je pomenilo da jim je uspelo pripraviti celice, ki so v povečani meri izražale csgA [2].

===Sposobnost adsorpcije Pb na MAN===

Vpliv časa na adsorpcijo so preverjali s koncentracijama svinca 50 mg/L in 100 mg/L. Raven adsorpcije je s časom naraščala in dosegla maksimum pri 6 h, sev ki je povišano izražal csgA je bil sposoben adsorbirati večeje količine Pb kot kontrola.

Preverjali so tudi vpliv pH na adsorpcijo. Raven adsorpcije se je z višanjem pH povečevala in imela maksimum pri pH = 6, na kar se je začela zniževati. Razlog je da pri nižjih vrednostih pH pride do tekmovanja za vezavo na MAN med protoni in ioni Pb. Tako so določili da je optimalen pH za odstranjevanje Pb ionov med 5 in 7.

Vpliv začetne koncentracije Pb ionov na adsorpcijo so preverjjali s koncentracijami od 100 mg/L do 1 mg/L. Sposobnost adsorpcije je z nižanjem začetne koncentracije najprej naraščala, nato pa je začela padati. Najboljša adsorpcija je bila pri začetni koncentracij 50 mg/L, kjer je bila 98,26%. Pri koncentracij 1 mg/L pa je bila sposobnost adsorpcije seva, ki je povečano izražal csgA, skoraj enaka kontroli (okrog 10 %). Kar kaže, da so bili sevi, ki povišano izražajo csgA neobčutljivi na nizke koncentracije težkih kovin [2].

===Izboljšava MAN===

Celice ki so bile transformirane s pET28a-SpyCatcher-PCS (oz. iscA), so gojili do OD600 = 0,6 – 0,8, nato so dodali IPTG (končna koncentracija 0,75 mM). Po 20 h indukcije so celice lizirali in ta lizat dodali v gojišče za celice transformirane s pET22b-csgA-SpyTag. S TEM so pokazali so da prisotnost SpyTag ne vpliva na sestavljanje MAN. Pokazali so tudi, pride do stabilne povezave med csgA-SpyTag in SpyCatcher-PCS(iscA).

Sposobnost adsorpcije so najprej preverili za Pb ione z začetno koncentracijo 1mg/L. Po 6 h je bila adsorpcija za kombinacijo MAN-iscA 10 % (podobno kot kontrola), medtem ko je bila za kombinacijo MAN-PCS 90 %. To je pokazalo, da je za odstranjevanje težkih kovin uporabna kombinacija MAN in PCS. S to kombinacijo so ponovili tudi eksperiment za vpliv pH in ugotovili da je optimum med pH 5 in 7.

Nato so preverili adsorpcijske sposobnosti MAN-PCS za ione bakra, kadmija in svinca pri različnih začetnih koncentracijah težkih kovin, in sicer 0,8 mg/L, 1 mg/L in 1,2 mg/L. Najboljši rezultati so bili za Cd ione kjer so dobili 91,85 % adsorpcijo. Na splošno pa so je bila sposobnost adsorpcije pri sevih s kombinacijo MAN-PCS boljša v primerjavi s kontrolo [2].

===Biohibridna membrana===

Adsorpcijske sposobnosti biohibridne membrane so preverjali pri koncentraciji težkih kovin (Pb, Cu in Cd) 1 mg/L. Adsorpcija je bila po 6 h za Cd 98,7 %, za Pb 95,33 % in za Cu 85,67 %.

Ker lahko v realnih vzorcih pride do interferenc z drugimi komponentami so izvedli še poskus s simulirano odpadno vodo, v katero so dodali težke kovine do koncentracij 1 mg/L. Sposobnost adsorpcije Cd je bila še vedno nad 90 %, za Cu in Pb pa je bila nad 80 %. Kar kaže na dobro robustnost te membrane.

Testirali so tudi sposobnost večkratne uporabe te membrane. Rezultati so pokazali, da je po 8 uporabah sposobnost adsorpcije Cd in Pb nad 80 % in Cu 75 %, kar kaže da je ta membrana primerna za večkratno uporabo [2].

==Zaključek==

V tej študiji so pripravili samo-sestavljajoča mikrobna amiloidna nanovlakna, ki so bila sposobna vezave težkih kovin pri koncentraciji 50 mg/L. Pripravili so tudi pripravili fuzijo teh MAN s proteinom PCS, ki je omogočala adsorpcijo v nižjih koncentracijah težkih kovin. Na koncu pa so pripravili biohibridno membrano s temi izboljšanimi MAN, ki je bila sposobna adsorpcije težkih kovin pri nizkih koncentracijah in je bila hkrati robustna in omogočala večkratno uporabo. Taka membrana predstavlja potencialno uporabnost pri odstranjevanju težkih kovin iz industrijsko onesnaženih vod.

==Viri==
[1] N. Romih, B. Grabner, and C. R. Č. Lasnik, “Remediacija onesnaženih tal s težkimi kovinami,” pp. 1–8, 2002.

[2] D. Zhao, Z. Peng, J. Fang, Z. Fang, and J. Zhang, “Programmable and low-cost biohybrid membrane for efficient heavy metal removal from water,” Sep. Purif. Technol., vol. 306, no. PB, p. 122751, 2023, doi: 10.1016/j.seppur.2022.122751.

[3] T. V. Sønderby, H. Rasmussen, S. A. Frank, J. Skov Pedersen, and D. E. Otzen, “Folding Steps in the Fibrillation of Functional Amyloid: Denaturant Sensitivity Reveals Common Features in Nucleation and Elongation,” J. Mol. Biol., vol. 434, no. 2, 2022, doi: 10.1016/j.jmb.2021.167337.

[4] D. Klsa, “Responses of phytochelatin and proline-related genes expression associated with heavy metal stress in Solanum lycopersicum,” Acta Bot. Croat., vol. 78, no. 1, pp. 9–16, 2019, doi: 10.2478/botcro-2018-0023.

Biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode

2023-05-14T21:39:20Z

Ursic Tadej: /* Zaključek */

Povzeto po članku: [https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1383586622023085 Zhao, D., Peng, Z., Fang, J., Fang, Z. & Zhang, J. Programmable and low-cost biohybrid membrane for efficient heavy metal removal from water. Sep. Purif. Technol. 306, 122751 (2023)].

==Uvod==
Onesnaženje s težkimi kovinami je problem s katerim se spopadamo na svetovni ravni. Dejavnosti, kot so rudarjenje in taljenje rude, razne industrije (plastika, galvanizacija, tekstil, elektronka, …), kmetijstvo in odlaganje odpadkov (blato čistilnih naprav, izlužki iz deponij, kovinski odpadki, …), pripomorejo k izločanju težkih kovin v okolje. Težke kovine, kot so na primer Cu, Pb, Cd, Hg, Cr (VI), As …; se za razliko od organskih snovi ne razgrajujejo, temveč se v okolju akumulirajo. Poleg tega so to pogosto za organizme neesencialni elementi in lahko povzročajo resne zdravstvene težave [1,2].

V vodi se težke kovine sicer akumulirajo v nižjih koncentracijah (manj kot 1 mg/L), vendar še vedno predstavljajo nevarnost za okolje in človeško zdravje. Uveljavljene metode za odstranjevanje težkih kovin so: ionska izmenjava, membranska filtracija, precipitacijske metode in elektrokemijske tehnike. Precipitacija omogoča 99 % odstranjenje težkih kovin, ampak povzroča sekundarno onesnaževanje vode. Elektrokemijske metode in ionska izmenjava sta učinkovita načina odstranjevanja težkih kovin, vendar potrebujeta drago opremo in veliko energije. Membranska filtracija sicer predstavlja dobro alternativo tem tehnikam, vendar ima kot vse ostale uveljavljene tehnike pomanjkljivost, saj ni uspešna pri odstranjevanju težkih kovin v nizkih koncentracijah. V tem članku so za ta namen so iz mikrobnih amiloidnih nanovlaken (MAN, Microbila Amyloid Nanofibers), ki so sposobni vezave težkih kovin, pripravili biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode [2].

==Priprava biohibridnih membran==

===Mikrobna amiloidna vlakna (MAN)===

Amiloidne fibrile navadno povezujemo z nevrodegenerativnimi boleznimi, kot so Parkinsonova in Alzheimerjeva bolezen, ampak te fibrile najdemo tudi v vlogah, ki so koristne organizmom. Tako imenovane funkcionalne amiloide najdemo pri človeku, glivah, še posebej pa so pogosti pri bakterijah. Tam nastopajo kot strukturni element biofilmov in so zaslužni za togost in adhezivne lastnosti. Protein ki tvori amiloidne fibrile pri ''E. coli'' se imenuje ''curli''. Ta tvori omrežje prepletenih fibril, ki obdajajo celice in tvori nekakšno membrano ki ščiti celice pred eksogenimi polutanti[2,3].

Za biosintezo ''curli'' vlaken so potrebni proteini zapisani na operonih csgBAC in csgDEFG. CsgA predstavlja največji strukturni element teh fibril, medtem ko csgB sodeluje pri nukleaciji samih fibril. CsgC, csgE in csgF so šaperoni, csgG pa tvori proteinski kanal na zunanji membrani bakterije. Za tvorbo MAN so v tej raziskavi pripravili bakterije ''E. coli'', v katere so vstavili vezje, s katerim so lahko regulirali izražanje csgA gena. To so naredili tako, da so v plazmid pET22b vstavili zapis za csgA (ta je bil pod kontrolo lac operatorja) in z njim transformirali sev ''E. coli'' B21 [DE3]. Tako so z dodatkom IPTG lahko dboili celice ki so v povišani meri proizvajale csgA [2].

===Izboljšava MAN===

Za izboljšanje adsorbcije težkih kovin na MAN, so nanje vezali dodatne proteine, ki so sposobni vezave težkih kovin. v tej študiji so se odoločili da preizkusijo dva taka proteina, in sicer PCS in iscA. PCS oz. fitokelatin sintaza je protein, ki ga najdemo v rastlinah in glivah. Njegova naloga je, da v prisotnosti težkih kovin začne sintetizirati fitokelatine. To so polimeri glutationa, ki so sposobni kelirati ione težkih kovin. Protein iscA (Iron-Sulfur Cluster Assembly) ima v celici več vlog, med drugim ima sposobnost vezave ionov železa. Pokazano pa je tudi bilo da ima sposobnost vezave ionov nekaterih težkih kovin [2,4].

Za vezavo teh dveh proteinov na MAN, so uporabili sistem SpyTag – SpyCatcher. Ta sistem deluje tako, da SpyTag, ki je 13 aminokislin dolg peptid, spontano tvori izopeptidno vez s svojim partenrjem SpyCatcher. Na C konec csgA so dodali SpyTag (pripravili so plazmid pET22b-csgA-SpyTag in z njim transformirali E. coli B21 [DE3]). SpyCatcher pa so pripeli na N konec proteinov PCS in iscA. Ta dva konstrukt so vstavili v vektor pET28a. S tema rekombinantnima vektorjema (pET28a-SpyCatcher-PCS in pET28a-SpyCatcher-iscA) so transformirali ''E. coli''B21 [DE3]. S kombinacijo produktov teh dveh sevov so dobili celice, ki so izražale MAN, ki je imel gor pripete PCS ali iscA in tako boljše sposobnosti vezave težkih kovin [2].

===Biohibridne membrane===

Same celice E. coli obdane z MAN so uspešne pri vezavi težkih kovin, ampak so za uporabo nepraktične. To so raziskovalci rešili tako, da so jim dodali aktivno oglje. To mešanico so vakuumsko filtrirali da so dobili 0,22 μm adsorpcijski film na celulozni membrani. Na ta način so naredili biohibridne mebrane, ki so bile končni izdelek te raziskave [2].

==Rezultati==

===Indukcija izražanja csgA in sestavljanje MAN===

Celice so gojili v gojišču YES-CA . Izražanje csgA so sprožili z dodatkom IPTG (končna koncentracija 0,5 mM). Raven izražanje so spremljali preko barvanja z barvilom Congo rdeče na intervalu 48 – 72 h po indukciji. Za kontrolo so uporabili E. coli B21 [DE3] transformirane s praznim pET22b vektorjem. Maksimalno raven izražanja so opazili 72 h po indukciji. Rezultat indukcije so preverili tudi s presevnim elektronskim mikroskopom, kjer so opazovali morfologijo amiloidnih struktur zunaj celic. Za rekombinantni sev so pokazali večjo rast amiloidnih vlaken, kar je pomenilo da jim je uspelo pripraviti celice, ki so v povečani meri izražale csgA [2].

===Sposobnost adsorpcije Pb na MAN===

Vpliv časa na adsorpcijo so preverjali s koncentracijama svinca 50 mg/L in 100 mg/L. Raven adsorpcije je s časom naraščala in dosegla maksimum pri 6 h, sev ki je povišano izražal csgA je bil sposoben adsorbirati večeje količine Pb kot kontrola.

Preverjali so tudi vpliv pH na adsorpcijo. Raven adsorpcije se je z višanjem pH povečevala in imela maksimum pri pH = 6, na kar se je začela zniževati. Razlog je da pri nižjih vrednostih pH pride do tekmovanja za vezavo na MAN med protoni in ioni Pb. Tako so določili da je optimalen pH za odstranjevanje Pb ionov med 5 in 7.

Vpliv začetne koncentracije Pb ionov na adsorpcijo so preverjjali s koncentracijami od 100 mg/L do 1 mg/L. Sposobnost adsorpcije je z nižanjem začetne koncentracije najprej naraščala, nato pa je začela padati. Najboljša adsorpcija je bila pri začetni koncentracij 50 mg/L, kjer je bila 98,26%. Pri koncentracij 1 mg/L pa je bila sposobnost adsorpcije seva, ki je povečano izražal csgA, skoraj enaka kontroli (okrog 10 %). Kar kaže, da so bili sevi, ki povišano izražajo csgA neobčutljivi na nizke koncentracije težkih kovin [2].

===Izboljšava MAN===

Celice ki so bile transformirane s pET28a-SpyCatcher-PCS (oz. iscA), so gojili do OD600 = 0,6 – 0,8, nato so dodali IPTG (končna koncentracija 0,75 mM). Po 20 h indukcije so celice lizirali in ta lizat dodali v gojišče za celice transformirane s pET22b-csgA-SpyTag. S TEM so pokazali so da prisotnost SpyTag ne vpliva na sestavljanje MAN. Pokazali so tudi, pride do stabilne povezave med csgA-SpyTag in SpyCatcher-PCS(iscA).

Sposobnost adsorpcije so najprej preverili za Pb ione z začetno koncentracijo 1mg/L. Po 6 h je bila adsorpcija za kombinacijo MAN-iscA 10 % (podobno kot kontrola), medtem ko je bila za kombinacijo MAN-PCS 90 %. To je pokazalo, da je za odstranjevanje težkih kovin uporabna kombinacija MAN in PCS. S to kombinacijo so ponovili tudi eksperiment za vpliv pH in ugotovili da je optimum med pH 5 in 7.

Nato so preverili adsorpcijske sposobnosti MAN-PCS za ione bakra, kadmija in svinca pri različnih začetnih koncentracijah težkih kovin, in sicer 0,8 mg/L, 1 mg/L in 1,2 mg/L. Najboljši rezultati so bili za Cd ione kjer so dobili 91,85 % adsorpcijo. Na splošno pa so je bila sposobnost adsorpcije pri sevih s kombinacijo MAN-PCS boljša v primerjavi s kontrolo [2].

===Biohibridna membrana===

Adsorpcijske sposobnosti biohibridne membrane so preverjali pri koncentraciji težkih kovin (Pb, Cu in Cd) 1 mg/L. Adsorpcija je bila po 6 h za Cd 98,7 %, za Pb 95,33 % in za Cu 85,67 %.

Ker lahko v realnih vzorcih pride do interferenc z drugimi komponentami so izvedli še poskus s simulirano odpadno vodo, v katero so dodali težke kovine do koncentracij 1 mg/L. Sposobnost adsorpcije Cd je bila še vedno nad 90 %, za Cu in Pb pa je bila nad 80 %. Kar kaže na dobro robustnost te membrane.

Testirali so tudi sposobnost večkratne uporabe te membrane. Rezultati so pokazali, da je po 8 uporabah sposobnost adsorpcije Cd in Pb nad 80 % in Cu 75 %, kar kaže da je ta membrana primerna za večkratno uporabo [2].

==Zaključek==

V tej študiji so pripravili samo-sestavljajoča mikrobna amiloidna nanovlakna, ki so bila sposobna vezave težkih kovin pri koncentraciji 50 mg/L. Pripravili so tudi pripravili fuzijo teh MAN s proteinom PCS, ki je omogočala adsorpcijo v nižjih koncentracijah težkih kovin. Na koncu pa so pripravili biohibridno membrano s temi izboljšanimi MAN, ki je bila sposobna adsorpcije težkih kovin pri nizkih koncentracijah in je bila hkrati robustna in omogočala večkratno uporabo. Taka membrana predstavlja potencialno uporabnost pri odstranjevanju težkih kovin iz industrijsko onesnaženih vod.

==Viri==
[1] N. Romih, B. Grabner, and C. R. Č. Lasnik, “Remediacija onesnaženih tal s težkimi kovinami,” pp. 1–8, 2002.

[2] D. Zhao, Z. Peng, J. Fang, Z. Fang, and J. Zhang, “Programmable and low-cost biohybrid membrane for efficient heavy metal removal from water,” Sep. Purif. Technol., vol. 306, no. PB, p. 122751, 2023, doi: 10.1016/j.seppur.2022.122751.

[3] T. V. Sønderby, H. Rasmussen, S. A. Frank, J. Skov Pedersen, and D. E. Otzen, “Folding Steps in the Fibrillation of Functional Amyloid: Denaturant Sensitivity Reveals Common Features in Nucleation and Elongation,” J. Mol. Biol., vol. 434, no. 2, 2022, doi: 10.1016/j.jmb.2021.167337.

[4] D. Klsa, “Responses of phytochelatin and proline-related genes expression associated with heavy metal stress in Solanum lycopersicum,” Acta Bot. Croat., vol. 78, no. 1, pp. 9–16, 2019, doi: 10.2478/botcro-2018-0023.

Biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode

2023-05-14T21:38:12Z

Ursic Tadej: /* Biohibridna membrana */

Povzeto po članku: [https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1383586622023085 Zhao, D., Peng, Z., Fang, J., Fang, Z. & Zhang, J. Programmable and low-cost biohybrid membrane for efficient heavy metal removal from water. Sep. Purif. Technol. 306, 122751 (2023)].

==Uvod==
Onesnaženje s težkimi kovinami je problem s katerim se spopadamo na svetovni ravni. Dejavnosti, kot so rudarjenje in taljenje rude, razne industrije (plastika, galvanizacija, tekstil, elektronka, …), kmetijstvo in odlaganje odpadkov (blato čistilnih naprav, izlužki iz deponij, kovinski odpadki, …), pripomorejo k izločanju težkih kovin v okolje. Težke kovine, kot so na primer Cu, Pb, Cd, Hg, Cr (VI), As …; se za razliko od organskih snovi ne razgrajujejo, temveč se v okolju akumulirajo. Poleg tega so to pogosto za organizme neesencialni elementi in lahko povzročajo resne zdravstvene težave [1,2].

V vodi se težke kovine sicer akumulirajo v nižjih koncentracijah (manj kot 1 mg/L), vendar še vedno predstavljajo nevarnost za okolje in človeško zdravje. Uveljavljene metode za odstranjevanje težkih kovin so: ionska izmenjava, membranska filtracija, precipitacijske metode in elektrokemijske tehnike. Precipitacija omogoča 99 % odstranjenje težkih kovin, ampak povzroča sekundarno onesnaževanje vode. Elektrokemijske metode in ionska izmenjava sta učinkovita načina odstranjevanja težkih kovin, vendar potrebujeta drago opremo in veliko energije. Membranska filtracija sicer predstavlja dobro alternativo tem tehnikam, vendar ima kot vse ostale uveljavljene tehnike pomanjkljivost, saj ni uspešna pri odstranjevanju težkih kovin v nizkih koncentracijah. V tem članku so za ta namen so iz mikrobnih amiloidnih nanovlaken (MAN, Microbila Amyloid Nanofibers), ki so sposobni vezave težkih kovin, pripravili biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode [2].

==Priprava biohibridnih membran==

===Mikrobna amiloidna vlakna (MAN)===

Amiloidne fibrile navadno povezujemo z nevrodegenerativnimi boleznimi, kot so Parkinsonova in Alzheimerjeva bolezen, ampak te fibrile najdemo tudi v vlogah, ki so koristne organizmom. Tako imenovane funkcionalne amiloide najdemo pri človeku, glivah, še posebej pa so pogosti pri bakterijah. Tam nastopajo kot strukturni element biofilmov in so zaslužni za togost in adhezivne lastnosti. Protein ki tvori amiloidne fibrile pri ''E. coli'' se imenuje ''curli''. Ta tvori omrežje prepletenih fibril, ki obdajajo celice in tvori nekakšno membrano ki ščiti celice pred eksogenimi polutanti[2,3].

Za biosintezo ''curli'' vlaken so potrebni proteini zapisani na operonih csgBAC in csgDEFG. CsgA predstavlja največji strukturni element teh fibril, medtem ko csgB sodeluje pri nukleaciji samih fibril. CsgC, csgE in csgF so šaperoni, csgG pa tvori proteinski kanal na zunanji membrani bakterije. Za tvorbo MAN so v tej raziskavi pripravili bakterije ''E. coli'', v katere so vstavili vezje, s katerim so lahko regulirali izražanje csgA gena. To so naredili tako, da so v plazmid pET22b vstavili zapis za csgA (ta je bil pod kontrolo lac operatorja) in z njim transformirali sev ''E. coli'' B21 [DE3]. Tako so z dodatkom IPTG lahko dboili celice ki so v povišani meri proizvajale csgA [2].

===Izboljšava MAN===

Za izboljšanje adsorbcije težkih kovin na MAN, so nanje vezali dodatne proteine, ki so sposobni vezave težkih kovin. v tej študiji so se odoločili da preizkusijo dva taka proteina, in sicer PCS in iscA. PCS oz. fitokelatin sintaza je protein, ki ga najdemo v rastlinah in glivah. Njegova naloga je, da v prisotnosti težkih kovin začne sintetizirati fitokelatine. To so polimeri glutationa, ki so sposobni kelirati ione težkih kovin. Protein iscA (Iron-Sulfur Cluster Assembly) ima v celici več vlog, med drugim ima sposobnost vezave ionov železa. Pokazano pa je tudi bilo da ima sposobnost vezave ionov nekaterih težkih kovin [2,4].

Za vezavo teh dveh proteinov na MAN, so uporabili sistem SpyTag – SpyCatcher. Ta sistem deluje tako, da SpyTag, ki je 13 aminokislin dolg peptid, spontano tvori izopeptidno vez s svojim partenrjem SpyCatcher. Na C konec csgA so dodali SpyTag (pripravili so plazmid pET22b-csgA-SpyTag in z njim transformirali E. coli B21 [DE3]). SpyCatcher pa so pripeli na N konec proteinov PCS in iscA. Ta dva konstrukt so vstavili v vektor pET28a. S tema rekombinantnima vektorjema (pET28a-SpyCatcher-PCS in pET28a-SpyCatcher-iscA) so transformirali ''E. coli''B21 [DE3]. S kombinacijo produktov teh dveh sevov so dobili celice, ki so izražale MAN, ki je imel gor pripete PCS ali iscA in tako boljše sposobnosti vezave težkih kovin [2].

===Biohibridne membrane===

Same celice E. coli obdane z MAN so uspešne pri vezavi težkih kovin, ampak so za uporabo nepraktične. To so raziskovalci rešili tako, da so jim dodali aktivno oglje. To mešanico so vakuumsko filtrirali da so dobili 0,22 μm adsorpcijski film na celulozni membrani. Na ta način so naredili biohibridne mebrane, ki so bile končni izdelek te raziskave [2].

==Rezultati==

===Indukcija izražanja csgA in sestavljanje MAN===

Celice so gojili v gojišču YES-CA . Izražanje csgA so sprožili z dodatkom IPTG (končna koncentracija 0,5 mM). Raven izražanje so spremljali preko barvanja z barvilom Congo rdeče na intervalu 48 – 72 h po indukciji. Za kontrolo so uporabili E. coli B21 [DE3] transformirane s praznim pET22b vektorjem. Maksimalno raven izražanja so opazili 72 h po indukciji. Rezultat indukcije so preverili tudi s presevnim elektronskim mikroskopom, kjer so opazovali morfologijo amiloidnih struktur zunaj celic. Za rekombinantni sev so pokazali večjo rast amiloidnih vlaken, kar je pomenilo da jim je uspelo pripraviti celice, ki so v povečani meri izražale csgA [2].

===Sposobnost adsorpcije Pb na MAN===

Vpliv časa na adsorpcijo so preverjali s koncentracijama svinca 50 mg/L in 100 mg/L. Raven adsorpcije je s časom naraščala in dosegla maksimum pri 6 h, sev ki je povišano izražal csgA je bil sposoben adsorbirati večeje količine Pb kot kontrola.

Preverjali so tudi vpliv pH na adsorpcijo. Raven adsorpcije se je z višanjem pH povečevala in imela maksimum pri pH = 6, na kar se je začela zniževati. Razlog je da pri nižjih vrednostih pH pride do tekmovanja za vezavo na MAN med protoni in ioni Pb. Tako so določili da je optimalen pH za odstranjevanje Pb ionov med 5 in 7.

Vpliv začetne koncentracije Pb ionov na adsorpcijo so preverjjali s koncentracijami od 100 mg/L do 1 mg/L. Sposobnost adsorpcije je z nižanjem začetne koncentracije najprej naraščala, nato pa je začela padati. Najboljša adsorpcija je bila pri začetni koncentracij 50 mg/L, kjer je bila 98,26%. Pri koncentracij 1 mg/L pa je bila sposobnost adsorpcije seva, ki je povečano izražal csgA, skoraj enaka kontroli (okrog 10 %). Kar kaže, da so bili sevi, ki povišano izražajo csgA neobčutljivi na nizke koncentracije težkih kovin [2].

===Izboljšava MAN===

Celice ki so bile transformirane s pET28a-SpyCatcher-PCS (oz. iscA), so gojili do OD600 = 0,6 – 0,8, nato so dodali IPTG (končna koncentracija 0,75 mM). Po 20 h indukcije so celice lizirali in ta lizat dodali v gojišče za celice transformirane s pET22b-csgA-SpyTag. S TEM so pokazali so da prisotnost SpyTag ne vpliva na sestavljanje MAN. Pokazali so tudi, pride do stabilne povezave med csgA-SpyTag in SpyCatcher-PCS(iscA).

Sposobnost adsorpcije so najprej preverili za Pb ione z začetno koncentracijo 1mg/L. Po 6 h je bila adsorpcija za kombinacijo MAN-iscA 10 % (podobno kot kontrola), medtem ko je bila za kombinacijo MAN-PCS 90 %. To je pokazalo, da je za odstranjevanje težkih kovin uporabna kombinacija MAN in PCS. S to kombinacijo so ponovili tudi eksperiment za vpliv pH in ugotovili da je optimum med pH 5 in 7.

Nato so preverili adsorpcijske sposobnosti MAN-PCS za ione bakra, kadmija in svinca pri različnih začetnih koncentracijah težkih kovin, in sicer 0,8 mg/L, 1 mg/L in 1,2 mg/L. Najboljši rezultati so bili za Cd ione kjer so dobili 91,85 % adsorpcijo. Na splošno pa so je bila sposobnost adsorpcije pri sevih s kombinacijo MAN-PCS boljša v primerjavi s kontrolo [2].

===Biohibridna membrana===

Adsorpcijske sposobnosti biohibridne membrane so preverjali pri koncentraciji težkih kovin (Pb, Cu in Cd) 1 mg/L. Adsorpcija je bila po 6 h za Cd 98,7 %, za Pb 95,33 % in za Cu 85,67 %.

Ker lahko v realnih vzorcih pride do interferenc z drugimi komponentami so izvedli še poskus s simulirano odpadno vodo, v katero so dodali težke kovine do koncentracij 1 mg/L. Sposobnost adsorpcije Cd je bila še vedno nad 90 %, za Cu in Pb pa je bila nad 80 %. Kar kaže na dobro robustnost te membrane.

Testirali so tudi sposobnost večkratne uporabe te membrane. Rezultati so pokazali, da je po 8 uporabah sposobnost adsorpcije Cd in Pb nad 80 % in Cu 75 %, kar kaže da je ta membrana primerna za večkratno uporabo [2].

==Zaključek==

V tej študiji so pripravili samo-sestavljajoča mikrobna amiloidna nanovlakna, ki so bila sposobna vezave težkih kovin pri koncentraciji 50 mg/L. Pripravili so tudi pripravili fuzijo teh MAN s proteinom PCS, ki je omogočala adsorpcijo v nižjih koncentracijah težkih kovin. Na koncu pa so pripravili biohibridno membrano s temi izboljšanimi MAN, ki je bila sposobna adsorpcije težkih kovin pri nizkih koncentracijah in je bila hkrati robustna in omogočala večkratno uporabo.

==Viri==
[1] N. Romih, B. Grabner, and C. R. Č. Lasnik, “Remediacija onesnaženih tal s težkimi kovinami,” pp. 1–8, 2002.

[2] D. Zhao, Z. Peng, J. Fang, Z. Fang, and J. Zhang, “Programmable and low-cost biohybrid membrane for efficient heavy metal removal from water,” Sep. Purif. Technol., vol. 306, no. PB, p. 122751, 2023, doi: 10.1016/j.seppur.2022.122751.

[3] T. V. Sønderby, H. Rasmussen, S. A. Frank, J. Skov Pedersen, and D. E. Otzen, “Folding Steps in the Fibrillation of Functional Amyloid: Denaturant Sensitivity Reveals Common Features in Nucleation and Elongation,” J. Mol. Biol., vol. 434, no. 2, 2022, doi: 10.1016/j.jmb.2021.167337.

[4] D. Klsa, “Responses of phytochelatin and proline-related genes expression associated with heavy metal stress in Solanum lycopersicum,” Acta Bot. Croat., vol. 78, no. 1, pp. 9–16, 2019, doi: 10.2478/botcro-2018-0023.

Biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode

2023-05-14T21:37:06Z

Ursic Tadej: /* Biohibridna membrana */

Povzeto po članku: [https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1383586622023085 Zhao, D., Peng, Z., Fang, J., Fang, Z. & Zhang, J. Programmable and low-cost biohybrid membrane for efficient heavy metal removal from water. Sep. Purif. Technol. 306, 122751 (2023)].

==Uvod==
Onesnaženje s težkimi kovinami je problem s katerim se spopadamo na svetovni ravni. Dejavnosti, kot so rudarjenje in taljenje rude, razne industrije (plastika, galvanizacija, tekstil, elektronka, …), kmetijstvo in odlaganje odpadkov (blato čistilnih naprav, izlužki iz deponij, kovinski odpadki, …), pripomorejo k izločanju težkih kovin v okolje. Težke kovine, kot so na primer Cu, Pb, Cd, Hg, Cr (VI), As …; se za razliko od organskih snovi ne razgrajujejo, temveč se v okolju akumulirajo. Poleg tega so to pogosto za organizme neesencialni elementi in lahko povzročajo resne zdravstvene težave [1,2].

V vodi se težke kovine sicer akumulirajo v nižjih koncentracijah (manj kot 1 mg/L), vendar še vedno predstavljajo nevarnost za okolje in človeško zdravje. Uveljavljene metode za odstranjevanje težkih kovin so: ionska izmenjava, membranska filtracija, precipitacijske metode in elektrokemijske tehnike. Precipitacija omogoča 99 % odstranjenje težkih kovin, ampak povzroča sekundarno onesnaževanje vode. Elektrokemijske metode in ionska izmenjava sta učinkovita načina odstranjevanja težkih kovin, vendar potrebujeta drago opremo in veliko energije. Membranska filtracija sicer predstavlja dobro alternativo tem tehnikam, vendar ima kot vse ostale uveljavljene tehnike pomanjkljivost, saj ni uspešna pri odstranjevanju težkih kovin v nizkih koncentracijah. V tem članku so za ta namen so iz mikrobnih amiloidnih nanovlaken (MAN, Microbila Amyloid Nanofibers), ki so sposobni vezave težkih kovin, pripravili biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode [2].

==Priprava biohibridnih membran==

===Mikrobna amiloidna vlakna (MAN)===

Amiloidne fibrile navadno povezujemo z nevrodegenerativnimi boleznimi, kot so Parkinsonova in Alzheimerjeva bolezen, ampak te fibrile najdemo tudi v vlogah, ki so koristne organizmom. Tako imenovane funkcionalne amiloide najdemo pri človeku, glivah, še posebej pa so pogosti pri bakterijah. Tam nastopajo kot strukturni element biofilmov in so zaslužni za togost in adhezivne lastnosti. Protein ki tvori amiloidne fibrile pri ''E. coli'' se imenuje ''curli''. Ta tvori omrežje prepletenih fibril, ki obdajajo celice in tvori nekakšno membrano ki ščiti celice pred eksogenimi polutanti[2,3].

Za biosintezo ''curli'' vlaken so potrebni proteini zapisani na operonih csgBAC in csgDEFG. CsgA predstavlja največji strukturni element teh fibril, medtem ko csgB sodeluje pri nukleaciji samih fibril. CsgC, csgE in csgF so šaperoni, csgG pa tvori proteinski kanal na zunanji membrani bakterije. Za tvorbo MAN so v tej raziskavi pripravili bakterije ''E. coli'', v katere so vstavili vezje, s katerim so lahko regulirali izražanje csgA gena. To so naredili tako, da so v plazmid pET22b vstavili zapis za csgA (ta je bil pod kontrolo lac operatorja) in z njim transformirali sev ''E. coli'' B21 [DE3]. Tako so z dodatkom IPTG lahko dboili celice ki so v povišani meri proizvajale csgA [2].

===Izboljšava MAN===

Za izboljšanje adsorbcije težkih kovin na MAN, so nanje vezali dodatne proteine, ki so sposobni vezave težkih kovin. v tej študiji so se odoločili da preizkusijo dva taka proteina, in sicer PCS in iscA. PCS oz. fitokelatin sintaza je protein, ki ga najdemo v rastlinah in glivah. Njegova naloga je, da v prisotnosti težkih kovin začne sintetizirati fitokelatine. To so polimeri glutationa, ki so sposobni kelirati ione težkih kovin. Protein iscA (Iron-Sulfur Cluster Assembly) ima v celici več vlog, med drugim ima sposobnost vezave ionov železa. Pokazano pa je tudi bilo da ima sposobnost vezave ionov nekaterih težkih kovin [2,4].

Za vezavo teh dveh proteinov na MAN, so uporabili sistem SpyTag – SpyCatcher. Ta sistem deluje tako, da SpyTag, ki je 13 aminokislin dolg peptid, spontano tvori izopeptidno vez s svojim partenrjem SpyCatcher. Na C konec csgA so dodali SpyTag (pripravili so plazmid pET22b-csgA-SpyTag in z njim transformirali E. coli B21 [DE3]). SpyCatcher pa so pripeli na N konec proteinov PCS in iscA. Ta dva konstrukt so vstavili v vektor pET28a. S tema rekombinantnima vektorjema (pET28a-SpyCatcher-PCS in pET28a-SpyCatcher-iscA) so transformirali ''E. coli''B21 [DE3]. S kombinacijo produktov teh dveh sevov so dobili celice, ki so izražale MAN, ki je imel gor pripete PCS ali iscA in tako boljše sposobnosti vezave težkih kovin [2].

===Biohibridne membrane===

Same celice E. coli obdane z MAN so uspešne pri vezavi težkih kovin, ampak so za uporabo nepraktične. To so raziskovalci rešili tako, da so jim dodali aktivno oglje. To mešanico so vakuumsko filtrirali da so dobili 0,22 μm adsorpcijski film na celulozni membrani. Na ta način so naredili biohibridne mebrane, ki so bile končni izdelek te raziskave [2].

==Rezultati==

===Indukcija izražanja csgA in sestavljanje MAN===

Celice so gojili v gojišču YES-CA . Izražanje csgA so sprožili z dodatkom IPTG (končna koncentracija 0,5 mM). Raven izražanje so spremljali preko barvanja z barvilom Congo rdeče na intervalu 48 – 72 h po indukciji. Za kontrolo so uporabili E. coli B21 [DE3] transformirane s praznim pET22b vektorjem. Maksimalno raven izražanja so opazili 72 h po indukciji. Rezultat indukcije so preverili tudi s presevnim elektronskim mikroskopom, kjer so opazovali morfologijo amiloidnih struktur zunaj celic. Za rekombinantni sev so pokazali večjo rast amiloidnih vlaken, kar je pomenilo da jim je uspelo pripraviti celice, ki so v povečani meri izražale csgA [2].

===Sposobnost adsorpcije Pb na MAN===

Vpliv časa na adsorpcijo so preverjali s koncentracijama svinca 50 mg/L in 100 mg/L. Raven adsorpcije je s časom naraščala in dosegla maksimum pri 6 h, sev ki je povišano izražal csgA je bil sposoben adsorbirati večeje količine Pb kot kontrola.

Preverjali so tudi vpliv pH na adsorpcijo. Raven adsorpcije se je z višanjem pH povečevala in imela maksimum pri pH = 6, na kar se je začela zniževati. Razlog je da pri nižjih vrednostih pH pride do tekmovanja za vezavo na MAN med protoni in ioni Pb. Tako so določili da je optimalen pH za odstranjevanje Pb ionov med 5 in 7.

Vpliv začetne koncentracije Pb ionov na adsorpcijo so preverjjali s koncentracijami od 100 mg/L do 1 mg/L. Sposobnost adsorpcije je z nižanjem začetne koncentracije najprej naraščala, nato pa je začela padati. Najboljša adsorpcija je bila pri začetni koncentracij 50 mg/L, kjer je bila 98,26%. Pri koncentracij 1 mg/L pa je bila sposobnost adsorpcije seva, ki je povečano izražal csgA, skoraj enaka kontroli (okrog 10 %). Kar kaže, da so bili sevi, ki povišano izražajo csgA neobčutljivi na nizke koncentracije težkih kovin [2].

===Izboljšava MAN===

Celice ki so bile transformirane s pET28a-SpyCatcher-PCS (oz. iscA), so gojili do OD600 = 0,6 – 0,8, nato so dodali IPTG (končna koncentracija 0,75 mM). Po 20 h indukcije so celice lizirali in ta lizat dodali v gojišče za celice transformirane s pET22b-csgA-SpyTag. S TEM so pokazali so da prisotnost SpyTag ne vpliva na sestavljanje MAN. Pokazali so tudi, pride do stabilne povezave med csgA-SpyTag in SpyCatcher-PCS(iscA).

Sposobnost adsorpcije so najprej preverili za Pb ione z začetno koncentracijo 1mg/L. Po 6 h je bila adsorpcija za kombinacijo MAN-iscA 10 % (podobno kot kontrola), medtem ko je bila za kombinacijo MAN-PCS 90 %. To je pokazalo, da je za odstranjevanje težkih kovin uporabna kombinacija MAN in PCS. S to kombinacijo so ponovili tudi eksperiment za vpliv pH in ugotovili da je optimum med pH 5 in 7.

Nato so preverili adsorpcijske sposobnosti MAN-PCS za ione bakra, kadmija in svinca pri različnih začetnih koncentracijah težkih kovin, in sicer 0,8 mg/L, 1 mg/L in 1,2 mg/L. Najboljši rezultati so bili za Cd ione kjer so dobili 91,85 % adsorpcijo. Na splošno pa so je bila sposobnost adsorpcije pri sevih s kombinacijo MAN-PCS boljša v primerjavi s kontrolo [2].

===Biohibridna membrana===

Adsorpcijske sposobnosti biohibridne membrane so preverjali pri koncentraciji težkih kovin (Pb, Cu in Cd) 1 mg/L. Adsorpcija je bila po 6 h za Cd 98,7 %, za Pb 95,33 % in za Cu 85,67 %.

Ker lahko v realnih vzorcih pride do interferenc z drugimi komponentami so izvedli še poskus s simulirano odpadno vodo, v katero so dodali težke kovine do koncentracij 1 mg/L. Sosobnost adsopcije Cd je bila še vedno nad 90 %, za Cu in Pb pa je bila nad 80 %. Kar kaže na dobor robustnost te membrane.

Testirali so tudi sposobnost večkratne uporabe te membrane. Rezultati so pokazali da je po 8 uporabah sposobnost adsorpcije Cd in Pb nad 80 % in Cu 75 % [2].

==Zaključek==

V tej študiji so pripravili samo-sestavljajoča mikrobna amiloidna nanovlakna, ki so bila sposobna vezave težkih kovin pri koncentraciji 50 mg/L. Pripravili so tudi pripravili fuzijo teh MAN s proteinom PCS, ki je omogočala adsorpcijo v nižjih koncentracijah težkih kovin. Na koncu pa so pripravili biohibridno membrano s temi izboljšanimi MAN, ki je bila sposobna adsorpcije težkih kovin pri nizkih koncentracijah in je bila hkrati robustna in omogočala večkratno uporabo.

==Viri==
[1] N. Romih, B. Grabner, and C. R. Č. Lasnik, “Remediacija onesnaženih tal s težkimi kovinami,” pp. 1–8, 2002.

[2] D. Zhao, Z. Peng, J. Fang, Z. Fang, and J. Zhang, “Programmable and low-cost biohybrid membrane for efficient heavy metal removal from water,” Sep. Purif. Technol., vol. 306, no. PB, p. 122751, 2023, doi: 10.1016/j.seppur.2022.122751.

[3] T. V. Sønderby, H. Rasmussen, S. A. Frank, J. Skov Pedersen, and D. E. Otzen, “Folding Steps in the Fibrillation of Functional Amyloid: Denaturant Sensitivity Reveals Common Features in Nucleation and Elongation,” J. Mol. Biol., vol. 434, no. 2, 2022, doi: 10.1016/j.jmb.2021.167337.

[4] D. Klsa, “Responses of phytochelatin and proline-related genes expression associated with heavy metal stress in Solanum lycopersicum,” Acta Bot. Croat., vol. 78, no. 1, pp. 9–16, 2019, doi: 10.2478/botcro-2018-0023.

Biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode

2023-05-14T21:36:22Z

Ursic Tadej: /* Izboljšava MAN */

Povzeto po članku: [https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1383586622023085 Zhao, D., Peng, Z., Fang, J., Fang, Z. & Zhang, J. Programmable and low-cost biohybrid membrane for efficient heavy metal removal from water. Sep. Purif. Technol. 306, 122751 (2023)].

==Uvod==
Onesnaženje s težkimi kovinami je problem s katerim se spopadamo na svetovni ravni. Dejavnosti, kot so rudarjenje in taljenje rude, razne industrije (plastika, galvanizacija, tekstil, elektronka, …), kmetijstvo in odlaganje odpadkov (blato čistilnih naprav, izlužki iz deponij, kovinski odpadki, …), pripomorejo k izločanju težkih kovin v okolje. Težke kovine, kot so na primer Cu, Pb, Cd, Hg, Cr (VI), As …; se za razliko od organskih snovi ne razgrajujejo, temveč se v okolju akumulirajo. Poleg tega so to pogosto za organizme neesencialni elementi in lahko povzročajo resne zdravstvene težave [1,2].

V vodi se težke kovine sicer akumulirajo v nižjih koncentracijah (manj kot 1 mg/L), vendar še vedno predstavljajo nevarnost za okolje in človeško zdravje. Uveljavljene metode za odstranjevanje težkih kovin so: ionska izmenjava, membranska filtracija, precipitacijske metode in elektrokemijske tehnike. Precipitacija omogoča 99 % odstranjenje težkih kovin, ampak povzroča sekundarno onesnaževanje vode. Elektrokemijske metode in ionska izmenjava sta učinkovita načina odstranjevanja težkih kovin, vendar potrebujeta drago opremo in veliko energije. Membranska filtracija sicer predstavlja dobro alternativo tem tehnikam, vendar ima kot vse ostale uveljavljene tehnike pomanjkljivost, saj ni uspešna pri odstranjevanju težkih kovin v nizkih koncentracijah. V tem članku so za ta namen so iz mikrobnih amiloidnih nanovlaken (MAN, Microbila Amyloid Nanofibers), ki so sposobni vezave težkih kovin, pripravili biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode [2].

==Priprava biohibridnih membran==

===Mikrobna amiloidna vlakna (MAN)===

Amiloidne fibrile navadno povezujemo z nevrodegenerativnimi boleznimi, kot so Parkinsonova in Alzheimerjeva bolezen, ampak te fibrile najdemo tudi v vlogah, ki so koristne organizmom. Tako imenovane funkcionalne amiloide najdemo pri človeku, glivah, še posebej pa so pogosti pri bakterijah. Tam nastopajo kot strukturni element biofilmov in so zaslužni za togost in adhezivne lastnosti. Protein ki tvori amiloidne fibrile pri ''E. coli'' se imenuje ''curli''. Ta tvori omrežje prepletenih fibril, ki obdajajo celice in tvori nekakšno membrano ki ščiti celice pred eksogenimi polutanti[2,3].

Za biosintezo ''curli'' vlaken so potrebni proteini zapisani na operonih csgBAC in csgDEFG. CsgA predstavlja največji strukturni element teh fibril, medtem ko csgB sodeluje pri nukleaciji samih fibril. CsgC, csgE in csgF so šaperoni, csgG pa tvori proteinski kanal na zunanji membrani bakterije. Za tvorbo MAN so v tej raziskavi pripravili bakterije ''E. coli'', v katere so vstavili vezje, s katerim so lahko regulirali izražanje csgA gena. To so naredili tako, da so v plazmid pET22b vstavili zapis za csgA (ta je bil pod kontrolo lac operatorja) in z njim transformirali sev ''E. coli'' B21 [DE3]. Tako so z dodatkom IPTG lahko dboili celice ki so v povišani meri proizvajale csgA [2].

===Izboljšava MAN===

Za izboljšanje adsorbcije težkih kovin na MAN, so nanje vezali dodatne proteine, ki so sposobni vezave težkih kovin. v tej študiji so se odoločili da preizkusijo dva taka proteina, in sicer PCS in iscA. PCS oz. fitokelatin sintaza je protein, ki ga najdemo v rastlinah in glivah. Njegova naloga je, da v prisotnosti težkih kovin začne sintetizirati fitokelatine. To so polimeri glutationa, ki so sposobni kelirati ione težkih kovin. Protein iscA (Iron-Sulfur Cluster Assembly) ima v celici več vlog, med drugim ima sposobnost vezave ionov železa. Pokazano pa je tudi bilo da ima sposobnost vezave ionov nekaterih težkih kovin [2,4].

Za vezavo teh dveh proteinov na MAN, so uporabili sistem SpyTag – SpyCatcher. Ta sistem deluje tako, da SpyTag, ki je 13 aminokislin dolg peptid, spontano tvori izopeptidno vez s svojim partenrjem SpyCatcher. Na C konec csgA so dodali SpyTag (pripravili so plazmid pET22b-csgA-SpyTag in z njim transformirali E. coli B21 [DE3]). SpyCatcher pa so pripeli na N konec proteinov PCS in iscA. Ta dva konstrukt so vstavili v vektor pET28a. S tema rekombinantnima vektorjema (pET28a-SpyCatcher-PCS in pET28a-SpyCatcher-iscA) so transformirali ''E. coli''B21 [DE3]. S kombinacijo produktov teh dveh sevov so dobili celice, ki so izražale MAN, ki je imel gor pripete PCS ali iscA in tako boljše sposobnosti vezave težkih kovin [2].

===Biohibridne membrane===

Same celice E. coli obdane z MAN so uspešne pri vezavi težkih kovin, ampak so za uporabo nepraktične. To so raziskovalci rešili tako, da so jim dodali aktivno oglje. To mešanico so vakuumsko filtrirali da so dobili 0,22 μm adsorpcijski film na celulozni membrani. Na ta način so naredili biohibridne mebrane, ki so bile končni izdelek te raziskave [2].

==Rezultati==

===Indukcija izražanja csgA in sestavljanje MAN===

Celice so gojili v gojišču YES-CA . Izražanje csgA so sprožili z dodatkom IPTG (končna koncentracija 0,5 mM). Raven izražanje so spremljali preko barvanja z barvilom Congo rdeče na intervalu 48 – 72 h po indukciji. Za kontrolo so uporabili E. coli B21 [DE3] transformirane s praznim pET22b vektorjem. Maksimalno raven izražanja so opazili 72 h po indukciji. Rezultat indukcije so preverili tudi s presevnim elektronskim mikroskopom, kjer so opazovali morfologijo amiloidnih struktur zunaj celic. Za rekombinantni sev so pokazali večjo rast amiloidnih vlaken, kar je pomenilo da jim je uspelo pripraviti celice, ki so v povečani meri izražale csgA [2].

===Sposobnost adsorpcije Pb na MAN===

Vpliv časa na adsorpcijo so preverjali s koncentracijama svinca 50 mg/L in 100 mg/L. Raven adsorpcije je s časom naraščala in dosegla maksimum pri 6 h, sev ki je povišano izražal csgA je bil sposoben adsorbirati večeje količine Pb kot kontrola.

Preverjali so tudi vpliv pH na adsorpcijo. Raven adsorpcije se je z višanjem pH povečevala in imela maksimum pri pH = 6, na kar se je začela zniževati. Razlog je da pri nižjih vrednostih pH pride do tekmovanja za vezavo na MAN med protoni in ioni Pb. Tako so določili da je optimalen pH za odstranjevanje Pb ionov med 5 in 7.

Vpliv začetne koncentracije Pb ionov na adsorpcijo so preverjjali s koncentracijami od 100 mg/L do 1 mg/L. Sposobnost adsorpcije je z nižanjem začetne koncentracije najprej naraščala, nato pa je začela padati. Najboljša adsorpcija je bila pri začetni koncentracij 50 mg/L, kjer je bila 98,26%. Pri koncentracij 1 mg/L pa je bila sposobnost adsorpcije seva, ki je povečano izražal csgA, skoraj enaka kontroli (okrog 10 %). Kar kaže, da so bili sevi, ki povišano izražajo csgA neobčutljivi na nizke koncentracije težkih kovin [2].

===Izboljšava MAN===

Celice ki so bile transformirane s pET28a-SpyCatcher-PCS (oz. iscA), so gojili do OD600 = 0,6 – 0,8, nato so dodali IPTG (končna koncentracija 0,75 mM). Po 20 h indukcije so celice lizirali in ta lizat dodali v gojišče za celice transformirane s pET22b-csgA-SpyTag. S TEM so pokazali so da prisotnost SpyTag ne vpliva na sestavljanje MAN. Pokazali so tudi, pride do stabilne povezave med csgA-SpyTag in SpyCatcher-PCS(iscA).

Sposobnost adsorpcije so najprej preverili za Pb ione z začetno koncentracijo 1mg/L. Po 6 h je bila adsorpcija za kombinacijo MAN-iscA 10 % (podobno kot kontrola), medtem ko je bila za kombinacijo MAN-PCS 90 %. To je pokazalo, da je za odstranjevanje težkih kovin uporabna kombinacija MAN in PCS. S to kombinacijo so ponovili tudi eksperiment za vpliv pH in ugotovili da je optimum med pH 5 in 7.

Nato so preverili adsorpcijske sposobnosti MAN-PCS za ione bakra, kadmija in svinca pri različnih začetnih koncentracijah težkih kovin, in sicer 0,8 mg/L, 1 mg/L in 1,2 mg/L. Najboljši rezultati so bili za Cd ione kjer so dobili 91,85 % adsorpcijo. Na splošno pa so je bila sposobnost adsorpcije pri sevih s kombinacijo MAN-PCS boljša v primerjavi s kontrolo [2].

===Biohibridna membrana===

Adsorpcijske sposobnosti so preverjali pri koncentraciji težkih kovin (Pb, Cu in Cd) 1 mg/L. Adsorpcija je bila po 6 h za Cd 98,7 %, za Pb 95,33 % in za Cu 85,67 %.

Ker lahko v realnih vzorcih pride do interferenc z drugimi komponentami so izvedli še poskus s simulirano odpadno vodo, v katero so dodali težke kovine do koncentracij 1 mg/L. Sosobnost adsopcije Cd je bila še vedno nad 90 %, za Cu in Pb pa je bila nad 80 %. Kar kaže na dobor robustnost te membrane.

Testirali so tudi sposobnost večkratne uporabe te membrane. Rezultati so pokazali da je po 8 uporabah sposobnost adsorpcije Cd in Pb nad 80 % in Cu 75 %

==Zaključek==

V tej študiji so pripravili samo-sestavljajoča mikrobna amiloidna nanovlakna, ki so bila sposobna vezave težkih kovin pri koncentraciji 50 mg/L. Pripravili so tudi pripravili fuzijo teh MAN s proteinom PCS, ki je omogočala adsorpcijo v nižjih koncentracijah težkih kovin. Na koncu pa so pripravili biohibridno membrano s temi izboljšanimi MAN, ki je bila sposobna adsorpcije težkih kovin pri nizkih koncentracijah in je bila hkrati robustna in omogočala večkratno uporabo.

==Viri==
[1] N. Romih, B. Grabner, and C. R. Č. Lasnik, “Remediacija onesnaženih tal s težkimi kovinami,” pp. 1–8, 2002.

[2] D. Zhao, Z. Peng, J. Fang, Z. Fang, and J. Zhang, “Programmable and low-cost biohybrid membrane for efficient heavy metal removal from water,” Sep. Purif. Technol., vol. 306, no. PB, p. 122751, 2023, doi: 10.1016/j.seppur.2022.122751.

[3] T. V. Sønderby, H. Rasmussen, S. A. Frank, J. Skov Pedersen, and D. E. Otzen, “Folding Steps in the Fibrillation of Functional Amyloid: Denaturant Sensitivity Reveals Common Features in Nucleation and Elongation,” J. Mol. Biol., vol. 434, no. 2, 2022, doi: 10.1016/j.jmb.2021.167337.

[4] D. Klsa, “Responses of phytochelatin and proline-related genes expression associated with heavy metal stress in Solanum lycopersicum,” Acta Bot. Croat., vol. 78, no. 1, pp. 9–16, 2019, doi: 10.2478/botcro-2018-0023.

Biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode

2023-05-14T21:34:29Z

Ursic Tadej:

Povzeto po članku: [https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1383586622023085 Zhao, D., Peng, Z., Fang, J., Fang, Z. & Zhang, J. Programmable and low-cost biohybrid membrane for efficient heavy metal removal from water. Sep. Purif. Technol. 306, 122751 (2023)].

==Uvod==
Onesnaženje s težkimi kovinami je problem s katerim se spopadamo na svetovni ravni. Dejavnosti, kot so rudarjenje in taljenje rude, razne industrije (plastika, galvanizacija, tekstil, elektronka, …), kmetijstvo in odlaganje odpadkov (blato čistilnih naprav, izlužki iz deponij, kovinski odpadki, …), pripomorejo k izločanju težkih kovin v okolje. Težke kovine, kot so na primer Cu, Pb, Cd, Hg, Cr (VI), As …; se za razliko od organskih snovi ne razgrajujejo, temveč se v okolju akumulirajo. Poleg tega so to pogosto za organizme neesencialni elementi in lahko povzročajo resne zdravstvene težave [1,2].

V vodi se težke kovine sicer akumulirajo v nižjih koncentracijah (manj kot 1 mg/L), vendar še vedno predstavljajo nevarnost za okolje in človeško zdravje. Uveljavljene metode za odstranjevanje težkih kovin so: ionska izmenjava, membranska filtracija, precipitacijske metode in elektrokemijske tehnike. Precipitacija omogoča 99 % odstranjenje težkih kovin, ampak povzroča sekundarno onesnaževanje vode. Elektrokemijske metode in ionska izmenjava sta učinkovita načina odstranjevanja težkih kovin, vendar potrebujeta drago opremo in veliko energije. Membranska filtracija sicer predstavlja dobro alternativo tem tehnikam, vendar ima kot vse ostale uveljavljene tehnike pomanjkljivost, saj ni uspešna pri odstranjevanju težkih kovin v nizkih koncentracijah. V tem članku so za ta namen so iz mikrobnih amiloidnih nanovlaken (MAN, Microbila Amyloid Nanofibers), ki so sposobni vezave težkih kovin, pripravili biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode [2].

==Priprava biohibridnih membran==

===Mikrobna amiloidna vlakna (MAN)===

Amiloidne fibrile navadno povezujemo z nevrodegenerativnimi boleznimi, kot so Parkinsonova in Alzheimerjeva bolezen, ampak te fibrile najdemo tudi v vlogah, ki so koristne organizmom. Tako imenovane funkcionalne amiloide najdemo pri človeku, glivah, še posebej pa so pogosti pri bakterijah. Tam nastopajo kot strukturni element biofilmov in so zaslužni za togost in adhezivne lastnosti. Protein ki tvori amiloidne fibrile pri ''E. coli'' se imenuje ''curli''. Ta tvori omrežje prepletenih fibril, ki obdajajo celice in tvori nekakšno membrano ki ščiti celice pred eksogenimi polutanti[2,3].

Za biosintezo ''curli'' vlaken so potrebni proteini zapisani na operonih csgBAC in csgDEFG. CsgA predstavlja največji strukturni element teh fibril, medtem ko csgB sodeluje pri nukleaciji samih fibril. CsgC, csgE in csgF so šaperoni, csgG pa tvori proteinski kanal na zunanji membrani bakterije. Za tvorbo MAN so v tej raziskavi pripravili bakterije ''E. coli'', v katere so vstavili vezje, s katerim so lahko regulirali izražanje csgA gena. To so naredili tako, da so v plazmid pET22b vstavili zapis za csgA (ta je bil pod kontrolo lac operatorja) in z njim transformirali sev ''E. coli'' B21 [DE3]. Tako so z dodatkom IPTG lahko dboili celice ki so v povišani meri proizvajale csgA [2].

===Izboljšava MAN===

Za izboljšanje adsorbcije težkih kovin na MAN, so nanje vezali dodatne proteine, ki so sposobni vezave težkih kovin. v tej študiji so se odoločili da preizkusijo dva taka proteina, in sicer PCS in iscA. PCS oz. fitokelatin sintaza je protein, ki ga najdemo v rastlinah in glivah. Njegova naloga je, da v prisotnosti težkih kovin začne sintetizirati fitokelatine. To so polimeri glutationa, ki so sposobni kelirati ione težkih kovin. Protein iscA (Iron-Sulfur Cluster Assembly) ima v celici več vlog, med drugim ima sposobnost vezave ionov železa. Pokazano pa je tudi bilo da ima sposobnost vezave ionov nekaterih težkih kovin [2,4].

Za vezavo teh dveh proteinov na MAN, so uporabili sistem SpyTag – SpyCatcher. Ta sistem deluje tako, da SpyTag, ki je 13 aminokislin dolg peptid, spontano tvori izopeptidno vez s svojim partenrjem SpyCatcher. Na C konec csgA so dodali SpyTag (pripravili so plazmid pET22b-csgA-SpyTag in z njim transformirali E. coli B21 [DE3]). SpyCatcher pa so pripeli na N konec proteinov PCS in iscA. Ta dva konstrukt so vstavili v vektor pET28a. S tema rekombinantnima vektorjema (pET28a-SpyCatcher-PCS in pET28a-SpyCatcher-iscA) so transformirali ''E. coli''B21 [DE3]. S kombinacijo produktov teh dveh sevov so dobili celice, ki so izražale MAN, ki je imel gor pripete PCS ali iscA in tako boljše sposobnosti vezave težkih kovin [2].

===Biohibridne membrane===

Same celice E. coli obdane z MAN so uspešne pri vezavi težkih kovin, ampak so za uporabo nepraktične. To so raziskovalci rešili tako, da so jim dodali aktivno oglje. To mešanico so vakuumsko filtrirali da so dobili 0,22 μm adsorpcijski film na celulozni membrani. Na ta način so naredili biohibridne mebrane, ki so bile končni izdelek te raziskave [2].

==Rezultati==

===Indukcija izražanja csgA in sestavljanje MAN===

Celice so gojili v gojišču YES-CA . Izražanje csgA so sprožili z dodatkom IPTG (končna koncentracija 0,5 mM). Raven izražanje so spremljali preko barvanja z barvilom Congo rdeče na intervalu 48 – 72 h po indukciji. Za kontrolo so uporabili E. coli B21 [DE3] transformirane s praznim pET22b vektorjem. Maksimalno raven izražanja so opazili 72 h po indukciji. Rezultat indukcije so preverili tudi s presevnim elektronskim mikroskopom, kjer so opazovali morfologijo amiloidnih struktur zunaj celic. Za rekombinantni sev so pokazali večjo rast amiloidnih vlaken, kar je pomenilo da jim je uspelo pripraviti celice, ki so v povečani meri izražale csgA [2].

===Sposobnost adsorpcije Pb na MAN===

Vpliv časa na adsorpcijo so preverjali s koncentracijama svinca 50 mg/L in 100 mg/L. Raven adsorpcije je s časom naraščala in dosegla maksimum pri 6 h, sev ki je povišano izražal csgA je bil sposoben adsorbirati večeje količine Pb kot kontrola.

Preverjali so tudi vpliv pH na adsorpcijo. Raven adsorpcije se je z višanjem pH povečevala in imela maksimum pri pH = 6, na kar se je začela zniževati. Razlog je da pri nižjih vrednostih pH pride do tekmovanja za vezavo na MAN med protoni in ioni Pb. Tako so določili da je optimalen pH za odstranjevanje Pb ionov med 5 in 7.

Vpliv začetne koncentracije Pb ionov na adsorpcijo so preverjjali s koncentracijami od 100 mg/L do 1 mg/L. Sposobnost adsorpcije je z nižanjem začetne koncentracije najprej naraščala, nato pa je začela padati. Najboljša adsorpcija je bila pri začetni koncentracij 50 mg/L, kjer je bila 98,26%. Pri koncentracij 1 mg/L pa je bila sposobnost adsorpcije seva, ki je povečano izražal csgA, skoraj enaka kontroli (okrog 10 %). Kar kaže, da so bili sevi, ki povišano izražajo csgA neobčutljivi na nizke koncentracije težkih kovin [2].

===Izboljšava MAN===

Celice ki so bile transformirane s pET28a-SpyCatcher-PCS (oz. iscA), so gojili do OD600 = 0,6 – 0,8, nato so dodali IPTG (končna koncentracija 0,75 mM). Po 20 h indukcije so celice lizirali in ta lizat dodali v gojišče za celice transformirane s pET22b-csgA-SpyTag. S TEM so pokazali so da prisotnost SpyTag ne vpliva na sestavljanje MAN. Pokazali so tudi, pride do stabilne povezave med csgA-SpyTag in SpyCatcher-PCS(iscA).

Sposobnost adsorpcije so najprej preverili za Pb ione z začetno koncentracijo. Po 6 h je bila adsorpcija za kombinacijo MAN-iscA 10 % (podobno kot kontrola), medetem ko je bila za kombinacijo MAN-PCS 90 %. To je pokazalo da je za odstranjevanje težkih kovin upporabna kombinacija MAN in PCS. S to kombinacijo so ponovili tudi eksperiment za vpliv pH in ugotovili da je optimum med pH 5 in 7.

Nato so preverili adsorpcijseke sposobnosti MAN-PCS za ione bakra, kadmija in svinca pri različnih začetnih koncentracijah težkih kovin, in sicer 0,8 mg/L, 1 mg/L in 1,2 mg/L. Najboljši rezultati so bili za Cd ione kjer so dobili 91,85 % adsorpcijo. Na splošno pa so je bila sposobnost adsorpcije pri sevih s kombinacijo MAN-PCS boljša v primerjavi s kontrolo.

===Biohibridna membrana===

Adsorpcijske sposobnosti so preverjali pri koncentraciji težkih kovin (Pb, Cu in Cd) 1 mg/L. Adsorpcija je bila po 6 h za Cd 98,7 %, za Pb 95,33 % in za Cu 85,67 %.

Ker lahko v realnih vzorcih pride do interferenc z drugimi komponentami so izvedli še poskus s simulirano odpadno vodo, v katero so dodali težke kovine do koncentracij 1 mg/L. Sosobnost adsopcije Cd je bila še vedno nad 90 %, za Cu in Pb pa je bila nad 80 %. Kar kaže na dobor robustnost te membrane.

Testirali so tudi sposobnost večkratne uporabe te membrane. Rezultati so pokazali da je po 8 uporabah sposobnost adsorpcije Cd in Pb nad 80 % in Cu 75 %

==Zaključek==

V tej študiji so pripravili samo-sestavljajoča mikrobna amiloidna nanovlakna, ki so bila sposobna vezave težkih kovin pri koncentraciji 50 mg/L. Pripravili so tudi pripravili fuzijo teh MAN s proteinom PCS, ki je omogočala adsorpcijo v nižjih koncentracijah težkih kovin. Na koncu pa so pripravili biohibridno membrano s temi izboljšanimi MAN, ki je bila sposobna adsorpcije težkih kovin pri nizkih koncentracijah in je bila hkrati robustna in omogočala večkratno uporabo.

==Viri==
[1] N. Romih, B. Grabner, and C. R. Č. Lasnik, “Remediacija onesnaženih tal s težkimi kovinami,” pp. 1–8, 2002.

[2] D. Zhao, Z. Peng, J. Fang, Z. Fang, and J. Zhang, “Programmable and low-cost biohybrid membrane for efficient heavy metal removal from water,” Sep. Purif. Technol., vol. 306, no. PB, p. 122751, 2023, doi: 10.1016/j.seppur.2022.122751.

[3] T. V. Sønderby, H. Rasmussen, S. A. Frank, J. Skov Pedersen, and D. E. Otzen, “Folding Steps in the Fibrillation of Functional Amyloid: Denaturant Sensitivity Reveals Common Features in Nucleation and Elongation,” J. Mol. Biol., vol. 434, no. 2, 2022, doi: 10.1016/j.jmb.2021.167337.

[4] D. Klsa, “Responses of phytochelatin and proline-related genes expression associated with heavy metal stress in Solanum lycopersicum,” Acta Bot. Croat., vol. 78, no. 1, pp. 9–16, 2019, doi: 10.2478/botcro-2018-0023.

Biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode

2023-05-14T21:29:28Z

Ursic Tadej: /* Izboljšava MAN */

Povzeto po članku: [https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1383586622023085 Zhao, D., Peng, Z., Fang, J., Fang, Z. & Zhang, J. Programmable and low-cost biohybrid membrane for efficient heavy metal removal from water. Sep. Purif. Technol. 306, 122751 (2023)].

==Uvod==
Onesnaženje s težkimi kovinami je problem s katerim se spopadamo na svetovni ravni. Dejavnosti, kot so rudarjenje in taljenje rude, razne industrije (plastika, galvanizacija, tekstil, elektronka, …), kmetijstvo in odlaganje odpadkov (blato čistilnih naprav, izlužki iz deponij, kovinski odpadki, …), pripomorejo k izločanju težkih kovin v okolje. Težke kovine, kot so na primer Cu, Pb, Cd, Hg, Cr (VI), As …; se za razliko od organskih snovi ne razgrajujejo, temveč se v okolju akumulirajo. Poleg tega so to pogosto za organizme neesencialni elementi in lahko povzročajo resne zdravstvene težave [1,2].

V vodi se težke kovine sicer akumulirajo v nižjih koncentracijah (manj kot 1 mg/L), vendar še vedno predstavljajo nevarnost za okolje in človeško zdravje. Uveljavljene metode za odstranjevanje težkih kovin so: ionska izmenjava, membranska filtracija, precipitacijske metode in elektrokemijske tehnike. Precipitacija omogoča 99 % odstranjenje težkih kovin, ampak povzroča sekundarno onesnaževanje vode. Elektrokemijske metode in ionska izmenjava sta učinkovita načina odstranjevanja težkih kovin, vendar potrebujeta drago opremo in veliko energije. Membranska filtracija sicer predstavlja dobro alternativo tem tehnikam, vendar ima kot vse ostale uveljavljene tehnike pomanjkljivost, saj ni uspešna pri odstranjevanju težkih kovin v nizkih koncentracijah. V tem članku so za ta namen so iz mikrobnih amiloidnih nanovlaken (MAN, Microbila Amyloid Nanofibers), ki so sposobni vezave težkih kovin, pripravili biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode [2].

==Priprava biohibridnih membran==

===Mikrobna amiloidna vlakna (MAN)===

Amiloidne fibrile navadno povezujemo z nevrodegenerativnimi boleznimi, kot so Parkinsonova in Alzheimerjeva bolezen, ampak te fibrile najdemo tudi v vlogah, ki so koristne organizmom. Tako imenovane funkcionalne amiloide najdemo pri človeku, glivah, še posebej pa so pogosti pri bakterijah. Tam nastopajo kot strukturni element biofilmov in so zaslužni za togost in adhezivne lastnosti. Protein ki tvori amiloidne fibrile pri ''E. coli'' se imenuje ''curli''. Ta tvori omrežje prepletenih fibril, ki obdajajo celice in tvori nekakšno membrano ki ščiti celice pred eksogenimi polutanti.

Za biosintezo ''curli'' vlaken so potrebni proteini zapisani na operonih csgBAC in csgDEFG. CsgA predstavlja največji strukturni element teh fibril, medtem ko csgB sodeluje pri nukleaciji samih fibril. CsgC, csgE in csgF so šaperoni, csgG pa tvori proteinski kanal na zunanji membrani bakterije. Za tvorbo MAN so v tej raziskavi pripravili bakterije ''E. coli'', v katere so vstavili vezje, s katerim so lahko regulirali izražanje csgA gena. To so naredili tako, da so v plazmid pET22b vstavili zapis za csgA (ta je bil pod kontrolo lac operatorja) in z njim transformirali sev ''E. coli'' B21 [DE3]. Tako so z dodatkom IPTG lahko dboili celice ki so v povišani meri proizvajale csgA.

===Izboljšava MAN===

Za izboljšanje adsorbcije težkih kovin na MAN, so nanje vezali dodatne proteine, ki so sposobni vezave težkih kovin. v tej študiji so se odoločili da preizkusijo dva taka proteina, in sicer PCS in iscA. PCS oz. fitokelatin sintaza je protein, ki ga najdemo v rastlinah in glivah. Njegova naloga je, da v prisotnosti težkih kovin začne sintetizirati fitokelatine. To so polimeri glutationa, ki so sposobni kelirati ione težkih kovin. Protein iscA (Iron-Sulfur Cluster Assembly) ima v celici več vlog, med drugim ima sposobnost vezave ionov železa. Pokazano pa je tudi bilo da ima sposobnost vezave ionov nekaterih težkih kovin [1,3].

Za vezavo teh dveh proteinov na MAN, so uporabili sistem SpyTag – SpyCatcher. Ta sistem deluje tako, da SpyTag, ki je 13 aminokislin dolg peptid, spontano tvori izopeptidno vez s svojim partenrjem SpyCatcher. Na C konec csgA so dodali SpyTag (pripravili so plazmid pET22b-csgA-SpyTag in z njim transformirali E. coli B21 [DE3]). SpyCatcher pa so pripeli na N konec proteinov PCS in iscA. Ta dva konstrukt so vstavili v vektor pET28a. S tema rekombinantnima vektorjema (pET28a-SpyCatcher-PCS in pET28a-SpyCatcher-iscA) so transformirali ''E. coli''B21 [DE3]. S kombinacijo produktov teh dveh sevov so dobili celice, ki so izražale MAN, ki je imel gor pripete PCS ali iscA in tako boljše sposobnosti vezave težkih kovin [1].

===Biohibridne membrane===

Same celice E. coli obdane z MAN so uspešne pri vezavi težkih kovin, ampak so za uporabo nepraktične. To so raziskovalci rešili tako da so jim dodali aktivno oglje. To mešanico so vakuumsko filtrirali da so dobili 0,22 μm adsorpcijski film na celulozni membrani. Tako so dobili končne biohibridne membrane.

==Rezultati==

===Indukcija izražanja csgA in sestavljanje MAN===

Celice so gojili v YES-CA gojišču. Izražanje csgA so sprožili z dodatkom IPTG (končna koncentracija 0,5 mM). Raven izražanje so spremljali preko barvanja z barvilom Congo rdeče na intervalu 48 – 72 h po indukciji. Za kontrolo so uporabili E. coli B21 [DE3] transformirane s praznim pET22b vektorjem. Maksimalno raven izražanja so opazili 72 h po indukciji. Rezultat indukcije so preverili tudi s presevnim elektronskim mikroskopom, kjer so opazovali morfologijo amiloidnih struktur zunaj celic. Za rekombinantni sev so pokazali večjo rast amiloidnih vlaken, kar je pomenilo da jim je uspelo pripraviti celice, ki so v povečani meri izražale csgA.

===Sposobnost adsorpcije Pb na MAN===

Vpliv časa na adsorpcijo so preverjali s koncentracijama svinca 50 mg/L in 100 mg/L. Raven adsorpcije je s časom naraščala in dosegla maksimum pri 6 h, sev ki je povišano izražal csgA je bil sposoben adsorbirati večeje količine Pb kot kontrola.

Preverjali so tudi vpliv pH na adsorpcijo. Raven adsorpcije se je z višanjem pH povečevala in imela maksimum pri pH = 6, na kar se je začela zniževati. Razlog je da pri nižjih vrednostih pH pride do tekmovanja za vezavo na MAN med protoni in ioni Pb. Tako so določili da je optimalen pH za odstranjevanje Pb ionov med 5 in 7.

Vpliv začetne koncentracije Pb ionov na adsorpcijo so preverjjali s koncentracijami od 100 mg/L do 1 mg/L. Sposobnost adsorpcije je z nižanjem začetne koncentracije najprej naraščala, nato pa je začela padati. Najboljša adsorpcija je bila pri začetni koncentracij 50 mg/L, kjer je bila 98,26%. Pri koncentracij 1 mg/L pa je bila sposobnost adsorpcije seva, ki je povečano izražal csgA skoraj enaka kontroli (okrog 10 %). Kar kaže, da so bili sevi ki povišano izražajo csgA neobčutljivi na nizke koncentracije težkih kovin.

===Izboljšava MAN===

Celice ki so bile transformirane s pET28a-SpyCatcher-PCS (oz. iscA), so gojili do OD600 = 0,6 – 0,8, nato so dodali IPTG (končna koncentracija 0,75 mM). Po 20 h indukcije so celice lizirali in ta lizat dodali v gojišče za celice transformirane s pET22b-csgA-SpyTag. S TEM so pokazali so da prisotnost SpyTag ne vpliva na sestavljanje MAN. Pokazali so tudi, pride do stabilne povezave med csgA-SpyTag in SpyCatcher-PCS(iscA).

Sposobnost adsorpcije so najprej preverili za Pb ione z začetno koncentracijo. Po 6 h je bila adsorpcija za kombinacijo MAN-iscA 10 % (podobno kot kontrola), medetem ko je bila za kombinacijo MAN-PCS 90 %. To je pokazalo da je za odstranjevanje težkih kovin upporabna kombinacija MAN in PCS. S to kombinacijo so ponovili tudi eksperiment za vpliv pH in ugotovili da je optimum med pH 5 in 7.

Nato so preverili adsorpcijseke sposobnosti MAN-PCS za ione bakra, kadmija in svinca pri različnih začetnih koncentracijah težkih kovin, in sicer 0,8 mg/L, 1 mg/L in 1,2 mg/L. Najboljši rezultati so bili za Cd ione kjer so dobili 91,85 % adsorpcijo. Na splošno pa so je bila sposobnost adsorpcije pri sevih s kombinacijo MAN-PCS boljša v primerjavi s kontrolo.

===Biohibridna membrana===

Adsorpcijske sposobnosti so preverjali pri koncentraciji težkih kovin (Pb, Cu in Cd) 1 mg/L. Adsorpcija je bila po 6 h za Cd 98,7 %, za Pb 95,33 % in za Cu 85,67 %.

Ker lahko v realnih vzorcih pride do interferenc z drugimi komponentami so izvedli še poskus s simulirano odpadno vodo, v katero so dodali težke kovine do koncentracij 1 mg/L. Sosobnost adsopcije Cd je bila še vedno nad 90 %, za Cu in Pb pa je bila nad 80 %. Kar kaže na dobor robustnost te membrane.

Testirali so tudi sposobnost večkratne uporabe te membrane. Rezultati so pokazali da je po 8 uporabah sposobnost adsorpcije Cd in Pb nad 80 % in Cu 75 %

==Zaključek==

V tej študiji so pripravili samo-sestavljajoča mikrobna amiloidna nanovlakna, ki so bila sposobna vezave težkih kovin pri koncentraciji 50 mg/L. Pripravili so tudi pripravili fuzijo teh MAN s proteinom PCS, ki je omogočala adsorpcijo v nižjih koncentracijah težkih kovin. Na koncu pa so pripravili biohibridno membrano s temi izboljšanimi MAN, ki je bila sposobna adsorpcije težkih kovin pri nizkih koncentracijah in je bila hkrati robustna in omogočala večkratno uporabo.

==Viri==
[1] N. Romih, B. Grabner, and C. R. Č. Lasnik, “Remediacija onesnaženih tal s težkimi kovinami,” pp. 1–8, 2002.

[2] D. Zhao, Z. Peng, J. Fang, Z. Fang, and J. Zhang, “Programmable and low-cost biohybrid membrane for efficient heavy metal removal from water,” Sep. Purif. Technol., vol. 306, no. PB, p. 122751, 2023, doi: 10.1016/j.seppur.2022.122751.

[3] T. V. Sønderby, H. Rasmussen, S. A. Frank, J. Skov Pedersen, and D. E. Otzen, “Folding Steps in the Fibrillation of Functional Amyloid: Denaturant Sensitivity Reveals Common Features in Nucleation and Elongation,” J. Mol. Biol., vol. 434, no. 2, 2022, doi: 10.1016/j.jmb.2021.167337.

[4] D. Klsa, “Responses of phytochelatin and proline-related genes expression associated with heavy metal stress in Solanum lycopersicum,” Acta Bot. Croat., vol. 78, no. 1, pp. 9–16, 2019, doi: 10.2478/botcro-2018-0023.

Biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode

2023-05-14T21:16:37Z

Ursic Tadej: /* Mikrobna amiloidna vlakna (MAN) */

Povzeto po članku: [https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1383586622023085 Zhao, D., Peng, Z., Fang, J., Fang, Z. & Zhang, J. Programmable and low-cost biohybrid membrane for efficient heavy metal removal from water. Sep. Purif. Technol. 306, 122751 (2023)].

==Uvod==
Onesnaženje s težkimi kovinami je problem s katerim se spopadamo na svetovni ravni. Dejavnosti, kot so rudarjenje in taljenje rude, razne industrije (plastika, galvanizacija, tekstil, elektronka, …), kmetijstvo in odlaganje odpadkov (blato čistilnih naprav, izlužki iz deponij, kovinski odpadki, …), pripomorejo k izločanju težkih kovin v okolje. Težke kovine, kot so na primer Cu, Pb, Cd, Hg, Cr (VI), As …; se za razliko od organskih snovi ne razgrajujejo, temveč se v okolju akumulirajo. Poleg tega so to pogosto za organizme neesencialni elementi in lahko povzročajo resne zdravstvene težave [1,2].

V vodi se težke kovine sicer akumulirajo v nižjih koncentracijah (manj kot 1 mg/L), vendar še vedno predstavljajo nevarnost za okolje in človeško zdravje. Uveljavljene metode za odstranjevanje težkih kovin so: ionska izmenjava, membranska filtracija, precipitacijske metode in elektrokemijske tehnike. Precipitacija omogoča 99 % odstranjenje težkih kovin, ampak povzroča sekundarno onesnaževanje vode. Elektrokemijske metode in ionska izmenjava sta učinkovita načina odstranjevanja težkih kovin, vendar potrebujeta drago opremo in veliko energije. Membranska filtracija sicer predstavlja dobro alternativo tem tehnikam, vendar ima kot vse ostale uveljavljene tehnike pomanjkljivost, saj ni uspešna pri odstranjevanju težkih kovin v nizkih koncentracijah. V tem članku so za ta namen so iz mikrobnih amiloidnih nanovlaken (MAN, Microbila Amyloid Nanofibers), ki so sposobni vezave težkih kovin, pripravili biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode [2].

==Priprava biohibridnih membran==

===Mikrobna amiloidna vlakna (MAN)===

Amiloidne fibrile navadno povezujemo z nevrodegenerativnimi boleznimi, kot so Parkinsonova in Alzheimerjeva bolezen, ampak te fibrile najdemo tudi v vlogah, ki so koristne organizmom. Tako imenovane funkcionalne amiloide najdemo pri človeku, glivah, še posebej pa so pogosti pri bakterijah. Tam nastopajo kot strukturni element biofilmov in so zaslužni za togost in adhezivne lastnosti. Protein ki tvori amiloidne fibrile pri ''E. coli'' se imenuje ''curli''. Ta tvori omrežje prepletenih fibril, ki obdajajo celice in tvori nekakšno membrano ki ščiti celice pred eksogenimi polutanti.

Za biosintezo ''curli'' vlaken so potrebni proteini zapisani na operonih csgBAC in csgDEFG. CsgA predstavlja največji strukturni element teh fibril, medtem ko csgB sodeluje pri nukleaciji samih fibril. CsgC, csgE in csgF so šaperoni, csgG pa tvori proteinski kanal na zunanji membrani bakterije. Za tvorbo MAN so v tej raziskavi pripravili bakterije ''E. coli'', v katere so vstavili vezje, s katerim so lahko regulirali izražanje csgA gena. To so naredili tako, da so v plazmid pET22b vstavili zapis za csgA (ta je bil pod kontrolo lac operatorja) in z njim transformirali sev ''E. coli'' B21 [DE3]. Tako so z dodatkom IPTG lahko dboili celice ki so v povišani meri proizvajale csgA.

===Izboljšava MAN===

Za izboljšanje adsorbcije težkih kovin na MAN, so tem dodali proteine ki so sposobni vezave težkih kovin. Fitokelatini (PCs, PhytoChelatins) so oligomeri gluttiona, ki jih sintetizira fitokelatin sintaza (PCS, PhytoChelatin Synthase), kot odgovor na prisotnost težkih kovin. Najdemo jih v rastlinah in glivah. Njihova naloga je, da zunaj celice kelirajo ione težkih kovin in jim tako preprečijo vstop v celico. Poleg fitokelatinov pa je bilo pokazano, da iscA (Iron-Sulfur Cluster Assembly) protein lahko veže tudi nekatere težke kovine.

Za vezavo teh dveh proteinov na MAN, so uporabili sistem SpyTag – SpyCatcher. Ta sistem deluje tako, da SpyTag, ki je 13 aminokislin dolg peptid, spontano tvori izopeptidno vez s svojim partenrjem SpyCatcher. Na C konec csgA so dodali SpyTag (pripravili so plazmid pET22b-csgA-SpyTag in z njim transformirali E. coli B21 [DE3]). Za kombinacijo SpyCatcher in PCS oziroma iscA pa so uporabili drug vektor, in sicer pET28a, pripravili so rekombinantna vektorja pET28a-SpyCatcher-PCS in pET28a-SpyCatcher-iscA ter z njima transformirali E. coli B21 [DE3]. S kombinacijo sevov so dobili membrano iz MAN, ki imajo vezana proteina PCS in iscA.

===Biohibridne membrane===

Same celice E. coli obdane z MAN so uspešne pri vezavi težkih kovin, ampak so za uporabo nepraktične. To so raziskovalci rešili tako da so jim dodali aktivno oglje. To mešanico so vakuumsko filtrirali da so dobili 0,22 μm adsorpcijski film na celulozni membrani. Tako so dobili končne biohibridne membrane.

==Rezultati==

===Indukcija izražanja csgA in sestavljanje MAN===

Celice so gojili v YES-CA gojišču. Izražanje csgA so sprožili z dodatkom IPTG (končna koncentracija 0,5 mM). Raven izražanje so spremljali preko barvanja z barvilom Congo rdeče na intervalu 48 – 72 h po indukciji. Za kontrolo so uporabili E. coli B21 [DE3] transformirane s praznim pET22b vektorjem. Maksimalno raven izražanja so opazili 72 h po indukciji. Rezultat indukcije so preverili tudi s presevnim elektronskim mikroskopom, kjer so opazovali morfologijo amiloidnih struktur zunaj celic. Za rekombinantni sev so pokazali večjo rast amiloidnih vlaken, kar je pomenilo da jim je uspelo pripraviti celice, ki so v povečani meri izražale csgA.

===Sposobnost adsorpcije Pb na MAN===

Vpliv časa na adsorpcijo so preverjali s koncentracijama svinca 50 mg/L in 100 mg/L. Raven adsorpcije je s časom naraščala in dosegla maksimum pri 6 h, sev ki je povišano izražal csgA je bil sposoben adsorbirati večeje količine Pb kot kontrola.

Preverjali so tudi vpliv pH na adsorpcijo. Raven adsorpcije se je z višanjem pH povečevala in imela maksimum pri pH = 6, na kar se je začela zniževati. Razlog je da pri nižjih vrednostih pH pride do tekmovanja za vezavo na MAN med protoni in ioni Pb. Tako so določili da je optimalen pH za odstranjevanje Pb ionov med 5 in 7.

Vpliv začetne koncentracije Pb ionov na adsorpcijo so preverjjali s koncentracijami od 100 mg/L do 1 mg/L. Sposobnost adsorpcije je z nižanjem začetne koncentracije najprej naraščala, nato pa je začela padati. Najboljša adsorpcija je bila pri začetni koncentracij 50 mg/L, kjer je bila 98,26%. Pri koncentracij 1 mg/L pa je bila sposobnost adsorpcije seva, ki je povečano izražal csgA skoraj enaka kontroli (okrog 10 %). Kar kaže, da so bili sevi ki povišano izražajo csgA neobčutljivi na nizke koncentracije težkih kovin.

===Izboljšava MAN===

Celice ki so bile transformirane s pET28a-SpyCatcher-PCS (oz. iscA), so gojili do OD600 = 0,6 – 0,8, nato so dodali IPTG (končna koncentracija 0,75 mM). Po 20 h indukcije so celice lizirali in ta lizat dodali v gojišče za celice transformirane s pET22b-csgA-SpyTag. S TEM so pokazali so da prisotnost SpyTag ne vpliva na sestavljanje MAN. Pokazali so tudi, pride do stabilne povezave med csgA-SpyTag in SpyCatcher-PCS(iscA).

Sposobnost adsorpcije so najprej preverili za Pb ione z začetno koncentracijo. Po 6 h je bila adsorpcija za kombinacijo MAN-iscA 10 % (podobno kot kontrola), medetem ko je bila za kombinacijo MAN-PCS 90 %. To je pokazalo da je za odstranjevanje težkih kovin upporabna kombinacija MAN in PCS. S to kombinacijo so ponovili tudi eksperiment za vpliv pH in ugotovili da je optimum med pH 5 in 7.

Nato so preverili adsorpcijseke sposobnosti MAN-PCS za ione bakra, kadmija in svinca pri različnih začetnih koncentracijah težkih kovin, in sicer 0,8 mg/L, 1 mg/L in 1,2 mg/L. Najboljši rezultati so bili za Cd ione kjer so dobili 91,85 % adsorpcijo. Na splošno pa so je bila sposobnost adsorpcije pri sevih s kombinacijo MAN-PCS boljša v primerjavi s kontrolo.

===Biohibridna membrana===

Adsorpcijske sposobnosti so preverjali pri koncentraciji težkih kovin (Pb, Cu in Cd) 1 mg/L. Adsorpcija je bila po 6 h za Cd 98,7 %, za Pb 95,33 % in za Cu 85,67 %.

Ker lahko v realnih vzorcih pride do interferenc z drugimi komponentami so izvedli še poskus s simulirano odpadno vodo, v katero so dodali težke kovine do koncentracij 1 mg/L. Sosobnost adsopcije Cd je bila še vedno nad 90 %, za Cu in Pb pa je bila nad 80 %. Kar kaže na dobor robustnost te membrane.

Testirali so tudi sposobnost večkratne uporabe te membrane. Rezultati so pokazali da je po 8 uporabah sposobnost adsorpcije Cd in Pb nad 80 % in Cu 75 %

==Zaključek==

V tej študiji so pripravili samo-sestavljajoča mikrobna amiloidna nanovlakna, ki so bila sposobna vezave težkih kovin pri koncentraciji 50 mg/L. Pripravili so tudi pripravili fuzijo teh MAN s proteinom PCS, ki je omogočala adsorpcijo v nižjih koncentracijah težkih kovin. Na koncu pa so pripravili biohibridno membrano s temi izboljšanimi MAN, ki je bila sposobna adsorpcije težkih kovin pri nizkih koncentracijah in je bila hkrati robustna in omogočala večkratno uporabo.

==Viri==
[1] N. Romih, B. Grabner, and C. R. Č. Lasnik, “Remediacija onesnaženih tal s težkimi kovinami,” pp. 1–8, 2002.

[2] D. Zhao, Z. Peng, J. Fang, Z. Fang, and J. Zhang, “Programmable and low-cost biohybrid membrane for efficient heavy metal removal from water,” Sep. Purif. Technol., vol. 306, no. PB, p. 122751, 2023, doi: 10.1016/j.seppur.2022.122751.

[3] T. V. Sønderby, H. Rasmussen, S. A. Frank, J. Skov Pedersen, and D. E. Otzen, “Folding Steps in the Fibrillation of Functional Amyloid: Denaturant Sensitivity Reveals Common Features in Nucleation and Elongation,” J. Mol. Biol., vol. 434, no. 2, 2022, doi: 10.1016/j.jmb.2021.167337.

[4] D. Klsa, “Responses of phytochelatin and proline-related genes expression associated with heavy metal stress in Solanum lycopersicum,” Acta Bot. Croat., vol. 78, no. 1, pp. 9–16, 2019, doi: 10.2478/botcro-2018-0023.

Biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode

2023-05-14T21:12:31Z

Ursic Tadej: /* Uvod */

Povzeto po članku: [https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1383586622023085 Zhao, D., Peng, Z., Fang, J., Fang, Z. & Zhang, J. Programmable and low-cost biohybrid membrane for efficient heavy metal removal from water. Sep. Purif. Technol. 306, 122751 (2023)].

==Uvod==
Onesnaženje s težkimi kovinami je problem s katerim se spopadamo na svetovni ravni. Dejavnosti, kot so rudarjenje in taljenje rude, razne industrije (plastika, galvanizacija, tekstil, elektronka, …), kmetijstvo in odlaganje odpadkov (blato čistilnih naprav, izlužki iz deponij, kovinski odpadki, …), pripomorejo k izločanju težkih kovin v okolje. Težke kovine, kot so na primer Cu, Pb, Cd, Hg, Cr (VI), As …; se za razliko od organskih snovi ne razgrajujejo, temveč se v okolju akumulirajo. Poleg tega so to pogosto za organizme neesencialni elementi in lahko povzročajo resne zdravstvene težave [1,2].

V vodi se težke kovine sicer akumulirajo v nižjih koncentracijah (manj kot 1 mg/L), vendar še vedno predstavljajo nevarnost za okolje in človeško zdravje. Uveljavljene metode za odstranjevanje težkih kovin so: ionska izmenjava, membranska filtracija, precipitacijske metode in elektrokemijske tehnike. Precipitacija omogoča 99 % odstranjenje težkih kovin, ampak povzroča sekundarno onesnaževanje vode. Elektrokemijske metode in ionska izmenjava sta učinkovita načina odstranjevanja težkih kovin, vendar potrebujeta drago opremo in veliko energije. Membranska filtracija sicer predstavlja dobro alternativo tem tehnikam, vendar ima kot vse ostale uveljavljene tehnike pomanjkljivost, saj ni uspešna pri odstranjevanju težkih kovin v nizkih koncentracijah. V tem članku so za ta namen so iz mikrobnih amiloidnih nanovlaken (MAN, Microbila Amyloid Nanofibers), ki so sposobni vezave težkih kovin, pripravili biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode [2].

==Priprava biohibridnih membran==

===Mikrobna amiloidna vlakna (MAN)===

Amiloidne fibrile navadno povezujemo z nevrodegenerativnimi boleznimi, kot so Parkinsonova in Alzheimerjeva bolezen. Vendar te z β-strukturami bogate fibrile najdemo tudi v vlogah, ki so koristne organizmom. Tako imenovane funkcionalne amiloide najdemo pri človeku, glivah, še posebej pa so pogosti pri bakterijah. Tam nastopajo kot strukturni element biofilmov in so zaslužni za togost in adhezivne lastnosti teh struktur. Protein ki tvori amiloidne fibrile pri E. coli se imenuje curli. Ta tvori omrežje prepletenih fibril, ki obdajajo celice in tvori nekakšno membrano ki ščiti celice pred eksogenimi polutanti.

Za biosintezo curli vlaken so potrebni proteini zapisani na operonih csgBAC in csgDEFG. CsgA predstavlja največji strukturni element teh fibril, medtem ko csgB sodeluje pri nzkleaciji samih fibril. CsgC, csgE in csgF so šaperoni in csgG pa tvori proteinski kanal na zunanji membrani bakterije. Za tvorbo MAN so v tej raziskavi pripravili bakterije E. coli, v katere so vstavili vezje, s katerim so lahko regulirali izražanje csgA gena. To so naredili tako da so v plazmid pET22b vstavili zapis za csgA (ta je bil pod kontrolo lac operatorja) in z njim transformirali sev E. coli B21 [DE3]. Z dodatkom IPTG so v kulturi teh celic lahko inducirali tvorbo MAN.

===Izboljšava MAN===

Za izboljšanje adsorbcije težkih kovin na MAN, so tem dodali proteine ki so sposobni vezave težkih kovin. Fitokelatini (PCs, PhytoChelatins) so oligomeri gluttiona, ki jih sintetizira fitokelatin sintaza (PCS, PhytoChelatin Synthase), kot odgovor na prisotnost težkih kovin. Najdemo jih v rastlinah in glivah. Njihova naloga je, da zunaj celice kelirajo ione težkih kovin in jim tako preprečijo vstop v celico. Poleg fitokelatinov pa je bilo pokazano, da iscA (Iron-Sulfur Cluster Assembly) protein lahko veže tudi nekatere težke kovine.

Za vezavo teh dveh proteinov na MAN, so uporabili sistem SpyTag – SpyCatcher. Ta sistem deluje tako, da SpyTag, ki je 13 aminokislin dolg peptid, spontano tvori izopeptidno vez s svojim partenrjem SpyCatcher. Na C konec csgA so dodali SpyTag (pripravili so plazmid pET22b-csgA-SpyTag in z njim transformirali E. coli B21 [DE3]). Za kombinacijo SpyCatcher in PCS oziroma iscA pa so uporabili drug vektor, in sicer pET28a, pripravili so rekombinantna vektorja pET28a-SpyCatcher-PCS in pET28a-SpyCatcher-iscA ter z njima transformirali E. coli B21 [DE3]. S kombinacijo sevov so dobili membrano iz MAN, ki imajo vezana proteina PCS in iscA.

===Biohibridne membrane===

Same celice E. coli obdane z MAN so uspešne pri vezavi težkih kovin, ampak so za uporabo nepraktične. To so raziskovalci rešili tako da so jim dodali aktivno oglje. To mešanico so vakuumsko filtrirali da so dobili 0,22 μm adsorpcijski film na celulozni membrani. Tako so dobili končne biohibridne membrane.

==Rezultati==

===Indukcija izražanja csgA in sestavljanje MAN===

Celice so gojili v YES-CA gojišču. Izražanje csgA so sprožili z dodatkom IPTG (končna koncentracija 0,5 mM). Raven izražanje so spremljali preko barvanja z barvilom Congo rdeče na intervalu 48 – 72 h po indukciji. Za kontrolo so uporabili E. coli B21 [DE3] transformirane s praznim pET22b vektorjem. Maksimalno raven izražanja so opazili 72 h po indukciji. Rezultat indukcije so preverili tudi s presevnim elektronskim mikroskopom, kjer so opazovali morfologijo amiloidnih struktur zunaj celic. Za rekombinantni sev so pokazali večjo rast amiloidnih vlaken, kar je pomenilo da jim je uspelo pripraviti celice, ki so v povečani meri izražale csgA.

===Sposobnost adsorpcije Pb na MAN===

Vpliv časa na adsorpcijo so preverjali s koncentracijama svinca 50 mg/L in 100 mg/L. Raven adsorpcije je s časom naraščala in dosegla maksimum pri 6 h, sev ki je povišano izražal csgA je bil sposoben adsorbirati večeje količine Pb kot kontrola.

Preverjali so tudi vpliv pH na adsorpcijo. Raven adsorpcije se je z višanjem pH povečevala in imela maksimum pri pH = 6, na kar se je začela zniževati. Razlog je da pri nižjih vrednostih pH pride do tekmovanja za vezavo na MAN med protoni in ioni Pb. Tako so določili da je optimalen pH za odstranjevanje Pb ionov med 5 in 7.

Vpliv začetne koncentracije Pb ionov na adsorpcijo so preverjjali s koncentracijami od 100 mg/L do 1 mg/L. Sposobnost adsorpcije je z nižanjem začetne koncentracije najprej naraščala, nato pa je začela padati. Najboljša adsorpcija je bila pri začetni koncentracij 50 mg/L, kjer je bila 98,26%. Pri koncentracij 1 mg/L pa je bila sposobnost adsorpcije seva, ki je povečano izražal csgA skoraj enaka kontroli (okrog 10 %). Kar kaže, da so bili sevi ki povišano izražajo csgA neobčutljivi na nizke koncentracije težkih kovin.

===Izboljšava MAN===

Celice ki so bile transformirane s pET28a-SpyCatcher-PCS (oz. iscA), so gojili do OD600 = 0,6 – 0,8, nato so dodali IPTG (končna koncentracija 0,75 mM). Po 20 h indukcije so celice lizirali in ta lizat dodali v gojišče za celice transformirane s pET22b-csgA-SpyTag. S TEM so pokazali so da prisotnost SpyTag ne vpliva na sestavljanje MAN. Pokazali so tudi, pride do stabilne povezave med csgA-SpyTag in SpyCatcher-PCS(iscA).

Sposobnost adsorpcije so najprej preverili za Pb ione z začetno koncentracijo. Po 6 h je bila adsorpcija za kombinacijo MAN-iscA 10 % (podobno kot kontrola), medetem ko je bila za kombinacijo MAN-PCS 90 %. To je pokazalo da je za odstranjevanje težkih kovin upporabna kombinacija MAN in PCS. S to kombinacijo so ponovili tudi eksperiment za vpliv pH in ugotovili da je optimum med pH 5 in 7.

Nato so preverili adsorpcijseke sposobnosti MAN-PCS za ione bakra, kadmija in svinca pri različnih začetnih koncentracijah težkih kovin, in sicer 0,8 mg/L, 1 mg/L in 1,2 mg/L. Najboljši rezultati so bili za Cd ione kjer so dobili 91,85 % adsorpcijo. Na splošno pa so je bila sposobnost adsorpcije pri sevih s kombinacijo MAN-PCS boljša v primerjavi s kontrolo.

===Biohibridna membrana===

Adsorpcijske sposobnosti so preverjali pri koncentraciji težkih kovin (Pb, Cu in Cd) 1 mg/L. Adsorpcija je bila po 6 h za Cd 98,7 %, za Pb 95,33 % in za Cu 85,67 %.

Ker lahko v realnih vzorcih pride do interferenc z drugimi komponentami so izvedli še poskus s simulirano odpadno vodo, v katero so dodali težke kovine do koncentracij 1 mg/L. Sosobnost adsopcije Cd je bila še vedno nad 90 %, za Cu in Pb pa je bila nad 80 %. Kar kaže na dobor robustnost te membrane.

Testirali so tudi sposobnost večkratne uporabe te membrane. Rezultati so pokazali da je po 8 uporabah sposobnost adsorpcije Cd in Pb nad 80 % in Cu 75 %

==Zaključek==

V tej študiji so pripravili samo-sestavljajoča mikrobna amiloidna nanovlakna, ki so bila sposobna vezave težkih kovin pri koncentraciji 50 mg/L. Pripravili so tudi pripravili fuzijo teh MAN s proteinom PCS, ki je omogočala adsorpcijo v nižjih koncentracijah težkih kovin. Na koncu pa so pripravili biohibridno membrano s temi izboljšanimi MAN, ki je bila sposobna adsorpcije težkih kovin pri nizkih koncentracijah in je bila hkrati robustna in omogočala večkratno uporabo.

==Viri==
[1] N. Romih, B. Grabner, and C. R. Č. Lasnik, “Remediacija onesnaženih tal s težkimi kovinami,” pp. 1–8, 2002.

[2] D. Zhao, Z. Peng, J. Fang, Z. Fang, and J. Zhang, “Programmable and low-cost biohybrid membrane for efficient heavy metal removal from water,” Sep. Purif. Technol., vol. 306, no. PB, p. 122751, 2023, doi: 10.1016/j.seppur.2022.122751.

[3] T. V. Sønderby, H. Rasmussen, S. A. Frank, J. Skov Pedersen, and D. E. Otzen, “Folding Steps in the Fibrillation of Functional Amyloid: Denaturant Sensitivity Reveals Common Features in Nucleation and Elongation,” J. Mol. Biol., vol. 434, no. 2, 2022, doi: 10.1016/j.jmb.2021.167337.

[4] D. Klsa, “Responses of phytochelatin and proline-related genes expression associated with heavy metal stress in Solanum lycopersicum,” Acta Bot. Croat., vol. 78, no. 1, pp. 9–16, 2019, doi: 10.2478/botcro-2018-0023.

Seminarji SB 2022/23

2023-05-14T19:53:05Z

Ursic Tadej:

V študijskem letu 2022/23 študentje pri Sintezni biologiji predstavljajo naslednje teme:

RAZISKOVALNI ČLANKI

(Vpišite naslov seminarja v slovenščini in ga povežite z novo stranjo, kjer bo povzetek. Na tej novi strani naj bo pod naslovom povezava do izhodiščnega članka na spletu.) 
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Rudarjenje_in_uporaba_konstitutivnih_promotorjev_iz_Rhodosporidium_toruloides Rudarjenje in uporaba konstitutivnih promotorjev iz ''Rhodosporidium toruloides''] (Ana Babnik)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Biomolekularni_aktuatorji_za_gensko_selektivno_akusti%C4%8Dno_manipulacijo_celic Biomolekularni aktuatorji za gensko selektivno akustično manipulacijo celic] (Greta Junger)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/IN_VIVO_SAMOSESTAVLJENA_siRNA_KOT_NA%C4%8CIN_KOMBINIRANEGA_ZDRAVLJENJA_ULCEROZNEGA_KOLITISA#ZAKLJU.C4.8CEK In vivo samosestavljena siRNA kot način kombiniranega zdravljenja ulceroznega kolitisa] (Tjaša Kos)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Priprava_kompleta_orodij_za_zaznavanje_kvoruma_pri_cianobakterijah:_Razvoj_medceli%C4%8Dne_koordinacije_v_me%C5%A1anih_avtotrofno-heterotrofnih_skupnostih Priprava kompleta orodij za zaznavanje kvoruma pri cianobakterijah: Razvoj medcelične koordinacije v mešanih avtotrofno-heterotrofnih skupnostih] (Nuša Tkalec)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Razvoj_temperaturno_inducibilnega_transkripcijskega_reostata_pri_Neurospori_crassi Razvoj temperaturno inducibilnega transkripcijskega reostata pri ''Neurospori crassi''] (Luka Šegota)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Priprava_tumor_ciljajočih_bakterij_s_stikalnim_sistemom,_ki_se_odziva_na_dušikov(II)_oksid Priprava tumor ciljajočih bakterij s stikalnim sistemom, ki se odziva na dušikov(II) oksid] (Ana Kodra)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Razcepljeni_ribocim%2C_ki_signale_nativnih_RNA_pove%C5%BEe_z_ortogonalnimi_proteinskimi_izhodnimi_signali Razcepljeni ribocim, ki signale nativnih RNA poveže z ortogonalnimi proteinskimi izhodnimi signali] (Ajda Beltram)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Sistem_za_nadzor_%C5%A1tevila_plazmidov_v_celici_%28Tulip%29 Sistem za nadzor števila plazmidov v celici (Tulip)] (Gregor Strniša)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Skupnostna_znanost_je_na%C4%8Drtovala_ribosome_s_koristnimi_fenotipi Skupnostna znanost je načrtovala ribosome s koristnimi fenotipi] (Tanja Gošnjak)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Pristop_sintezne_biologije_za_načrtovanje_kandidata_za_cepivo_proti_delta_različici_SARSCoV2_je_razkril_prekinitev_favoriziranega_para_kodonov_kot_boljšo_strategijo_pred_uporabo_redkih_kodonov Pristop sintezne biologije za načrtovanje kandidata za cepivo proti delta različici SARS-CoV-2 je razkril prekinitev favoriziranega para kodonov kot boljšo strategijo pred uporabo redkih kodonov] (Stefanija Ivanova)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Dvosmerni_hibridni_eritritol_–_inducibilni_promotor_za_sintezno_biologijo_v_Yarrowia_lipolytica Dvosmerni hibridni eritritol – inducibilni promotor za sintezno biologijo v ''Yarrowia lipolytica''] (Maša Andoljšek)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Utišanje_izražanja_genov_s_strukturo_definirano_zankasto_strukturo_male_nekodirajoče_RNA_s_programiranimi_regulatornimi_aktivnostmi Utišanje izražanja genov s strukturno definirano zankasto strukturo male nekodirajoče RNA s programiranimi regulatornimi aktivnostmi] (Nika Bedrač)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Izbolj%C5%A1anje_evolucijske_stabilnosti_obremenjujo%C4%8Dih_in_toksi%C4%8Dnih_funkcij_v_E.coli_z_diferenciacijskim_genetskim_vezjem_posredovanim_z_integrazo Izboljšanje evolucijske stabilnosti obremenjujočih in toksičnih funkcij v E.coli z diferenciacijskim genetskim vezjem posredovanim z integrazo] (Nika Banovšek)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Nova_sintetična_mala_RNA%2C_ki_promovira_prekomerno_izražanje_proteinov_v_brezceličnem_sistemu Nova sintetična mala RNA, ki promovira prekomerno izražanje proteinov v brez-celičnem sistemu] (Ana Godeša)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Sistem_za_kontrolo_hitrosti_rasti_celic%2C_ki_zmanj%C5%A1uje_breme_aktivacije_genov Sistem za kontrolo hitrosti rasti celic, ki zmanjšuje breme aktivacije genov] (Neža Ribnikar)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Biohibridne_membrane_za_odstranjevanje_te%C5%BEkih_kovin_iz_vode Biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode] (Tadej Uršič)

NAGRAJENI ŠTUDENTSKI PROJEKTI

(Vpišite naslov seminarja v slovenščini in ga povežite z novo stranjo, kjer bo povzetek. Na tej novi strani naj bo pod naslovom povezava do wiki strani študentske ekipe, katere projekt opisujete.)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/MonChassis MonChassis] (Nika Tomsič)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/FIAT_LUX FIAT LUX] (Neža Lanišek)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/NETLANTIS NETLANTIS] (Maša Gabrič)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BINANOX BINANOX] (Vivian Nemanič)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/CoBiota CoBiota] (Petra Sintič)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Sporadicate Sporadicate] (Gašper Možina)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/FISHERLY FISHERLY] (Lucija Pišek)
----

Povzetki v slovenščini naj imajo 1200-1500 besed (viri v to vsoto ne štejejo). Povzetek je treba objaviti dva dni pred predstavitvijo do polnoči (za seminarje v sredo torej v ponedeljek). Predstavitev seminarja naj bo dolga 15 minut (13-17). Sledila bo približno 5-minutna razprava.

Terminski razpored je razviden iz preglednice na strežniku Google Drive.

Kako je videti seznam seminarjev, lahko preverite pri lanskem letniku: [[Seminarji_SB_2021/22]].

Seminarji SB 2022/23

2023-05-14T19:52:10Z

Ursic Tadej:

V študijskem letu 2022/23 študentje pri Sintezni biologiji predstavljajo naslednje teme:

RAZISKOVALNI ČLANKI

(Vpišite naslov seminarja v slovenščini in ga povežite z novo stranjo, kjer bo povzetek. Na tej novi strani naj bo pod naslovom povezava do izhodiščnega članka na spletu.) 
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Rudarjenje_in_uporaba_konstitutivnih_promotorjev_iz_Rhodosporidium_toruloides Rudarjenje in uporaba konstitutivnih promotorjev iz ''Rhodosporidium toruloides''] (Ana Babnik)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Biomolekularni_aktuatorji_za_gensko_selektivno_akusti%C4%8Dno_manipulacijo_celic Biomolekularni aktuatorji za gensko selektivno akustično manipulacijo celic] (Greta Junger)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/IN_VIVO_SAMOSESTAVLJENA_siRNA_KOT_NA%C4%8CIN_KOMBINIRANEGA_ZDRAVLJENJA_ULCEROZNEGA_KOLITISA#ZAKLJU.C4.8CEK In vivo samosestavljena siRNA kot način kombiniranega zdravljenja ulceroznega kolitisa] (Tjaša Kos)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Priprava_kompleta_orodij_za_zaznavanje_kvoruma_pri_cianobakterijah:_Razvoj_medceli%C4%8Dne_koordinacije_v_me%C5%A1anih_avtotrofno-heterotrofnih_skupnostih Priprava kompleta orodij za zaznavanje kvoruma pri cianobakterijah: Razvoj medcelične koordinacije v mešanih avtotrofno-heterotrofnih skupnostih] (Nuša Tkalec)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Razvoj_temperaturno_inducibilnega_transkripcijskega_reostata_pri_Neurospori_crassi Razvoj temperaturno inducibilnega transkripcijskega reostata pri ''Neurospori crassi''] (Luka Šegota)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Priprava_tumor_ciljajočih_bakterij_s_stikalnim_sistemom,_ki_se_odziva_na_dušikov(II)_oksid Priprava tumor ciljajočih bakterij s stikalnim sistemom, ki se odziva na dušikov(II) oksid] (Ana Kodra)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Razcepljeni_ribocim%2C_ki_signale_nativnih_RNA_pove%C5%BEe_z_ortogonalnimi_proteinskimi_izhodnimi_signali Razcepljeni ribocim, ki signale nativnih RNA poveže z ortogonalnimi proteinskimi izhodnimi signali] (Ajda Beltram)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Sistem_za_nadzor_%C5%A1tevila_plazmidov_v_celici_%28Tulip%29 Sistem za nadzor števila plazmidov v celici (Tulip)] (Gregor Strniša)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Skupnostna_znanost_je_na%C4%8Drtovala_ribosome_s_koristnimi_fenotipi Skupnostna znanost je načrtovala ribosome s koristnimi fenotipi] (Tanja Gošnjak)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Pristop_sintezne_biologije_za_načrtovanje_kandidata_za_cepivo_proti_delta_različici_SARSCoV2_je_razkril_prekinitev_favoriziranega_para_kodonov_kot_boljšo_strategijo_pred_uporabo_redkih_kodonov Pristop sintezne biologije za načrtovanje kandidata za cepivo proti delta različici SARS-CoV-2 je razkril prekinitev favoriziranega para kodonov kot boljšo strategijo pred uporabo redkih kodonov] (Stefanija Ivanova)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Dvosmerni_hibridni_eritritol_–_inducibilni_promotor_za_sintezno_biologijo_v_Yarrowia_lipolytica Dvosmerni hibridni eritritol – inducibilni promotor za sintezno biologijo v ''Yarrowia lipolytica''] (Maša Andoljšek)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Utišanje_izražanja_genov_s_strukturo_definirano_zankasto_strukturo_male_nekodirajoče_RNA_s_programiranimi_regulatornimi_aktivnostmi Utišanje izražanja genov s strukturno definirano zankasto strukturo male nekodirajoče RNA s programiranimi regulatornimi aktivnostmi] (Nika Bedrač)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Izbolj%C5%A1anje_evolucijske_stabilnosti_obremenjujo%C4%8Dih_in_toksi%C4%8Dnih_funkcij_v_E.coli_z_diferenciacijskim_genetskim_vezjem_posredovanim_z_integrazo Izboljšanje evolucijske stabilnosti obremenjujočih in toksičnih funkcij v E.coli z diferenciacijskim genetskim vezjem posredovanim z integrazo] (Nika Banovšek)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Nova_sintetična_mala_RNA%2C_ki_promovira_prekomerno_izražanje_proteinov_v_brezceličnem_sistemu Nova sintetična mala RNA, ki promovira prekomerno izražanje proteinov v brez-celičnem sistemu] (Ana Godeša)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Sistem_za_kontrolo_hitrosti_rasti_celic%2C_ki_zmanj%C5%A1uje_breme_aktivacije_genov Sistem za kontrolo hitrosti rasti celic, ki zmanjšuje breme aktivacije genov] (Neža Ribnikar)
#[http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Biohibridne_membrane_za_odstranjevanje_te%C5%BEkih_kovin_iz_vode] (Tadej Uršič)

NAGRAJENI ŠTUDENTSKI PROJEKTI

(Vpišite naslov seminarja v slovenščini in ga povežite z novo stranjo, kjer bo povzetek. Na tej novi strani naj bo pod naslovom povezava do wiki strani študentske ekipe, katere projekt opisujete.)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/MonChassis MonChassis] (Nika Tomsič)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/FIAT_LUX FIAT LUX] (Neža Lanišek)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/NETLANTIS NETLANTIS] (Maša Gabrič)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BINANOX BINANOX] (Vivian Nemanič)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/CoBiota CoBiota] (Petra Sintič)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Sporadicate Sporadicate] (Gašper Možina)
# [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/FISHERLY FISHERLY] (Lucija Pišek)
----

Povzetki v slovenščini naj imajo 1200-1500 besed (viri v to vsoto ne štejejo). Povzetek je treba objaviti dva dni pred predstavitvijo do polnoči (za seminarje v sredo torej v ponedeljek). Predstavitev seminarja naj bo dolga 15 minut (13-17). Sledila bo približno 5-minutna razprava.

Terminski razpored je razviden iz preglednice na strežniku Google Drive.

Kako je videti seznam seminarjev, lahko preverite pri lanskem letniku: [[Seminarji_SB_2021/22]].

Biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode

2023-05-14T19:49:44Z

Ursic Tadej: /* Zaključek */

Povzeto po članku: [https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1383586622023085 Zhao, D., Peng, Z., Fang, J., Fang, Z. & Zhang, J. Programmable and low-cost biohybrid membrane for efficient heavy metal removal from water. Sep. Purif. Technol. 306, 122751 (2023)].

==Uvod==
Onesnaženje s težkimi kovinami je problem s katerim se spopadamo na svetovni ravni, še zlasti pri državah v razvoju. Dejavnosti, kot so rudarjenje in taljenje rude, razne industrije (plastika, galvanizacija, tekstil, elektronka, …), kmetijstvo in odlaganje odpadkov (blato čistilnih naprav, izlužki iz deponij, kovinski odpadki, …), pripomorejo k izločanju težkih kovin v okolje. Težke kovine, kot so na primer Cu, Pb, Cd, Hg, Cr (VI), As …; se za razliko od organskih snovi ne razgrajujejo, temveč se v okolju akumulirajo. Poleg tega so to pogosto neesencialni elementi za organizme in lahko povzročajo resne zdravstvene težave [1,2].

V vodi se težke kovine sicer akumulirajo v nižjih koncentracijah (manj kot 1 mg/L), vendar še vedno predstavljajo nevarnost za okolje in človeško zdravje. Uveljavljene metode za odstranjevanje težkih kovin so: ionska izmenjava, membranska filtracija, precipitacijske metode in elektrokemijske tehnike. Precipitacija omogoča 99 % odstranjenje težkih kovin, ampak povzroča sekundarno onesnaževanje vode. Elektrokemijske metode in ionska izmenjava sta učinkovita načina odstranjevanja težkih kovin, vendar potrebujeta drago opremo in veliko energije. Membranska filtracija predstavlja dobro alternativo tem tehnikam, vendar ima kot vse ostale uveljavljene tehnike pomanjkljivost, in sicer ni uspešna pri odstranjevanju težkih kovin v nizkih koncentracijah. V tem članku so za ta namen so iz mikrobnih amiloidnih nanovlaken (MAN, Microbila Amyloid Nanofibers), ki so sposobni vezave težkih kovin, pripravili biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode [2].

==Priprava biohibridnih membran==

===Mikrobna amiloidna vlakna (MAN)===

Amiloidne fibrile navadno povezujemo z nevrodegenerativnimi boleznimi, kot so Parkinsonova in Alzheimerjeva bolezen. Vendar te z β-strukturami bogate fibrile najdemo tudi v vlogah, ki so koristne organizmom. Tako imenovane funkcionalne amiloide najdemo pri človeku, glivah, še posebej pa so pogosti pri bakterijah. Tam nastopajo kot strukturni element biofilmov in so zaslužni za togost in adhezivne lastnosti teh struktur. Protein ki tvori amiloidne fibrile pri E. coli se imenuje curli. Ta tvori omrežje prepletenih fibril, ki obdajajo celice in tvori nekakšno membrano ki ščiti celice pred eksogenimi polutanti.

Za biosintezo curli vlaken so potrebni proteini zapisani na operonih csgBAC in csgDEFG. CsgA predstavlja največji strukturni element teh fibril, medtem ko csgB sodeluje pri nzkleaciji samih fibril. CsgC, csgE in csgF so šaperoni in csgG pa tvori proteinski kanal na zunanji membrani bakterije. Za tvorbo MAN so v tej raziskavi pripravili bakterije E. coli, v katere so vstavili vezje, s katerim so lahko regulirali izražanje csgA gena. To so naredili tako da so v plazmid pET22b vstavili zapis za csgA (ta je bil pod kontrolo lac operatorja) in z njim transformirali sev E. coli B21 [DE3]. Z dodatkom IPTG so v kulturi teh celic lahko inducirali tvorbo MAN.

===Izboljšava MAN===

Za izboljšanje adsorbcije težkih kovin na MAN, so tem dodali proteine ki so sposobni vezave težkih kovin. Fitokelatini (PCs, PhytoChelatins) so oligomeri gluttiona, ki jih sintetizira fitokelatin sintaza (PCS, PhytoChelatin Synthase), kot odgovor na prisotnost težkih kovin. Najdemo jih v rastlinah in glivah. Njihova naloga je, da zunaj celice kelirajo ione težkih kovin in jim tako preprečijo vstop v celico. Poleg fitokelatinov pa je bilo pokazano, da iscA (Iron-Sulfur Cluster Assembly) protein lahko veže tudi nekatere težke kovine.

Za vezavo teh dveh proteinov na MAN, so uporabili sistem SpyTag – SpyCatcher. Ta sistem deluje tako, da SpyTag, ki je 13 aminokislin dolg peptid, spontano tvori izopeptidno vez s svojim partenrjem SpyCatcher. Na C konec csgA so dodali SpyTag (pripravili so plazmid pET22b-csgA-SpyTag in z njim transformirali E. coli B21 [DE3]). Za kombinacijo SpyCatcher in PCS oziroma iscA pa so uporabili drug vektor, in sicer pET28a, pripravili so rekombinantna vektorja pET28a-SpyCatcher-PCS in pET28a-SpyCatcher-iscA ter z njima transformirali E. coli B21 [DE3]. S kombinacijo sevov so dobili membrano iz MAN, ki imajo vezana proteina PCS in iscA.

===Biohibridne membrane===

Same celice E. coli obdane z MAN so uspešne pri vezavi težkih kovin, ampak so za uporabo nepraktične. To so raziskovalci rešili tako da so jim dodali aktivno oglje. To mešanico so vakuumsko filtrirali da so dobili 0,22 μm adsorpcijski film na celulozni membrani. Tako so dobili končne biohibridne membrane.

==Rezultati==

===Indukcija izražanja csgA in sestavljanje MAN===

Celice so gojili v YES-CA gojišču. Izražanje csgA so sprožili z dodatkom IPTG (končna koncentracija 0,5 mM). Raven izražanje so spremljali preko barvanja z barvilom Congo rdeče na intervalu 48 – 72 h po indukciji. Za kontrolo so uporabili E. coli B21 [DE3] transformirane s praznim pET22b vektorjem. Maksimalno raven izražanja so opazili 72 h po indukciji. Rezultat indukcije so preverili tudi s presevnim elektronskim mikroskopom, kjer so opazovali morfologijo amiloidnih struktur zunaj celic. Za rekombinantni sev so pokazali večjo rast amiloidnih vlaken, kar je pomenilo da jim je uspelo pripraviti celice, ki so v povečani meri izražale csgA.

===Sposobnost adsorpcije Pb na MAN===

Vpliv časa na adsorpcijo so preverjali s koncentracijama svinca 50 mg/L in 100 mg/L. Raven adsorpcije je s časom naraščala in dosegla maksimum pri 6 h, sev ki je povišano izražal csgA je bil sposoben adsorbirati večeje količine Pb kot kontrola.

Preverjali so tudi vpliv pH na adsorpcijo. Raven adsorpcije se je z višanjem pH povečevala in imela maksimum pri pH = 6, na kar se je začela zniževati. Razlog je da pri nižjih vrednostih pH pride do tekmovanja za vezavo na MAN med protoni in ioni Pb. Tako so določili da je optimalen pH za odstranjevanje Pb ionov med 5 in 7.

Vpliv začetne koncentracije Pb ionov na adsorpcijo so preverjjali s koncentracijami od 100 mg/L do 1 mg/L. Sposobnost adsorpcije je z nižanjem začetne koncentracije najprej naraščala, nato pa je začela padati. Najboljša adsorpcija je bila pri začetni koncentracij 50 mg/L, kjer je bila 98,26%. Pri koncentracij 1 mg/L pa je bila sposobnost adsorpcije seva, ki je povečano izražal csgA skoraj enaka kontroli (okrog 10 %). Kar kaže, da so bili sevi ki povišano izražajo csgA neobčutljivi na nizke koncentracije težkih kovin.

===Izboljšava MAN===

Celice ki so bile transformirane s pET28a-SpyCatcher-PCS (oz. iscA), so gojili do OD600 = 0,6 – 0,8, nato so dodali IPTG (končna koncentracija 0,75 mM). Po 20 h indukcije so celice lizirali in ta lizat dodali v gojišče za celice transformirane s pET22b-csgA-SpyTag. S TEM so pokazali so da prisotnost SpyTag ne vpliva na sestavljanje MAN. Pokazali so tudi, pride do stabilne povezave med csgA-SpyTag in SpyCatcher-PCS(iscA).

Sposobnost adsorpcije so najprej preverili za Pb ione z začetno koncentracijo. Po 6 h je bila adsorpcija za kombinacijo MAN-iscA 10 % (podobno kot kontrola), medetem ko je bila za kombinacijo MAN-PCS 90 %. To je pokazalo da je za odstranjevanje težkih kovin upporabna kombinacija MAN in PCS. S to kombinacijo so ponovili tudi eksperiment za vpliv pH in ugotovili da je optimum med pH 5 in 7.

Nato so preverili adsorpcijseke sposobnosti MAN-PCS za ione bakra, kadmija in svinca pri različnih začetnih koncentracijah težkih kovin, in sicer 0,8 mg/L, 1 mg/L in 1,2 mg/L. Najboljši rezultati so bili za Cd ione kjer so dobili 91,85 % adsorpcijo. Na splošno pa so je bila sposobnost adsorpcije pri sevih s kombinacijo MAN-PCS boljša v primerjavi s kontrolo.

===Biohibridna membrana===

Adsorpcijske sposobnosti so preverjali pri koncentraciji težkih kovin (Pb, Cu in Cd) 1 mg/L. Adsorpcija je bila po 6 h za Cd 98,7 %, za Pb 95,33 % in za Cu 85,67 %.

Ker lahko v realnih vzorcih pride do interferenc z drugimi komponentami so izvedli še poskus s simulirano odpadno vodo, v katero so dodali težke kovine do koncentracij 1 mg/L. Sosobnost adsopcije Cd je bila še vedno nad 90 %, za Cu in Pb pa je bila nad 80 %. Kar kaže na dobor robustnost te membrane.

Testirali so tudi sposobnost večkratne uporabe te membrane. Rezultati so pokazali da je po 8 uporabah sposobnost adsorpcije Cd in Pb nad 80 % in Cu 75 %

==Zaključek==

V tej študiji so pripravili samo-sestavljajoča mikrobna amiloidna nanovlakna, ki so bila sposobna vezave težkih kovin pri koncentraciji 50 mg/L. Pripravili so tudi pripravili fuzijo teh MAN s proteinom PCS, ki je omogočala adsorpcijo v nižjih koncentracijah težkih kovin. Na koncu pa so pripravili biohibridno membrano s temi izboljšanimi MAN, ki je bila sposobna adsorpcije težkih kovin pri nizkih koncentracijah in je bila hkrati robustna in omogočala večkratno uporabo.

==Viri==
[1] N. Romih, B. Grabner, and C. R. Č. Lasnik, “Remediacija onesnaženih tal s težkimi kovinami,” pp. 1–8, 2002.

[2] D. Zhao, Z. Peng, J. Fang, Z. Fang, and J. Zhang, “Programmable and low-cost biohybrid membrane for efficient heavy metal removal from water,” Sep. Purif. Technol., vol. 306, no. PB, p. 122751, 2023, doi: 10.1016/j.seppur.2022.122751.

[3] T. V. Sønderby, H. Rasmussen, S. A. Frank, J. Skov Pedersen, and D. E. Otzen, “Folding Steps in the Fibrillation of Functional Amyloid: Denaturant Sensitivity Reveals Common Features in Nucleation and Elongation,” J. Mol. Biol., vol. 434, no. 2, 2022, doi: 10.1016/j.jmb.2021.167337.

[4] D. Klsa, “Responses of phytochelatin and proline-related genes expression associated with heavy metal stress in Solanum lycopersicum,” Acta Bot. Croat., vol. 78, no. 1, pp. 9–16, 2019, doi: 10.2478/botcro-2018-0023.

Biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode

2023-05-14T19:41:06Z

Ursic Tadej: /* Viri */

Povzeto po članku: [https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1383586622023085 Zhao, D., Peng, Z., Fang, J., Fang, Z. & Zhang, J. Programmable and low-cost biohybrid membrane for efficient heavy metal removal from water. Sep. Purif. Technol. 306, 122751 (2023)].

==Uvod==
Onesnaženje s težkimi kovinami je problem s katerim se spopadamo na svetovni ravni, še zlasti pri državah v razvoju. Dejavnosti, kot so rudarjenje in taljenje rude, razne industrije (plastika, galvanizacija, tekstil, elektronka, …), kmetijstvo in odlaganje odpadkov (blato čistilnih naprav, izlužki iz deponij, kovinski odpadki, …), pripomorejo k izločanju težkih kovin v okolje. Težke kovine, kot so na primer Cu, Pb, Cd, Hg, Cr (VI), As …; se za razliko od organskih snovi ne razgrajujejo, temveč se v okolju akumulirajo. Poleg tega so to pogosto neesencialni elementi za organizme in lahko povzročajo resne zdravstvene težave [1,2].

V vodi se težke kovine sicer akumulirajo v nižjih koncentracijah (manj kot 1 mg/L), vendar še vedno predstavljajo nevarnost za okolje in človeško zdravje. Uveljavljene metode za odstranjevanje težkih kovin so: ionska izmenjava, membranska filtracija, precipitacijske metode in elektrokemijske tehnike. Precipitacija omogoča 99 % odstranjenje težkih kovin, ampak povzroča sekundarno onesnaževanje vode. Elektrokemijske metode in ionska izmenjava sta učinkovita načina odstranjevanja težkih kovin, vendar potrebujeta drago opremo in veliko energije. Membranska filtracija predstavlja dobro alternativo tem tehnikam, vendar ima kot vse ostale uveljavljene tehnike pomanjkljivost, in sicer ni uspešna pri odstranjevanju težkih kovin v nizkih koncentracijah. V tem članku so za ta namen so iz mikrobnih amiloidnih nanovlaken (MAN, Microbila Amyloid Nanofibers), ki so sposobni vezave težkih kovin, pripravili biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode [2].

==Priprava biohibridnih membran==

===Mikrobna amiloidna vlakna (MAN)===

Amiloidne fibrile navadno povezujemo z nevrodegenerativnimi boleznimi, kot so Parkinsonova in Alzheimerjeva bolezen. Vendar te z β-strukturami bogate fibrile najdemo tudi v vlogah, ki so koristne organizmom. Tako imenovane funkcionalne amiloide najdemo pri človeku, glivah, še posebej pa so pogosti pri bakterijah. Tam nastopajo kot strukturni element biofilmov in so zaslužni za togost in adhezivne lastnosti teh struktur. Protein ki tvori amiloidne fibrile pri E. coli se imenuje curli. Ta tvori omrežje prepletenih fibril, ki obdajajo celice in tvori nekakšno membrano ki ščiti celice pred eksogenimi polutanti.

Za biosintezo curli vlaken so potrebni proteini zapisani na operonih csgBAC in csgDEFG. CsgA predstavlja največji strukturni element teh fibril, medtem ko csgB sodeluje pri nzkleaciji samih fibril. CsgC, csgE in csgF so šaperoni in csgG pa tvori proteinski kanal na zunanji membrani bakterije. Za tvorbo MAN so v tej raziskavi pripravili bakterije E. coli, v katere so vstavili vezje, s katerim so lahko regulirali izražanje csgA gena. To so naredili tako da so v plazmid pET22b vstavili zapis za csgA (ta je bil pod kontrolo lac operatorja) in z njim transformirali sev E. coli B21 [DE3]. Z dodatkom IPTG so v kulturi teh celic lahko inducirali tvorbo MAN.

===Izboljšava MAN===

Za izboljšanje adsorbcije težkih kovin na MAN, so tem dodali proteine ki so sposobni vezave težkih kovin. Fitokelatini (PCs, PhytoChelatins) so oligomeri gluttiona, ki jih sintetizira fitokelatin sintaza (PCS, PhytoChelatin Synthase), kot odgovor na prisotnost težkih kovin. Najdemo jih v rastlinah in glivah. Njihova naloga je, da zunaj celice kelirajo ione težkih kovin in jim tako preprečijo vstop v celico. Poleg fitokelatinov pa je bilo pokazano, da iscA (Iron-Sulfur Cluster Assembly) protein lahko veže tudi nekatere težke kovine.

Za vezavo teh dveh proteinov na MAN, so uporabili sistem SpyTag – SpyCatcher. Ta sistem deluje tako, da SpyTag, ki je 13 aminokislin dolg peptid, spontano tvori izopeptidno vez s svojim partenrjem SpyCatcher. Na C konec csgA so dodali SpyTag (pripravili so plazmid pET22b-csgA-SpyTag in z njim transformirali E. coli B21 [DE3]). Za kombinacijo SpyCatcher in PCS oziroma iscA pa so uporabili drug vektor, in sicer pET28a, pripravili so rekombinantna vektorja pET28a-SpyCatcher-PCS in pET28a-SpyCatcher-iscA ter z njima transformirali E. coli B21 [DE3]. S kombinacijo sevov so dobili membrano iz MAN, ki imajo vezana proteina PCS in iscA.

===Biohibridne membrane===

Same celice E. coli obdane z MAN so uspešne pri vezavi težkih kovin, ampak so za uporabo nepraktične. To so raziskovalci rešili tako da so jim dodali aktivno oglje. To mešanico so vakuumsko filtrirali da so dobili 0,22 μm adsorpcijski film na celulozni membrani. Tako so dobili končne biohibridne membrane.

==Rezultati==

===Indukcija izražanja csgA in sestavljanje MAN===

Celice so gojili v YES-CA gojišču. Izražanje csgA so sprožili z dodatkom IPTG (končna koncentracija 0,5 mM). Raven izražanje so spremljali preko barvanja z barvilom Congo rdeče na intervalu 48 – 72 h po indukciji. Za kontrolo so uporabili E. coli B21 [DE3] transformirane s praznim pET22b vektorjem. Maksimalno raven izražanja so opazili 72 h po indukciji. Rezultat indukcije so preverili tudi s presevnim elektronskim mikroskopom, kjer so opazovali morfologijo amiloidnih struktur zunaj celic. Za rekombinantni sev so pokazali večjo rast amiloidnih vlaken, kar je pomenilo da jim je uspelo pripraviti celice, ki so v povečani meri izražale csgA.

===Sposobnost adsorpcije Pb na MAN===

Vpliv časa na adsorpcijo so preverjali s koncentracijama svinca 50 mg/L in 100 mg/L. Raven adsorpcije je s časom naraščala in dosegla maksimum pri 6 h, sev ki je povišano izražal csgA je bil sposoben adsorbirati večeje količine Pb kot kontrola.

Preverjali so tudi vpliv pH na adsorpcijo. Raven adsorpcije se je z višanjem pH povečevala in imela maksimum pri pH = 6, na kar se je začela zniževati. Razlog je da pri nižjih vrednostih pH pride do tekmovanja za vezavo na MAN med protoni in ioni Pb. Tako so določili da je optimalen pH za odstranjevanje Pb ionov med 5 in 7.

Vpliv začetne koncentracije Pb ionov na adsorpcijo so preverjjali s koncentracijami od 100 mg/L do 1 mg/L. Sposobnost adsorpcije je z nižanjem začetne koncentracije najprej naraščala, nato pa je začela padati. Najboljša adsorpcija je bila pri začetni koncentracij 50 mg/L, kjer je bila 98,26%. Pri koncentracij 1 mg/L pa je bila sposobnost adsorpcije seva, ki je povečano izražal csgA skoraj enaka kontroli (okrog 10 %). Kar kaže, da so bili sevi ki povišano izražajo csgA neobčutljivi na nizke koncentracije težkih kovin.

===Izboljšava MAN===

Celice ki so bile transformirane s pET28a-SpyCatcher-PCS (oz. iscA), so gojili do OD600 = 0,6 – 0,8, nato so dodali IPTG (končna koncentracija 0,75 mM). Po 20 h indukcije so celice lizirali in ta lizat dodali v gojišče za celice transformirane s pET22b-csgA-SpyTag. S TEM so pokazali so da prisotnost SpyTag ne vpliva na sestavljanje MAN. Pokazali so tudi, pride do stabilne povezave med csgA-SpyTag in SpyCatcher-PCS(iscA).

Sposobnost adsorpcije so najprej preverili za Pb ione z začetno koncentracijo. Po 6 h je bila adsorpcija za kombinacijo MAN-iscA 10 % (podobno kot kontrola), medetem ko je bila za kombinacijo MAN-PCS 90 %. To je pokazalo da je za odstranjevanje težkih kovin upporabna kombinacija MAN in PCS. S to kombinacijo so ponovili tudi eksperiment za vpliv pH in ugotovili da je optimum med pH 5 in 7.

Nato so preverili adsorpcijseke sposobnosti MAN-PCS za ione bakra, kadmija in svinca pri različnih začetnih koncentracijah težkih kovin, in sicer 0,8 mg/L, 1 mg/L in 1,2 mg/L. Najboljši rezultati so bili za Cd ione kjer so dobili 91,85 % adsorpcijo. Na splošno pa so je bila sposobnost adsorpcije pri sevih s kombinacijo MAN-PCS boljša v primerjavi s kontrolo.

===Biohibridna membrana===

Adsorpcijske sposobnosti so preverjali pri koncentraciji težkih kovin (Pb, Cu in Cd) 1 mg/L. Adsorpcija je bila po 6 h za Cd 98,7 %, za Pb 95,33 % in za Cu 85,67 %.

Ker lahko v realnih vzorcih pride do interferenc z drugimi komponentami so izvedli še poskus s simulirano odpadno vodo, v katero so dodali težke kovine do koncentracij 1 mg/L. Sosobnost adsopcije Cd je bila še vedno nad 90 %, za Cu in Pb pa je bila nad 80 %. Kar kaže na dobor robustnost te membrane.

Testirali so tudi sposobnost večkratne uporabe te membrane. Rezultati so pokazali da je po 8 uporabah sposobnost adsorpcije Cd in Pb nad 80 % in Cu 75 %

==Zaključek==

==Viri==
[1] N. Romih, B. Grabner, and C. R. Č. Lasnik, “Remediacija onesnaženih tal s težkimi kovinami,” pp. 1–8, 2002.

[2] D. Zhao, Z. Peng, J. Fang, Z. Fang, and J. Zhang, “Programmable and low-cost biohybrid membrane for efficient heavy metal removal from water,” Sep. Purif. Technol., vol. 306, no. PB, p. 122751, 2023, doi: 10.1016/j.seppur.2022.122751.

[3] T. V. Sønderby, H. Rasmussen, S. A. Frank, J. Skov Pedersen, and D. E. Otzen, “Folding Steps in the Fibrillation of Functional Amyloid: Denaturant Sensitivity Reveals Common Features in Nucleation and Elongation,” J. Mol. Biol., vol. 434, no. 2, 2022, doi: 10.1016/j.jmb.2021.167337.

[4] D. Klsa, “Responses of phytochelatin and proline-related genes expression associated with heavy metal stress in Solanum lycopersicum,” Acta Bot. Croat., vol. 78, no. 1, pp. 9–16, 2019, doi: 10.2478/botcro-2018-0023.

Biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode

2023-05-14T19:40:56Z

Ursic Tadej: /* Viri */

Povzeto po članku: [https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1383586622023085 Zhao, D., Peng, Z., Fang, J., Fang, Z. & Zhang, J. Programmable and low-cost biohybrid membrane for efficient heavy metal removal from water. Sep. Purif. Technol. 306, 122751 (2023)].

==Uvod==
Onesnaženje s težkimi kovinami je problem s katerim se spopadamo na svetovni ravni, še zlasti pri državah v razvoju. Dejavnosti, kot so rudarjenje in taljenje rude, razne industrije (plastika, galvanizacija, tekstil, elektronka, …), kmetijstvo in odlaganje odpadkov (blato čistilnih naprav, izlužki iz deponij, kovinski odpadki, …), pripomorejo k izločanju težkih kovin v okolje. Težke kovine, kot so na primer Cu, Pb, Cd, Hg, Cr (VI), As …; se za razliko od organskih snovi ne razgrajujejo, temveč se v okolju akumulirajo. Poleg tega so to pogosto neesencialni elementi za organizme in lahko povzročajo resne zdravstvene težave [1,2].

V vodi se težke kovine sicer akumulirajo v nižjih koncentracijah (manj kot 1 mg/L), vendar še vedno predstavljajo nevarnost za okolje in človeško zdravje. Uveljavljene metode za odstranjevanje težkih kovin so: ionska izmenjava, membranska filtracija, precipitacijske metode in elektrokemijske tehnike. Precipitacija omogoča 99 % odstranjenje težkih kovin, ampak povzroča sekundarno onesnaževanje vode. Elektrokemijske metode in ionska izmenjava sta učinkovita načina odstranjevanja težkih kovin, vendar potrebujeta drago opremo in veliko energije. Membranska filtracija predstavlja dobro alternativo tem tehnikam, vendar ima kot vse ostale uveljavljene tehnike pomanjkljivost, in sicer ni uspešna pri odstranjevanju težkih kovin v nizkih koncentracijah. V tem članku so za ta namen so iz mikrobnih amiloidnih nanovlaken (MAN, Microbila Amyloid Nanofibers), ki so sposobni vezave težkih kovin, pripravili biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode [2].

==Priprava biohibridnih membran==

===Mikrobna amiloidna vlakna (MAN)===

Amiloidne fibrile navadno povezujemo z nevrodegenerativnimi boleznimi, kot so Parkinsonova in Alzheimerjeva bolezen. Vendar te z β-strukturami bogate fibrile najdemo tudi v vlogah, ki so koristne organizmom. Tako imenovane funkcionalne amiloide najdemo pri človeku, glivah, še posebej pa so pogosti pri bakterijah. Tam nastopajo kot strukturni element biofilmov in so zaslužni za togost in adhezivne lastnosti teh struktur. Protein ki tvori amiloidne fibrile pri E. coli se imenuje curli. Ta tvori omrežje prepletenih fibril, ki obdajajo celice in tvori nekakšno membrano ki ščiti celice pred eksogenimi polutanti.

Za biosintezo curli vlaken so potrebni proteini zapisani na operonih csgBAC in csgDEFG. CsgA predstavlja največji strukturni element teh fibril, medtem ko csgB sodeluje pri nzkleaciji samih fibril. CsgC, csgE in csgF so šaperoni in csgG pa tvori proteinski kanal na zunanji membrani bakterije. Za tvorbo MAN so v tej raziskavi pripravili bakterije E. coli, v katere so vstavili vezje, s katerim so lahko regulirali izražanje csgA gena. To so naredili tako da so v plazmid pET22b vstavili zapis za csgA (ta je bil pod kontrolo lac operatorja) in z njim transformirali sev E. coli B21 [DE3]. Z dodatkom IPTG so v kulturi teh celic lahko inducirali tvorbo MAN.

===Izboljšava MAN===

Za izboljšanje adsorbcije težkih kovin na MAN, so tem dodali proteine ki so sposobni vezave težkih kovin. Fitokelatini (PCs, PhytoChelatins) so oligomeri gluttiona, ki jih sintetizira fitokelatin sintaza (PCS, PhytoChelatin Synthase), kot odgovor na prisotnost težkih kovin. Najdemo jih v rastlinah in glivah. Njihova naloga je, da zunaj celice kelirajo ione težkih kovin in jim tako preprečijo vstop v celico. Poleg fitokelatinov pa je bilo pokazano, da iscA (Iron-Sulfur Cluster Assembly) protein lahko veže tudi nekatere težke kovine.

Za vezavo teh dveh proteinov na MAN, so uporabili sistem SpyTag – SpyCatcher. Ta sistem deluje tako, da SpyTag, ki je 13 aminokislin dolg peptid, spontano tvori izopeptidno vez s svojim partenrjem SpyCatcher. Na C konec csgA so dodali SpyTag (pripravili so plazmid pET22b-csgA-SpyTag in z njim transformirali E. coli B21 [DE3]). Za kombinacijo SpyCatcher in PCS oziroma iscA pa so uporabili drug vektor, in sicer pET28a, pripravili so rekombinantna vektorja pET28a-SpyCatcher-PCS in pET28a-SpyCatcher-iscA ter z njima transformirali E. coli B21 [DE3]. S kombinacijo sevov so dobili membrano iz MAN, ki imajo vezana proteina PCS in iscA.

===Biohibridne membrane===

Same celice E. coli obdane z MAN so uspešne pri vezavi težkih kovin, ampak so za uporabo nepraktične. To so raziskovalci rešili tako da so jim dodali aktivno oglje. To mešanico so vakuumsko filtrirali da so dobili 0,22 μm adsorpcijski film na celulozni membrani. Tako so dobili končne biohibridne membrane.

==Rezultati==

===Indukcija izražanja csgA in sestavljanje MAN===

Celice so gojili v YES-CA gojišču. Izražanje csgA so sprožili z dodatkom IPTG (končna koncentracija 0,5 mM). Raven izražanje so spremljali preko barvanja z barvilom Congo rdeče na intervalu 48 – 72 h po indukciji. Za kontrolo so uporabili E. coli B21 [DE3] transformirane s praznim pET22b vektorjem. Maksimalno raven izražanja so opazili 72 h po indukciji. Rezultat indukcije so preverili tudi s presevnim elektronskim mikroskopom, kjer so opazovali morfologijo amiloidnih struktur zunaj celic. Za rekombinantni sev so pokazali večjo rast amiloidnih vlaken, kar je pomenilo da jim je uspelo pripraviti celice, ki so v povečani meri izražale csgA.

===Sposobnost adsorpcije Pb na MAN===

Vpliv časa na adsorpcijo so preverjali s koncentracijama svinca 50 mg/L in 100 mg/L. Raven adsorpcije je s časom naraščala in dosegla maksimum pri 6 h, sev ki je povišano izražal csgA je bil sposoben adsorbirati večeje količine Pb kot kontrola.

Preverjali so tudi vpliv pH na adsorpcijo. Raven adsorpcije se je z višanjem pH povečevala in imela maksimum pri pH = 6, na kar se je začela zniževati. Razlog je da pri nižjih vrednostih pH pride do tekmovanja za vezavo na MAN med protoni in ioni Pb. Tako so določili da je optimalen pH za odstranjevanje Pb ionov med 5 in 7.

Vpliv začetne koncentracije Pb ionov na adsorpcijo so preverjjali s koncentracijami od 100 mg/L do 1 mg/L. Sposobnost adsorpcije je z nižanjem začetne koncentracije najprej naraščala, nato pa je začela padati. Najboljša adsorpcija je bila pri začetni koncentracij 50 mg/L, kjer je bila 98,26%. Pri koncentracij 1 mg/L pa je bila sposobnost adsorpcije seva, ki je povečano izražal csgA skoraj enaka kontroli (okrog 10 %). Kar kaže, da so bili sevi ki povišano izražajo csgA neobčutljivi na nizke koncentracije težkih kovin.

===Izboljšava MAN===

Celice ki so bile transformirane s pET28a-SpyCatcher-PCS (oz. iscA), so gojili do OD600 = 0,6 – 0,8, nato so dodali IPTG (končna koncentracija 0,75 mM). Po 20 h indukcije so celice lizirali in ta lizat dodali v gojišče za celice transformirane s pET22b-csgA-SpyTag. S TEM so pokazali so da prisotnost SpyTag ne vpliva na sestavljanje MAN. Pokazali so tudi, pride do stabilne povezave med csgA-SpyTag in SpyCatcher-PCS(iscA).

Sposobnost adsorpcije so najprej preverili za Pb ione z začetno koncentracijo. Po 6 h je bila adsorpcija za kombinacijo MAN-iscA 10 % (podobno kot kontrola), medetem ko je bila za kombinacijo MAN-PCS 90 %. To je pokazalo da je za odstranjevanje težkih kovin upporabna kombinacija MAN in PCS. S to kombinacijo so ponovili tudi eksperiment za vpliv pH in ugotovili da je optimum med pH 5 in 7.

Nato so preverili adsorpcijseke sposobnosti MAN-PCS za ione bakra, kadmija in svinca pri različnih začetnih koncentracijah težkih kovin, in sicer 0,8 mg/L, 1 mg/L in 1,2 mg/L. Najboljši rezultati so bili za Cd ione kjer so dobili 91,85 % adsorpcijo. Na splošno pa so je bila sposobnost adsorpcije pri sevih s kombinacijo MAN-PCS boljša v primerjavi s kontrolo.

===Biohibridna membrana===

Adsorpcijske sposobnosti so preverjali pri koncentraciji težkih kovin (Pb, Cu in Cd) 1 mg/L. Adsorpcija je bila po 6 h za Cd 98,7 %, za Pb 95,33 % in za Cu 85,67 %.

Ker lahko v realnih vzorcih pride do interferenc z drugimi komponentami so izvedli še poskus s simulirano odpadno vodo, v katero so dodali težke kovine do koncentracij 1 mg/L. Sosobnost adsopcije Cd je bila še vedno nad 90 %, za Cu in Pb pa je bila nad 80 %. Kar kaže na dobor robustnost te membrane.

Testirali so tudi sposobnost večkratne uporabe te membrane. Rezultati so pokazali da je po 8 uporabah sposobnost adsorpcije Cd in Pb nad 80 % in Cu 75 %

==Zaključek==

==Viri==
[1] N. Romih, B. Grabner, and C. R. Č. Lasnik, “Remediacija onesnaženih tal s težkimi kovinami,” pp. 1–8, 2002.
[2] D. Zhao, Z. Peng, J. Fang, Z. Fang, and J. Zhang, “Programmable and low-cost biohybrid membrane for efficient heavy metal removal from water,” Sep. Purif. Technol., vol. 306, no. PB, p. 122751, 2023, doi: 10.1016/j.seppur.2022.122751.
[3] T. V. Sønderby, H. Rasmussen, S. A. Frank, J. Skov Pedersen, and D. E. Otzen, “Folding Steps in the Fibrillation of Functional Amyloid: Denaturant Sensitivity Reveals Common Features in Nucleation and Elongation,” J. Mol. Biol., vol. 434, no. 2, 2022, doi: 10.1016/j.jmb.2021.167337.
[4] D. Klsa, “Responses of phytochelatin and proline-related genes expression associated with heavy metal stress in Solanum lycopersicum,” Acta Bot. Croat., vol. 78, no. 1, pp. 9–16, 2019, doi: 10.2478/botcro-2018-0023.

Biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode

2023-05-14T19:40:37Z

Ursic Tadej:

Povzeto po članku: [https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1383586622023085 Zhao, D., Peng, Z., Fang, J., Fang, Z. & Zhang, J. Programmable and low-cost biohybrid membrane for efficient heavy metal removal from water. Sep. Purif. Technol. 306, 122751 (2023)].

==Uvod==
Onesnaženje s težkimi kovinami je problem s katerim se spopadamo na svetovni ravni, še zlasti pri državah v razvoju. Dejavnosti, kot so rudarjenje in taljenje rude, razne industrije (plastika, galvanizacija, tekstil, elektronka, …), kmetijstvo in odlaganje odpadkov (blato čistilnih naprav, izlužki iz deponij, kovinski odpadki, …), pripomorejo k izločanju težkih kovin v okolje. Težke kovine, kot so na primer Cu, Pb, Cd, Hg, Cr (VI), As …; se za razliko od organskih snovi ne razgrajujejo, temveč se v okolju akumulirajo. Poleg tega so to pogosto neesencialni elementi za organizme in lahko povzročajo resne zdravstvene težave [1,2].

V vodi se težke kovine sicer akumulirajo v nižjih koncentracijah (manj kot 1 mg/L), vendar še vedno predstavljajo nevarnost za okolje in človeško zdravje. Uveljavljene metode za odstranjevanje težkih kovin so: ionska izmenjava, membranska filtracija, precipitacijske metode in elektrokemijske tehnike. Precipitacija omogoča 99 % odstranjenje težkih kovin, ampak povzroča sekundarno onesnaževanje vode. Elektrokemijske metode in ionska izmenjava sta učinkovita načina odstranjevanja težkih kovin, vendar potrebujeta drago opremo in veliko energije. Membranska filtracija predstavlja dobro alternativo tem tehnikam, vendar ima kot vse ostale uveljavljene tehnike pomanjkljivost, in sicer ni uspešna pri odstranjevanju težkih kovin v nizkih koncentracijah. V tem članku so za ta namen so iz mikrobnih amiloidnih nanovlaken (MAN, Microbila Amyloid Nanofibers), ki so sposobni vezave težkih kovin, pripravili biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode [2].

==Priprava biohibridnih membran==

===Mikrobna amiloidna vlakna (MAN)===

Amiloidne fibrile navadno povezujemo z nevrodegenerativnimi boleznimi, kot so Parkinsonova in Alzheimerjeva bolezen. Vendar te z β-strukturami bogate fibrile najdemo tudi v vlogah, ki so koristne organizmom. Tako imenovane funkcionalne amiloide najdemo pri človeku, glivah, še posebej pa so pogosti pri bakterijah. Tam nastopajo kot strukturni element biofilmov in so zaslužni za togost in adhezivne lastnosti teh struktur. Protein ki tvori amiloidne fibrile pri E. coli se imenuje curli. Ta tvori omrežje prepletenih fibril, ki obdajajo celice in tvori nekakšno membrano ki ščiti celice pred eksogenimi polutanti.

Za biosintezo curli vlaken so potrebni proteini zapisani na operonih csgBAC in csgDEFG. CsgA predstavlja največji strukturni element teh fibril, medtem ko csgB sodeluje pri nzkleaciji samih fibril. CsgC, csgE in csgF so šaperoni in csgG pa tvori proteinski kanal na zunanji membrani bakterije. Za tvorbo MAN so v tej raziskavi pripravili bakterije E. coli, v katere so vstavili vezje, s katerim so lahko regulirali izražanje csgA gena. To so naredili tako da so v plazmid pET22b vstavili zapis za csgA (ta je bil pod kontrolo lac operatorja) in z njim transformirali sev E. coli B21 [DE3]. Z dodatkom IPTG so v kulturi teh celic lahko inducirali tvorbo MAN.

===Izboljšava MAN===

Za izboljšanje adsorbcije težkih kovin na MAN, so tem dodali proteine ki so sposobni vezave težkih kovin. Fitokelatini (PCs, PhytoChelatins) so oligomeri gluttiona, ki jih sintetizira fitokelatin sintaza (PCS, PhytoChelatin Synthase), kot odgovor na prisotnost težkih kovin. Najdemo jih v rastlinah in glivah. Njihova naloga je, da zunaj celice kelirajo ione težkih kovin in jim tako preprečijo vstop v celico. Poleg fitokelatinov pa je bilo pokazano, da iscA (Iron-Sulfur Cluster Assembly) protein lahko veže tudi nekatere težke kovine.

Za vezavo teh dveh proteinov na MAN, so uporabili sistem SpyTag – SpyCatcher. Ta sistem deluje tako, da SpyTag, ki je 13 aminokislin dolg peptid, spontano tvori izopeptidno vez s svojim partenrjem SpyCatcher. Na C konec csgA so dodali SpyTag (pripravili so plazmid pET22b-csgA-SpyTag in z njim transformirali E. coli B21 [DE3]). Za kombinacijo SpyCatcher in PCS oziroma iscA pa so uporabili drug vektor, in sicer pET28a, pripravili so rekombinantna vektorja pET28a-SpyCatcher-PCS in pET28a-SpyCatcher-iscA ter z njima transformirali E. coli B21 [DE3]. S kombinacijo sevov so dobili membrano iz MAN, ki imajo vezana proteina PCS in iscA.

===Biohibridne membrane===

Same celice E. coli obdane z MAN so uspešne pri vezavi težkih kovin, ampak so za uporabo nepraktične. To so raziskovalci rešili tako da so jim dodali aktivno oglje. To mešanico so vakuumsko filtrirali da so dobili 0,22 μm adsorpcijski film na celulozni membrani. Tako so dobili končne biohibridne membrane.

==Rezultati==

===Indukcija izražanja csgA in sestavljanje MAN===

Celice so gojili v YES-CA gojišču. Izražanje csgA so sprožili z dodatkom IPTG (končna koncentracija 0,5 mM). Raven izražanje so spremljali preko barvanja z barvilom Congo rdeče na intervalu 48 – 72 h po indukciji. Za kontrolo so uporabili E. coli B21 [DE3] transformirane s praznim pET22b vektorjem. Maksimalno raven izražanja so opazili 72 h po indukciji. Rezultat indukcije so preverili tudi s presevnim elektronskim mikroskopom, kjer so opazovali morfologijo amiloidnih struktur zunaj celic. Za rekombinantni sev so pokazali večjo rast amiloidnih vlaken, kar je pomenilo da jim je uspelo pripraviti celice, ki so v povečani meri izražale csgA.

===Sposobnost adsorpcije Pb na MAN===

Vpliv časa na adsorpcijo so preverjali s koncentracijama svinca 50 mg/L in 100 mg/L. Raven adsorpcije je s časom naraščala in dosegla maksimum pri 6 h, sev ki je povišano izražal csgA je bil sposoben adsorbirati večeje količine Pb kot kontrola.

Preverjali so tudi vpliv pH na adsorpcijo. Raven adsorpcije se je z višanjem pH povečevala in imela maksimum pri pH = 6, na kar se je začela zniževati. Razlog je da pri nižjih vrednostih pH pride do tekmovanja za vezavo na MAN med protoni in ioni Pb. Tako so določili da je optimalen pH za odstranjevanje Pb ionov med 5 in 7.

Vpliv začetne koncentracije Pb ionov na adsorpcijo so preverjjali s koncentracijami od 100 mg/L do 1 mg/L. Sposobnost adsorpcije je z nižanjem začetne koncentracije najprej naraščala, nato pa je začela padati. Najboljša adsorpcija je bila pri začetni koncentracij 50 mg/L, kjer je bila 98,26%. Pri koncentracij 1 mg/L pa je bila sposobnost adsorpcije seva, ki je povečano izražal csgA skoraj enaka kontroli (okrog 10 %). Kar kaže, da so bili sevi ki povišano izražajo csgA neobčutljivi na nizke koncentracije težkih kovin.

===Izboljšava MAN===

Celice ki so bile transformirane s pET28a-SpyCatcher-PCS (oz. iscA), so gojili do OD600 = 0,6 – 0,8, nato so dodali IPTG (končna koncentracija 0,75 mM). Po 20 h indukcije so celice lizirali in ta lizat dodali v gojišče za celice transformirane s pET22b-csgA-SpyTag. S TEM so pokazali so da prisotnost SpyTag ne vpliva na sestavljanje MAN. Pokazali so tudi, pride do stabilne povezave med csgA-SpyTag in SpyCatcher-PCS(iscA).

Sposobnost adsorpcije so najprej preverili za Pb ione z začetno koncentracijo. Po 6 h je bila adsorpcija za kombinacijo MAN-iscA 10 % (podobno kot kontrola), medetem ko je bila za kombinacijo MAN-PCS 90 %. To je pokazalo da je za odstranjevanje težkih kovin upporabna kombinacija MAN in PCS. S to kombinacijo so ponovili tudi eksperiment za vpliv pH in ugotovili da je optimum med pH 5 in 7.

Nato so preverili adsorpcijseke sposobnosti MAN-PCS za ione bakra, kadmija in svinca pri različnih začetnih koncentracijah težkih kovin, in sicer 0,8 mg/L, 1 mg/L in 1,2 mg/L. Najboljši rezultati so bili za Cd ione kjer so dobili 91,85 % adsorpcijo. Na splošno pa so je bila sposobnost adsorpcije pri sevih s kombinacijo MAN-PCS boljša v primerjavi s kontrolo.

===Biohibridna membrana===

Adsorpcijske sposobnosti so preverjali pri koncentraciji težkih kovin (Pb, Cu in Cd) 1 mg/L. Adsorpcija je bila po 6 h za Cd 98,7 %, za Pb 95,33 % in za Cu 85,67 %.

Ker lahko v realnih vzorcih pride do interferenc z drugimi komponentami so izvedli še poskus s simulirano odpadno vodo, v katero so dodali težke kovine do koncentracij 1 mg/L. Sosobnost adsopcije Cd je bila še vedno nad 90 %, za Cu in Pb pa je bila nad 80 %. Kar kaže na dobor robustnost te membrane.

Testirali so tudi sposobnost večkratne uporabe te membrane. Rezultati so pokazali da je po 8 uporabah sposobnost adsorpcije Cd in Pb nad 80 % in Cu 75 %

==Zaključek==

==Viri==

Biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode

2023-05-14T19:35:07Z

Ursic Tadej:

Povzeto po članku: [https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1383586622023085 Zhao, D., Peng, Z., Fang, J., Fang, Z. & Zhang, J. Programmable and low-cost biohybrid membrane for efficient heavy metal removal from water. Sep. Purif. Technol. 306, 122751 (2023)].

==Uvod==
Onesnaženje s težkimi kovinami je problem s katerim se spopadamo na svetovni ravni, še zlasti pri državah v razvoju. Dejavnosti, kot so rudarjenje in taljenje rude, razne industrije (plastika, galvanizacija, tekstil, elektronka, …), kmetijstvo in odlaganje odpadkov (blato čistilnih naprav, izlužki iz deponij, kovinski odpadki, …), pripomorejo k izločanju težkih kovin v okolje. Težke kovine, kot so na primer Cu, Pb, Cd, Hg, Cr (VI), As …; se za razliko od organskih snovi ne razgrajujejo, temveč se v okolju akumulirajo. Poleg tega so to pogosto neesencialni elementi za organizme in lahko povzročajo resne zdravstvene težave [1,2].

V vodi se težke kovine sicer akumulirajo v nižjih koncentracijah (manj kot 1 mg/L), vendar še vedno predstavljajo nevarnost za okolje in človeško zdravje. Uveljavljene metode za odstranjevanje težkih kovin so: ionska izmenjava, membranska filtracija, precipitacijske metode in elektrokemijske tehnike. Precipitacija omogoča 99 % odstranjenje težkih kovin, ampak povzroča sekundarno onesnaževanje vode. Elektrokemijske metode in ionska izmenjava sta učinkovita načina odstranjevanja težkih kovin, vendar potrebujeta drago opremo in veliko energije. Membranska filtracija predstavlja dobro alternativo tem tehnikam, vendar ima kot vse ostale uveljavljene tehnike pomanjkljivost, in sicer ni uspešna pri odstranjevanju težkih kovin v nizkih koncentracijah. V tem članku so za ta namen so iz mikrobnih amiloidnih nanovlaken (MAN, Microbila Amyloid Nanofibers), ki so sposobni vezave težkih kovin, pripravili biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode [2].

==Priprava biohibridnih membran==

===Mikrobna amiloidna vlakna (MAN)===

Amiloidne fibrile navadno povezujemo z nevrodegenerativnimi boleznimi, kot so Parkinsonova in Alzheimerjeva bolezen. Vendar te z β-strukturami bogate fibrile najdemo tudi v vlogah, ki so koristne organizmom. Tako imenovane funkcionalne amiloide najdemo pri človeku, glivah, še posebej pa so pogosti pri bakterijah. Tam nastopajo kot strukturni element biofilmov in so zaslužni za togost in adhezivne lastnosti teh struktur. Protein ki tvori amiloidne fibrile pri E. coli se imenuje curli. Ta tvori omrežje prepletenih fibril, ki obdajajo celice in tvori nekakšno membrano ki ščiti celice pred eksogenimi polutanti.

Za biosintezo curli vlaken so potrebni proteini zapisani na operonih csgBAC in csgDEFG. CsgA predstavlja največji strukturni element teh fibril, medtem ko csgB sodeluje pri nzkleaciji samih fibril. CsgC, csgE in csgF so šaperoni in csgG pa tvori proteinski kanal na zunanji membrani bakterije. Za tvorbo MAN so v tej raziskavi pripravili bakterije E. coli, v katere so vstavili vezje, s katerim so lahko regulirali izražanje csgA gena. To so naredili tako da so v plazmid pET22b vstavili zapis za csgA (ta je bil pod kontrolo lac operatorja) in z njim transformirali sev E. coli B21 [DE3]. Z dodatkom IPTG so v kulturi teh celic lahko inducirali tvorbo MAN.

===Izboljšava MAN===

Za izboljšanje adsorbcije težkih kovin na MAN, so tem dodali proteine ki so sposobni vezave težkih kovin. Fitokelatini (PCs, PhytoChelatins) so oligomeri gluttiona, ki jih sintetizira fitokelatin sintaza (PCS, PhytoChelatin Synthase), kot odgovor na prisotnost težkih kovin. Najdemo jih v rastlinah in glivah. Njihova naloga je, da zunaj celice kelirajo ione težkih kovin in jim tako preprečijo vstop v celico. Poleg fitokelatinov pa je bilo pokazano, da iscA (Iron-Sulfur Cluster Assembly) protein lahko veže tudi nekatere težke kovine.

Za vezavo teh dveh proteinov na MAN, so uporabili sistem SpyTag – SpyCatcher. Ta sistem deluje tako, da SpyTag, ki je 13 aminokislin dolg peptid, spontano tvori izopeptidno vez s svojim partenrjem SpyCatcher. Na C konec csgA so dodali SpyTag (pripravili so plazmid pET22b-csgA-SpyTag in z njim transformirali E. coli B21 [DE3]). Za kombinacijo SpyCatcher in PCS oziroma iscA pa so uporabili drug vektor, in sicer pET28a, pripravili so rekombinantna vektorja pET28a-SpyCatcher-PCS in pET28a-SpyCatcher-iscA ter z njima transformirali E. coli B21 [DE3]. S kombinacijo sevov so dobili membrano iz MAN, ki imajo vezana proteina PCS in iscA.

===Biohibridne membrane===

Same celice E. coli obdane z MAN so uspešne pri vezavi težkih kovin, ampak so za uporabo nepraktične. To so raziskovalci rešili tako da so jim dodali aktivno oglje. To mešanico so vakuumsko filtrirali da so dobili 0,22 μm adsorpcijski film na celulozni membrani. Tako so dobili končne biohibridne membrane.

==Rezultati==

===Indukcija izražanja csgA in sestavljanje MAN===

Celice so gojili v YES-CA gojišču. Izražanje csgA so sprožili z dodatkom IPTG (končna koncentracija 0,5 mM). Raven izražanje so spremljali preko barvanja z barvilom Congo rdeče na intervalu 48 – 72 h po indukciji. Za kontrolo so uporabili E. coli B21 [DE3] transformirane s praznim pET22b vektorjem. Maksimalno raven izražanja so opazili 72 h po indukciji. Rezultat indukcije so preverili tudi s presevnim elektronskim mikroskopom, kjer so opazovali morfologijo amiloidnih struktur zunaj celic. Za rekombinantni sev so pokazali večjo rast amiloidnih vlaken, kar je pomenilo da jim je uspelo pripraviti celice, ki so v povečani meri izražale csgA.

===Sposobnost adsorpcije Pb na MAN===

Vpliv časa na adsorpcijo so preverjali s koncentracijama svinca 50 mg/L in 100 mg/L. Raven adsorpcije je s časom naraščala in dosegla maksimum pri 6 h, sev ki je povišano izražal csgA je bil sposoben adsorbirati večeje količine Pb kot kontrola.

Preverjali so tudi vpliv pH na adsorpcijo. Raven adsorpcije se je z višanjem pH povečevala in imela maksimum pri pH = 6, na kar se je začela zniževati. Razlog je da pri nižjih vrednostih pH pride do tekmovanja za vezavo na MAN med protoni in ioni Pb. Tako so določili da je optimalen pH za odstranjevanje Pb ionov med 5 in 7.

Vpliv začetne koncentracije Pb ionov na adsorpcijo so preverjjali s koncentracijami od 100 mg/L do 1 mg/L. Sposobnost adsorpcije je z nižanjem začetne koncentracije najprej naraščala, nato pa je začela padati. Najboljša adsorpcija je bila pri začetni koncentracij 50 mg/L, kjer je bila 98,26%. Pri koncentracij 1 mg/L pa je bila sposobnost adsorpcije seva, ki je povečano izražal csgA skoraj enaka kontroli (okrog 10 %). Kar kaže, da so bili sevi ki povišano izražajo csgA neobčutljivi na nizke koncentracije težkih kovin.

===Izboljšava MAN===

Celice ki so bile transformirane s pET28a-SpyCatcher-PCS (oz. iscA), so gojili do OD600 = 0,6 – 0,8, nato so dodali IPTG (končna koncentracija 0,75 mM). Po 20 h indukcije so celice lizirali in ta lizat dodali v gojišče za celice transformirane s pET22b-csgA-SpyTag. S TEM so pokazali so da prisotnost SpyTag ne vpliva na sestavljanje MAN. Pokazali so tudi, pride do stabilne povezave med csgA-SpyTag in SpyCatcher-PCS(iscA).

Sposobnost adsorpcije so najprej preverili za Pb ione z začetno koncentracijo. Po 6 h je bila adsorpcija za kombinacijo MAN-iscA 10 % (podobno kot kontrola), medetem ko je bila za kombinacijo MAN-PCS 90 %. To je pokazalo da je za odstranjevanje težkih kovin upporabna kombinacija MAN in PCS. S to kombinacijo so ponovili tudi eksperiment za vpliv pH in ugotovili da je optimum med pH 5 in 7.

Nato so preverili adsorpcijseke sposobnosti MAN-PCS za ione bakra, kadmija in svinca pri različnih začetnih koncentracijah težkih kovin, in sicer 0,8 mg/L, 1 mg/L in 1,2 mg/L. Najboljši rezultati so bili za Cd ione kjer so dobili 91,85 % adsorpcijo. Na splošno pa so je bila sposobnost adsorpcije pri sevih s kombinacijo MAN-PCS boljša v primerjavi s kontrolo.

===Biohibridna membrana===

Adsorpcijske sposobnosti so preverjali pri koncentraciji težkih kovin (Pb, Cu in Cd) 1 mg/L. Adsorpcija je bila po 6 h za Cd 98,7 %, za Pb 95,33 % in za Cu 85,67 %.

Ker lahko v realnih vzorcih pride do interferenc z drugimi komponentami so izvedli še poskus s simulirano odpadno vodo, v katero so dodali težke kovine do koncentracij 1 mg/L. Sosobnost adsopcije Cd je bila še vedno nad 90 %, za Cu in Pb pa je bila nad 80 %. Kar kaže na dobor robustnost te membrane.

Testirali so tudi sposobnost večkratne uporabe te membrane. Rezultati so pokazali da je po 8 uporabah sposobnost adsorpcije Cd in Pb nad 80 % in Cu 75 %

Biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode

2023-05-14T19:17:52Z

Ursic Tadej:

Povzeto po članku: [https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1383586622023085 Zhao, D., Peng, Z., Fang, J., Fang, Z. & Zhang, J. Programmable and low-cost biohybrid membrane for efficient heavy metal removal from water. Sep. Purif. Technol. 306, 122751 (2023)].

==Uvod==
Onesnaženje s težkimi kovinami je problem s katerim se spopadamo na svetovni ravni, še zlasti pri državah v razvoju. Dejavnosti, kot so rudarjenje in taljenje rude, razne industrije (plastika, galvanizacija, tekstil, elektronka, …), kmetijstvo in odlaganje odpadkov (blato čistilnih naprav, izlužki iz deponij, kovinski odpadki, …), pripomorejo k izločanju težkih kovin v okolje. Težke kovine, kot so na primer Cu, Pb, Cd, Hg, Cr (VI), As …; se za razliko od organskih snovi ne razgrajujejo, temveč se v okolju akumulirajo. Poleg tega so to pogosto neesencialni elementi za organizme in lahko povzročajo resne zdravstvene težave [1,2].

V vodi se težke kovine sicer akumulirajo v nižjih koncentracijah (manj kot 1 mg/L), vendar še vedno predstavljajo nevarnost za okolje in človeško zdravje. Uveljavljene metode za odstranjevanje težkih kovin so: ionska izmenjava, membranska filtracija, precipitacijske metode in elektrokemijske tehnike. Precipitacija omogoča 99 % odstranjenje težkih kovin, ampak povzroča sekundarno onesnaževanje vode. Elektrokemijske metode in ionska izmenjava sta učinkovita načina odstranjevanja težkih kovin, vendar potrebujeta drago opremo in veliko energije. Membranska filtracija predstavlja dobro alternativo tem tehnikam, vendar ima kot vse ostale uveljavljene tehnike pomanjkljivost, in sicer ni uspešna pri odstranjevanju težkih kovin v nizkih koncentracijah. V tem članku so za ta namen so iz mikrobnih amiloidnih nanovlaken (MAN, Microbila Amyloid Nanofibers), ki so sposobni vezave težkih kovin, pripravili biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode [2].

==Priprava biohibridnih membran==

===Mikrobna amiloidna vlakna (MAN)===

Amiloidne fibrile navadno povezujemo z nevrodegenerativnimi boleznimi, kot so Parkinsonova in Alzheimerjeva bolezen. Vendar te z β-strukturami bogate fibrile najdemo tudi v vlogah, ki so koristne organizmom. Tako imenovane funkcionalne amiloide najdemo pri človeku, glivah, še posebej pa so pogosti pri bakterijah. Tam nastopajo kot strukturni element biofilmov in so zaslužni za togost in adhezivne lastnosti teh struktur. Protein ki tvori amiloidne fibrile pri E. coli se imenuje curli. Ta tvori omrežje prepletenih fibril, ki obdajajo celice in tvori nekakšno membrano ki ščiti celice pred eksogenimi polutanti.

Za biosintezo curli vlaken so potrebni proteini zapisani na operonih csgBAC in csgDEFG. CsgA predstavlja največji strukturni element teh fibril, medtem ko csgB sodeluje pri nzkleaciji samih fibril. CsgC, csgE in csgF so šaperoni in csgG pa tvori proteinski kanal na zunanji membrani bakterije. Za tvorbo MAN so v tej raziskavi pripravili bakterije E. coli, v katere so vstavili vezje, s katerim so lahko regulirali izražanje csgA gena. To so naredili tako da so v plazmid pET22b vstavili zapis za csgA (ta je bil pod kontrolo lac operatorja) in z njim transformirali sev E. coli B21 [DE3]. Z dodatkom IPTG so v kulturi teh celic lahko inducirali tvorbo MAN.

===Izboljšava MAN===

Za izboljšanje adsorbcije težkih kovin na MAN, so tem dodali proteine ki so sposobni vezave težkih kovin. Fitokelatini (PCs, PhytoChelatins) so oligomeri gluttiona, ki jih sintetizira fitokelatin sintaza (PCS, PhytoChelatin Synthase), kot odgovor na prisotnost težkih kovin. Najdemo jih v rastlinah in glivah. Njihova naloga je, da zunaj celice kelirajo ione težkih kovin in jim tako preprečijo vstop v celico. Poleg fitokelatinov pa je bilo pokazano, da iscA (Iron-Sulfur Cluster Assembly) protein lahko veže tudi nekatere težke kovine.

Za vezavo teh dveh proteinov na MAN, so uporabili sistem SpyTag – SpyCatcher. Ta sistem deluje tako, da SpyTag, ki je 13 aminokislin dolg peptid, spontano tvori izopeptidno vez s svojim partenrjem SpyCatcher. Na C konec csgA so dodali SpyTag (pripravili so plazmid pET22b-csgA-SpyTag in z njim transformirali E. coli B21 [DE3]). Za kombinacijo SpyCatcher in PCS oziroma iscA pa so uporabili drug vektor, in sicer pET28a, pripravili so rekombinantna vektorja pET28a-SpyCatcher-PCS in pET28a-SpyCatcher-iscA ter z njima transformirali E. coli B21 [DE3]. S kombinacijo sevov so dobili membrano iz MAN, ki imajo vezana proteina PCS in iscA.

===Biohibridne membrane===

Same celice E. coli obdane z MAN so uspešne pri vezavi težkih kovin, ampak so za uporabo nepraktične. To so raziskovalci rešili tako da so jim dodali aktivno oglje. To mešanico so vakuumsko filtrirali da so dobili 0,22 μm adsorpcijski film na celulozni membrani. Tako so dobili končne biohibridne membrane.

==Rezultati==

===Indukcija izražanja csgA in sestavljanje MAN===

Celice so gojili v YES-CA gojišču. Izražanje csgA so sprožili z dodatkom IPTG (končna koncentracija 0,5 mM). Raven izražanje so spremljali preko barvanja z barvilom Congo rdeče na intervalu 48 – 72 h po indukciji. Za kontrolo so uporabili E. coli B21 [DE3] transformirane s praznim pET22b vektorjem. Maksimalno raven izražanja so opazili 72 h po indukciji. Rezultat indukcije so preverili tudi s presevnim elektronskim mikroskopom, kjer so opazovali morfologijo amiloidnih struktur zunaj celic. Za rekombinantni sev so pokazali večjo rast amiloidnih vlaken, kar je pomenilo da jim je uspelo pripraviti celice, ki so v povečani meri izražale csgA.

===Sposobnost adsorpcije Pb na MAN===

Vpliv časa na adsorpcijo so preverjali s koncentracijama svinca 50 mg/L in 100 mg/L. Raven adsorpcije je s časom naraščala in dosegla maksimum pri 6 h, sev ki je povišano izražal csgA je bil sposoben adsorbirati večeje količine Pb kot kontrola.

Preverjali so tudi vpliv pH na adsorpcijo. Raven adsorpcije se je z višanjem pH povečevala in imela maksimum pri pH = 6, na kar se je začela zniževati. Razlog je da pri nižjih vrednostih pH pride do tekmovanja za vezavo na MAN med protoni in ioni Pb. Tako so določili da je optimalen pH za odstranjevanje Pb ionov med 5 in 7.

Vpliv začetne koncentracije Pb ionov na adsorpcijo so preverjjali s koncentracijami od 100 mg/L do 1 mg/L. Sposobnost adsorpcije je z nižanjem začetne koncentracije najprej naraščala, nato pa je začela padati. Najboljša adsorpcija je bila pri začetni koncentracij 50 mg/L, kjer je bila 98,26%. Pri koncentracij 1 mg/L pa je bila sposobnost adsorpcije seva, ki je povečano izražal csgA skoraj enaka kontroli (okrog 10 %). Kar kaže, da so bili sevi ki povišano izražajo csgA neobčutljivi na nizke koncentracije težkih kovin.

===Izboljšava MAN===

Celice ki so bile transformirane s pET28a-SpyCatcher-PCS (oz. iscA), so gojili do OD600 = 0,6 – 0,8, nato so dodali IPTG (končna koncentracija 0,75 mM). Po 20 h indukcije so celice lizirali in ta lizat dodali v gojišče za celice transformirane s pET22b-csgA-SpyTag. S TEM so pokazali so da prisotnost SpyTag ne vpliva na sestavljanje MAN. Pokazali so tudi, pride do stabilne povezave med csgA-SpyTag in SpyCatcher-PCS(iscA).

Sposobnost adsorpcije so najprej preverili za Pb ione z začetno koncentracijo. Po 6 h je bila adsorpcija za kombinacijo MAN-iscA 10 % (podobno kot kontrola), medetem ko je bila za kombinacijo MAN-PCS 90 %. To je pokazalo da je za odstranjevanje težkih kovin upporabna kombinacija MAN in PCS. S to kombinacijo so ponovili tudi eksperiment za vpliv pH in ugotovili da je optimum med pH 5 in 7.

Nato so preverili adsorpcijseke sposobnosti MAN-PCS za ione bakra, kadmija in svinca pri različnih začetnih koncentracijah težkih kovin, in sicer 0,8 mg/L, 1 mg/L in 1,2 mg/L. Najboljši rezultati so bili za Cd ione kjer so dobili 91,85 % adsorpcijo. Na splošno pa so je bila sposobnost adsorpcije pri sevih s kombinacijo MAN-PCS boljša v primerjavi s kontrolo.

Biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode

2023-05-14T18:54:21Z

Ursic Tadej:

Biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode

2023-05-14T18:52:58Z

Ursic Tadej:

Biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode

2023-05-14T18:37:46Z

Ursic Tadej:

Biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode

2023-05-14T18:37:23Z

Ursic Tadej:

Biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode

2023-05-14T18:33:52Z

Ursic Tadej:

''Povzeto po članku: [https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1383586622023085 Zhao, D., Peng, Z., Fang, J., Fang, Z. & Zhang, J. Programmable and low-cost biohybrid membrane for efficient heavy metal removal from water. Sep. Purif. Technol. 306, 122751 (2023)].''

==Uvod==
Onesnaženje s težkimi kovinami je problem s katerim se spopadamo na svetovni ravni, še zlasti pri državah v razvoju. Dejavnosti, kot so rudarjenje in taljenje rude, razne industrije (plastika, galvanizacija, tekstil, elektronka, …), kmetijstvo in odlaganje odpadkov (blato čistilnih naprav, izlužki iz deponij, kovinski odpadki, …), pripomorejo k izločanju težkih kovin v okolje. Težke kovine, kot so na primer Cu, Pb, Cd, Hg, Cr (VI), As …; se za razliko od organskih snovi ne razgrajujejo, temveč se v okolju akumulirajo. Poleg tega so to pogosto neesencialni elementi za organizme in lahko povzročajo resne zdravstvene težave [1,2].

V vodi se težke kovine sicer akumulirajo v nižjih koncentracijah (manj kot 1 mg/L), vendar še vedno predstavljajo nevarnost za okolje in človeško zdravje. Uveljavljene metode za odstranjevanje težkih kovin so: ionska izmenjava, membranska filtracija, precipitacijske metode in elektrokemijske tehnike. Precipitacija omogoča 99 % odstranjenje težkih kovin, ampak povzroča sekundarno onesnaževanje vode. Elektrokemijske metode in ionska izmenjava sta učinkovita načina odstranjevanja težkih kovin, vendar potrebujeta drago opremo in veliko energije. Membranska filtracija predstavlja dobro alternativo tem tehnikam, vendar ima kot vse ostale uveljavljene tehnike pomanjkljivost, in sicer ni uspešna pri odstranjevanju težkih kovin v nizkih koncentracijah. V tem članku so za ta namen so iz mikrobnih amiloidnih nanovlaken (MAN, Microbila Amyloid Nanofibers), ki so sposobni vezave težkih kovin, pripravili biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode [2].

==Priprava biohibridnih membran==

'''Mikrobna amiloidna vlakna (MAN)'''

Amiloidne fibrile navadno povezujemo z nevrodegenerativnimi boleznimi, kot so Parkinsonova in Alzheimerjeva bolezen. Vendar te z β-strukturami bogate fibrile najdemo tudi v vlogah, ki so koristne organizmom. Tako imenovane funkcionalne amiloide najdemo pri človeku, glivah, še posebej pa so pogosti pri bakterijah. Tam nastopajo kot strukturni element biofilmov in so zaslužni za togost in adhezivne lastnosti teh struktur. Protein ki tvori amiloidne fibrile pri E. coli se imenuje curli. Ta tvori omrežje prepletenih fibril, ki obdajajo celice in tvori nekakšno membrano ki ščiti celice pred eksogenimi polutanti.

Za biosintezo curli vlaken so potrebni proteini zapisani na operonih csgBAC in csgDEFG. CsgA predstavlja največji strukturni element teh fibril, medtem ko csgB sodeluje pri nzkleaciji samih fibril. CsgC, csgE in csgF so šaperoni in csgG pa tvori proteinski kanal na zunanji membrani bakterije. Za tvorbo MAN so v tej raziskavi pripravili bakterije E. coli, v katere so vstavili vezje, s katerim so lahko regulirali izražanje csgA gena. To so naredili tako da so v plazmid pET22b vstavili zapis za csgA (ta je bil pod kontrolo lac operatorja) in z njim transformirali sev E. coli B21 [DE3]. Z dodatkom IPTG so v kulturi teh celic lahko inducirali tvorbo MAN.

'''Programirljivi MAN'''

Za izboljšanje adsorbcije težkih kovin na MAN, so tem dodali proteine ki so sposobni vezave težkih kovin. Fitokelatini (PCs, PhytoChelatins) so oligomeri gluttiona, ki jih sintetizira fitokelatin sintaza (PCS, PhytoChelatin Synthase), kot odgovor na prisotnost težkih kovin. Najdemo jih v rastlinah in glivah. Njihova naloga je, da zunaj celice kelirajo ione težkih kovin in jim tako preprečijo vstop v celico. Poleg fitokelatinov pa je bilo pokazano, da iscA (Iron-Sulfur Cluster Assembly) protein lahko veže tudi nekatere težke kovine.

Za vezavo teh dveh proteinov na MAN, so uporabili sistem SpyTag – SpyCatcher. Ta sistem deluje tako, da SpyTag, ki je 13 aminokislin dolg peptid, spontano tvori izopeptidno vez s svojim partenrjem SpyCatcher. Na C konec csgA so dodali SpyTag (pripravili so plazmid pET22b-csgA-SpyTag in z njim transformirali E. coli B21 [DE3]). Za kombinacijo SpyCatcher in PCS oziroma iscA pa so uporabili drug vektor, in sicer pET28a, pripravili so rekombinantna vektorja pET28a-SpyCatcher-PCS in pET28a-SpyCatcher-iscA ter z njima transformirali E. coli B21 [DE3]. S kombinacijo sevov so dobili membrano iz MAN, ki imajo vezana proteina PCS in iscA.

'''Biohibridne membrane'''

Same celice E. coli obdane z MAN so uspešne pri vezavi težkih kovin, ampak so za uporabo nepraktične. To so raziskovalci rešili tako da so jim dodali aktivno oglje. To mešanico so vakuumsko filtrirali da so dobili 0,22 μm adsorpcijski film na celulozni membrani. Tako so dobili končne biohibridne membrane.

==Rezultati==

'''Indukcija izražanja csgA in sestavljanje MAN'''

Celice so gojili v YES-CA gojišču. Izražanje csgA so sprožili z dodatkom IPTG (končna koncentracija 0,5 mM). Raven izražanje so spremljali preko barvanja z barvilom Congo rdeče na intervalu 48 – 72 h po indukciji. Za kontrolo so uporabili E. coli B21 [DE3] transformirane s praznim pET22b vektorjem. Maksimalno raven izražanja so opazili 72 h po indukciji. Rezultat indukcije so preverili tudi s presevnim elektronskim mikroskopom, kjer so opazovali morfologijo amiloidnih struktur zunaj celic. Za rekombinantni sev so pokazali večjo rast amiloidnih vlaken, kar je pomenilo da jim je uspelo pripraviti celice, ki so v povečani meri izražale csgA.

'''Sposobnost absorbcije Pb2+ na MAN'''

Biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode

2023-05-14T18:30:25Z

Ursic Tadej:

Biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode

2023-05-14T18:29:56Z

Ursic Tadej:

''Povzeto po članku: [https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1383586622023085 Zhao, D., Peng, Z., Fang, J., Fang, Z. & Zhang, J. Programmable and low-cost biohybrid membrane for efficient heavy metal removal from water. Sep. Purif. Technol. 306, 122751 (2023)].''

==Uvod==
Onesnaženje s težkimi kovinami je problem s katerim se spopadamo na svetovni ravni, še zlasti pri državah v razvoju. Dejavnosti, kot so rudarjenje in taljenje rude, razne industrije (plastika, galvanizacija, tekstil, elektronka, …), kmetijstvo in odlaganje odpadkov (blato čistilnih naprav, izlužki iz deponij, kovinski odpadki, …), pripomorejo k izločanju težkih kovin v okolje. Težke kovine, kot so na primer Cu, Pb, Cd, Hg, Cr (VI), As …; se za razliko od organskih snovi ne razgrajujejo, temveč se v okolju akumulirajo. Poleg tega so to pogosto neesencialni elementi za organizme in lahko povzročajo resne zdravstvene težave [1,2].

V vodi se težke kovine sicer akumulirajo v nižjih koncentracijah (manj kot 1 mg/L), vendar še vedno predstavljajo nevarnost za okolje in človeško zdravje. Uveljavljene metode za odstranjevanje težkih kovin so: ionska izmenjava, membranska filtracija, precipitacijske metode in elektrokemijske tehnike. Precipitacija omogoča 99 % odstranjenje težkih kovin, ampak povzroča sekundarno onesnaževanje vode. Elektrokemijske metode in ionska izmenjava sta učinkovita načina odstranjevanja težkih kovin, vendar potrebujeta drago opremo in veliko energije. Membranska filtracija predstavlja dobro alternativo tem tehnikam, vendar ima kot vse ostale uveljavljene tehnike pomanjkljivost, in sicer ni uspešna pri odstranjevanju težkih kovin v nizkih koncentracijah. V tem članku so za ta namen so iz mikrobnih amiloidnih nanovlaken (MAN, Microbila Amyloid Nanofibers), ki so sposobni vezave težkih kovin, pripravili biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode [2].

==Priprava biohibridnih membran==

'''Mikrobna amiloidna vlakna (MAN)'''

Amiloidne fibrile navadno povezujemo z nevrodegenerativnimi boleznimi, kot so Parkinsonova in Alzheimerjeva bolezen. Vendar te z β-strukturami bogate fibrile najdemo tudi v vlogah, ki so koristne organizmom. Tako imenovane funkcionalne amiloide najdemo pri človeku, glivah, še posebej pa so pogosti pri bakterijah. Tam nastopajo kot strukturni element biofilmov in so zaslužni za togost in adhezivne lastnosti teh struktur. Protein ki tvori amiloidne fibrile pri E. coli se imenuje curli. Ta tvori omrežje prepletenih fibril, ki obdajajo celice in tvori nekakšno membrano ki ščiti celice pred eksogenimi polutanti.

Za biosintezo curli vlaken so potrebni proteini zapisani na operonih csgBAC in csgDEFG. CsgA predstavlja največji strukturni element teh fibril, medtem ko csgB sodeluje pri nzkleaciji samih fibril. CsgC, csgE in csgF so šaperoni in csgG pa tvori proteinski kanal na zunanji membrani bakterije. Za tvorbo MAN so v tej raziskavi pripravili bakterije E. coli, v katere so vstavili vezje, s katerim so lahko regulirali izražanje csgA gena. To so naredili tako da so v plazmid pET22b vstavili zapis za csgA (ta je bil pod kontrolo lac operatorja) in z njim transformirali sev E. coli B21 [DE3]. Z dodatkom IPTG so v kulturi teh celic lahko inducirali tvorbo MAN.

'''Programirljivi MAN'''

Za izboljšanje adsorbcije težkih kovin na MAN, so tem dodali proteine ki so sposobni vezave težkih kovin. Fitokelatini (PCs, PhytoChelatins) so oligomeri gluttiona, ki jih sintetizira fitokelatin sintaza (PCS, PhytoChelatin Synthase), kot odgovor na prisotnost težkih kovin. Najdemo jih v rastlinah in glivah. Njihova naloga je, da zunaj celice kelirajo ione težkih kovin in jim tako preprečijo vstop v celico. Poleg fitokelatinov pa je bilo pokazano, da iscA (Iron-Sulfur Cluster Assembly) protein lahko veže tudi nekatere težke kovine.

Za vezavo teh dveh proteinov na MAN, so uporabili sistem SpyTag – SpyCatcher. Ta sistem deluje tako, da SpyTag, ki je 13 aminokislin dolg peptid, spontano tvori izopeptidno vez s svojim partenrjem SpyCatcher. Na C konec csgA so dodali SpyTag (pripravili so plazmid pET22b-csgA-SpyTag in z njim transformirali E. coli B21 [DE3]). Za kombinacijo SpyCatcher in PCS oziroma iscA pa so uporabili drug vektor, in sicer pET28a, pripravili so rekombinantna vektorja pET28a-SpyCatcher-PCS in pET28a-SpyCatcher-iscA ter z njima transformirali E. coli B21 [DE3]. S kombinacijo sevov so dobili membrano iz MAN, ki imajo vezana proteina PCS in iscA.

'''Biohibridne membrane'''

Same celice E. coli obdane z MAN so uspešne pri vezavi težkih kovin, ampak so za uporabo nepraktične. To so raziskovalci rešili tako da so jim dodali aktivno oglje. To mešanico so vakuumsko filtrirali da so dobili 0,22 μm adsorpcijski film na celulozni membrani. Tako so dobili končne biohibridne membrane.

==Rezultati==

''Indukcija izražanja csgA in sestavljanje MAN''

Celice so gojili v YES-CA gojišču. Izražanje csgA so sprožili z dodatkom IPTG (končna koncentracija 0,5 mM). Raven izražanje so spremljali preko barvanja z barvilom Congo rdeče na intervalu 48 – 72 h po indukciji. Za kontrolo so uporabili E. coli B21 [DE3] transformirane s praznim pET22b vektorjem. Maksimalno raven izražanja so opazili 72 h po indukciji. Rezultat indukcije so preverili tudi s presevnim elektronskim mikroskopom, kjer so opazovali morfologijo amiloidnih struktur zunaj celic. Za rekombinantni sev so pokazali večjo rast amiloidnih vlaken, kar je pomenilo da jim je uspelo pripraviti celice, ki so v povečani meri izražale csgA.

''Sposobnost absorbcije Pb2+ na MAN''

Biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode

2023-05-14T17:08:09Z

Ursic Tadej:

Biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode

2023-05-14T16:10:53Z

Ursic Tadej:

Biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode

2023-05-14T16:10:42Z

Ursic Tadej:

Biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode

2023-05-14T16:10:26Z

Ursic Tadej:

Biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode

2023-05-14T16:09:00Z

Ursic Tadej:

Biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode

2023-05-14T14:28:11Z

Ursic Tadej:

Biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode

2023-05-14T14:27:05Z

Ursic Tadej:

Biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode

2023-05-14T10:22:48Z

Ursic Tadej:

Biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode

2023-05-14T10:17:54Z

Ursic Tadej:

''Povzeto po članku: [https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1383586622023085].''

==Uvod==

Biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode

2023-05-14T10:17:33Z

Ursic Tadej:

''Povzeto po članku: [https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1383586622023085.]''

==Uvod==

Biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode

2023-05-14T10:17:22Z

Ursic Tadej:

''Povzeto po članku: [[https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1383586622023085]]''

==Uvod==

Biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode

2023-05-14T10:15:32Z

Ursic Tadej:

''Povzeto po članku: [https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1383586622023085]''

==Uvod==

User talk:Ursic Tadej

2023-05-14T10:12:34Z

Ursic Tadej: User talk:Ursic Tadej moved to Biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode

#REDIRECT [[Biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode]]

Biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode

2023-05-14T10:12:34Z

Ursic Tadej: User talk:Ursic Tadej moved to Biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode

Biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode

2023-05-14T10:09:37Z

Ursic Tadej: Removing all content from page

Biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode

2023-05-14T10:08:43Z

Ursic Tadej: New page: Biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode

Biohibridne membrane za odstranjevanje težkih kovin iz vode

Uporaba fagov v boju proti patogenim bakterijam v živilih

2020-05-17T17:40:21Z

Ursic Tadej: /* Uporaba bakteriofagov pri pridelavi rastlin */

==Uvod==

Vsakodnevno ljudje po celem svetu kupujejo in uživajo razna živila rastlinskega in živalskega izvora v dobri veri, da so živila varna in ne vsebujejo patogenih baterij. Ampak vsako leto na milijone ljudi zboli zaradi okužbe z raznimi patogeni, ki so jih zaužili s hrano. Torej patogene bakterije so prisotne v hrani, ki jo kupujemo in predstavljajo problem s katerim se spopada prehrambena industrija. Pojav rezistence bakterij na enega ali celo več antibiotikov ( t.i. multidrug-resistant bacteria) in pa sprememba v odnosu potrošnikov do kemijskih aditivov in težnja po čim bolj naravni hrani, obdelani s čim manj kemikalijami je spodbudila razvoj novih alternativnih sredstev proti bakterijam.

Možno rešitev tega problema predstavljajo bakteriofagi. Nahajajo se tako v naravnih kot v umetnih okoljih in kot virusi, ki uporabljajo bakterijske celice za svoje razmnoževanje, predstavljajo naravne sovražnike bakterijam.

==Prednosti uporabe bakteriofagov==

Za uporabo v boju proti bakterijam v živilih imajo bakteriofagi določene prednosti:

*Visoka specifičnost: bakteriofagi katerih tarča so patogene bakterije in bakterije, ki povzročajo kvarjenje hrane ne ogrožajo naravne mikrobiote gastrointestinalnega trakta;

*Zmožnost samorazmnoževnaja: že majhna doza bakteriofagov se je zmožna razmnožiti ob prisotnosti gostiteljskih bakterij in ko gostiteljskih bakterij ni več se tudi razmnoževanje ustavi;

*Zmožnost adaptacije: tako, kot so se zmožne bakterije prilagoditi in razviti obrambne mehanizme proti bakteriofagom, so tudi oni zmožni adaptacije na te spremembe;

*Odpornost: bakteriofagi so močno odporni na stres ki ga prinese predelava hrane;

*Do sedaj še niso opazili negativnih efektov, ki bi jih imeli bakteriofagi na evkariontske celice;

*Ne spremenijo zaznavnih lastnosti hrane, kot so okus, vonj in videz;

Poleg tega so bakteriofage izolirali iz raznih surovih živil (npr. govedina, perutnina), procesiranih živil, fermentiranih produktov (npr. jogurt, sir) in morske hrane. Kar pomeni da jih ljudje že dnevno zauživamo.

==Uporaba bakteriofagov==

V namen boja proti bakterijam v živilih se striktno uporabljajo samo litični bakteriofagi, saj je namen odstraniti bakterijske celice. Bakteriofage se v glavnem uporablja na štirih stopnjah tekom pridelave in predelave hrane. In sicer:

*Med primarno produkcijo: z dodatkom bakteriofagov preprečimo bakterijske okužbe med gojenjem rastlin in živali;

*Med procesiranjem: s tem preprečimo razvoj bakterijskih kolonij tekom procesiranja hrane;

*Pri sanitaciji: za čiščenje površin, ki pridejo v stik z živili tekom procesa;

*Pri konzervaciji: preprečevanje kontaminacije in razmnoževanja patogenih bakterij med shranjevanjem živil.

==Uporaba bakteriofagov pri pridelavi rastlin==

Sposobnost kmetijstva da kontinuirno oskrbuje prebivalstvo z dovoljšno količino hrane je ključnega pomena. Bakterijske okužbe rastlin predstavljajo eno od ovir, ki to onemogočajo. Do sedaj je bilo izvedenih že veliko študij, ki potrjujejo učinkovitost bakteriofagnih koktajlov proti številnim bakterijam, ki okužijo rastline, kot so na primer: Erwinia spp., Xanthomonas spp., Pseudomonas syringeae pv. phaseolicola in Ralstonia solanacearum.

Za uporabo bakteriofagov v boju proti bakterijskim okužbam v kmetijstvu se je potrebno spopasti z določenimi problemi. Potrebno je razviti način efektivne terapije z bakteriofagi za hektare obdelovalnih površin. Upoštevati je treba, da so v takih odprtih okoljih patogeni konstantno prisotni in dejavniki kot so veter, voda in insekti ves čas vnašajo nove patogene. V upoštev je treba vzeti razne pesticide, ki se jih v kmetijstvu uporablja, ki imajo lahko negativen vpliv na bakteriofage. Problem predstavljajo tudi razni klimatski dejavniki, kot so nihanje temperature, suša, UV sevanje.

V raziskavi so primerjali učinkovitost bakteriofagov proti bakteriji Xanthomonas campestris pv. pruni na plodovih nektarin v kontroliranih klimatskih pogojih in v sadovnjaku. Čeprav je 92 % sadja ostalo zdravega, so opazili da je bilo zmanjšanje populacije bakteriofagov v sadovnjaku za 10^4 večje. Možna razlaga za tako zmanjšanje populacije v naravnem okolju je povišana temperatura, dehidracija in UV sevanje.

V nadaljnjih študijah so se zato še posebej posvetile vplivu okoljskih dejavnikov. Ugotovili so da suspenzija bakteriofagov v bakteriofagov v 0,75% raztopini posnetega mleka v prahu ali pa 0,5% procentne saharoze, pomaga pri preživetju fagov v boju proti Xanthomonas spp. pri paradižniku. Obe mešanici sta pomagali pri blaženju vpliva UV sevanja. Trenutno potekajo še dodatne raziskave o potencialnih faktorjih, ki bi bili zmožni zmanjšati negativni efekt UV sevanja.

==Uporaba bakteriofagov pri živinoreji==

Večino dosedanjih študij zdravljenja živali z bakteriofagi se je izvajalo na štirih skupinah živali: perutnini, govedu, ovcah ter prašičih. Študije na kokoših so pokazale, da so terapije z bakteriofagi obetavne pri zmanjševanju patogenih bakterij v vzorcih vzetih iz slepega črevesa živali. Ena študija vpliva mešanice bakteriofagov na količino bakterij Campylobacter jejuni je pokazala začetni upad za 3 log CFU(Colony Forming Units)/g v primerjavi z kontrolno skupino in po 5 dneh se je količina nekoliko stabilizirala in bila za 1 log CFU/g manjša od kontrolne skupine. Poleg efektivnosti administracije bakteriofagov po infekciji so opazovali tudi skupino v katero so preventivno vnesli bakteriofage. Opazili so, da je prvotna kolonizacija črevesja opočasnjena, a se je po tednu dni stabilizirala in bila primerljiva skupini z post infekcijsko terapijo.

Za zmanjšanje količine Salmonella enterica pri prašičih med transportom in pred zakolom so uporabili koktajl bakteriofagov. Opazili so zmanjšanje kontaminacije črevesja prašičev za 90-95% v primerjavi z kontrolno skupino.

Ideje za aplikacije bakteriofagov niso omejene samo na kopenske živali, ampak se raziskuje tudi različne načine za administracijo bakteriofagov preko hrane za ribe. Težava pri tem je sproščanje bakteriofagov s hrane v slano vodo. Rešitev tega problema bi lahko predstavljali premazi iz biopolimerov, ki bi zaustavili uhajanje bakteriofagov.

==Faktorji, ki vplivajo na efektivnost delovanja bakteriofagov==

Študije na živilih kažejo na to, da na efektivnost delovanja bakteriofagov vpliva več faktorjev (koncentracija fagov, lastnosti matriksa, kje in kdaj v proizvodnem postopku se dodajo bakteriofagi, izbira bakteriofaga, način aplikacije).

Višja koncentracija bakteriofagov ponavadi privede do večjega zmanjšanja bakterij. Vendar ni vedno mogoče ali ni ekonomsko smiselno uporabljati visoke koncentracije fagov. Prav tako lahko tudi nižje koncentracije privedejo do zaželenih rezultatov, npr. pri kokoših, ki so bile okužene z patogenimi E. coli je pri naravnem izbruhu bakterij že nižja koncentracija bakteriofagov znatno znižala umrljivost.

Ko dodajamo bakteriofage živilom je precej pomembno kakšne so lastnosti matriksa tega živila, ker te lahko vplivajo na efektivnost bakteriofagov. Pri raziskavi, kjer so primerjali efektivnost fagov v polnomastnem mleku, posnetem mleku, energijski pijači, jabolčnem soku in surovem tekočem jajcu so opazili najmanjšo efektivnost pri jajcu. Predvidevali so, da je efektivnost zmanjšala velika viskoznost jajca in s tem omejila difuzijo bakteriofaga.

Način s katerim apliciramo bakteriofage močno vpliva na efektivnost. Pogosto se uporablja razprševanje, a se pri tem v okolje vnese tuje bakteriofage in spiranje opreme ni vedno mogoče. Najboljše rezultate pri živalih kažejo eksperimenti, kjer se koktajl bakteriofagov vnese oralno v žival, pri tem pa je pomembno, da pazimo na prebavne poti in ustrezno zaščitimo bakteriofage. Za zaščito pred nizkim pH-je v želodcu se poleg bakteriofaga vnese tudi antacid ali pa se enkapsulira bakteriofag.

==Enkapsulacija bakteriofagov==

Enkapsulacija bakteriofagov v specifične ovoje omogoči kontrolo nad sproščanjem bakteriofagov, ko so izpolnjeni pravi pogoji. Načinov kako se bakteriofage enkapsulira je veliko in še vedno se razvijajo novi postopki.

Pogost način zaščite bakteriofagov, ki se vnašajo s hrano in vodo je enkapsulacija v kapsule, ki so narejene iz alginata ter obdane z različnimi polimeri. Za močnejšo strukturo alginatnega hidrogela se zraven dodaja hitozan, izolat sirotke ali ksantan gumi. Takšen postopek je bil prvič omenjen leta 2008, ko so raziskovalci enkapsulirali za Salmonella specifičen bakteriofag FelixO1 v kapsule iz alginata obdane z hitozanom. Zaradi te predelave so bakteriofagi delno obdržali svojo aktivnost, ko so bili dani v simulirano želodčno kislino, a se je čas sproščanja bakteriofagov podaljšal na 5 h.

Pri enem od že patentiranih načinov enkapsulacije so bakteriofage imobilizirali v prahu posnetega mleka in vse to zaprli v kapsulo narejeno iz palmitinske in stearinske kisline. Bakteriofagi v takšnih kapsulah so bili bolj odporni na pH 2,15 kot kontrolna skupina bakteriofagov.

==Uporaba bakteriofagov in encimov, ki se prenašajo s fagi, v procesu sanitacije površin v prehrambni industriji==

Tvorba mikrobioloških biofilmov na površinah opreme je ena glavnih težav v obratih za proizvodnjo hrane. Biofilm je vsak skupek mikroorganizmov, v katerem se celice pritrjene ena na drugo in pogosto tudi na neko površino (biotsko ali abiotsko). Te celice se obdajo z sluzastim zunajceličnim matriksom, sestavljenim iz zunajceličnih polimernih snovi (EPS). Celice v biofilmu proizvajajo komponente EPS, ki je običajno konglomeracija zunajceličnih polisaharidov, beljakovin, lipidov in DNA.

Za bakterijske celice (L. monocytogenes, Salmonella, E. coli, Yersinia), ki tvorijo biofilme, je značilna visoka odpornost na neugodne okolijske razmere, antibiotike in razkužila. Biofilmi so dinamične strukture, katerih dovzetnost za bakteriofage je odvisna od vrste bakteriofaga in njegove sposobnosti proizvajanja encimov, ki lahko uničijo biofilm, ter od razpoložljivosti receptorskih mest za fage.

Velik potencial za boj proti bakterijskim biofilmom imajo encimi, ki jih proizvajajo bakteriofagi (depolimeraze in endolizini). Depolimeraza (DP) lahko razgradi strukturne, kapsularne in zunajcelične polisaharide, da olajša adhezijo fagov na celice. Depolimeraze se lahko pojavijo kot sestavni deli fagov ali kot topni proteini. Depolimeraze delimo na hidrolaze (polisaharaze) in liaze.

==Uporaba endolizinov bakteriofagov pri konzerviranju hrane==

Druga vrsta encima, ki jo proizvajajo bakteriofagi, ki ima potencialno uporabo v biosanitizaciji so endolizini. Uporabljajo se lahko eksogeno za uničenje gram-pozitivnih bakterij. Da so endolizini bolj učinkoviti proti gram-negativnim bakterijam je treba zunanjo membrano permeabilizirati (npr. z jabolčno in citronsko kislino). Določeni endolizini imajo povečano antimikrobno delovanje v prisotnosti Ca2+ in Mn2+.

Uporaba endolizinov bakteriofaga je mogoča na različnih stopnjah pridelave in predelave hrane. Učinkovitost endolizinov se poveča pri obdelavi hrane pri visokem hidrostatičnem tlaku. Druga obetavna metoda vključuje uporabo rekombinantnih bakterij, ki izločajo endolizine. Do danes niso našli nobenih sevov odpornih na endolizin. Za bakterije je razvoj odpornosti proti endolizinom težaven, saj bi ti organizmi morali spremeniti strukturo svoje celične stene.

==Dvojna narava bakteriofagov v mlečnem sektorju==

Bakteriofagi lahko zaradi svoje prisotnosti prispevajo k velikim finančnim izgubam v industriji. V mlečni industriji bakteriofagi (Caudovirales, Podoviridae in Siphoviridae) uničijo fermentacijski proces z lizo mlečnokislinskih bakterij (LAB).

Zmerni fagi integrirajo svoj genetski material v gostiteljski genom in ta se prenese na potomce. V življenjskem ciklu faga lahko zmerni bakteriofag LAB ostane dlje časa v obliki profaga. Stres, povezan s predelavo hrane, lahko aktivira profage in sproži litični cikel in s tem smrt LAB.

Obstaja veliko virov za fagno kontaminacijo fermentiranih izdelkov, ki vključujejo surovo mleko in sirotko v prahu. Surovo mleko je naravni rezervoar LAB, zato ima lahko bakteriofage, specifične za LAB. Začetne kulture LAB so tudi lahko vir okužbe z bakteriofagi. Drugi pomembni viri onesnaženja z bakteriofagi so zrak in površina v mlekarnah.

Bakteriofagi so pa lahko tudi koristni v mlečni industriji. Zaradi visoke specifičnosti se fagi lahko uporabljajo za uničenje patogenov, na primer bakterije Staphylococcus, ki jih pogosto najdemo v mlečnih izdelkih. Vseeno pa je določeno tveganje, da fermentacija ne uspe, kar zmanjšamo z:

*Uporabo učinkovitih razkužil (natrijev hipoklorit)

*Rotacijo sevov (sirarne)

*Genski inženiringom - izgradnja na fage odpornih sevov LAB

==Detekcija fagov v mlečnih izdelkih==

Za detekcijo se uporabljajo klasične mikrobiološke metode, na primer preizkus s plaki ali spremljanje zakisanosti. V surovem mleku je mogoče uporabiti tudi molekularno biološke metode - qPCR in klasični PCR. Metoda qPCR temelji na fluorescentnih tehnikah in omogoča hitrejšo detekcijo kot PCR. Dodatna metoda je pretočna citometrija, kjer spremljamo fizikalne in kemijske lastnosti populacije celic, njihovo množično odmrtje.

==Viri==

* M. Połaska and B. Sokołowska, “Review bacteriophages—a new hope or a huge problem in the food industry,” AIMS Microbiology. 2019.

* R. Lewis and C. Hill, “Overcoming barriers to phage application in food and feed,” Current Opinion in Biotechnology. 2020.

* E. Parente, T. M. Cogan, and I. B. Powell, “Starter Cultures: General Aspects,” in Cheese: Chemistry, Physics and Microbiology: Fourth Edition, 2017.

* Maddocks, Sarah, and Rowena Jenkins. “Quantitative PCR.” Understanding PCR. 2017.

* A. Svircev, D. Roach, and A. Castle, “Framing the future with bacteriophages in agriculture,” Viruses. 2018.

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

BIO2 Povzetki seminarjev 2019

2019-10-25T21:41:00Z

Ursic Tadej: /* Tadej Uršič: TLR SIGNALIZACIJA IN NJENA VLOGA PRI REVMATIČNIH BOLEZNIH */

== Kim Glavič: ATP KOT SIGNALNA MOLEKULA ŽIVALI IN RASTLIN ==

Molekula ATP ni le temeljni vir energije za mnoge procese v celici, temveč tudi signalna molekula v zunajceličnem matriksu živali in rastlin. ATP, kot velika polarna molekula, se iz celic rastlin izloči s pomočjo eksocitotskih veziklov ali ATP prenašalcev. Iz živalskih celic pa s pomočjo eksocitotskih veziklov, ATP prenašalcev ali koneksonskih hemikanalčkov. Ob povečanih koncentracijah molekul ATP v zunajceličnem matriksu se te vežejo na ustrezne P2- receptorje. Po sprostitvi nazaj v matriks pa njihovo koncentracijo uravnavajo ekto-nukleotidaze. Na splošno aktivacija P2- receptorjev povzroči povišanje koncentracije kalcijevih ionov in dušikovega monoksida v citosolu celice ter nastanek reaktivnih kisikovih zvrsti v zunajceličnem matriksu. Kalcijevi ioni, dušikov monoksid in reaktivne kisikove zvrsti so sekundarni obveščevalci, ki so ključni za fiziološki odziv celice. Rastlinska ATP-signalizacija ima pomembno vlogo pri časovni regulaciji kalitve cvetnega prahu, rasti pelodne cevke, nastanku koreninskih gomoljev in zaznavanju ter posledično izogibanju oviram pri rasti korenin. Živalska ATP-signalizacija sodeluje pri nastanku imunskega odziva, prenosu živčnih signalov, celični smrti in regulaciji mnogih drugih procesov.

== Tevž Levstek: GLICINSKI TRANSPORTERJI KOT TERAPEVTSKE TARČE ==

Glicin je proteinogena aminokislina, ki opravlja tudi funkcijo signalne molekule, natančneje nevrotransmiterja. Najdemo ga v dveh vrstah sinaps: glicinergičnih, kjer je glavni nevrotransmiter in glutamatergičnih, kjer ima pomožno vlogo, saj pomaga glutamatu pri signaliziranju. Koncentracije glicina v medceličnini regulirajo glicinski transporterji, ki jih delimo na GlyT1 in GlyT2. Glicinergična sinapsa je inhibitorna, kar pomeni, da če glicin aktivira svoj receptor, posinaptično celico hiperpolarizira (še poveča raven kloridnih ionov v njej). V tej sinapsi GlyT1 zmanjšuje koncentracijo glicina, saj ga transportira v okoliške glia celice. GlyT2 po drugi strani pa zvišuje koncentracijo glicina, saj zbira razpršen glicin, ga reciklira in omogoči ponovno usmerjeno pošiljanje proti receptorjem. V glutamatergičnih sinapsah pa je glicin skupaj z glutamatom ekscitatorna signalna molekula. Če se glicin veže na protein NMDA, ki je na posinaptični membrani, mu s pozitivno alosterično modifikacijo olajša vezavo z glutamatom, ki odpre kationski kanalček in depolarizira celico. Tu regulira koncentracijo glicina le GlyT1, ki jo zmanjšuje, GlyT2 pa tu ne nastopa. Razumevanje delovanja obeh sinaps nam lahko omogoči sintezo novih zdravil, ki bi bolj učinkovito delovala proti nekaterim duševnim boleznim kot so shizofrenija, alkoholizem, obsesivno-kompulzivna motnja in še precej drugim. Ta zdravila najpogosteje inhibirajo delovanje GlyT1 in imajo veliko uspešnost pri glodalcih. Pri ljudeh pa na žalost še ni bilo dobrih rezultatov in na razvoj tovrstnega zdravila še čakamo.

== Ana Potočnik: FOSFATIDILSERIN KOT SIGNALNA MOLEKULA ==

Fosfatidilserin je glicerofosfolipid in pomemben gradnik celičnih membran. V zdravih in živečih celicah se nahaja izključno na notranji, citosolni strani fosfolipidnega dvosloja. To asimetrično razporeditev s pomočjo ATP vzpostavlja aminofosfolipidna translokaza. Poleg svoje strukturne vloge ima fosfatidilserin tudi pomembno funkcijo v mnogih signalizacijskih poteh. Kot signalna molekula sodeluje pri koagulaciji krvi, fagocitozi apoptoznih celic, celični fuziji in odlaganju mineralov v osteoblaste. Ključna lastnost fosfatidilserina kot signalne molekule je njegova negativno nabita polarna glava. Preko nje fosfatidilserin z drugimi signalnimi molekulami ali receptorji tvori elektrostatske ali stereospecifične interakcije. Sodeluje pri signalizaciji znotraj celice in tudi pri ekstracelularni signalizaciji. Ko sodeluje pri ekstracelularni signalizaciji, se nahaja tudi na ekstracelularni strani fosfolipidnega dvosloja. Prehod fosfatidilserina iz notranje na zunanjo stran uravnavajo skramblaze. Te so lahko aktivirane s pomočjo kaspaz, ki so encimi, prisotni v apoptozni celici. Med molekulami, ki se vežejo na fosfatidilserin, so najbolj preučevane tiste, ki za vezavo nanj uporabijo Gla domeno. Laktahedrin, ki je na fagocit vezan preko integrinov αvβ3, z vezavo na fosfatidilserin apoptozno celico pritrdi k makrofagu. Gas6 in protein S, ki se prav tako vežeta na fosfatidilserin, pa preko TAM receptorjev sprožita tirozinkinazno aktivnost. Aktivira se Rac1 in polimerizacija aktina sproži fagocitozo apoptozne celice. Izpostavljenost fosfatidilserina na ekstracelularni strani celice je zadosten signal makrofagu, da fagocitira celico. To nakazuje na pomembno vlogo fosfatidilserina kot signalne molekule.

== Tadej Uršič: TLR SIGNALIZACIJA IN NJENA VLOGA PRI REVMATIČNIH BOLEZNIH ==

Prirojeni imunski sistem predstavlja prvi obrambni mehanizem organizma. Celice prirojenega imunskega sistema izražajo receptorje, ki zaznavajo določene gradnike bakterij in virusov in pa molekule, ki nastanejo pri poškodbah samega organizma. Ti receptorji sprožijo signalne poti ki privedejo do odgovora organizma na vdor patogena. Ena od skupin teh receptorjev so TLR (Toll-Like Receptors). So integralni proteini za katere je značilna z levcini bogata ektodomena za prepoznavanje ligandov in pa TIR domena za navzdoljno signalizacijo. TLR-ji prepoznavajo komponente membran (lipide, lipopolisaharide, lipoproteini, …) in nukleinske kisline bakterij in virusov in kot odgovor sprožijo vnetno reakcijo. Če je le ta normalno regulirana le ta pripomore pri odpravi vdirajočih patogenov v organizem. Če pa pride do napak v regulaciji to lahko privede do kroničnega vnetja tkiva. Pri revmatičnih obolenjih, kot so na primer revmatoidni artritis, putiki, lymski artritis, lupus… , so odkrili večjo izraženost TLR-jev, kar je lahko glavni razlog za njihov nastanek. Znanstveniki sedaj testirajo razne inhibitorje TLR-jev ali pa njihovih adaptornih proteinov, kot potencialna zdravila za te bolezni.

BIO2 Povzetki seminarjev 2019

2019-10-25T21:00:55Z

Ursic Tadej:

== Kim Glavič: ATP KOT SIGNALNA MOLEKULA ŽIVALI IN RASTLIN ==

Molekula ATP ni le temeljni vir energije za mnoge procese v celici, temveč tudi signalna molekula v zunajceličnem matriksu živali in rastlin. ATP, kot velika polarna molekula, se iz celic rastlin izloči s pomočjo eksocitotskih veziklov ali ATP prenašalcev. Iz živalskih celic pa s pomočjo eksocitotskih veziklov, ATP prenašalcev ali koneksonskih hemikanalčkov. Ob povečanih koncentracijah molekul ATP v zunajceličnem matriksu se te vežejo na ustrezne P2- receptorje. Po sprostitvi nazaj v matriks pa njihovo koncentracijo uravnavajo ekto-nukleotidaze. Na splošno aktivacija P2- receptorjev povzroči povišanje koncentracije kalcijevih ionov in dušikovega monoksida v citosolu celice ter nastanek reaktivnih kisikovih zvrsti v zunajceličnem matriksu. Kalcijevi ioni, dušikov monoksid in reaktivne kisikove zvrsti so sekundarni obveščevalci, ki so ključni za fiziološki odziv celice. Rastlinska ATP-signalizacija ima pomembno vlogo pri časovni regulaciji kalitve cvetnega prahu, rasti pelodne cevke, nastanku koreninskih gomoljev in zaznavanju ter posledično izogibanju oviram pri rasti korenin. Živalska ATP-signalizacija sodeluje pri nastanku imunskega odziva, prenosu živčnih signalov, celični smrti in regulaciji mnogih drugih procesov.

== Tevž Levstek: GLICINSKI TRANSPORTERJI KOT TERAPEVTSKE TARČE ==

Glicin je proteinogena aminokislina, ki opravlja tudi funkcijo signalne molekule, natančneje nevrotransmiterja. Najdemo ga v dveh vrstah sinaps: glicinergičnih, kjer je glavni nevrotransmiter in glutamatergičnih, kjer ima pomožno vlogo, saj pomaga glutamatu pri signaliziranju. Koncentracije glicina v medceličnini regulirajo glicinski transporterji, ki jih delimo na GlyT1 in GlyT2. Glicinergična sinapsa je inhibitorna, kar pomeni, da če glicin aktivira svoj receptor, posinaptično celico hiperpolarizira (še poveča raven kloridnih ionov v njej). V tej sinapsi GlyT1 zmanjšuje koncentracijo glicina, saj ga transportira v okoliške glia celice. GlyT2 po drugi strani pa zvišuje koncentracijo glicina, saj zbira razpršen glicin, ga reciklira in omogoči ponovno usmerjeno pošiljanje proti receptorjem. V glutamatergičnih sinapsah pa je glicin skupaj z glutamatom ekscitatorna signalna molekula. Če se glicin veže na protein NMDA, ki je na posinaptični membrani, mu s pozitivno alosterično modifikacijo olajša vezavo z glutamatom, ki odpre kationski kanalček in depolarizira celico. Tu regulira koncentracijo glicina le GlyT1, ki jo zmanjšuje, GlyT2 pa tu ne nastopa. Razumevanje delovanja obeh sinaps nam lahko omogoči sintezo novih zdravil, ki bi bolj učinkovito delovala proti nekaterim duševnim boleznim kot so shizofrenija, alkoholizem, obsesivno-kompulzivna motnja in še precej drugim. Ta zdravila najpogosteje inhibirajo delovanje GlyT1 in imajo veliko uspešnost pri glodalcih. Pri ljudeh pa na žalost še ni bilo dobrih rezultatov in na razvoj tovrstnega zdravila še čakamo.

== Ana Potočnik: FOSFATIDILSERIN KOT SIGNALNA MOLEKULA ==

Fosfatidilserin je glicerofosfolipid in pomemben gradnik celičnih membran. V zdravih in živečih celicah se nahaja izključno na notranji, citosolni strani fosfolipidnega dvosloja. To asimetrično razporeditev s pomočjo ATP vzpostavlja aminofosfolipidna translokaza. Poleg svoje strukturne vloge ima fosfatidilserin tudi pomembno funkcijo v mnogih signalizacijskih poteh. Kot signalna molekula sodeluje pri koagulaciji krvi, fagocitozi apoptoznih celic, celični fuziji in odlaganju mineralov v osteoblaste. Ključna lastnost fosfatidilserina kot signalne molekule je njegova negativno nabita polarna glava. Preko nje fosfatidilserin z drugimi signalnimi molekulami ali receptorji tvori elektrostatske ali stereospecifične interakcije. Sodeluje pri signalizaciji znotraj celice in tudi pri ekstracelularni signalizaciji. Ko sodeluje pri ekstracelularni signalizaciji, se nahaja tudi na ekstracelularni strani fosfolipidnega dvosloja. Prehod fosfatidilserina iz notranje na zunanjo stran uravnavajo skramblaze. Te so lahko aktivirane s pomočjo kaspaz, ki so encimi, prisotni v apoptozni celici. Med molekulami, ki se vežejo na fosfatidilserin, so najbolj preučevane tiste, ki za vezavo nanj uporabijo Gla domeno. Laktahedrin, ki je na fagocit vezan preko integrinov αvβ3, z vezavo na fosfatidilserin apoptozno celico pritrdi k makrofagu. Gas6 in protein S, ki se prav tako vežeta na fosfatidilserin, pa preko TAM receptorjev sprožita tirozinkinazno aktivnost. Aktivira se Rac1 in polimerizacija aktina sproži fagocitozo apoptozne celice. Izpostavljenost fosfatidilserina na ekstracelularni strani celice je zadosten signal makrofagu, da fagocitira celico. To nakazuje na pomembno vlogo fosfatidilserina kot signalne molekule.

== Tadej Uršič: TLR SIGNALIZACIJA IN NJENA VLOGA PRI REVMATIČNIH BOLEZNIH ==

Prirojeni imunski sistem predstavlja prvi obrambni mehanizem organizma. Celice prirojenega imunskega sistema izražajo receptorje, ki zaznavajo določene gradnike bakterij in virusov in pa molekule, ki nastanejo pri poškodbah samega organizma. Ti receptorji sprožijo signalne poti ki privedejo do odgovora organizma na vdor patogena. Ena od skupin teh receptorjev so TLR (Toll-Like Receptors). So integralni proteini za katere je značilna z levcini bogata ektodomena za prepoznavanje ligandov in pa TIR domena za navzdoljno signalizacijo. TLR-ji prepoznavajo komponente membran (lipide, lipopolisaharide, lipoproteini, …) in nukleinske kisline bakterij in virusov in kot odgovor sprožijo vnetno reakcijo. Če je le ta normalno regulirana le ta pripomore pri odpravi vdirajočih patogenov v organizem. Če pa pride do napak v regulaciji to lahko privede do kroničnega vnetja tkiva. Pri revmatičnih obolenjih, kot so na primer revmatoidni artritis, protin, lymski artritis, lupus… , so odkrili večjo izraženost TLR-jev, kar je lahko glavni razlog za njihov nastanek. Znanstveniki sedaj testirajo razne inhibitorje TLR-jev ali pa njihovih adaptornih proteinov, kot potencialna zdravila za te bolezni.

BIO2 Seminar 2019

2019-10-25T19:33:09Z

Ursic Tadej: /* Seznam seminarjev */

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

== Seznam seminarjev ==
{| {{table}}
! ime in priimek !! poglavje !! naslov seminarja !! recenzent 1 !! recenzent 2 !! datum oddaje !! datum recenzije !! datum predstavitve
|-
! Tevž Levstek
| 12 || [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BIO2_Povzetki_seminarjev_2019 Glicinski transporterji kot terapevtske tarče] || Sašo Jakob || Andrej Špenko || 18/10/2019 || 21/10/2019 || 23/10/2019
|-
! Ana Potočnik
| 12 || Fosfatidilserin kot signalna molekula || Marjeta Milostnik || Maja Mahorič || 18/10/2019 || 21/10/2019 || 23/10/2019
|-
! Kim Glavič
| 12 || ATP kot signalna molekula živali in rastlin || Tina Logonder || Tim Nograšek || 18/10/2019 || 21/10/2019 || 23/10/2019
|-
! Nika Vegelj
| 12 || || Žan Fortuna || Nina Varda || 25/10/2019 || 28/10/2019 || 30/10/2019
|-
! Tadej Uršič
| 12 || TLR signalizacija in njena vloga pri revmatičnih boleznih || Michelle Oletič || Tina Arnšek || 25/10/2019 || 28/10/2019 || 30/10/2019
|-
! Natalija Razpotnik
| 12 || || Maša Gabrič || Timotej Zgonik || 25/10/2019 || 28/10/2019 || 30/10/2019
|-
! Maja Kolar
| 14-15 || || Tevž Levstek || Sašo Jakob || 01/11/2019 || 04/11/2019 || 06/11/2019
|-
! Jure Povšin
| 14-15 || || Ana Potočnik || Marjeta Milostnik || 01/11/2019 || 04/11/2019 || 06/11/2019
|-
! Manca Osolin
| 14-15 || Regulacija metabolizma med astrociti in nevroni || Kim Glavič || Tina Logonder || 01/11/2019 || 04/11/2019 || 06/11/2019
|-
! Greta Junger
| 16 || || Nika Vegelj || Žan Fortuna || 08/11/2019 || 11/11/2019 || 13/11/2019
|-
! Oskar Nemec
| 16 || Uravnavanje delovanja levkocitov z intermediati cikla citronske kisline || Tadej Uršič || Michelle Oletič || 08/11/2019 || 11/11/2019 || 13/11/2019
|-
! Teo Nograšek
| 16 ||GPR91: || Natalija Razpotnik || Maša Gabrič || 08/11/2019 || 11/11/2019 || 13/11/2019
|-
! Ana Babnik
| 17 || || Maja Kolar || Tevž Levstek || 15/11/2019 || 18/11/2019 || 20/11/2019
|-
! Maša Andoljšek
| 17 || || Jure Povšin || Ana Potočnik || 15/11/2019 || 18/11/2019 || 20/11/2019
|-
! Nastja Feguš
| 17 || || Manca Osolin || Kim Glavič || 15/11/2019 || 18/11/2019 || 20/11/2019
|-
! Vivian Nemanič
| 18 || || Greta Junger || Nika Vegelj || 22/11/2019 || 25/11/2019 || 27/11/2019
|-
! Lena Trnovec
| 18 || || Oskar Nemec || Tadej Uršič || 22/11/2019 || 25/11/2019 || 27/11/2019
|-
! Sonja Gabrijelčič
| 18 || || Teo Nograšek || Natalija Razpotnik || 22/11/2019 || 25/11/2019 || 27/11/2019
|-
| Maja Trifkovič || 19 || || Ana Babnik || Maja Kolar || 29/11/2019 || 02/12/2019 || 04/12/2019
|-
| Anja Konjc || 19 || || Maša Andoljšek || Jure Povšin || 29/11/2019 || 02/12/2019 || 04/12/2019
|-
| Ana Vičič || 19 || || Nastja Feguš || Manca Osolin || 29/11/2019 || 02/12/2019 || 04/12/2019
|-
| Andrej Špenko || 20 || || Vivian Nemanič || Greta Junger || 06/12/2019 || 09/12/2019 || 11/12/2019
|-
| Maja Mahorič || 20 || || Lena Trnovec || Oskar Nemec || 06/12/2019 || 09/12/2019 || 11/12/2019
|-
| Tim Nograšek || 20 || || Sonja Gabrijelčič || Teo Nograšek || 06/12/2019 || 09/12/2019 || 11/12/2019
|-
| Nina Varda || 21 || || Maja Trifkovič || Ana Babnik || 13/12/2019 || 16/12/2019 || 18/12/2019
|-
| Tina Arnšek || 21 || || Anja Konjc || Maša Andoljšek || 13/12/2019 || 16/12/2019 || 18/12/2019
|-
| Timotej Zgonik || 21 || || Ana Vičič || Nastja Feguš || 13/12/2019 || 16/12/2019 || 18/12/2019
|-
| Sašo Jakob || 22 || || Andrej Špenko || Vivian Nemanič || 03/01/2020 || 06/01/2020 || 08/01/2020
|-
| Marjeta Milostnik || 22 || || Maja Mahorič || Lena Trnovec || 03/01/2020 || 06/01/2020 || 08/01/2020
|-
| Tina Logonder || 22 || || Tim Nograšek || Sonja Gabrijelčič || 03/01/2020 || 06/01/2020 || 08/01/2020
|-
| Žan Fortuna || 23 || || Nina Varda || Maja Trifkovič || 10/01/2020 || 13/01/2020 || 15/01/2020
|-
| Michelle Oletič || 23 || || Tina Arnšek || Anja Konjc || 10/01/2020 || 13/01/2020 || 15/01/2020
|-
| Maša Gabrič || 23 || || Timotej Zgonik || Ana Vičič || 10/01/2020 || 13/01/2020 || 15/01/2020
|}

Dokončno razporeditev bom objavil naknadno.
*številka v okencu za temo pomeni poglavje v Lehningerju, v katerega naj izbrana tema spada
Sporočite mi morebitne napake ali če vas nisem razporedil.

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

==Naloga==
'''Vaša naloga za seminar je: '''
Samostojno pripraviti seminar o seminarski temi, ki vam je bila dodeljena. Za osnovo morate vzeti pregledni članek iz revije, ki ima faktor vpliva nad 5 (npr. [http://www.sciencedirect.com/science/journal/09680004/ TIBS]. Poiskati morate še vsaj tri znanstvene članke, ki se nanašajo na opisano temo in jih uporabiti kot podlago za seminarsko nalogo! Članki so dostopni [http://93.174.95.27/scimag/ tukaj].

Za pripravo seminarja velja naslednje: 
* [[BIO2 Povzetki seminarjev 2019|Povzetek seminarja]] opišete na wikiju '''v 200 besedah''' (+- dvajset besed) - najkasneje do dne ko morate oddati seminar recenzentom.
* Povezavo do povzetka vnesete v tabelo seminarjev tekočega letnika.
* Seminar pripravite v obliki seminarske naloge na ~5-12 straneh A4 (pisava 12, enojni razmak, 2,5 cm robovi). Zelo pomembno je, da je obseg od 2700 do 3000 besed , a ne več kot 3500 besed. Seminarska naloga mora vsebovati najmanj tri slike. Eno sliko morate narisati sami in to pod sliko posebej označiti. Slika mora imeti legendo in v besedilu mora biti na ustreznem mestu sklic na sliko. 
* Seminar oddajte do datuma oddaje, ki je naveden v tabeli v elektronski obliki z uporabo [http://bio.ijs.si/~zajec/poslji/ tega obrazca].
* Vsi seminarji so v elektronski obliki dostopni [http://bio.ijs.si/~zajec/poslji/bioseminar/ tukaj].
* Recenzenti do dneva določenega v tabeli določijo popravke (v elektronski obliki) in podajo oceno pisnega dela. Popravljen seminar oddajte z uporabo [http://bio.ijs.si/~zajec/poslji/ tega obrazca].
* Ustna predstavitev sledi na dan, ki je vpisan v tabeli. Za predstavitev je na voljo 20 minut. Recenzenti morajo biti na predstavitvi prisotni.
* Predstavitvi sledi razprava. Recenzenti podajo oceno predstavitve in postavijo najmanj dve vprašanji.Vsi ostali morajo postaviti še dve dodatni vprašanji v toku celega seminarskega obdobja. Vprašanja, ki ste jih postavili vpišite na [https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSdV9OFlNzI3XyS8FRGnuIbG89gwH_36uwz29ocigV--2CXSbQ/viewform tukaj].
* Na dan predstavitve morate docentu še pred predstavitvijo oddati končno (popravljeno) in natisnjeno verzijo seminarja v enem izvodu, elektronsko verzijo seminarja in predstavitev pa oddati na strežnik na dan predstavitve do polnoči.
* Seminarska naloga in povzetek morajo biti v slovenskem jeziku, razen za študente, katerih materni jezik ni slovenščina. Ti lahko oddajo seminar v angleškem jeziku.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

BIO2 Seminar 2019

2019-10-22T16:41:23Z

Ursic Tadej: /* Seznam seminarjev */

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

== Seznam seminarjev ==
{| {{table}}
! ime in priimek !! poglavje !! naslov seminarja !! recenzent 1 !! recenzent 2 !! datum oddaje !! datum recenzije !! datum predstavitve
|-
! Tevž Levstek
| 12 || [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BIO2_Povzetki_seminarjev_2019 Glicinski transporterji kot terapevtske tarče] || Sašo Jakob || Andrej Špenko || 18/10/2019 || 21/10/2019 || 23/10/2019
|-
! Ana Potočnik
| 12 || Fosfatidilserin kot signalna molekula || Marjeta Milostnik || Maja Mahorič || 18/10/2019 || 21/10/2019 || 23/10/2019
|-
! Kim Glavič
| 12 || ATP kot signalna molekula živali in rastlin || Tina Logonder || Tim Nograšek || 18/10/2019 || 21/10/2019 || 23/10/2019
|-
! Nika Vegelj
| 12 || || Žan Fortuna || Nina Varda || 25/10/2019 || 28/10/2019 || 30/10/2019
|-
! Tadej Uršič
| 12 || || Michelle Oletič || Tina Arnšek || 25/10/2019 || 28/10/2019 || 30/10/2019
|-
! Natalija Razpotnik
| 12 || || Maša Gabrič || Timotej Zgonik || 25/10/2019 || 28/10/2019 || 30/10/2019
|-
! Maja Kolar
| 14-15 || || Tevž Levstek || Sašo Jakob || 01/11/2019 || 04/11/2019 || 06/11/2019
|-
! Jure Povšin
| 14-15 || || Ana Potočnik || Marjeta Milostnik || 01/11/2019 || 04/11/2019 || 06/11/2019
|-
! Manca Osolin
| 14-15 || || Kim Glavič || Tina Logonder || 01/11/2019 || 04/11/2019 || 06/11/2019
|-
! Greta Junger
| 16 || || Nika Vegelj || Žan Fortuna || 08/11/2019 || 11/11/2019 || 13/11/2019
|-
! Oskar Nemec
| 16 || Uravnavanje delovanja levkocitov z intermediati cikla citronske kisline || Tadej Uršič || Michelle Oletič || 08/11/2019 || 11/11/2019 || 13/11/2019
|-
! Teo Nograšek
| 16 || || Natalija Razpotnik || Maša Gabrič || 08/11/2019 || 11/11/2019 || 13/11/2019
|-
! Ana Babnik
| 17 || || Maja Kolar || Tevž Levstek || 15/11/2019 || 18/11/2019 || 20/11/2019
|-
! Maša Andoljšek
| 17 || || Jure Povšin || Ana Potočnik || 15/11/2019 || 18/11/2019 || 20/11/2019
|-
! Nastja Feguš
| 17 || || Manca Osolin || Kim Glavič || 15/11/2019 || 18/11/2019 || 20/11/2019
|-
! Vivian Nemanič
| 18 || || Greta Junger || Nika Vegelj || 22/11/2019 || 25/11/2019 || 27/11/2019
|-
! Lena Trnovec
| 18 || || Oskar Nemec || Tadej Uršič || 22/11/2019 || 25/11/2019 || 27/11/2019
|-
! Sonja Gabrijelčič
| 18 || || Teo Nograšek || Natalija Razpotnik || 22/11/2019 || 25/11/2019 || 27/11/2019
|}

Dokončno razporeditev bom objavil naknadno.
*številka v okencu za temo pomeni poglavje v Lehningerju, v katerega naj izbrana tema spada
Sporočite mi morebitne napake ali če vas nisem razporedil.

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

==Naloga==
'''Vaša naloga za seminar je: '''
Samostojno pripraviti seminar o seminarski temi, ki vam je bila dodeljena. Za osnovo morate vzeti pregledni članek iz revije, ki ima faktor vpliva nad 5 (npr. [http://www.sciencedirect.com/science/journal/09680004/ TIBS]. Poiskati morate še vsaj tri znanstvene članke, ki se nanašajo na opisano temo in jih uporabiti kot podlago za seminarsko nalogo! Članki so dostopni [http://93.174.95.27/scimag/ tukaj].

Za pripravo seminarja velja naslednje: 
* [[BIO2 Povzetki seminarjev 2019|Povzetek seminarja]] opišete na wikiju '''v 200 besedah''' (+- dvajset besed) - najkasneje do dne ko morate oddati seminar recenzentom.
* Povezavo do povzetka vnesete v tabelo seminarjev tekočega letnika.
* Seminar pripravite v obliki seminarske naloge na ~5-12 straneh A4 (pisava 12, enojni razmak, 2,5 cm robovi). Zelo pomembno je, da je obseg od 2700 do 3000 besed , a ne več kot 3500 besed. Seminarska naloga mora vsebovati najmanj tri slike. Eno sliko morate narisati sami in to pod sliko posebej označiti. Slika mora imeti legendo in v besedilu mora biti na ustreznem mestu sklic na sliko. 
* Seminar oddajte do datuma oddaje, ki je naveden v tabeli v elektronski obliki z uporabo [http://bio.ijs.si/~zajec/poslji/ tega obrazca].
* Vsi seminarji so v elektronski obliki dostopni [http://bio.ijs.si/~zajec/poslji/bioseminar/ tukaj].
* Recenzenti do dneva določenega v tabeli določijo popravke (v elektronski obliki) in podajo oceno pisnega dela. Popravljen seminar oddajte z uporabo [http://bio.ijs.si/~zajec/poslji/ tega obrazca].
* Ustna predstavitev sledi na dan, ki je vpisan v tabeli. Za predstavitev je na voljo 20 minut. Recenzenti morajo biti na predstavitvi prisotni.
* Predstavitvi sledi razprava. Recenzenti podajo oceno predstavitve in postavijo najmanj dve vprašanji.Vsi ostali morajo postaviti še dve dodatni vprašanji v toku celega seminarskega obdobja. Vprašanja, ki ste jih postavili vpišite na [https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSdV9OFlNzI3XyS8FRGnuIbG89gwH_36uwz29ocigV--2CXSbQ/viewform tukaj].
* Na dan predstavitve morate docentu še pred predstavitvijo oddati končno (popravljeno) in natisnjeno verzijo seminarja v enem izvodu, elektronsko verzijo seminarja in predstavitev pa oddati na strežnik na dan predstavitve do polnoči.
* Seminarska naloga in povzetek morajo biti v slovenskem jeziku, razen za študente, katerih materni jezik ni slovenščina. Ti lahko oddajo seminar v angleškem jeziku.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

BIO2 Seminar 2019

2019-10-22T10:44:39Z

Ursic Tadej: /* Seznam seminarjev */

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

== Seznam seminarjev ==
{| {{table}}
! ime in priimek !! poglavje !! naslov seminarja !! recenzent 1 !! recenzent 2 !! datum oddaje !! datum recenzije !! datum predstavitve
|-
! Tevž Levstek
| 12 || [http://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/BIO2_Povzetki_seminarjev_2019 Glicinski transporterji kot terapevtske tarče] || Sašo Jakob || Andrej Špenko || 18/10/2019 || 21/10/2019 || 23/10/2019
|-
! Ana Potočnik
| 12 || Fosfatidilserin kot signalna molekula || Marjeta Milostnik || Maja Mahorič || 18/10/2019 || 21/10/2019 || 23/10/2019
|-
! Kim Glavič
| 12 || ATP kot signalna molekula živali in rastlin || Tina Logonder || Tim Nograšek || 18/10/2019 || 21/10/2019 || 23/10/2019
|-
! Nika Vegelj
| 12 || || Žan Fortuna || Nina Varda || 25/10/2019 || 28/10/2019 || 30/10/2019
|-
! Tadej Uršič
| 12 || Vloga TLR v imunskem odzivu || Michelle Oletič || Tina Arnšek || 25/10/2019 || 28/10/2019 || 30/10/2019
|-
! Natalija Razpotnik
| 12 || || Maša Gabrič || Timotej Zgonik || 25/10/2019 || 28/10/2019 || 30/10/2019
|-
! Maja Kolar
| 14-15 || || Tevž Levstek || Sašo Jakob || 01/11/2019 || 04/11/2019 || 06/11/2019
|-
! Jure Povšin
| 14-15 || || Ana Potočnik || Marjeta Milostnik || 01/11/2019 || 04/11/2019 || 06/11/2019
|-
! Manca Osolin
| 14-15 || || Kim Glavič || Tina Logonder || 01/11/2019 || 04/11/2019 || 06/11/2019
|-
! Greta Junger
| 16 || || Nika Vegelj || Žan Fortuna || 08/11/2019 || 11/11/2019 || 13/11/2019
|-
! Oskar Nemec
| 16 || Uravnavanje delovanja levkocitov z intermediati cikla citronske kisline || Tadej Uršič || Michelle Oletič || 08/11/2019 || 11/11/2019 || 13/11/2019
|-
! Teo Nograšek
| 16 || || Natalija Razpotnik || Maša Gabrič || 08/11/2019 || 11/11/2019 || 13/11/2019
|-
! Ana Babnik
| 17 || || Maja Kolar || Tevž Levstek || 15/11/2019 || 18/11/2019 || 20/11/2019
|-
! Maša Andoljšek
| 17 || || Jure Povšin || Ana Potočnik || 15/11/2019 || 18/11/2019 || 20/11/2019
|-
! Nastja Feguš
| 17 || || Manca Osolin || Kim Glavič || 15/11/2019 || 18/11/2019 || 20/11/2019
|-
! Vivian Nemanič
| 18 || || Greta Junger || Nika Vegelj || 22/11/2019 || 25/11/2019 || 27/11/2019
|-
! Lena Trnovec
| 18 || || Oskar Nemec || Tadej Uršič || 22/11/2019 || 25/11/2019 || 27/11/2019
|-
! Sonja Gabrijelčič
| 18 || || Teo Nograšek || Natalija Razpotnik || 22/11/2019 || 25/11/2019 || 27/11/2019
|}

Dokončno razporeditev bom objavil naknadno.
*številka v okencu za temo pomeni poglavje v Lehningerju, v katerega naj izbrana tema spada
Sporočite mi morebitne napake ali če vas nisem razporedil.

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

==Naloga==
'''Vaša naloga za seminar je: '''
Samostojno pripraviti seminar o seminarski temi, ki vam je bila dodeljena. Za osnovo morate vzeti pregledni članek iz revije, ki ima faktor vpliva nad 5 (npr. [http://www.sciencedirect.com/science/journal/09680004/ TIBS]. Poiskati morate še vsaj tri znanstvene članke, ki se nanašajo na opisano temo in jih uporabiti kot podlago za seminarsko nalogo! Članki so dostopni [http://93.174.95.27/scimag/ tukaj].

Za pripravo seminarja velja naslednje: 
* [[BIO2 Povzetki seminarjev 2019|Povzetek seminarja]] opišete na wikiju '''v 200 besedah''' (+- dvajset besed) - najkasneje do dne ko morate oddati seminar recenzentom.
* Povezavo do povzetka vnesete v tabelo seminarjev tekočega letnika.
* Seminar pripravite v obliki seminarske naloge na ~5-12 straneh A4 (pisava 12, enojni razmak, 2,5 cm robovi). Zelo pomembno je, da je obseg od 2700 do 3000 besed , a ne več kot 3500 besed. Seminarska naloga mora vsebovati najmanj tri slike. Eno sliko morate narisati sami in to pod sliko posebej označiti. Slika mora imeti legendo in v besedilu mora biti na ustreznem mestu sklic na sliko. 
* Seminar oddajte do datuma oddaje, ki je naveden v tabeli v elektronski obliki z uporabo [http://bio.ijs.si/~zajec/poslji/ tega obrazca].
* Vsi seminarji so v elektronski obliki dostopni [http://bio.ijs.si/~zajec/poslji/bioseminar/ tukaj].
* Recenzenti do dneva določenega v tabeli določijo popravke (v elektronski obliki) in podajo oceno pisnega dela. Popravljen seminar oddajte z uporabo [http://bio.ijs.si/~zajec/poslji/ tega obrazca].
* Ustna predstavitev sledi na dan, ki je vpisan v tabeli. Za predstavitev je na voljo 20 minut. Recenzenti morajo biti na predstavitvi prisotni.
* Predstavitvi sledi razprava. Recenzenti podajo oceno predstavitve in postavijo najmanj dve vprašanji.Vsi ostali morajo postaviti še dve dodatni vprašanji v toku celega seminarskega obdobja. Vprašanja, ki ste jih postavili vpišite na [https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSdV9OFlNzI3XyS8FRGnuIbG89gwH_36uwz29ocigV--2CXSbQ/viewform tukaj].
* Na dan predstavitve morate docentu še pred predstavitvijo oddati končno (popravljeno) in natisnjeno verzijo seminarja v enem izvodu, elektronsko verzijo seminarja in predstavitev pa oddati na strežnik na dan predstavitve do polnoči.
* Seminarska naloga in povzetek morajo biti v slovenskem jeziku, razen za študente, katerih materni jezik ni slovenščina. Ti lahko oddajo seminar v angleškem jeziku.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

TBK2019 Povzetki seminarjev

2019-05-29T15:35:28Z

Ursic Tadej:

=== Sašo Jakob: Terapija pljučnih bolezni z vdihavanjem mRNA ===
Messenger RNA (mRNA) lahko v znanosti uporabimo tako, da jo vstavimo v žive celice, ki lahko sintetizirajo proteine glede na kodiran zapis v njej. Na ta način lahko sintetiziramo proteine za različne namene, eden pomembnejših je zdravljenje bolezni. V primeru respiratornih bolezni, je administracija zdravil (proteinov) lokalno na pljučno tkivo omejena na zgornje dele dihal (sapnik in bronhiji). Zato so že dolgo v uporabi neinvazivna aerosolna zdravila, ki zdravilo enakomerno razdelijo po celotnem bronhijskem in alveolarnem epitelu. Možnosti uporabe aerosolne mRNA za indukcijo sinteze proteinov v pljučnem epitelu so raziskovali Patel in sodelavci. Na podlagi preteklih raziskav so izbrali nekaj molekul, ki bi lahko sodelovale pri dostavi mRNA do pljučnih celic. Teste so izvajali na različnih vrstah laboratorijskih miši. Po smrti so pregledali vse njihove organe in pri njih ugotavljali prisotnost molekul, ki so jih v tkivu pričakovali. Ugotovili so, da je hiperrazvejen PBAE v kompleksu z želeno mRNA najprimernejši način njene dostave do celic pljučnega epitela. Na koncu so s postopkom liofilizacije, kar je sušenje in zmrzovanje pri zelo nizkih temperaturah, dosegli tudi uporabno življenjsko dobo takšnih zmesi.

=== Maja Kolar: Pomen velikosti aksonskih mitohondrijev v možganih ===
Nevroni spadajo med najbolj polarizirane celice v naravi. To jim omogoča oblikovanje različnih lokaliziranih struktur, kot so akson in dendriti. Možgansko skorjo sestavljajo kortikalni nevroni, v katerih se oblike mitohondrijev razlikujejo glede na lokacijo; v dendritih in somi so dolge, cevaste oblike, medtem ko so v izrastkih aksona veliko krajši in kroglasti. Majhnost aksonskih mitohondrijev je povezana predvsem s fizijo oz. binarno cepitvijo, ki poteka prek oligomerizacije Drp1 proteina iz skupine dinaminov zunanji membrani. Ker je Drp1 citoplazemski protein, se z mitohondrijsko zunanjo membrano veže prek 4 različnih receptorjev, nevroznanstveniki Univerze v Columbiji, Lewis in sodelavci, pa so raziskovali predvsem receptor MFF (ang. mitochondrial fission factor), saj je v kortikalnih nevronih najpogostejši. Ekspresijo MFF gena so Lewis in sodelavci zavirali prek uporabe shRNA (ang. short hairpin RNA) ki je umetno izdelan RNA in se uporablja za RNA posege pri zaviranju ekspresije tarčnih genov. Z raziskavo so dokazali, da MFF nima znatnega vpliva na membranski potencial mitohondrijev in na njihovo skupno sposobnost pridelave ATP, je pa z zmanjšanim delovanjem izrazito vplival na povečanje presinaptičnih mitohondrijev. To je povečalo mitohondrijsko sposobnost absorpcije Ca2+ ionov med nevrotransmisijo, kar je vodilo do zmanjšanega presinaptičnega citoplazemskega kopičenja Ca2+. Posledično se je zmanjšalo sproščanje nevrotransmitorjev v sinaptično špranjo, zmanjšala aksonska razvejanost v možganih in oslabila medsebojna povezanost nevronov.

=== Timotej Zgonik: Vijačna struktura v biomolekulah se lahko razvije na dokaj preprost način ===
Že dolgo časa v biokemiji obstaja problem, kako so iz akiralnih molekul nastali kiralni komplesksi, saj je pri eksperimentih vedno bilo treba dodati kiralni center, da so se ostale molekule pravilno zvile. Raziskovalci Tehnološkega inštituta v Georgiji so izvedli tri eksperimente, ki so demonstrirali tvorbo homokiralnih struktur iz akiralnih komponent. V prvem eksperimentu so pripravili raztopino triaminopirimidina (TAP) in 6-(2,4,6-triokso-1,3,5-triazinan-1-il)heksanojske kisline (CyCo6). Spojini sta se povezali v heksamerne rozete, te pa so se nalagale v stolpiče tako leve in desne kiralnosti. Ko so v drugem eksperimentu v raztopini zamenjali CyCo6 z analogno, a kiralno spojino, je bila kiralnost vseh posledično nastalih struktur enaka. Tudi če je bila le vsaka tisoča molekula CyCo6 zamenjana s kiralnim analogom, so bile strukture še vedno homokiralne. Enako je veljalo tudi, če sta bila v raztopini prisotna enantiomera obeh kiralnosti, a je bil eden v rahlem presežku. Pri tretjem poskusu so rezultate uspeli ponoviti tudi za organske spojine, ki bi na Zemlji lahko bile prisotne pred nastankom življenja, čeprav je bil pri tem bil učinek ojačitve kiralnosti šibkejši, enantiomerski presežek, potreben za homokiralnost, pa večji. Vendarle gre pri tem za prvi primer, ko so spontano nastali analogi nukleotidov povzročili tvorbo homokiralnih struktur.

=== Nina Varda: Kompleksne molekule, ki se zvijajo kot proteini, lahko nastanejo spontano ===
Proteini in nukleinske kisline so ključne za delovanje živih organizmov. Zanje je značilno, da se zvijejo v posebne konformacije, ki določajo njihove funkcije. A načrt po katerem bi se makromolekule zvijale še ni bil odkrit. Tako se je razvilo področje raziskovanja foldamerov (sintetičnih oligomerov, ki se zvijajo v sekundarne in terciarne strukture npr. v vijačnice in plošče). Otto in sodelavci so v svoji raziskavi predstavili kompleksno molekulo, ki lahko nastane spontano. Iz gradnika, ki ga sestavljata aminokislinska in adeninska podenota, so pridobili makrocikel iz 15 gradnikov. 15mer se je tako v kristalni obliki, kot tudi v raztopini zvil, zaradi nekovalentnih interakcij med gradniki. Najbolj opazen strukturni motiv je nalaganje aromatskih obročev v kupe (sekundarne strukture). Ena molekula se zvije v 5 kupov, pri čemer je vsak sestavljen iz treh fenilnih obročev in dveh adeninskih obročev. Ker so kupi med sabo orientirani, je prisotna tudi terciarna struktura. Pri nekaterih foldamerih so že bile odkrite katalitske in inhibitorne lastnosti. Ker so foldameri, ki so zaradi svoje terciarne zgradbe relativno kompleksni, sposobni spontanega nastanka, je možno, da so se pojavili in imeli pomembno vlogo že v zgodnjih fazah nastanka življenja.

===Anja Konjc: Nanodelci v boju proti raku===

Nanodelci postajajo čedalje pomembnejši pri razvoju zdravil, saj imajo določene posebnosti, ki omogočajo tarčno usmerjanje zdravil in zmanjševanje njihovih stranskih učinkov (npr. pri kemoterapiji). Vendar so predhodne raziskave pokazale določene pomanjkljivosti. S sintezo posebnega ščita, imenovanega proteinski koronski ščit (PCS), so raziskovalci rešili te omejitve. Ugotovili so namreč, da PCS zmanjša interakcije nanodelcev s serumskimi proteini in omogoči, da makrofagi teh delcev ne fagocitirajo. Tako nanodelci ostanejo več časa v krvi in prenesejo zdravila na ciljno mesto (npr. v tumorje). Nanodelci so namreč sposobni prenašati sorazmerno velike količine molekul (npr. zdravil), ki jih vstavimo v njihove pore. Znanstveniki so PCS sintetizirali tako, da so nanodelce prevlekli s posebnimi proteini. Obnašanje tako prevlečenih nanodelcev so opazovali z različnimi poskusi. Ko so mišim vbrizgali različne nanodelce, so ugotovili, da so se v tumorjih najbolj nakopičili tisti s PCS. To je dokazalo hipotezo, da lahko ti nanodelci uspešno prinesejo zdravila v tumorje, ne da bi pri tem prišlo do imunskega odziva, torej fagocitoze delcev. Zato bodo tudi v prihodnje nanodelci s PCS imeli pomembno vlogo pri zdravljenju različnih obolenj, ne le rakavih, saj povečujejo učinkovitost zdravljenja.

=== Oskar Nemec: Shizofrenija je povezana z nenavadnim imunskim odzivom na virus Epstein-Barr ===
Ustanovi Johns Hopkins Medicine in Sheppard Pratt Health System sta izvedli raziskavo, ki je pokazala, da imajo ljudje s shizofrenijo povečano količino protiteles proti virusu Epstein-Barr (VEB). Gre za herpesvirus, ki lahko povzroči infekcijsko mononukleozo. Za povečan imunski odziv je morda krivo dejstvo, da shizofrenija spremeni imunski sistem pacientov in jih naredi bolj občutljive na virus ali pa okužba poveča tveganje za izoblikovanje shizofrenije. Študijo so izvedli na 743 osebah - 432 je bilo obolelih za shizofrenijo, 311 pa jih je bilo zdravih. Najprej so izmerili količino protiteles proti komponentam virusa in primerjali količino protiteles med zdravo skupino in shizofreniki. Ugotovili so, da imajo shizofreniki od 1.7 do 2.3-krat večjo verjetnost, da imajo povečano količino protiteles proti VEB. Merili so tudi količino protiteles proti ostalim podobnim virusom, ampak pri shizofrenikih niso ugotovili odstopanja od zdrave skupine. Nato so proučevali DNA udeležencev ter ugotovili, da če ima dana oseba povečano količino protiteles proti VEB in tudi genetsko dovzetnost za shizofrenijo, je verjetnost da je ta oseba v skupini shizofrenikov osemkrat večja kot pa verjetnost, da je oseba zdrava. Ker ni pravih zdravil proti virusu, je pomembno, da odkrijejo, kako preprečiti delitev virusa. Povečano razumevanje delovanja infekcije z virusom VEB nam lahko morda pomaga pri zdravljenju shizofrenije.

=== Vivian Nemanič: Zmanjšanje stranskih učinkov kemoterapije z absorpcijsko napravo ===
Zdravila, ki jih uporabljamo za kemoterapijo, imajo veliko stranskih učinkov na naše telo. Da pa da zdravila delovala, so potrebne zelo velike količine, ki pa ne morejo ostati samo na tumorju oz. na prizadetem organu. V tej študiji so skušali ugotoviti kako bi preprečili, da zdravila zakrožijo po celem telesu in rešitev bi lahko bila absorpcijska naprava, ki bi nase vezala zdravilo iz krvi in tako pravzaprav absorbirala do 70% zdravila, ki ni ostalo v tumorju. To napravo bi izdelali s 3D tiskalnikom, zato da bi bila optimalne oblike in velikosti in bi se popolnoma prilegala žili. Eksperiment so izvedli na prašičih za primer jetrnega raka in bil je zelo uspešen. Verjetno bi absorpcijska naprava delovala tudi pri drugih vrstah raka in pri različnih zdravilih za kemoterapijo, poleg tega pa je pomembno da naprava ne ovira krvnega obtoka ali povzroče tromboze. Torej je varna za naše telo, saj naj ne bi imela nobenih negativnih učinkov na delovanje našega telesa, saj jo po približno eni uri po začetku kemoterapije vzamemo iz telesa, saj hitro opravi svojo nalogo. Naprava bi lahko postala zelo pomembna tudi pri odstranjevanju toksinov pri bakterijskih okužbah, okoljskih toksinov, ali pa tudi samih celic, ki bi jih ujeli na podlagi specifičnih kemijskih, fizikalnih ali bioloških značilnosti.

=== Kim Glavič: Preveč popravljanja DNA lahko poškoduje tkiva ===
Zaradi nenehnega nastajanja poškodb DNA, ki jih povzročajo okoljski dejavniki, stranski produkti celičnega metabolizma ali pa kemoterapevtiki (npr. alkilirajoče snovi), so se razvili različni popravljalni mehanizmi, ki te napake popravljajo in skrbijo za zaščito zdravih tkiv. Eden takih mehanizmov je tudi popravljanje z izcepom baze (BER), ki v večini celic učinkovito odstrani napake. V nekaterih celicah, ki vsebujejo večje količine DNA-glikozilaze (AAG) pa njegova prevelika aktivnost povzroči kaskado dogodkov, kateri vodijo do celične smrti. Raziskovalci so ugotovili, da je povzročena degeneracija celic odvisna tako od količine AAG kot tudi od spola organizma ter, da sta pri propadanju teh celic prisotni dve vrsti celičnih smrti in sicer apoptoza (genetsko kontrolirana programirana celična smrt) ter nekroza (poteče kadar celica propade zaradi poškodbe). Pri slednji se med procesom propadanja izloča protein, ki posredno vpliva na nastanek vnetne reakcije torej prodiranja makrofagov na mesto propadajočih celic. TI makrofagi pa vplivajo na nastanek zelo reaktivnih kisikovih spojin, katere povzročijo še več poškodb DNA. Zaradi tega se aktivnost AAG še poveča, kar pa povzroči še večjo količino propadlih celic.

=== Ela Sabadin: Genska terapija lahko ozdravi prirojeno gluhost pri miših ===
Znanstveniki so uspeli obnoviti sluh v odrasli miši modela DFNB9 gluhosti – motnja sluha, ki predstavlja enega najbolj pogostih primerov genetsko prirojene gluhosti. Posamezniki z DFNB9 so popolnoma gluhi in imajo pomanjkanje gena za kodiranje otoferlina (pri ljudeh je kodiran z otof genom), proteina, ki je bistven za prenašanje zvočnih informacij v slušno-senzoričnih sinapsah. Z injeciranjem tega gena v bolne miši, so znanstveniki uspešno obnovili funkcijo slušne sinapse in povrnili sluh na skoraj normalno stopnjo. Genska terapija na podlagi AAV (adeno-associated virus) je obetajoča terapevtska možnost za zdravljenje gluhosti, vendar je njena vloga omejena s potencialno ozkim terapevtskim oknom. Kakorkoli, ker je AAV omejil kapaciteto paketa DNA (približno 4,7 kilobaz), je zahtevno uporabiti to tehniko za gene, katerih regija kodiranja (cDNA) presega 5 kb, kot je na primer gen za kodiranje otoferlina, ki ima regijo kodiranja dolgo 6 kb. Znanstveniki so premagali to oviro s prilagajanjem AAV pristopa, znanega kot dvojna AAV strategija. Rezultati, doseženi s strani znanstvenikov, kažejo na to, da ja terapevtsko okno za prenos lokalnih genov pri pacientih z DFNB9 prirojeno gluhostjo lahko širše kot zgolj ideja in ponuja upe za razširitev teh ugotovitev na ostale tipe gluhosti.

=== Aleksandra Rauter: Izolirana bakterija črevesne flore in njena možna povezava z depresijo ===
Črevesna flora je kompleksni mikrobni ekosistem v gastrointestinalnem traktu sesalcev. Vpliva na mnoge pomembne funkcije gostitelja, vpliva pa tudi na živčni sistem. V sami raziskavi so se osredotočili na rastne faktorje, ki vplivajo na celično delitev, proliferacijo. Zaradi odsotnosti rastnih faktorjev v umetnih medijih, je večina bakterij še negojenih, kar ovira naše razumevanje njihovih bioloških vlog. V študiji so z uporabo kokulture izolirali bakterijo KLE1738, ki je za svojo rast potrebovala prisotnost bakterije Bacteroides fragilis. Analiza supernatanta B. fragilis je vodila v izolacijo rastnega faktorja. To je bila GABA (Gamma AminoButyric Acid), ki je glavni nevrotransmiterski inhibitor v centralnem živčnem sistemu. Na podlagi spremenjenih vrednosti GABA v odvisnosti od antibiotikov in prisotnosti mikroorganizmov, so prišli do zaključka, da je črevesna flora posredno povezana tudi z različnimi boleznimi. Raziskali so, kako ševilčnost B. fragilis vpliva na nevronsko mrežo in povezavo med posameznimi regijami v možganih. Rezultati so pokazali, da zmanjšano število bakterij obratno korelira s funkcionalno povezavo med posameznimi možganskimi regijami. Prekrivanje teh z regijami limbičnega sistema je vplivalo na čustvene odizve. Z izolirano bakterijo KLE1738 niso našli nobene povezave. Dejstvo, da številčnost bakterij Bacteroides (in posledično vrednosti GABA) vpliva na fiziologijo možganskih regij, so potrdile tudi ostale študije. Raziskovalci so mnenja, da je to prvi korak k razumevanju te povezave.

=== Ana Babnik: Kako nas okuži določena vrsta bakterij? ===
Znano je, da Gram negativne bakterije v veziklih zunanje membrane transportirajo toksine, zaradi katerih zbolimo. O mehanizmu nastanku veziklov zunanje membrane se do sedaj ni vedelo veliko, predlaganih pa je bilo nekaj teorij biogeneze teh veziklov. Raziskovalcem iz Binghamton University v New Yorku je uspelo odkriti mehanizem, kako bakterije ''Pseudomonas aeruginosa'' komunicirajo med sabo preko majhnih molekul ''Pseudomonas quinolone signal'' (PQS). Ta bakterija je pomembna, saj je predmet mnogih raziskav in pri živalih, rastlinah in ljudeh povzroča hude okužbe. Molekula PQS se preko več korakov vgradi v vrhnji sloj zunanje membrane, s tem asimetrično poveča membrano in povzroči uvihanje. Li in sodelavci so s simulacijami, pri katerih so približali molekulo na 1 nm (trajanje 300 ns ali 500 ns), dokazali, da pri tem delujejo močne vodikove vezi med fosfatno skupino membrane in funkcionalnimi skupinami PQS, ki pomagajo pri spontani umestitvi v membrano. Z meritvami minimalne razdalje med vrhnjim slojem in PQS, ki je znašal 1,35 nm, so potrdili izjemno stabilnost faze vezave molekule na površino. Odkrili pa so tudi spremembo iz odprte v zaprto konformacijo PQS, ki zmanjša odbojne sile pri penetraciji vrhnjega dela membrane. Sklepajo, da bi tak model komunikacije bakterij lahko obstajal še pri drugih vrstah Gram negativnih bakterij. Spoznanja raziskave pa prinašajo boljše razumevanje mehanizmov biogeneze membranskih veziklov, ki raziskovalcem pomagajo razumeti interakcije med več vrstami ter tako posledično iskati rešitve za preprečitev potencialnih okužb.

=== Karmen Ferjan: Sestavina zelenega čaja, ki pomaga siRNA zdrsniti v celico ===
Glavni problem pri kliničnem prenosu siRNA v zdravilih je dostava v citosol. Mnogi polimeri so bili razviti za ta prenos siRNA, ampak noben hkrati ni ustrezal, bili so premalo učinkoviti ali pa preveč toksični. Članek objavljen v reviji ACS central Science poroča o preprosti strategiji za izgradnjo nanodelcev v obliki jedra z lupino, ki je zelo učinkovita za dostavo siRNA. Nanodelec je pripravljen z entropijsko-gnanim kompleksom siRNA in sestavine zelenega čaja EGCG, ter je obložen z polimeri nizke molekulske mase. Poskusi so bili izvedeni z šestimi različno razvejanimi naravnimi in sintetičnimi polimeri. Izdelan nanodelec je imenovan GNP (Green Nanoparticle). Ta strategija lajša polimerom zgoščevanje siRNA v enoten nanodelec, ki lažje dostopa v celico kot siRNA brez catechina. Zgoščevanje dokažemo z drugačno barvo fluresciranj v prisotnosti EtBr. Namen uporabe GNP je lajšanje bolezenskih stanj kot je na primer kronično črevesno vnetje. Poskusi uporabe so bili izvedeni na HeLa celicah ter na miših. EGCG je z antioksidantskimi, proti-vnetnimi, antibakterijskimi in proti-rakotvornimi učinki navdihujoč za lokalno zdravljenje različnih bolezni.

=== Maša Andoljšek: Zrele človeške celice lahko spremenijo svojo funkcijo ===
Poznamo diferenciacijo zrelih celic pri rastlinah, nekaterih živalih, manj pa pri sesalcih. Splošno velja, da človeške odrasle matične celice ne morejo spremeniti svoje funkcije. Raziskava je bila na temo plastičnosti, to pomeni spreminjanje naloge zrele celice. Raziskovali so, ali lahko celice alfa (proizvajalke glukagona) ali celice gama (proizvajalke pankreatičnega polipeptida), ki se nahajajo v Langerhansovih otočkih trebušne slinavke, spremenijo svojo funkcijo in začnejo proizvajati inzulin, kot celice beta. Raziskava je potekala in vitro, nato pa še in vivo, saj so psevdootočke, spremenjenih celic z transkripcijskimi faktorji(Pdx1, Mafa in Nkx6-1), transplantirali v miši. Sprva so celicam alfa dodali zeleni fluorescenčni protein in zgodilo se ni nič, nato so ob dodatku Pdx1 in Mafa začele proizvajati največ inzulina, ter tudi nekatere gene celic beta. Čez nekaj tednov so proizvajale le še inzulin. Potrdili so diferenciacijo celic alfa in gama in vitro. Prilagajanje je bilo s časom čedalje bolj uspešno. Celice alfa in vivo so postale uspešne proizvajalke inzulina in ob transplantaciji psevdodotočkov celic alfa zdravih donorjev so ozdravili diabetes pri miši. Ugotovili so, da so se celice hitreje spremenile in vivo, kot in vitro. Da bi ugotovitve te raziskave postale del zdravljenja je potrebno še veliko, bi pa lahko bilo to zdravljenje uspešnejše od zdravljenja diabetesa danes.

=== Nika Vegelj: Nove poti iskanja funkcionalnega zdravila za virus HIV ===
Virus HIV spada v družino retrovirusov, njegov genom pa je sestavljen iz dveh enojnih vijačnic RNA. Virus HIV primarno okuži celice, ki so pomembne pri imunskem odzivu, to so CD4+ T celice. Problem virusa HIV je ta, da se ga telo ne more znebiti zgolj s tvorbo protiteles, saj ostane integriran v genomu obolelega. Okužba z virusom HIV nato sproži odmiranje celic, ter apoptozo neokuženih celic, ki pridejo v stik z okuženimi. Zmanjšanje števila CD4+ T limfocitov pa vodi do nezadostnega celično posredovanega imunskega odziva. Funkcionalno zdravilo za virus HIV zahteva, da si organizem ponovno zgradi imunski sistem. Virus HIV primarno okuži celice, ki so pomembne pri imunskem odzivu, to pa so CD4+ T limfociti. Ko virus okuži CD4+ T limfocite, se lahko aktivno deli, da proizvede čim več novih virusov ali pa gre v stanje mirovanja. Znanstveniki so z raziskavo prikazali, da stimulacija CD4 T limfocitov z anti - α4 β7 antitelesi lahko modulirajo količino cofilina in popravijo defekt migracije T limfocitov, ki ga je povzročila hiperaktivacija cofilina. Znanstveniki so torej s to raziskavo odkrili nove možnosti za testiranje novih terapevtikov, ki bi obnovili sistem za migracijo T celic ter repopulacijo tkiv za rekonstrukcijo imunskega sistema in posledično nadzora nad virusom.

=== Tevž Levstek: Odkritje, ki izboljša razumevanje, kako se nekateri virusi množijo ===
Osnovno razumevanje razmnoževanja virusov domneva, da določen virus okuži eno celico, ki pa naprej proizvede nove viruse in tako nadaljuje z okužbo sosednjih celic. Obstajajo pa tudi drugačni, večdelni virusi. Tovrstni virusi ne vsebujejo vsega dednega zapisa v le eni kapsidi, ampak so segmenti dednega materiala razporejeni po virusni populaciji. Omenjeni segmenti navadno zapisujejo različne, zaključene enote genskega zapisa, raziskovalci pa so v tem primeru uporabili virus, ki je imel 8 genskih segmentov. Ker je zelo majhna možnost, da bi vseh osem segmentov okužilo isto celico, so raziskovalci preverili, ali ti med sabo pri vstopanju v celice kakor koli vplivajo, da bi se ta možnost povečala. Ugotovili so, da se to ne dogaja in da dejansko skoraj nobena celica ne dobi vseh virusovih segmentov. Nadalje so raziskali, ali se sploh lahko razmnožujejo virusi iz celice, ki nima vseh genskih segmentov. Pokazali so, da v celicah, ki imajo določen virusni segment, nimajo pa segmenta z geni za replikacijo, ta vseeno poteka. Pojavijo se tudi proteini, ki jih ne zapisuje segment v celici, ampak segment v sosednji celici. Čeprav direktno niso dokazali, da bi virusovi proteini potovali iz ene celice v drugo, je dokazano, da se nekako pojavijo v celicah, ki zanje ne vsebujejo genskega zapisa, če katera od celic poleg ta zapis vsebuje. To pomeni, da najverjetneje med okuženimi celicami poteka transport ali dovršenih proteinov ali pa molekul mRNA, ki te beljakovine zapisujejo.

=== Michelle Oletič: Naivni makrofagi ===
Plazminogen aktivator zaviralec-1 (PAI-1) ima pro-tumorigenično funkcijo preko pro-angiogene in anti-apoptotične aktivnosti. V novi študiji je DeClerckova ekipa pokazala, da rakaste celice uporabljajo PAI-1, da prelisičijo imunski sistem telesa v podporo raku. Raziskava Los Angelske otroške bolnišnice z Yves DeClerck načelu je bila namenjena dokazovanju, da PAI-1 spodbuja rekrutiranje in M2 polarizacijo monocitov oz. makrofagov prek različnih strukturnih domen. Eni od teh dveh sta njegova LRP1 interakcijska domena in uPA interakcijska domena, ki pospešuje polarizacijo makrofagov M2 in indukcijo aktivacijske poti avtokrinega interlevkina (IL) -6 / STAT3. Raziskava, ki je potekala in vivo na miših je pokazala zadovoljive rezultate, da je izražanje PAI-1 povezano s povečano tumorigenostjo, povečano prisotnostjo M2 makrofagov, višjimi nivoji IL-6 in povečano fosforilacijo STAT3 v makrofagih. Močne pozitivne povezave med ekspresijo PAI-1, IL-6 in CD163 (M2 marker) so bile ugotovljene tudi z analizo podatkov več kot 11.000 vzorcev bolnikov z različnimi vrstami rakov pri ljudeh. Ti podatki skupaj zagotavljajo dokaze za mehanizem, ki pojasnjuje pro-tumogerično dejavnost pri raku. Tako odkritje je izrednega pomena pri zdravljenju raka in velik prvi korak k načinu odkrivanja novih možnosti.

=== Ana Vičič: Zdravila naslednje generacije, ki bi ovirala prenos malarijskega parazita v komarje ===
Za razumevanje pristopa znanstvenikov k problemu malarije moramo vedeti, da se infekcijske celice malarijskega parazita P. falciparum, ki jih med ljudmi prenašajo Anopheles komarji, v komarje prvotno v neaktivni obliki prenesejo iz človeka. Če bi torej z določenimi substancami preprečili prenos parazita v komarje, bi s tem onemogočili raznašanje aktiviranega parazita v človeški populaciji. Delves, M. J. in sodelavci so v omenjeni raziskavi za izhodišče vzeli 'Global Health Chemical Diversity Library' (GHCDL), knjižnico 68 689 različnih spojin s proti-malarijskim potencialom. Za postopno oženje nabora spojin in končno identifikacijo najobetavnejših so uporabili številne kriterije in analize v vrstnem redu kot sledi; učinkovitost v majhnih koncentracijah, majhna citotoksičnost za človeške celice, biološka, kemijska in fenotipska analiza, ter dva in vivo testa. S temeljitim pregledom GHCDL so identificirali in analizirali številne obetavne spojine za blokiranje prenosa malarijskih parazitov v komarje. V ožjo selekcijo so sprejeli tri spojine, BPCA, DDD01245291 in DDD01035881. Nato so na podlagi rezultatov in vivo testov za najobetavnejšo spojino določili DDD01035881 in njene analoge, ki prav tako vsebujejo N-4HCS ogrodje.

=== Lena Trnovec: Serotonin lahko regulira izražanje genov v nevronih. ===
Ko govorimo o dednosti in izražanju genov, imamo največkrat v mislih zaporedje nukleotidov v molekuli DNK in spremembe v njem. Vzroki za te spremembe so kompleksni molekularni mehanizmi, med katere spadajo tako kemične modifikacije molekul DNK in RNK kot tudi post-translacijske modifikacije histonov – proteinov, okoli katerih se ovija kromatin. V članku v reviji Nature znanstveniki iz Mount Sinai School of Medicine poročajo, da so histoni lahko modificirani s pomočjo serotonina – proteina, ki je znan predvsem po svoji ključni vlogi v uravnavanju aktivnosti nevronov.Serotonin (tudi 5-hidroksitriptamin ali 5-HT) je biogeni monoamin, ki ima v človeškem organizmu vlogo tkivnega hormona in živčnega prenašalca. Raziskava je razkrila, da serotonin lahko neposredno (brez receptorja) cilja na kromatin preko post-translacijske modifikacije, ki ji pravimo serotonilacija. Prišli so do ugotovitev, da transglutaminaza 2 serotonilira histon H3 na položaju Q5 takrat, ko je položaj K4 trimetiliran. Kombinacija teh dveh post-translacijskih modifikacij se imenuje H3K4me3Q5ser. Ker sta modificirani lizinski in glutaminski ostanek drug ob drugem, je možno, da je stabilnost teh dveh modifikacij soodvisna. Njuna bližina bi lahko tudi pomagala pri funkciji transkripcijskih faktorjev TFIID in posledično vplivala na gensko izražanje.

=== Marjeta Milostnik: Ključ do podaljšane življenjske dobe? Rubicon spremeni delovanje avtofagije med staranjem ===
Avtofagija je proces celične razgradnje, s katerim celica reciklira snovi, ki so odvečne ali poškodovane. Pri tem uporablja lizosomske encime in strukture imenovane avtofagosomi, ki v citoplazmi zajamejo material za razgradnjo in ga dostavijo lizosomom, s katerimi skupaj tvojijo avtofagosome. V predstavljeni raziskavi so prišli do spoznanja, da je delovanje avtofagije s starostjo vpada in s tem povezali povečanje količine proteina Rubicon v celici. Raziskava je pokazala novo vlogo Rubicona, ki je bil doslej znan le kot protein ki interagira z Beclin-1. Ugotovili so, da ima Rubicon ključno vlogo pri regulianju staranja. Z raziskovanjem na organizmih C. elegans, samicah sadne muhe in miših so odkrili, da znižanje Rubicona aktivira avtofagijo, čeprav še vedno ni jasno kako. Skladno s pričakovanji je aktiviranje avtofagije podaljšalo življenjsko dobo, nekje bolj, nekje manj učinkovito. Znižanje nivoja Rubicona je bilo najbolj učinkovito v nevronih (živčnih celicah), saj se je takrat najbolj povečala življenjska doba organizma. Rezultati na miših, skupaj z rezultati na črvih in muhah kažejo, da je znižanje Rubicona v nevronih dovolj, da izboljša starostne fenotipe v organizmih, v primeru C. elegans je znižanje Rubicona zmanjšalo kopičenje proteina v steni telesne mišice, kar je eden od znakov staranja.

===Matevž Drnovšek: Koruzni sirup z visoko vsebnostjo fruktoze pospeši proliferacijo raka pri miših ===
Povečana poraba sladkih pijač je povezana z razširjanjem prekomerne debelosti po svetu, ki je izbruhnila v 80. letih prejšnjega stoletja . V povsem istem časovnem obdobju so znanstveniki zasledili povečanje pojavnosti kolorektalnega raka predvsem med mladimi in odraslimi srednjih let. Ti podatki kažejo na možno povezavo med debelostjo, razvojem kolorektalnega raka in pogostim uživanjem sladkih pijač. Dokazano je, da prekomerno uživanje sladkih pijač povzroča debelost. Debelost pa posledično povečuje tveganje za kolorektalnega raka, za katerim najbolj pogosto zbolevajo moški. Dva dejavnika, ki dokazano vplivata na pospešeno proliferacijo tumorjev sta debelost in presnovni sindrom. Do sedaj pa še ni bilo dokazano, da bi prekomerno uživanje sladkih pijač neposredno vplivalo na proliferacijo tumorjev v črevesju. To povezavo so poskušali znanstveniki odkriti in dokazati z raziskavo na miših, ki so jih hranili z mešanico glukoznega in fruktoznega sirupa.

===Maša Gabrič: Cepivo, s katerim bi lahko izkoreninili otroško paralizo===
Cepiva so najbolj učinkovita metoda kontroliranja virusnih okužb. Dokaz za to je izkoreninjenje črnih koz, močno zmanjšanje okužb s poliovirusom, HPV (Human Papillomavirus), gripo… Poliomielitis ali otroška paraliza je močno nalezljiva bolezen, ki jo povzroča poliovirus in se danes pojavlja le še v redkih državah v razvoju. Trenutno sta v uporabi dve cepivi proti poliomielitisu, OPV (Oral Poliovirus Vaccine), ki je oralno cepivo in vsebuje oslabljen virus ter IPV (Inactivated Poiliovirus Vaccine), ki ga injiciramo v mišico in vsebuje deaktiviran virus. OPV je bil zelo priljubljen, ker omogoča lažji potek masovnih cepilnih akcij, ki jih izvajajo v državah v razvoj, saj ni potrebe po sterilnih iglah. Da bi izkoreninili otroško paralizo pa bomo morali OPV nadomestiti z IPV, saj ima ta v redkih primerih škodljiv, nasprotni učinek, paralizo, povezano s cepivom. IPV je lahko pri optimalni temperaturi (2 – 8°C) hranjeno do 4 leta, vendar pa formula ni stabilna pri temperaturah višjih od 8°C, kar močno otežuje njegovo prenašanje in shranjevanje. Znanstveniki so razvili cepivo, ki je ostalo stabilno po 4 tedenski inkubaciji pri 4, 25 in 40°C ter je induciralo močna nevtralizacijska protitelesa in polno zaščito prodi poliovirusu divjega tipa pri miši.

===Alliana Kolar: Hiperaktivnost možganskih celic bi lahko bila razlog za neučinkovitost antidepresivov===
Klinična depresija je najbolj prevladujoča psihiatrična motnja, za katero trpi vedno več ljudi. Zdravi se jo z različnimi antidepresivi, najpogosteje s selektivnim zaviralcem ponovnega privzema serotonina (SSRI - Selective Serotonin Reuptake Inhibitors), ki deluje tako, da uravnoteži nepravilno presnovo serotonina (5-HT), namreč to je vzrok ali posledica (to nam je zaenkrat še neznano) depresije. Ker se približno 30% pacientov ne odzove na te antidepresive, so znanstveniki hoteli ugotoviti, kaj je razlog za neučinkovitost zdravila. Po osmih tednih zdravljenja pacientov s SSRI, so s tehnologijo induciranih pluripotentnih matičnih celic generirali nevrone pacientov, ki se odzovejo na zdravila, pacientov ki se ne odzovejo na zdravila in popolnoma zdravih posameznikov. Rezultati so pokazali, da je v nevronih pacientov, ki se ne odzovejo na SSRI, v primerjavi z drugima dvema skupinama višja aktivnost delovanja, kar pomeni, da se serotonin hitreje presnavlja, to pa povzroča nižjo koncentracijo serotonina v nevronih. Razlog za hiperaktivnost nevronov je v večjem številu serotonergičnih receptorjev 5-HT7 in 5-HT2A, ki igrajo vlogo pri prenosu serotonina do encima, kjer se razgradi. Ta problem bi lahko rešili z vezavo antagonistov na receptorje, ki zasedejo njihovo mesto in posledično se serotonin ne more vezati nanje, kar ohranja višjo koncentracijo serotonina v nevronih.

===Laura Unuk: Kako HIV-1 protein zavira odgovore imunskega sistema===
HIV ali virus humane imunske pomanjkljivosti povzroča počasi napredujoče kronične bolezni z dolgo dobo inkubacije. Za uspeh zasluženi proteini Vif, Nef, Vpr in Vpu, saj vznemirijo nekatere prirojene imunske senzorje. Znanstveniki so v raziskavah ugotovili novo vlogo Vpu-ja in sicer sposobnost, da prepreči aktivacijo NF-κB. V tej študiji so tako pojasnili (1) globalni vpliv Vpu na izražanje gostiteljskega gena, (2) transkripcijske faktorje, ki jih je usmerila Vpu, in (3) vlogo protiukrepanja tetherina pri imunosupresivni aktivnosti Vpu. Imuno-fluorescenčna mikroskopija je pokazala, da je Vpu-posredovano zaviranje aktivnosti NF-κB povezana z zmanjšano jedrsko translokacijo p65. Z različnimi tehnikami in metodami so pokazali, da Vpu zavira transkripcijo množice NF-κB-inducibilnih gostiteljskih genov s ključnimi vlogami imunskih odgovorih in da Vpu zmanjša izražanje IFN-jev tipa I in drugih pro-vnetnih citokinov. Analiza posameznih genov je pokazala, da Vpu bistveno zmanjša ravni mRNA gostiteljskih restrikcijskih faktorjev. Te ugotovitve kažejo, da Vpu virusa HIV-1 izvaja široko imunsko-zaviralno aktivnost pri okuženih primarnih CD4 + T celicah.

===Jure Povšin: Vpliv položaja celice na njeno obnovo===
Iz preprostega vzorca tkiva rastline, kot je veja ali list, lahko zraste popolnoma nova rastlina. Nove tehnologije sekvenciranja so omogočile izvedbo analize transkriptoma na ravni ene celice, a večina teh metod izgubi informacijo o položaju celice, ki je ključna pri razumevanju regeneracije celic, saj si celice, ki se dotikajo, pošiljajo signale med seboj. Raziskovalci iz Nara Institute of Science and Technology (NAIST) so oblikovali metodo, s katero so lahko iz individualnih živih celic iz nepoškodovanega tkiva izvlekli jedro, ki je vsebovalo RNA, brez da bi ogrožali celične informacije o položaju.To metodo so poimenovali single cell-digital gene expression (1cell-DGE). To je neka vrsta enoceličnega RNA-sekvenciranja , ki uporablja mikromanipulacijo za ekstrahiranje vsebine posamezne žive celice v nepoškodovanem tkivu, medtem ko se zabeleži tudi informacija o njenem položaju. To metodo so uporabili na rastlini Physcomitrella patens. Raziskovalci so izrezali distalno polovico listov te rastline ter takoj po rezu in še enkrat po 24 urah izsesali jedro in okoliško citoplazmo iz posameznih celic listov, ki so se bile na mestu reza ter sintetizirali cDNA iz RNA . Analizirali so RNA iz 31 celic takoj po izrezu in 34 celic 24 ur kasneje. Skupaj je bilo ugotovljenih 6382 diferencialno izraženih genov, od katerih je bilo izraženih 2382 genov v vzorcih odvzetih po 0 urah in 4000 genov v vzorcih odvzetih po 24 urah.

===Žan Fortuna: Molekula, ki bi lahko odstranila virus hepatitisa C===
V zadnjih letih so bili sintetični peptidi obetavni cilji za razvoj zdravil, ki imajo nizke stranske učinke, so stroškovno učinkoviti in dovzetni za racionalno načrtovanje. Peptid Hecate je bil prvotno opisan kot močan bakterijski zaviralec in kasneje kot zdravilo proti raku s funkcijami, povezanimi z lastnostmi lipidne interakcije. Hepatitis C je bolezen, ki napada predvsem jetra in jo povzroča virus hepatitisa C. Virusi, kot je virus hepatitisa C (VHC), imajo življenjski cikel, ki je odvisen od lipidov in bi jih lahko Hecate prizadel na več načinov. Znanstveniki so spremenili strukturo peptida in so na njegovem N-koncu dodali različne radikale in tako spremljali njihove učinke na virus hepatitisa C in citotoksičnost. Hecate, konjugiran z galno kislino, je bil najučinkovitejši derivat peptida Hecate, ki je bil uspešen zaviralec v infekcijskem ciklu HCV. Najobetavnejši vidik pa je bil mehanizem delovanja GA-Hecate, ki je bil povezan z uravnoteženo medsebojno interakcijo lipidov z virusnimi ovojnicami in lipidnimi kapljicami. Ta peptid zavira tako prehod virusa v celico in njegov izhod iz nje, kot tudi zavira podvajanje virusne RNA v celici in izgradnjo snovi, potrebnih za njegovo pravilno delovanje.

===Tim Nograšek: Molekulska proteza za bolnike s cistično fibrozo===
Cistična fibroza je med ljudmi pogosta bolezen, pri kateri pride do okvare proteina CFTR(Cystic Fibrosis Transmembrane conductance Regulator). Omenjeni protein skrbi v epitelnih celicah dihal za pravilen prehod klorovih in hidrogenkarbonatnih ionov. Prehod je lahko onemogočen, če pride da mutacije na 7. kromosomu in posledično prenos anionov ni več omogočen. Da bi preprečili posledice kot so padec pH-ja, višja viskoznost mukusa na apikalni strani epitelnih celic in padec odpornosti proti bakterijam, so raziskovalci z University of Illinois, pod vodstvom Dr. Martin D. Burke odkrili ustrezno molekulsko protezo in sicer Amphotericin B (AmB). AmB je majhna molekula naravnega izvora, ki je zmožna tvorbe ionskih kanalčkov. Do sedaj je bila v zdravstvu znana kot droga za glivične okužbe, raziskave pa so pokazale, da je zmožna nadomestiti protein CFTR in opravljati naloge namesto njega. Raziskovalci so s poskusi na in-vitro tkivih pljuč in in-vivo okuženih pujsih z cistično fibrozo pokazali, da se je raven 〖HCO〗_3 – po dodatku AmB ponovno dvignila na apikalnem delu celic. Posledično se je pH vrednost ponovno vrnila na normalno raven. Uravnovešenost kationov in anionov je omogočila ponoven prehod vode skozi celice in mukus na površini ni bil več tako gost. Tako se je viskoznost zmanjšala in odpornost proti bakterijam dvignila, saj se niso več morale zadrževati v mukusu. AmB je dokazano nadomestila različne tipe mutacij CFTR-ja in je potencialno zdravilo za bolnike z cistično fibrozo.

===Ana Potočnik: Bakteriofagi sprožijo protivirusno imunost in preprečijo odstranitev bakterijske okužbe===
Na mestih bakterijskih okužb so velikokrat prisotni bakteriofagi, a je njihov vpliv na celice sesalcev še dokaj nejasen. V raziskavi so določili patogene vloge nitastega bakteriofaga Pf, ki ga producira bakterija Pseudomonas aeruginosa (Pa), da bi zatrla protibakterijski imunski odziv organizma. Pa je Gram negativna bakterija, ki pogosto okuži dihalne poti, sečila, kri, opekline in rane. Je eden nevarnejših patogenov, saj je že zelo odporna proti antibiotikom, okužba pa je velikokrat smrtonosna. Pf v mišjih in človeških ranah spodbujajo okužbo s Pa, na kar kaže korelacija med starostjo kronične rane, okužene s Pa, in prisotnostjo Pf. Predlagajo model, kjer mišji ali človeški levkocit endocitira bakteriofag Pf, nato pa deli Pf povzročijo, da tolični receptorji, kot je TLR3, preko adapterjev TRIF, ki spodbudijo sintezo interferona tipa 1, posledično inhibirajo sintezo citokinov TNF, in zato omejujejo fagocitozo bakterij Pa ter tako pospešijo in poslabšajo bakterijsko okužbo. Imunski sistem tako deluje protivirusno namesto protibakterijsko. Cepljenje proti Pf zmanjša bakterijsko okužbo s Pa v človeških ali mišjih ranah. Cepljenje proti bakteriofagom predstavlja potencialno strategijo za preprečevanje bakterijskih okužb.

===Tadej Uršič: Proteina, ki navadno ubijeta celico, zatreta listerijo in ne poškodujejo gostiteljske celice===
Protein RIPK3 in njegov navzdoljni efektor MLKL ponavadi regulirata nekroptozo pri virusni okužbi celice. Do nekroptoze pride zaradi fosforilacije RIPK3, ki posledično fosforilira MLKL, ki se zaradi tega oligomerizira. Ta oligomer se vgradi v celično membrano gostiteljske celice, kar povzroči nastanek por v tej membrani in rezultira v litični smrti celie. V raziskavi so raziskovalci univerze North Carolina State University raziskovali primer ko delovanje teh dveh proteinov prepreči nadaljno razmnoževanje bakterije Listeria monocytogenes (listerija) in zraven ne uniči gostiteljske celice. Bakterija listerija je zelo razširjena v naravnem okolju in povzroča listeriozo. Listerioza je bakterijska okužba pri kateri celice listerije prodrejo v celice gastrointestinalnega trakta in se v citoplazmi teh celic namnožijo in sistemsko okužijo organizem. V raziskavi so odkrivali kako vdor bakterije listerija v epitelne celice črevesja miši aktivira pot RIPK3-MLKL, ki uspešno zaustavi nadaljno razmnoževanje listerije in zakaj pri tem ne pride do nekroptične smrti gostiteljske celice. Dokazali so da pri aktivaciji poti RIPK3-MLKL pride do foforilacije MLKL, ki pa se ne oligomerizira ampak se veže na celično membrano listerije, kar prepreči njeno nadaljno razmnoževanje.

===Tina Arnšek: Prvi funkcionalni tarčni inhibitorji arašidovih alergenov===
Alergija je pretirana imunska reakcija na nekatere snovi v okolju, ki običajno nimajo učinka na ljudi. Te snovi imenujemo alergeni. Vezava IgE (imunoglobin E) na specifične molekule, prisotne v hrani, sproži imunski odziv. Kritični korak pri alergijskem odzivu na arašide je vezava arašidovih alergenov na alergen-specifična IgE protitelesa (sIgE), ki so pritrjena na receptorje na površini mastocitov, kar povzroči njihovo zamreženje. To povzroči celično degranulacijo. Znanstveniki so raziskovali specifične sIgE inhibitorje, imenovane kovalentni heterobivalentni inhibitorji (cHBIs), ki selektivno tvorijo kovalentne vezi le z sIgE in tako trajno inhibirajo alergenske epitope. Velik izziv pri razvoju takih inhibitorjev je identifikacija kritičnih imunogenih epitopov izmed velikega števila potencialnih epitopov. V ta namen so razvili testni sistem, ki so ga poimenovali nanoalergeni, ki temelji na nanodelcih in tako identificirali najbolj kritične epitope Ara h 2 in Ara h 6 (imunogena proteina, ki sta najbolj povezana s hudimi alergijskimi reakcijami). S poskusi so znanstveniki ugotovili, da kombinacija le dveh razvitih inhibitorjev epitopov povzroči močno inhibicijo imunskih celic in interakcij arašidovih alergenov. S pridobljenimi informacijami so lahko razvili cHBI in ireverzibilno in selektivno inhibirali arašidove alergene ter preprečili alergijski odziv.

===Maja Mahorič: Spreminjanje odprtih ran v kožo===
Koža je kompleksno zgrajen organ, ki pomaga vzdrževati homeostazo telesa. V primeru poškodb in ran je sposobna obnove in celjenja. Pomembno vlogo imajo celice imenovane keratinocite, ki se v času poškodb odzovejo na stimulatorje iz rane, kar sproži njihovo migracijo in re-epitalizacijo poškodovanega tkiva. Vendar ta proces ni zadosten pri večjih ranah. Zato so M. Kurita in sodelavci z metodo analize s pomočjo mikro mrež primerjali izražanje genov pri človeških keratinocitah in hDFs (human Dermal Fibroblasts) ter hDASCs (Adipose – Derived Stromal Cells) in odkrili 55 transkripcijskih faktorjev in 31 mikroRNA, ki potencialno sodelujejo pri reprogramiranju celic. Te faktorje so v različnih kombinacijah prenesli v celice in opazovali rodove celic in vitro. Najboljše rezultate je predstavljala kombinacija štirih transkripcijskih faktorjev in sicer; DNP63A in GRHL2, ki celice reprogramirata, MYC, ki izboljša učinkovitost reprogramiranja, celične delitve in stratificiranje epitela ter faktor TFAP2A, ki je pospešil rast kolonij. V poskusih in vivo so mišim kirurško odstranili del epidermisa na hrbtu in rano z izolacijskimi komorami izolirali od okoliškega epidermisa, s čimer so simulirali središče večje rane. Transkripcijske faktorje so prenesli v celice in po 28. dneh opazovanja tkivo testirali. Vzgojeno tkivo je bilo zelo podobno epidermisu na robu rane, po daljšem času opazovanja pa se je uspešno zacelilo z robom rane in izražalo histološke karakteristike normalne kože.

===Nastja Feguš: Specifično narejeni proteini lahko pomagajo ustvariti protitelesa proti virusu HIV===
Iskanje cepiva za virus HIV je izjemno težko, saj se genom virusa ves čas spreminja. Da bi lahko ustvarili protitelesa, ki bi vezala virus, morajo znanstveniki najprej prepoznati regije virusa, ki se ne spreminjajo. Virusna ovojnica HIV-a je na določenih mestih glikozilirana. Mesta glikozilacije se združujejo v regije CONEs. Te regije zakrivajo spodaj ležečo virusno ovojnico, ki je glavna tarča protiteles. Ta se zaradi zgoščenih oligosaharidov na teh regijah ne morejo vezati nanjo. Zhu in sodelavci so ugotovili, da se zaradi naravne variacije genov včasih zgodi, da pride do izpada oligosaharidov v regijah CONE in prav te regije, bi lahko bile cilj specifičnih protiteles. Raziskovalci so s pomočjo računalniškega modeliranja oblikovali proteine, ki posnemajo obliko virusne ovojnice. Oblikovali so več različic in presojali primernost le teh s pomočjo različnih simulacij. Najboljše različice so nato izrazili v ''E. coli'' in izvedli podrobne strukturne analize in imunizacijske poskuse. Manjše skupine zajcev so imunizirali z različicami proteinov. Nato so preizkusili ali so v krvi specifična protitelesa, ki bi lahko vezala virus HIV. Dobili so solidne rezultate, saj so določene različice proteinov spodbudile nastanek protiteles, ki lahko vežejo HIV. To je spodbuden začetek nadaljnjih raziskav za iskanje funkcionalnega cepiva za virus HIV.

===Mateja Milošević: Kanabinoidne spojine lahko zavirajo rast celic raka debelega črevesa===
Zaradi nedavnih raziskav marihuane za medicinske namene in povezave z depresijo in tesnobo, znanstveniki vse bolj raziskujejo njenega potenciala. Znanstveniki na Pen State Collegeu so raziskali vpliv kanabinoidnih spojin na kolorektalni rak. Kolorektalni rak je eden od najpogostejših in je bilo ugotovljeno, da je povezan z Wnt/β-katenin poti in da je bilo delovanje endokanabinoidnih receptorjev CB1, CB2 in CB3 ojačeno pri bolezni. Cilj je bil ugotoviti od 370 testiranih sintetičnih kanabinoidnih spojin, katere bi zmanjšale sposobnost preživetja 7 različnih vrst rakavih celic in so z analizo celičnih kultur z mutiranimi Wnt-signali ugotovile, koliko in kako je celica občutljiva na kanabinoide. Med temi 370 testiranimi sintetičnimi kanabinoidnimi spojinami so odkrili 10 spojin, ki zmanjšujejo življenjsko dobo testiranih celic raka debelega črevesa. Študije so tudi pokazale da fitokanabinoida skupina, v kateri sta THC in CBD, imajo omejen učinek na rast rakavih celic. Oba sta bila posebej testirana in sta pokazala da THC in CBD imata zelo slab ali skoraj noben vpliv (pri določeni koncentraciji) na stabilnost in živost rakastih celic, uporabljenih v raziskavi.

===Greta Junger: Blokiranje proteina CD22 obnovi kognitivne sposobnosti pri starih miših===
V naših možganih so poleg nevronov prisotne tudi celice mikroglija, katerih najpomembnejša funkcija je fagocitoza patogenov oziroma odpadnega celičnega materiala, npr. mielinskih fragmentov. Mielinski fragmenti so ostanki mielinskih ovojnic, ki so propadle bodisi zaradi starosti, bodisi zaradi različnih neurodegenerativnih bolezni. Ker naj bi se fagocitotske sposobnosti mikroglij s starostjo poslabšale, je raziskovalce z univerze Stanford University School of Medicine zanimalo, ali obstaja povezava med slabšo fagocitotsko zmožnostjo mikroglij in zmanjšanjem kognitivnih sposobnosti pri starih miših. Najprej so z metodo CRISPR-Cas9 določili gen, katerega izraženost se s starostjo povečuje in ima negativen vpliv na zmožnost fagocitoze mikroglij. Edini, ki je ustrezal temu kriteriju je bil gen CD22, ki kodira istoimenski protein. Ko so v mikroglijah starih miši blokirali protein CD22, so se fagocitotske sposobnosti mikroglij povečale. Enak učinek so dosegli tudi v mikroglijah miši z izbitim genom CD22. Za konec so testirali še vpliv dolgotrajne blokade proteina CD22 na stare miši. Ugotovili so, da se v mikroglijah izrazijo enaki geni, kot so običajno izraženi v mikroglijah mladih miši. Iz rezultatov sklepajo, da dolgotrajno blokiranje proteina CD22 deloma povrne 'mladostne' lastnosti starim mikroglijam. To so potrdili tudi s testi obnašanja, saj so imele starejše miši z izbitim genom CD22 podobne kognitivne sposobnosti kot mlajše z izraženim genom.

===Manca Osolin: Kako lahko mitohondrijski encim sproži celično smrt===
Citokrom c je protein elektronske transportne verige v mitohondriju, ki ima za prostetično skupino hem in sodeluje pri celičnem dihanju. Prav tako pa je citokrom c preko oksidacije kardiolipina, fosfolipida, ki se nahaja zgolj v mitohondrijski membrani, vključen v sprožitev apoptoze oz. programirane celične smrti. V zdravih mitohondrijih se kardiolipin nahaja predvsem na notranji mitohondrijski membrani. Ko pa je oksidiran in se prestavi na zunanjo membrano, sproži apoptozo. V raziskavi so s pomočjo ssNMR spektroskopije primerjali citokrom c v raztopini z na membrano vezanim proteinom, da bi ugotovili, kako vezava na membrano, ki vsebuje povečano količino kardiolipina, vpliva na strukturo in dinamiko tega proteina. Največ perturbacij so zasledili znotraj 70-85 Ω zanke, ki se nahaja blizu mesta A in prekriva hemsko votlino. Na podlagi tega so sklepali, da vezava citokroma c na kardiolipin pri preučevanih pogojih poteče preko mesta A. Nasičena povezava z membrano vključuje skupek šestih molekul kardiolipina, ki tvorijo nanodomeno. Ugotovili so, da razlog za povečano peroksidazno aktivnost citokroma c ni sprememba njegove strukture, temveč povečana dinamika 70-85 Ω zanke, ki odpre dostop do hemske votline in tako omogoči oksidacijo kardiolipina. V raziskavi so dokazali, da citokrom c tako ne zapusti nativnega zvitja, da se spremeni iz prenašalca elektronov v lipidno peroksidazo. Odkritje, da je aktivna oblika citokroma c še vedno zvita, bi lahko omogočilo razvoj zdravil, ki bi preprečila proteinovo oksidacijo kardiolipina.

===Isidora Stevanoska: Črni nanodelci upočasnjujejo rast tumorjev===
Raziskovalci s Tehniške univerze v Münchnu (TUM) so uspeli ustvariti nanodelce, pridobljene iz melaninske celice, ki so izboljšale slikanje tumorjev v živalskem modelu, hkrati pa upočasnili rast tumorja. Melanin iz pigmenta temne kože nas ščiti pred škodljivimi žarki sonca tako, da absorbira svetlobo in jo pretvarja v toploto. Optimiziran kot naravni absorber svetlobe, je zato melanin zelo primeren za povečanje kontrasta za optoakustične posnetke. Medtem, zdravljenje, ki selektivno vsebuje melanin, povzroči lokalno segrevanje, ki ubija tumorske celice. Vendar, nanodelci ki so ustvareni veljajo za obetavno orožje v boju proti tumorjem, ker jih tumorsko tkivo lažje absorbira kot zdrave celice, ker je njihov žilni sistem bolj prepusten. VZM (vezikli zunanjih membran) so razdelili na VZMMel (nosijo gen za tirozinazo) in VZMWT (iz divjih bakterij) skozi več korakov centrifugiranja. Da bo ocenili potencial VZMMel za zdravljenje raka, so izvedli fototermične poskuse na golih miših s tumorjem 4T1. Pri živalih, ki so bile zdravljene intratumuralno in izpostavljene laserju, se je večina tumorskega tkiva zdela nekrotična in tumorska masa skoraj izginila; pri živalih, ki so jih zdravili intravenozno, se je tumorska rast zmanjšala za približno 43%. Rezultati kažejo, da se lahko VZMMel uporablja za optoakustično slikanje in fototerapijo in vivo.

===Špela Sotlar: Vpogled v mehanizem, ki nadzira poškodbe DNA===
Poškodbe DNA se v naših celicah zaradi zunanjih vplivov pojavljajo ves čas. Celice so zato razvile učinkovit mehanizem zaznavanja in popravljanja DNA lezij, imenovan DDR (DNA Damage Response). Ta sproži transkripcijo genov, ki omogočijo popravljanje DNA. Prepisovanje genov v organizmu poteka v več stopnjah. RNA polimeraza II (Pol II) prepisuje gene, ki kodirajo proteine. Pol II se kmalu po začetku transkripcije ustavi zaradi negativnih transkripcijskih elongacijskih faktorjev. Za nadaljnje prepisovanje je potreben pozitivni transkripcijski elongacijski faktor b (P-TEFb), ki omogoči, da se gen do konca prepiše. V celici je večina aktivnosti P-TEFb represirana znotraj 7SK snRNP kompleksa. Raziskovalci so odkrili, da genotoksični stres aktivira P-TEFb preko RNA veznega proteina RBM7, kateri načeloma olajšuje razgradnjo RNA. Fosforiliran RBM7 reagira s 7SK snRNP in sprosti P-TEFb. Tako aktivna kinaza se relocira na kromatin in sproži prepisovanje kratkih, kodirajočih in nekodirajočih verig. Ta transkripcijski odziv je nujen za preživetje celic pod genotoksičnim stresom. Če so posegali v RBM7 – P-TEFb transkripcijsko zaporedje, so celice postale hiperobčutljive na snovi, ki povzročajo poškodbe DNA in so umrle. Preživetje rakavih celic je odvisno od regulatorjev prepisovanja genov, med drugimi tudi kinaze CDK9, ki je sestavna podenota P-TEFb. Raziskovalci so optimistični, da bi lahko s pomočjo teh odkritji kemoterapevtska zdravila kombinirali s farmakološkimi inhibitorji CDK9 in tako povečali njihovo učinkovitost.

===Teo Nograšek: Kako se proteini vgradijo v celično membrano===
Proteini so ena od osnovnih sestavin membran in igrajo veliko vlogo pri delovanju same celice. Vendar poti po katerih se proteini vgrajujejo v membrano nam niso najbolje znane, zato so se raziskovalci iz ETH Zurich odločili prav to raziskati. Kot primer so vzeli bakterijo Escherichia coli pri kateri se na notranjo membrano s pomočjo SecYEG in YidC vgrajujejo proteini. Gledali so vgrajevanje LacY s strani SecYEG, YidC ter SecYEG in YidC, ki sta bila povezana. Opazili so, da YidC proteine na začetku vgrajuje hitreje, nato pa se zelo upočasni, medtem ko je SecYEG konstanten v hitrosti. Prav tako so opazili, da se vgrajevanje pri obeh lahko začne kjerkoli in pri YidC se tako nadaljuje, medtem ko SecYEG vgrajevanje nadaljuje pri sosednjih segmentih glede na prvega. Tako ima YidC 3.628.800 različnih poti za vgraditi 10 segmentni protein, SecYEG pa samo 10. S tem so si razlagali zakaj in vivo YidC vgrajuje krajše proteine in SecYEG daljše. Ko pa SecYEG in YidC sodelujeta skupaj vodstvo prevzame SecYEG in skupaj vgrajujeta zelo podobno kot SecYEG sam. Podobne raziskave bi nam lahko pomagale v medicini, saj antibiotiki pogosto napadejo membranske proteine.

===Maja Trifkovič: Prepoznavanje in vezava RNA s proteinom Staufen2===
Molekule mRNA imajo v celicah pomembno vlogo, saj nosijo zapis za sintezo proteinov. Iz jedra, kjer poteka transkripcija, se morajo prenesti do ustreznega mesta, kjer poteče translacija. Za prenos po celici mRNA tvorijo komplekse, tako imenovane ribonukleoproteinske delce, ki vsebujejo tudi proteine Staufen (Stau). Ti z domenami, ki vežejo dvoverižno RNA (dsRBD), prepoznajo določene sekundarne strukture na RNA in se nanje vežejo. Poznanih je več vrst Stau, ki se razlikujejo predvsem po številu dsRBD in funkcijah, ki jih imajo v različnih celicah in organizmih. V raziskavi so S. Heber in sodelavci s poskusi na mStau2 iz miši in dmStau iz Drosophile poskušali pojasniti mehanizem vezave teh proteinov na mRNA in prišli do pomembnih ugotovitev: in vitro poskusi z mStau2 so pokazali, da dsRBD 1-2 nista nedejavni, kot so mislili do zdaj, ampak sta udeleženi pri vezavi RNA, ter da obe tandemski domeni (dsRBD 1-2 in dsRBD 3-4) skupaj močneje vežeta RNA kot vsaka posebej (nastali kompleks je stabilnejši). Tudi in vivo eksperimenti so potrdili te ugotovitve, saj mStau2 z mutacijama na dsRBD1 in dsRBD2 niso uspeli prenesti mRNA na posteriorni pol oocita Drosophile, kot je to delno uspelo mStau2. Študija je izboljšala razumevanje delovanja proteinov Stau, a so številna vprašanja ostala neodgovorjena, kar pušča prostor za nadaljnje delo na tem področju.

===Tina Logonder: RNA-vezavni protein PUM2 je tarča v boju proti staranju===
Ob staranju pride v organizmih do mnogih sprememb v bioloških procesih. Pomembno vlogo pri staranju ima RNA-vezavni protein Pumilio2 (PUM2), ki deluje kot represor sinteze proteinov in posttranskripcijski regulator. Z vezavo mRNA molekul prepreči njihovo translacijo. Na novo odkrita tarča tega proteina je mRNA MFF. MFF (Mitohondrion Fission Factor) je ključen regulator mitohondrijske cepitve, ki je potrebna za normalno delovanje in obnavljanje mitohondrijev. Visoke koncentracije MFF omogočajo mitofagijo, ki je proces odstranjevanja poškodovanih in nefunkcionalnih mitohondrijev. PUM2 je sprožen s starostjo. Ker se njegova koncentracija v starejših organizmih zviša, veže več mRNA MFF. Preprečena je translacija, v organizmih je manj MFF, okvarjena je mitofagija in delovanje mithondrijev. V celicah se kopičijo veliki, stari in poškodovani mitohondriji. Višje koncentracije PUM2 v celicah so povezane s krajšo življenjsko dobo. Organizmi, ki so jim izbili gen za protein PUM2, so živeli dlje. Izboljšanje proteostaze in mitohondrijske morfologije pa je omogočilo tudi izbitje dela gena, ki vsebuje PBE (Pumilio-Binding Element). PUM2 ne prepozna mRNA molekul, če ne vsebujejo PBE. Zato translacija takšnih mRNA lahko poteka nemoteno. PUM2 je torej potencialna tarča v boju proti staranju. Če bi uspeli zmanjšati koncentracijo tega proteina, bi bilo mogoče obnoviti okvarjeno celično homeostazo, ki je posledica staranja.

TBK2019 Povzetki seminarjev

2019-04-23T21:30:31Z

Ursic Tadej: /* Tadej Uršič: Proteina, ki navadno ubijeta celico, zatreta listerijo in ne poškodujejo gostiteljske celice */

=== Sašo Jakob: Terapija pljučnih bolezni z vdihavanjem mRNA ===
Messenger RNA (mRNA) lahko v znanosti uporabimo tako, da jo vstavimo v žive celice, ki lahko sintetizirajo proteine glede na kodiran zapis v njej. Na ta način lahko sintetiziramo proteine za različne namene, eden pomembnejših je zdravljenje bolezni. V primeru respiratornih bolezni, je administracija zdravil (proteinov) lokalno na pljučno tkivo omejena na zgornje dele dihal (sapnik in bronhiji). Zato so že dolgo v uporabi neinvazivna aerosolna zdravila, ki zdravilo enakomerno razdelijo po celotnem bronhijskem in alveolarnem epitelu. Možnosti uporabe aerosolne mRNA za indukcijo sinteze proteinov v pljučnem epitelu so raziskovali Patel in sodelavci. Na podlagi preteklih raziskav so izbrali nekaj molekul, ki bi lahko sodelovale pri dostavi mRNA do pljučnih celic. Teste so izvajali na različnih vrstah laboratorijskih miši. Po smrti so pregledali vse njihove organe in pri njih ugotavljali prisotnost molekul, ki so jih v tkivu pričakovali. Ugotovili so, da je hiperrazvejen PBAE v kompleksu z želeno mRNA najprimernejši način njene dostave do celic pljučnega epitela. Na koncu so s postopkom liofilizacije, kar je sušenje in zmrzovanje pri zelo nizkih temperaturah, dosegli tudi uporabno življenjsko dobo takšnih zmesi.

=== Maja Kolar: Pomen velikosti aksonskih mitohondrijev v možganih ===
Nevroni spadajo med najbolj polarizirane celice v naravi. To jim omogoča oblikovanje različnih lokaliziranih struktur, kot so akson in dendriti. Možgansko skorjo sestavljajo kortikalni nevroni, v katerih se oblike mitohondrijev razlikujejo glede na lokacijo; v dendritih in somi so dolge, cevaste oblike, medtem ko so v izrastkih aksona veliko krajši in kroglasti. Majhnost aksonskih mitohondrijev je povezana predvsem s fizijo oz. binarno cepitvijo, ki poteka prek oligomerizacije Drp1 proteina iz skupine dinaminov zunanji membrani. Ker je Drp1 citoplazemski protein, se z mitohondrijsko zunanjo membrano veže prek 4 različnih receptorjev, nevroznanstveniki Univerze v Columbiji, Lewis in sodelavci, pa so raziskovali predvsem receptor MFF (ang. mitochondrial fission factor), saj je v kortikalnih nevronih najpogostejši. Ekspresijo MFF gena so Lewis in sodelavci zavirali prek uporabe shRNA (ang. short hairpin RNA) ki je umetno izdelan RNA in se uporablja za RNA posege pri zaviranju ekspresije tarčnih genov. Z raziskavo so dokazali, da MFF nima znatnega vpliva na membranski potencial mitohondrijev in na njihovo skupno sposobnost pridelave ATP, je pa z zmanjšanim delovanjem izrazito vplival na povečanje presinaptičnih mitohondrijev. To je povečalo mitohondrijsko sposobnost absorpcije Ca2+ ionov med nevrotransmisijo, kar je vodilo do zmanjšanega presinaptičnega citoplazemskega kopičenja Ca2+. Posledično se je zmanjšalo sproščanje nevrotransmitorjev v sinaptično špranjo, zmanjšala aksonska razvejanost v možganih in oslabila medsebojna povezanost nevronov.

=== Timotej Zgonik: Vijačna struktura v biomolekulah se lahko razvije na dokaj preprost način ===
Že dolgo časa v biokemiji obstaja problem, kako so iz akiralnih molekul nastali kiralni komplesksi, saj je pri eksperimentih vedno bilo treba dodati kiralni center, da so se ostale molekule pravilno zvile. Raziskovalci Tehnološkega inštituta v Georgiji so izvedli tri eksperimente, ki so demonstrirali tvorbo homokiralnih struktur iz akiralnih komponent. V prvem eksperimentu so pripravili raztopino triaminopirimidina (TAP) in 6-(2,4,6-triokso-1,3,5-triazinan-1-il)heksanojske kisline (CyCo6). Spojini sta se povezali v heksamerne rozete, te pa so se nalagale v stolpiče tako leve in desne kiralnosti. Ko so v drugem eksperimentu v raztopini zamenjali CyCo6 z analogno, a kiralno spojino, je bila kiralnost vseh posledično nastalih struktur enaka. Tudi če je bila le vsaka tisoča molekula CyCo6 zamenjana s kiralnim analogom, so bile strukture še vedno homokiralne. Enako je veljalo tudi, če sta bila v raztopini prisotna enantiomera obeh kiralnosti, a je bil eden v rahlem presežku. Pri tretjem poskusu so rezultate uspeli ponoviti tudi za organske spojine, ki bi na Zemlji lahko bile prisotne pred nastankom življenja, čeprav je bil pri tem bil učinek ojačitve kiralnosti šibkejši, enantiomerski presežek, potreben za homokiralnost, pa večji. Vendarle gre pri tem za prvi primer, ko so spontano nastali analogi nukleotidov povzročili tvorbo homokiralnih struktur.

=== Nina Varda: Kompleksne molekule, ki se zvijajo kot proteini, lahko nastanejo spontano ===
Proteini in nukleinske kisline so ključne za delovanje živih organizmov. Zanje je značilno, da se zvijejo v posebne konformacije, ki določajo njihove funkcije. A načrt po katerem bi se makromolekule zvijale še ni bil odkrit. Tako se je razvilo področje raziskovanja foldamerov (sintetičnih oligomerov, ki se zvijajo v sekundarne in terciarne strukture npr. v vijačnice in plošče). Otto in sodelavci so v svoji raziskavi predstavili kompleksno molekulo, ki lahko nastane spontano. Iz gradnika, ki ga sestavljata aminokislinska in adeninska podenota, so pridobili makrocikel iz 15 gradnikov. 15mer se je tako v kristalni obliki, kot tudi v raztopini zvil, zaradi nekovalentnih interakcij med gradniki. Najbolj opazen strukturni motiv je nalaganje aromatskih obročev v kupe (sekundarne strukture). Ena molekula se zvije v 5 kupov, pri čemer je vsak sestavljen iz treh fenilnih obročev in dveh adeninskih obročev. Ker so kupi med sabo orientirani, je prisotna tudi terciarna struktura. Pri nekaterih foldamerih so že bile odkrite katalitske in inhibitorne lastnosti. Ker so foldameri, ki so zaradi svoje terciarne zgradbe relativno kompleksni, sposobni spontanega nastanka, je možno, da so se pojavili in imeli pomembno vlogo že v zgodnjih fazah nastanka življenja.

===Anja Konjc: Nanodelci v boju proti raku===

Nanodelci postajajo čedalje pomembnejši pri razvoju zdravil, saj imajo določene posebnosti, ki omogočajo tarčno usmerjanje zdravil in zmanjševanje njihovih stranskih učinkov (npr. pri kemoterapiji). Vendar so predhodne raziskave pokazale določene pomanjkljivosti. S sintezo posebnega ščita, imenovanega proteinski koronski ščit (PCS), so raziskovalci rešili te omejitve. Ugotovili so namreč, da PCS zmanjša interakcije nanodelcev s serumskimi proteini in omogoči, da makrofagi teh delcev ne fagocitirajo. Tako nanodelci ostanejo več časa v krvi in prenesejo zdravila na ciljno mesto (npr. v tumorje). Nanodelci so namreč sposobni prenašati sorazmerno velike količine molekul (npr. zdravil), ki jih vstavimo v njihove pore. Znanstveniki so PCS sintetizirali tako, da so nanodelce prevlekli s posebnimi proteini. Obnašanje tako prevlečenih nanodelcev so opazovali z različnimi poskusi. Ko so mišim vbrizgali različne nanodelce, so ugotovili, da so se v tumorjih najbolj nakopičili tisti s PCS. To je dokazalo hipotezo, da lahko ti nanodelci uspešno prinesejo zdravila v tumorje, ne da bi pri tem prišlo do imunskega odziva, torej fagocitoze delcev. Zato bodo tudi v prihodnje nanodelci s PCS imeli pomembno vlogo pri zdravljenju različnih obolenj, ne le rakavih, saj povečujejo učinkovitost zdravljenja.

=== Oskar Nemec: Shizofrenija je povezana z nenavadnim imunskim odzivom na virus Epstein-Barr ===
Ustanovi Johns Hopkins Medicine in Sheppard Pratt Health System sta izvedli raziskavo, ki je pokazala, da imajo ljudje s shizofrenijo povečano količino protiteles proti virusu Epstein-Barr (VEB). Gre za herpesvirus, ki lahko povzroči infekcijsko mononukleozo. Za povečan imunski odziv je morda krivo dejstvo, da shizofrenija spremeni imunski sistem pacientov in jih naredi bolj občutljive na virus ali pa okužba poveča tveganje za izoblikovanje shizofrenije. Študijo so izvedli na 743 osebah - 432 je bilo obolelih za shizofrenijo, 311 pa jih je bilo zdravih. Najprej so izmerili količino protiteles proti komponentam virusa in primerjali količino protiteles med zdravo skupino in shizofreniki. Ugotovili so, da imajo shizofreniki od 1.7 do 2.3-krat večjo verjetnost, da imajo povečano količino protiteles proti VEB. Merili so tudi količino protiteles proti ostalim podobnim virusom, ampak pri shizofrenikih niso ugotovili odstopanja od zdrave skupine. Nato so proučevali DNA udeležencev ter ugotovili, da če ima dana oseba povečano količino protiteles proti VEB in tudi genetsko dovzetnost za shizofrenijo, je verjetnost da je ta oseba v skupini shizofrenikov osemkrat večja kot pa verjetnost, da je oseba zdrava. Ker ni pravih zdravil proti virusu, je pomembno, da odkrijejo, kako preprečiti delitev virusa. Povečano razumevanje delovanja infekcije z virusom VEB nam lahko morda pomaga pri zdravljenju shizofrenije.

=== Vivian Nemanič: Zmanjšanje stranskih učinkov kemoterapije z absorpcijsko napravo ===
Zdravila, ki jih uporabljamo za kemoterapijo, imajo veliko stranskih učinkov na naše telo. Da pa da zdravila delovala, so potrebne zelo velike količine, ki pa ne morejo ostati samo na tumorju oz. na prizadetem organu. V tej študiji so skušali ugotoviti kako bi preprečili, da zdravila zakrožijo po celem telesu in rešitev bi lahko bila absorpcijska naprava, ki bi nase vezala zdravilo iz krvi in tako pravzaprav absorbirala do 70% zdravila, ki ni ostalo v tumorju. To napravo bi izdelali s 3D tiskalnikom, zato da bi bila optimalne oblike in velikosti in bi se popolnoma prilegala žili. Eksperiment so izvedli na prašičih za primer jetrnega raka in bil je zelo uspešen. Verjetno bi absorpcijska naprava delovala tudi pri drugih vrstah raka in pri različnih zdravilih za kemoterapijo, poleg tega pa je pomembno da naprava ne ovira krvnega obtoka ali povzroče tromboze. Torej je varna za naše telo, saj naj ne bi imela nobenih negativnih učinkov na delovanje našega telesa, saj jo po približno eni uri po začetku kemoterapije vzamemo iz telesa, saj hitro opravi svojo nalogo. Naprava bi lahko postala zelo pomembna tudi pri odstranjevanju toksinov pri bakterijskih okužbah, okoljskih toksinov, ali pa tudi samih celic, ki bi jih ujeli na podlagi specifičnih kemijskih, fizikalnih ali bioloških značilnosti.

=== Kim Glavič: Preveč popravljanja DNA lahko poškoduje tkiva ===
Zaradi nenehnega nastajanja poškodb DNA, ki jih povzročajo okoljski dejavniki, stranski produkti celičnega metabolizma ali pa kemoterapevtiki (npr. alkilirajoče snovi), so se razvili različni popravljalni mehanizmi, ki te napake popravljajo in skrbijo za zaščito zdravih tkiv. Eden takih mehanizmov je tudi popravljanje z izcepom baze (BER), ki v večini celic učinkovito odstrani napake. V nekaterih celicah, ki vsebujejo večje količine DNA-glikozilaze (AAG) pa njegova prevelika aktivnost povzroči kaskado dogodkov, kateri vodijo do celične smrti. Raziskovalci so ugotovili, da je povzročena degeneracija celic odvisna tako od količine AAG kot tudi od spola organizma ter, da sta pri propadanju teh celic prisotni dve vrsti celičnih smrti in sicer apoptoza (genetsko kontrolirana programirana celična smrt) ter nekroza (poteče kadar celica propade zaradi poškodbe). Pri slednji se med procesom propadanja izloča protein, ki posredno vpliva na nastanek vnetne reakcije torej prodiranja makrofagov na mesto propadajočih celic. TI makrofagi pa vplivajo na nastanek zelo reaktivnih kisikovih spojin, katere povzročijo še več poškodb DNA. Zaradi tega se aktivnost AAG še poveča, kar pa povzroči še večjo količino propadlih celic.

=== Ela Sabadin: Genska terapija lahko ozdravi prirojeno gluhost pri miših ===
Znanstveniki so uspeli obnoviti sluh v odrasli miši modela DFNB9 gluhosti – motnja sluha, ki predstavlja enega najbolj pogostih primerov genetsko prirojene gluhosti. Posamezniki z DFNB9 so popolnoma gluhi in imajo pomanjkanje gena za kodiranje otoferlina (pri ljudeh je kodiran z otof genom), proteina, ki je bistven za prenašanje zvočnih informacij v slušno-senzoričnih sinapsah. Z injeciranjem tega gena v bolne miši, so znanstveniki uspešno obnovili funkcijo slušne sinapse in povrnili sluh na skoraj normalno stopnjo. Genska terapija na podlagi AAV (adeno-associated virus) je obetajoča terapevtska možnost za zdravljenje gluhosti, vendar je njena vloga omejena s potencialno ozkim terapevtskim oknom. Kakorkoli, ker je AAV omejil kapaciteto paketa DNA (približno 4,7 kilobaz), je zahtevno uporabiti to tehniko za gene, katerih regija kodiranja (cDNA) presega 5 kb, kot je na primer gen za kodiranje otoferlina, ki ima regijo kodiranja dolgo 6 kb. Znanstveniki so premagali to oviro s prilagajanjem AAV pristopa, znanega kot dvojna AAV strategija. Rezultati, doseženi s strani znanstvenikov, kažejo na to, da ja terapevtsko okno za prenos lokalnih genov pri pacientih z DFNB9 prirojeno gluhostjo lahko širše kot zgolj ideja in ponuja upe za razširitev teh ugotovitev na ostale tipe gluhosti.

=== Aleksandra Rauter: Izolirana bakterija črevesne flore in njena možna povezava z depresijo ===
Črevesna flora je kompleksni mikrobni ekosistem v gastrointestinalnem traktu sesalcev. Vpliva na mnoge pomembne funkcije gostitelja, vpliva pa tudi na živčni sistem. V sami raziskavi so se osredotočili na rastne faktorje, ki vplivajo na celično delitev, proliferacijo. Zaradi odsotnosti rastnih faktorjev v umetnih medijih, je večina bakterij še negojenih, kar ovira naše razumevanje njihovih bioloških vlog. V študiji so z uporabo kokulture izolirali bakterijo KLE1738, ki je za svojo rast potrebovala prisotnost bakterije Bacteroides fragilis. Analiza supernatanta B. fragilis je vodila v izolacijo rastnega faktorja. To je bila GABA (Gamma AminoButyric Acid), ki je glavni nevrotransmiterski inhibitor v centralnem živčnem sistemu. Na podlagi spremenjenih vrednosti GABA v odvisnosti od antibiotikov in prisotnosti mikroorganizmov, so prišli do zaključka, da je črevesna flora posredno povezana tudi z različnimi boleznimi. Raziskali so, kako ševilčnost B. fragilis vpliva na nevronsko mrežo in povezavo med posameznimi regijami v možganih. Rezultati so pokazali, da zmanjšano število bakterij obratno korelira s funkcionalno povezavo med posameznimi možganskimi regijami. Prekrivanje teh z regijami limbičnega sistema je vplivalo na čustvene odizve. Z izolirano bakterijo KLE1738 niso našli nobene povezave. Dejstvo, da številčnost bakterij Bacteroides (in posledično vrednosti GABA) vpliva na fiziologijo možganskih regij, so potrdile tudi ostale študije. Raziskovalci so mnenja, da je to prvi korak k razumevanju te povezave.

=== Ana Babnik: Kako nas okuži določena vrsta bakterij? ===
Znano je, da Gram negativne bakterije v veziklih zunanje membrane transportirajo toksine, zaradi katerih zbolimo. O mehanizmu nastanku veziklov zunanje membrane se do sedaj ni vedelo veliko, predlaganih pa je bilo nekaj teorij biogeneze teh veziklov. Raziskovalcem iz Binghamton University v New Yorku je uspelo odkriti mehanizem, kako bakterije ''Pseudomonas aeruginosa'' komunicirajo med sabo preko majhnih molekul ''Pseudomonas quinolone signal'' (PQS). Ta bakterija je pomembna, saj je predmet mnogih raziskav in pri živalih, rastlinah in ljudeh povzroča hude okužbe. Molekula PQS se preko več korakov vgradi v vrhnji sloj zunanje membrane, s tem asimetrično poveča membrano in povzroči uvihanje. Li in sodelavci so s simulacijami, pri katerih so približali molekulo na 1 nm (trajanje 300 ns ali 500 ns), dokazali, da pri tem delujejo močne vodikove vezi med fosfatno skupino membrane in funkcionalnimi skupinami PQS, ki pomagajo pri spontani umestitvi v membrano. Z meritvami minimalne razdalje med vrhnjim slojem in PQS, ki je znašal 1,35 nm, so potrdili izjemno stabilnost faze vezave molekule na površino. Odkrili pa so tudi spremembo iz odprte v zaprto konformacijo PQS, ki zmanjša odbojne sile pri penetraciji vrhnjega dela membrane. Sklepajo, da bi tak model komunikacije bakterij lahko obstajal še pri drugih vrstah Gram negativnih bakterij. Spoznanja raziskave pa prinašajo boljše razumevanje mehanizmov biogeneze membranskih veziklov, ki raziskovalcem pomagajo razumeti interakcije med več vrstami ter tako posledično iskati rešitve za preprečitev potencialnih okužb.

=== Karmen Ferjan: Sestavina zelenega čaja, ki pomaga siRNA zdrsniti v celico ===
Glavni problem pri kliničnem prenosu siRNA v zdravilih je dostava v citosol. Mnogi polimeri so bili razviti za ta prenos siRNA, ampak noben hkrati ni ustrezal, bili so premalo učinkoviti ali pa preveč toksični. Članek objavljen v reviji ACS central Science poroča o preprosti strategiji za izgradnjo nanodelcev v obliki jedra z lupino, ki je zelo učinkovita za dostavo siRNA. Nanodelec je pripravljen z entropijsko-gnanim kompleksom siRNA in sestavine zelenega čaja EGCG, ter je obložen z polimeri nizke molekulske mase. Poskusi so bili izvedeni z šestimi različno razvejanimi naravnimi in sintetičnimi polimeri. Izdelan nanodelec je imenovan GNP (Green Nanoparticle). Ta strategija lajša polimerom zgoščevanje siRNA v enoten nanodelec, ki lažje dostopa v celico kot siRNA brez catechina. Zgoščevanje dokažemo z drugačno barvo fluresciranj v prisotnosti EtBr. Namen uporabe GNP je lajšanje bolezenskih stanj kot je na primer kronično črevesno vnetje. Poskusi uporabe so bili izvedeni na HeLa celicah ter na miših. EGCG je z antioksidantskimi, proti-vnetnimi, antibakterijskimi in proti-rakotvornimi učinki navdihujoč za lokalno zdravljenje različnih bolezni.

=== Maša Andoljšek: Zrele človeške celice lahko spremenijo svojo funkcijo ===
Poznamo diferenciacijo zrelih celic pri rastlinah, nekaterih živalih, manj pa pri sesalcih. Splošno velja, da človeške odrasle matične celice ne morejo spremeniti svoje funkcije. Raziskava je bila na temo plastičnosti, to pomeni spreminjanje naloge zrele celice. Raziskovali so, ali lahko celice alfa (proizvajalke glukagona) ali celice gama (proizvajalke pankreatičnega polipeptida), ki se nahajajo v Langerhansovih otočkih trebušne slinavke, spremenijo svojo funkcijo in začnejo proizvajati inzulin, kot celice beta. Raziskava je potekala in vitro, nato pa še in vivo, saj so psevdootočke, spremenjenih celic z transkripcijskimi faktorji(Pdx1, Mafa in Nkx6-1), transplantirali v miši. Sprva so celicam alfa dodali zeleni fluorescenčni protein in zgodilo se ni nič, nato so ob dodatku Pdx1 in Mafa začele proizvajati največ inzulina, ter tudi nekatere gene celic beta. Čez nekaj tednov so proizvajale le še inzulin. Potrdili so diferenciacijo celic alfa in gama in vitro. Prilagajanje je bilo s časom čedalje bolj uspešno. Celice alfa in vivo so postale uspešne proizvajalke inzulina in ob transplantaciji psevdodotočkov celic alfa zdravih donorjev so ozdravili diabetes pri miši. Ugotovili so, da so se celice hitreje spremenile in vivo, kot in vitro. Da bi ugotovitve te raziskave postale del zdravljenja je potrebno še veliko, bi pa lahko bilo to zdravljenje uspešnejše od zdravljenja diabetesa danes.

=== Nika Vegelj: Nove poti iskanja funkcionalnega zdravila za virus HIV ===
Virus HIV spada v družino retrovirusov, njegov genom pa je sestavljen iz dveh enojnih vijačnic RNA. Virus HIV primarno okuži celice, ki so pomembne pri imunskem odzivu, to so CD4+ T celice. Problem virusa HIV je ta, da se ga telo ne more znebiti zgolj s tvorbo protiteles, saj ostane integriran v genomu obolelega. Okužba z virusom HIV nato sproži odmiranje celic, ter apoptozo neokuženih celic, ki pridejo v stik z okuženimi. Zmanjšanje števila CD4+ T limfocitov pa vodi do nezadostnega celično posredovanega imunskega odziva. Funkcionalno zdravilo za virus HIV zahteva, da si organizem ponovno zgradi imunski sistem. Virus HIV primarno okuži celice, ki so pomembne pri imunskem odzivu, to pa so CD4+ T limfociti. Ko virus okuži CD4+ T limfocite, se lahko aktivno deli, da proizvede čim več novih virusov ali pa gre v stanje mirovanja. Znanstveniki so z raziskavo prikazali, da stimulacija CD4 T limfocitov z anti - α4 β7 antitelesi lahko modulirajo količino cofilina in popravijo defekt migracije T limfocitov, ki ga je povzročila hiperaktivacija cofilina. Znanstveniki so torej s to raziskavo odkrili nove možnosti za testiranje novih terapevtikov, ki bi obnovili sistem za migracijo T celic ter repopulacijo tkiv za rekonstrukcijo imunskega sistema in posledično nadzora nad virusom.

=== Tevž Levstek: Odkritje, ki izboljša razumevanje, kako se nekateri virusi množijo ===
Osnovno razumevanje razmnoževanja virusov domneva, da določen virus okuži eno celico, ki pa naprej proizvede nove viruse in tako nadaljuje z okužbo sosednjih celic. Obstajajo pa tudi drugačni, večdelni virusi. Tovrstni virusi ne vsebujejo vsega dednega zapisa v le eni kapsidi, ampak so segmenti dednega materiala razporejeni po virusni populaciji. Omenjeni segmenti navadno zapisujejo različne, zaključene enote genskega zapisa, raziskovalci pa so v tem primeru uporabili virus, ki je imel 8 genskih segmentov. Ker je zelo majhna možnost, da bi vseh osem segmentov okužilo isto celico, so raziskovalci preverili, ali ti med sabo pri vstopanju v celice kakor koli vplivajo, da bi se ta možnost povečala. Ugotovili so, da se to ne dogaja in da dejansko skoraj nobena celica ne dobi vseh virusovih segmentov. Nadalje so raziskali, ali se sploh lahko razmnožujejo virusi iz celice, ki nima vseh genskih segmentov. Pokazali so, da v celicah, ki imajo določen virusni segment, nimajo pa segmenta z geni za replikacijo, ta vseeno poteka. Pojavijo se tudi proteini, ki jih ne zapisuje segment v celici, ampak segment v sosednji celici. Čeprav direktno niso dokazali, da bi virusovi proteini potovali iz ene celice v drugo, je dokazano, da se nekako pojavijo v celicah, ki zanje ne vsebujejo genskega zapisa, če katera od celic poleg ta zapis vsebuje. To pomeni, da najverjetneje med okuženimi celicami poteka transport ali dovršenih proteinov ali pa molekul mRNA, ki te beljakovine zapisujejo.

=== Michelle Oletič: Naivni makrofagi ===
Plazminogen aktivator zaviralec-1 (PAI-1) ima pro-tumorigenično funkcijo preko pro-angiogene in anti-apoptotične aktivnosti. V novi študiji je DeClerckova ekipa pokazala, da rakaste celice uporabljajo PAI-1, da prelisičijo imunski sistem telesa v podporo raku. Raziskava Los Angelske otroške bolnišnice z Yves DeClerck načelu je bila namenjena dokazovanju, da PAI-1 spodbuja rekrutiranje in M2 polarizacijo monocitov oz. makrofagov prek različnih strukturnih domen. Eni od teh dveh sta njegova LRP1 interakcijska domena in uPA interakcijska domena, ki pospešuje polarizacijo makrofagov M2 in indukcijo aktivacijske poti avtokrinega interlevkina (IL) -6 / STAT3. Raziskava, ki je potekala in vivo na miših je pokazala zadovoljive rezultate, da je izražanje PAI-1 povezano s povečano tumorigenostjo, povečano prisotnostjo M2 makrofagov, višjimi nivoji IL-6 in povečano fosforilacijo STAT3 v makrofagih. Močne pozitivne povezave med ekspresijo PAI-1, IL-6 in CD163 (M2 marker) so bile ugotovljene tudi z analizo podatkov več kot 11.000 vzorcev bolnikov z različnimi vrstami rakov pri ljudeh. Ti podatki skupaj zagotavljajo dokaze za mehanizem, ki pojasnjuje pro-tumogerično dejavnost pri raku. Tako odkritje je izrednega pomena pri zdravljenju raka in velik prvi korak k načinu odkrivanja novih možnosti.

=== Ana Vičič: Zdravila naslednje generacije, ki bi ovirala prenos malarijskega parazita v komarje ===
Za razumevanje pristopa znanstvenikov k problemu malarije moramo vedeti, da se infekcijske celice malarijskega parazita P. falciparum, ki jih med ljudmi prenašajo Anopheles komarji, v komarje prvotno v neaktivni obliki prenesejo iz človeka. Če bi torej z določenimi substancami preprečili prenos parazita v komarje, bi s tem onemogočili raznašanje aktiviranega parazita v človeški populaciji. Delves, M. J. in sodelavci so v omenjeni raziskavi za izhodišče vzeli 'Global Health Chemical Diversity Library' (GHCDL), knjižnico 68 689 različnih spojin s proti-malarijskim potencialom. Za postopno oženje nabora spojin in končno identifikacijo najobetavnejših so uporabili številne kriterije in analize v vrstnem redu kot sledi; učinkovitost v majhnih koncentracijah, majhna citotoksičnost za človeške celice, biološka, kemijska in fenotipska analiza, ter dva in vivo testa. S temeljitim pregledom GHCDL so identificirali in analizirali številne obetavne spojine za blokiranje prenosa malarijskih parazitov v komarje. V ožjo selekcijo so sprejeli tri spojine, BPCA, DDD01245291 in DDD01035881. Nato so na podlagi rezultatov in vivo testov za najobetavnejšo spojino določili DDD01035881 in njene analoge, ki prav tako vsebujejo N-4HCS ogrodje.

=== Lena Trnovec: Serotonin lahko regulira izražanje genov v nevronih. ===
Ko govorimo o dednosti in izražanju genov, imamo največkrat v mislih zaporedje nukleotidov v molekuli DNK in spremembe v njem. Vzroki za te spremembe so kompleksni molekularni mehanizmi, med katere spadajo tako kemične modifikacije molekul DNK in RNK kot tudi post-translacijske modifikacije histonov – proteinov, okoli katerih se ovija kromatin. V članku v reviji Nature znanstveniki iz Mount Sinai School of Medicine poročajo, da so histoni lahko modificirani s pomočjo serotonina – proteina, ki je znan predvsem po svoji ključni vlogi v uravnavanju aktivnosti nevronov.Serotonin (tudi 5-hidroksitriptamin ali 5-HT) je biogeni monoamin, ki ima v človeškem organizmu vlogo tkivnega hormona in živčnega prenašalca. Raziskava je razkrila, da serotonin lahko neposredno (brez receptorja) cilja na kromatin preko post-translacijske modifikacije, ki ji pravimo serotonilacija. Prišli so do ugotovitev, da transglutaminaza 2 serotonilira histon H3 na položaju Q5 takrat, ko je položaj K4 trimetiliran. Kombinacija teh dveh post-translacijskih modifikacij se imenuje H3K4me3Q5ser. Ker sta modificirani lizinski in glutaminski ostanek drug ob drugem, je možno, da je stabilnost teh dveh modifikacij soodvisna. Njuna bližina bi lahko tudi pomagala pri funkciji transkripcijskih faktorjev TFIID in posledično vplivala na gensko izražanje.

=== Marjeta Milostnik: Ključ do podaljšane življenjske dobe? Rubicon spremeni delovanje avtofagije med staranjem ===
Avtofagija je proces celične razgradnje, s katerim celica reciklira snovi, ki so odvečne ali poškodovane. Pri tem uporablja lizosomske encime in strukture imenovane avtofagosomi, ki v citoplazmi zajamejo material za razgradnjo in ga dostavijo lizosomom, s katerimi skupaj tvojijo avtofagosome. V predstavljeni raziskavi so prišli do spoznanja, da je delovanje avtofagije s starostjo vpada in s tem povezali povečanje količine proteina Rubicon v celici. Raziskava je pokazala novo vlogo Rubicona, ki je bil doslej znan le kot protein ki interagira z Beclin-1. Ugotovili so, da ima Rubicon ključno vlogo pri regulianju staranja. Z raziskovanjem na organizmih C. elegans, samicah sadne muhe in miših so odkrili, da znižanje Rubicona aktivira avtofagijo, čeprav še vedno ni jasno kako. Skladno s pričakovanji je aktiviranje avtofagije podaljšalo življenjsko dobo, nekje bolj, nekje manj učinkovito. Znižanje nivoja Rubicona je bilo najbolj učinkovito v nevronih (živčnih celicah), saj se je takrat najbolj povečala življenjska doba organizma. Rezultati na miših, skupaj z rezultati na črvih in muhah kažejo, da je znižanje Rubicona v nevronih dovolj, da izboljša starostne fenotipe v organizmih, v primeru C. elegans je znižanje Rubicona zmanjšalo kopičenje proteina v steni telesne mišice, kar je eden od znakov staranja.

===Matevž Drnovšek: Koruzni sirup z visoko vsebnostjo fruktoze pospeši proliferacijo raka pri miših ===
Povečana poraba sladkih pijač je povezana z razširjanjem prekomerne debelosti po svetu, ki je izbruhnila v 80. letih prejšnjega stoletja . V povsem istem časovnem obdobju so znanstveniki zasledili povečanje pojavnosti kolorektalnega raka predvsem med mladimi in odraslimi srednjih let. Ti podatki kažejo na možno povezavo med debelostjo, razvojem kolorektalnega raka in pogostim uživanjem sladkih pijač. Dokazano je, da prekomerno uživanje sladkih pijač povzroča debelost. Debelost pa posledično povečuje tveganje za kolorektalnega raka, za katerim najbolj pogosto zbolevajo moški. Dva dejavnika, ki dokazano vplivata na pospešeno proliferacijo tumorjev sta debelost in presnovni sindrom. Do sedaj pa še ni bilo dokazano, da bi prekomerno uživanje sladkih pijač neposredno vplivalo na proliferacijo tumorjev v črevesju. To povezavo so poskušali znanstveniki odkriti in dokazati z raziskavo na miših, ki so jih hranili z mešanico glukoznega in fruktoznega sirupa.

===Maša Gabrič: Cepivo, s katerim bi lahko izkoreninili otroško paralizo===
Cepiva so najbolj učinkovita metoda kontroliranja virusnih okužb. Dokaz za to je izkoreninjenje črnih koz, močno zmanjšanje okužb s poliovirusom, HPV (Human Papillomavirus), gripo… Poliomielitis ali otroška paraliza je močno nalezljiva bolezen, ki jo povzroča poliovirus in se danes pojavlja le še v redkih državah v razvoju. Trenutno sta v uporabi dve cepivi proti poliomielitisu, OPV (Oral Poliovirus Vaccine), ki je oralno cepivo in vsebuje oslabljen virus ter IPV (Inactivated Poiliovirus Vaccine), ki ga injiciramo v mišico in vsebuje deaktiviran virus. OPV je bil zelo priljubljen, ker omogoča lažji potek masovnih cepilnih akcij, ki jih izvajajo v državah v razvoj, saj ni potrebe po sterilnih iglah. Da bi izkoreninili otroško paralizo pa bomo morali OPV nadomestiti z IPV, saj ima ta v redkih primerih škodljiv, nasprotni učinek, paralizo, povezano s cepivom. IPV je lahko pri optimalni temperaturi (2 – 8°C) hranjeno do 4 leta, vendar pa formula ni stabilna pri temperaturah višjih od 8°C, kar močno otežuje njegovo prenašanje in shranjevanje. Znanstveniki so razvili cepivo, ki je ostalo stabilno po 4 tedenski inkubaciji pri 4, 25 in 40°C ter je induciralo močna nevtralizacijska protitelesa in polno zaščito prodi poliovirusu divjega tipa pri miši.

===Alliana Kolar: Hiperaktivnost možganskih celic bi lahko bila razlog za neučinkovitost antidepresivov===
Klinična depresija je najbolj prevladujoča psihiatrična motnja, za katero trpi vedno več ljudi. Zdravi se jo z različnimi antidepresivi, najpogosteje s selektivnim zaviralcem ponovnega privzema serotonina (SSRI - Selective Serotonin Reuptake Inhibitors), ki deluje tako, da uravnoteži nepravilno presnovo serotonina (5-HT), namreč to je vzrok ali posledica (to nam je zaenkrat še neznano) depresije. Ker se približno 30% pacientov ne odzove na te antidepresive, so znanstveniki hoteli ugotoviti, kaj je razlog za neučinkovitost zdravila. Po osmih tednih zdravljenja pacientov s SSRI, so s tehnologijo induciranih pluripotentnih matičnih celic generirali nevrone pacientov, ki se odzovejo na zdravila, pacientov ki se ne odzovejo na zdravila in popolnoma zdravih posameznikov. Rezultati so pokazali, da je v nevronih pacientov, ki se ne odzovejo na SSRI, v primerjavi z drugima dvema skupinama višja aktivnost delovanja, kar pomeni, da se serotonin hitreje presnavlja, to pa povzroča nižjo koncentracijo serotonina v nevronih. Razlog za hiperaktivnost nevronov je v večjem številu serotonergičnih receptorjev 5-HT7 in 5-HT2A, ki igrajo vlogo pri prenosu serotonina do encima, kjer se razgradi. Ta problem bi lahko rešili z vezavo antagonistov na receptorje, ki zasedejo njihovo mesto in posledično se serotonin ne more vezati nanje, kar ohranja višjo koncentracijo serotonina v nevronih.

===Laura Unuk: Kako HIV-1 protein zavira odgovore imunskega sistema===
HIV ali virus humane imunske pomanjkljivosti povzroča počasi napredujoče kronične bolezni z dolgo dobo inkubacije. Za uspeh zasluženi proteini Vif, Nef, Vpr in Vpu, saj vznemirijo nekatere prirojene imunske senzorje. Znanstveniki so v raziskavah ugotovili novo vlogo Vpu-ja in sicer sposobnost, da prepreči aktivacijo NF-κB. V tej študiji so tako pojasnili (1) globalni vpliv Vpu na izražanje gostiteljskega gena, (2) transkripcijske faktorje, ki jih je usmerila Vpu, in (3) vlogo protiukrepanja tetherina pri imunosupresivni aktivnosti Vpu. Imuno-fluorescenčna mikroskopija je pokazala, da je Vpu-posredovano zaviranje aktivnosti NF-κB povezana z zmanjšano jedrsko translokacijo p65. Z različnimi tehnikami in metodami so pokazali, da Vpu zavira transkripcijo množice NF-κB-inducibilnih gostiteljskih genov s ključnimi vlogami imunskih odgovorih in da Vpu zmanjša izražanje IFN-jev tipa I in drugih pro-vnetnih citokinov. Analiza posameznih genov je pokazala, da Vpu bistveno zmanjša ravni mRNA gostiteljskih restrikcijskih faktorjev. Te ugotovitve kažejo, da Vpu virusa HIV-1 izvaja široko imunsko-zaviralno aktivnost pri okuženih primarnih CD4 + T celicah.

===Jure Povšin: Vpliv položaja celice na njeno obnovo===
Iz preprostega vzorca tkiva rastline, kot je veja ali list, lahko zraste popolnoma nova rastlina. Nove tehnologije sekvenciranja so omogočile izvedbo analize transkriptoma na ravni ene celice, a večina teh metod izgubi informacijo o položaju celice, ki je ključna pri razumevanju regeneracije celic, saj si celice, ki se dotikajo, pošiljajo signale med seboj. Raziskovalci iz Nara Institute of Science and Technology (NAIST) so oblikovali metodo, s katero so lahko iz individualnih živih celic iz nepoškodovanega tkiva izvlekli jedro, ki je vsebovalo RNA, brez da bi ogrožali celične informacije o položaju.To metodo so poimenovali single cell-digital gene expression (1cell-DGE). To je neka vrsta enoceličnega RNA-sekvenciranja , ki uporablja mikromanipulacijo za ekstrahiranje vsebine posamezne žive celice v nepoškodovanem tkivu, medtem ko se zabeleži tudi informacija o njenem položaju. To metodo so uporabili na rastlini Physcomitrella patens. Raziskovalci so izrezali distalno polovico listov te rastline ter takoj po rezu in še enkrat po 24 urah izsesali jedro in okoliško citoplazmo iz posameznih celic listov, ki so se bile na mestu reza ter sintetizirali cDNA iz RNA . Analizirali so RNA iz 31 celic takoj po izrezu in 34 celic 24 ur kasneje. Skupaj je bilo ugotovljenih 6382 diferencialno izraženih genov, od katerih je bilo izraženih 2382 genov v vzorcih odvzetih po 0 urah in 4000 genov v vzorcih odvzetih po 24 urah.

===Žan Fortuna: Molekula, ki bi lahko odstranila virus hepatitisa C===
V zadnjih letih so bili sintetični peptidi obetavni cilji za razvoj zdravil, ki imajo nizke stranske učinke, so stroškovno učinkoviti in dovzetni za racionalno načrtovanje. Peptid Hecate je bil prvotno opisan kot močan bakterijski zaviralec in kasneje kot zdravilo proti raku s funkcijami, povezanimi z lastnostmi lipidne interakcije. Hepatitis C je bolezen, ki napada predvsem jetra in jo povzroča virus hepatitisa C. Virusi, kot je virus hepatitisa C (VHC), imajo življenjski cikel, ki je odvisen od lipidov in bi jih lahko Hecate prizadel na več načinov. Znanstveniki so spremenili strukturo peptida in so na njegovem N-koncu dodali različne radikale in tako spremljali njihove učinke na virus hepatitisa C in citotoksičnost. Hecate, konjugiran z galno kislino, je bil najučinkovitejši derivat peptida Hecate, ki je bil uspešen zaviralec v infekcijskem ciklu HCV. Najobetavnejši vidik pa je bil mehanizem delovanja GA-Hecate, ki je bil povezan z uravnoteženo medsebojno interakcijo lipidov z virusnimi ovojnicami in lipidnimi kapljicami. Ta peptid zavira tako prehod virusa v celico in njegov izhod iz nje, kot tudi zavira podvajanje virusne RNA v celici in izgradnjo snovi, potrebnih za njegovo pravilno delovanje.

===Tim Nograšek: Molekulska proteza za bolnike s cistično fibrozo===
Cistična fibroza je med ljudmi pogosta bolezen, pri kateri pride do okvare proteina CFTR(Cystic Fibrosis Transmembrane conductance Regulator). Omenjeni protein skrbi v epitelnih celicah dihal za pravilen prehod klorovih in hidrogenkarbonatnih ionov. Prehod je lahko onemogočen, če pride da mutacije na 7. kromosomu in posledično prenos anionov ni več omogočen. Da bi preprečili posledice kot so padec pH-ja, višja viskoznost mukusa na apikalni strani epitelnih celic in padec odpornosti proti bakterijam, so raziskovalci z University of Illinois, pod vodstvom Dr. Martin D. Burke odkrili ustrezno molekulsko protezo in sicer Amphotericin B (AmB). AmB je majhna molekula naravnega izvora, ki je zmožna tvorbe ionskih kanalčkov. Do sedaj je bila v zdravstvu znana kot droga za glivične okužbe, raziskave pa so pokazale, da je zmožna nadomestiti protein CFTR in opravljati naloge namesto njega. Raziskovalci so s poskusi na in-vitro tkivih pljuč in in-vivo okuženih pujsih z cistično fibrozo pokazali, da se je raven 〖HCO〗_3 – po dodatku AmB ponovno dvignila na apikalnem delu celic. Posledično se je pH vrednost ponovno vrnila na normalno raven. Uravnovešenost kationov in anionov je omogočila ponoven prehod vode skozi celice in mukus na površini ni bil več tako gost. Tako se je viskoznost zmanjšala in odpornost proti bakterijam dvignila, saj se niso več morale zadrževati v mukusu. AmB je dokazano nadomestila različne tipe mutacij CFTR-ja in je potencialno zdravilo za bolnike z cistično fibrozo.

===Ana Potočnik: Bakteriofagi sprožijo protivirusno imunost in preprečijo odstranitev bakterijske okužbe===
Na mestih bakterijskih okužb so velikokrat prisotni bakteriofagi, a je njihov vpliv na celice sesalcev še dokaj nejasen. V raziskavi so določili patogene vloge nitastega bakteriofaga Pf, ki ga producira bakterija Pseudomonas aeruginosa (Pa), da bi zatrla protibakterijski imunski odziv organizma. Pa je Gram negativna bakterija, ki pogosto okuži dihalne poti, sečila, kri, opekline in rane. Je eden nevarnejših patogenov, saj je že zelo odporna proti antibiotikom, okužba pa je velikokrat smrtonosna. Pf v mišjih in človeških ranah spodbujajo okužbo s Pa, na kar kaže korelacija med starostjo kronične rane, okužene s Pa, in prisotnostjo Pf. Predlagajo model, kjer mišji ali človeški levkocit endocitira bakteriofag Pf, nato pa deli Pf povzročijo, da tolični receptorji, kot je TLR3, preko adapterjev TRIF, ki spodbudijo sintezo interferona tipa 1, posledično inhibirajo sintezo citokinov TNF, in zato omejujejo fagocitozo bakterij Pa ter tako pospešijo in poslabšajo bakterijsko okužbo. Imunski sistem tako deluje protivirusno namesto protibakterijsko. Cepljenje proti Pf zmanjša bakterijsko okužbo s Pa v človeških ali mišjih ranah. Cepljenje proti bakteriofagom predstavlja potencialno strategijo za preprečevanje bakterijskih okužb.

===Tadej Uršič: Proteina, ki navadno ubijeta celico, zatreta listerijo in ne poškodujejo gostiteljske celice===
Protein RIPK3 in njegov navzdoljni efektor MLKL ponavadi regulrat nekroptozo pri virusni okužbi celice. Do nekroptoze pride zaradi fosforilaciije RIPK3, ki posledično fosforilira MLKL, ki se zaradi tega oligomerizira. Ta oligomer se vgradi v celično membrano gostiteljskaktivav+ciji poti RIPK#e celice, kar povzroči nastanek por v tej membrani in rezultira v litični smrti celie. V raziskavi so raziskovalci univerze North Carolina State University raziskovali primer ko delovanje teh dveh proteinov prepreči nadljno razmnoževanje bakterije Listeria monocytogenes (listerija) in zraven ne uniči gostiteljske celice. Bakterija listerija je zelo razširjena v naravnem okolju in povzroča listeriozo. Listerioza je bakterijska okužba pri kateri celice listerije prodrejo v celice gastrointestinalnega trakta in se v citoplazmi teh celic namnožijo in sistemsko okužijo organizem. V raziskavi so odkrivali kako vdor bakterije listerija v epitelne celice črevesja miši aktivira pot RIPK3-MLKL, ki uspešno zaustavi nadaljno razmnoževanje listerije in zakaj pri tem ne pride do nekroptične smrti gostiteljske celice. Dokazali so da pri aktivaciji poti RIPK3-MLKL pride do foforilacije MLKL, ki pa se ne oligomerizira ampak se veže nacelično membrano listerije, kar prepreči njeno nadaljno razmnoževanje.

TBK2019-seminar

2019-04-23T21:00:22Z

Ursic Tadej:

= Temelji biokemije- seminar =

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

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

== Seznam seminarjev ==

{| border="1" cellpadding="4" cellspacing="0" style="border:#c9c9c9 1px solid; margin: 1em 1em 1em 0; border-collapse: collapse;"
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Ime in priimek'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Naslov seminarja'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Povezava'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Rok za oddajo'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Rok za recenzijo'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Datum predstavitve'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Recenzent 1'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Recenzent 2'''
| align="center" style="background:#f0f0f0;"|'''Recenzent 3'''
|-
| Anna Scott||Moj naslov v slovenščini||https://www.sciencedaily.com/releases/2019/02/190214100038.htm||28.10.||05.11.||07.11.||r1||r2||r3
|-
| Maša Andoljšek||Zrele človeške celice lahko spremenijo svojo funkcijo||https://www.sciencedaily.com/releases/2019/02/190213132309.htm||21.02.||22.02.||25.02.|| Isidora Stevanoska|| Tina Arnšek|| Lena Trnovec
|-
| Maja Trifkovič||naslov||povezava do novice||21.02.||22.02.||25.02.|| Manca Osolin|| Tadej Uršič|| Ana Vičič
|-
| Teo Nograšek||Kako se proteini vgradijo v celično membrano||https://www.sciencedaily.com/releases/2019/02/190214100038.htm||21.02.||22.02.||25.02.|| Ajda Košorok|| Ana Potočnik|| Maša Gabrič
|-
| Maja Kolar||Pomen velikosti aksonskih mitohondrijev v možganih||https://www.sciencedaily.com/releases/2018/11/181127110959.htm||28.02.||01.03.||04.03.|| Hana Zajc|| Mateja Milošević||
Laura Unuk
|-
| Nina Varda||Kompleksne molekule, ki se zvijajo kot proteini, lahko nastanejo spontano||https://www.sciencedaily.com/releases/2019/01/190117110824.htm||28.02.||01.03.||04.03.|| Katja Benčuk|| Nastja Feguš|| Sašo Jakob
|-
| Anja Konjc||Nanodelci v boju proti raku||https://www.sciencedaily.com/releases/2019/01/190117092550.htm||28.02.||01.03.||04.03.|| Tina Logonder|| Maja Mahorič|| Alliana Kolar
|-
| Timotej Zgonik||Vijačna struktura v biomolekulah se lahko razvije na dokaj preprost način||https://www.sciencedaily.com/releases/2019/01/190124095112.htm||28.02.||01.03.||04.03.|| Špela Sotlar|| Nika Banovšek|| Nika Ramšak
|-
| Ela Sabadin||Genska terapija lahko ozdravi prirojeno gluhost pri miši ||https://www.sciencedaily.com/releases/2019/02/190219111643.htm||05.03.||08.03.||11.03.|| Maša Andoljšek|| Greta Junger|| Tim Nograšek
|-
| Kim Glavič||Preveč popravljanja DNA lahko poškoduje tkiva||https://www.sciencedaily.com/releases/2019/02/190212141409.htm||05.03||08.03.||11.03.|| Maja Trifkovič|| Isidora Stevanoska|| Žan Fortuna
|-
| Oskar Nemec||Shizofrenija je povezana z nenavadnim imunskim odzivom na virus Epstein-Barr||https://www.sciencedaily.com/releases/2019/01/190109090911.htm||05.03.||08.03.||11.03.|| Teo Nograšek|| Manca Osolin|| Jure Povšin
|-
| Vivian Nemanič||Zmanjšanje stranskih učinkov kemoterapije z absorpcijsko napravo||https://www.sciencedaily.com/releases/2019/01/190109090930.htm||05.03.||08.03.||11.03.|| Maja Kolar|| Ajda Košorok|| Jernej Kastelic
|-
| Srna Anastasovska||Bakterijski genotoksin kolibaktin človeškega črevesa alkilira DNA.||https://www.sciencedaily.com/releases/2019/02/190214153159.htm||12.03.||15.03.||18.03.|| Nina Varda|| Hana Zajc|| Tina Arnšek
|-
| Karmen Ferjan||Sestavina zelenega čaja, ki pomaga siRNA zdrsniti v celico||https://www.sciencedaily.com/releases/2018/09/180919083446.htm||12.03.||15.03.||18.03.|| Anja Konjc|| Katja Benčuk|| Tadej Uršič
|-
| Ana Babnik||Kako nas okuži določena vrsta bakterij?||https://www.sciencedaily.com/releases/2019/02/190225075613.htm||12.03.||15.03.||18.03.|| Timotej Zgonik|| Tina Logonder|| Ana Potočnik
|-
| Aleksandra Rauter||Izolirana bakterija črevesne flore in njena možna povezava z depresijo||https://www.sciencedaily.com/releases/2019/02/190213124350.htm||12.03.||15.03.||18.03.|| Ela Sabadin|| Špela Sotlar|| Mateja Milošević
|-
| Nika Vegelj||Nove poti iskanja funkcionalnega zdravila za virus HIV||https://www.sciencedaily.com/releases/2019/02/190207173229.htm||19.03.||22.03.||25.03.|| Kim Glavič|| Maša Andoljšek|| Nastja Feguš
|-
| Adela Šajn||||||19.03.||22.03.||25.03.|| Oskar Nemec|| Maja Trifkovič|| Maja Mahorič
|-
| Michelle Oletič||Naivni makrofagi||https://www.sciencedaily.com/releases/2018/11/181129142441.htm?fbclid=IwAR2x562KFLljGOmHD5T40KXBf6I2L72TpMpvVM0I3lNBckrVxXW3cXQG-vM||19.03.||22.03.||25.03.|| Vivian Nemanič|| Teo Nograšek|| Nika Banovšek
|-
| Tevž Levstek||Odkritje, ki izboljša razumevanje, kako se nekateri virusi množijo ||https://www.sciencedaily.com/releases/2019/03/190312123658.htm||19.03.||22.03.||25.03.|| Srna Anastasovska|| Maja Kolar|| Greta Junger
|-
| Matevž Drnovšek||Koruzni sirup z visoko vsebnostjo fruktoze pospeši proliferacijo raka pri miših||https://www.sciencedaily.com/releases/2019/03/190321141924.htm||26.03.||29.03.||01.04.|| Karmen Ferjan|| Nina Varda|| Isidora Stevanoska
|-
| Marjeta Milostnik||Ključ do podaljšane življenjske dobe? Rubicon spremeni delovanje avtofagije med staranjem||https://www.sciencedaily.com/releases/2019/02/190219111744.htm
||26.03.||29.03.||01.04.|| Ana Babnik|| Anja Konjc|| Manca Osolin
|-
| Lena Trnovec||Serotonin lahko regulira izražanje genov v nevronih.|| https://www.sciencedaily.com/releases/2019/03/190313143312.htm ||26.03.||29.03.||01.04.|| Aleksandra Rauter|| Timotej Zgonik|| Ajda Košorok
|-
| Ana Vičič||Snov, ki preprečuje malarijo pri komarjih.|| https://www.sciencedaily.com/releases/2018/09/180918082059.htm ||26.03.||29.03.||01.04.|| Nika Vegelj|| Ela Sabadin|| Hana Zajc
|-
| Maša Gabrič||Cepivo, s katerim bi lahko izkoreninili otroško paralizo||https://www.sciencedaily.com/releases/2018/11/181127092558.htm||02.04.||05.04.||08.04.|| Adela Šajn|| Kim Glavič|| Katja Benčuk
|-
| Laura Unuk||Kako HIV-1 protein zatira odgovore imunskega sistema||https://www.sciencedaily.com/releases/2019/02/190205102525.htm||02.04.||05.04.||08.04.|| Michelle Oletič|| Oskar Nemec|| Tina Logonder
|-
| Sašo Jakob||Terapija pljučnih bolezni z vdihavanjem mRNA ||https://www.sciencedaily.com/releases/2019/01/190104104032.htm||02.04.||05.04.||08.04.|| Tevž Levstek|| Vivian Nemanič|| Špela Sotlar
|-
| Alliana Kolar||Hiperaktivnost možganskih celic bi lahko bila razlog za neučinkovitost antidepresivov||https://www.sciencedaily.com/releases/2019/01/190131162500.htm||02.04.||05.04.||08.04.|| Matevž Drnovšek|| Srna Anastasovska|| Maša Andoljšek
|-
| Nika Ramšak|| ||||09.04.||12.04.||15.04.|| Marjeta Milostnik|| Karmen Ferjan|| Maja Trifkovič
|-
| Tim Nograšek||Molekulska proteza za bolnike s cistično fibrozo||https://www.sciencedaily.com/releases/2019/03/190313143248.htm||09.04.||12.04.||15.04.|| Lena Trnovec|| Ana Babnik|| Teo Nograšek
|-
| Žan Fortuna||Molekula, ki lahko odstrani virus hepatitisa C||https://www.sciencedaily.com/releases/2018/12/181219142543.htm||09.04.||12.04.||15.04.|| Ana Vičič|| Aleksandra Rauter|| Maja Kolar
|-
| Jure Povšin||Vpliv položaja celice na njeno obnovo||https://www.sciencedaily.com/releases/2019/03/190327112716.htm||09.04.||12.04.||15.04.|| Maša Gabrič|| Nika Vegelj|| Nina Varda
|-
| Jernej Kastelic||||||23.04.||26.04.||29.04.|| Laura Unuk|| Adela Šajn|| Anja Konjc
|-
| Tina Arnšek||Razvitje prvih funkcionalnih ciljnih inhibitorjev arašidovih alergenov||https://www.sciencedaily.com/releases/2019/04/190408161718.htm||23.04.||26.04.||29.04.|| Sašo Jakob|| Michelle Oletič|| Timotej Zgonik
|-
| Tadej Uršič||Proteina, ki navadno ubijeta celico, zatreta listerijo in ne poškodujeta gostiteljske celice||https://www.sciencedaily.com/releases/2019/04/190418131251.htm||23.04.||26.04.||29.04.|| Alliana Kolar|| Tevž Levstek|| Ela Sabadin
|-
| Ana Potočnik||Bakterija sodeluje z virusom, da poveča možnosti za okužbo||https://www.sciencedaily.com/releases/2019/03/190328150753.htm||23.04.||26.04.||29.04.|| Nika Ramšak|| Matevž Drnovšek|| Kim Glavič
|-
| Mateja Milošević||||||30.04.||03.05.||06.05.|| Tim Nograšek|| Marjeta Milostnik|| Oskar Nemec
|-
| Nastja Feguš||||https://www.sciencedaily.com/releases/2019/02/190227081526.htm||30.04.||03.05.||06.05.|| Žan Fortuna|| Lena Trnovec|| Vivian Nemanič
|-
| Maja Mahorič||Spreminjanje odprtih ran v kožo||https://www.sciencedaily.com/releases/2018/09/180905131831.htm||30.04.||03.05.||06.05.|| Jure Povšin|| Ana Vičič|| Srna Anastasovska
|-
| Nika Banovšek||Kako nevroni nadzorujejo napačno zvite proteine||https://www.sciencedaily.com/releases/2019/03/190327112652.htm||30.04.||03.05.||06.05.|| Jernej Kastelic|| Maša Gabrič|| Karmen Ferjan
|-
| Greta Junger||Blocking protein's activity restores cognition in old mice||https://www.sciencedaily.com/releases/2019/04/190403135103.htm?utm_source=dlvr.it&utm_medium=facebook||07.05.||10.05.||13.05.|| Tina Arnšek|| Laura Unuk|| Ana Babnik
|-
| Isidora Stevanoska||Črni nanodelci upočasnjujejo rast tumorjev||https://www.sciencedaily.com/releases/2019/04/190404104404.htm||07.05.||10.05.||13.05.|| Tadej Uršič|| Sašo Jakob|| Aleksandra Rauter
|-
| Manca Osolin||Kako lahko mitohondrijski encim sproži celično smrt||https://www.sciencedaily.com/releases/2019/03/190314151623.htm||07.05.||10.05.||13.05.|| Ana Potočnik|| Alliana Kolar|| Nika Vegelj
|-
| Ajda Košorok||New pill can deliver insulin through the stomach||https://www.sciencedaily.com/releases/2019/02/190207142206.htm||07.05.||10.05.||13.05.|| Mateja Milošević|| Nika Ramšak|| Adela Šajn
|-
| Hana Zajc||||||14.05.||17.05.||20.05.|| Nastja Feguš|| Tim Nograšek|| Michelle Oletič
|-
| Katja Benčuk||||||14.05.||17.05.||20.05.|| Maja Mahorič|| Žan Fortuna|| Tevž Levstek
|-
| Tina Logonder||RNA-vezavni protein Pum2 je tarča v boju proti staranju||https://www.sciencedaily.com/releases/2019/01/190110141826.htm||14.05.||17.05.||20.05.|| Nika Banovšek|| Jure Povšin|| Matevž Drnovšek
|-
| Špela Sotlar||Vpogled v mehanizem, ki nadzira poškodbe DNA||https://www.sciencedaily.com/releases/2019/02/190226112344.htm||14.05.||17.05.||20.05.|| Greta Junger|| Jernej Kastelic|| Marjeta Milostnik

|}

==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
* [[TBK2019 Povzetki seminarjev|Povzetek seminarja]] opišete na wikiju v približno 200 besedah - najkasneje do dne, ko morate oddati seminar recenzentom.
* Povezavo do povzetka vnesete v tabelo seminarjev tekočega letnika.
* Seminar pripravite v obliki seminarske naloge (pisava Cambria, font 11, enojni razmak, 2,5 cm robovi; tekst naj obsega okoli 1000 besed), vsebuje naj 1-2 sliki. Slika mora imeti legendo in v besedilu mora biti na ustreznem mestu sklic na sliko. Vse uporabljene vire citirajte v tekstu, kot npr. (Nobel, 2010), na koncu pa navedite točen seznam literature, kot je opisano spodaj!
*Celotni seminar naj obsega 2 strani A4 formata (po možnosti dvostransko tiskanje).
* Seminar oddajte do datuma oddaje, ki je naveden v tabeli v elektronski obliki z uporabo [http://bio.ijs.si/~zajec/tbk/poslji/ tega obrazca].
* vsi seminarji so v elektronski obliki dostopni [http://bio.ijs.si/~zajec/tbk/poslji//bioseminar/ tukaj].
* Recenzenti do dneva določenega v tabeli določijo popravke in podajo oceno pisnega dela, v predpisanem formatu elektronskega obrazca na internetu.
* Ustna predstavitev sledi na dan, ki je vpisan v tabeli. Za predstavitev je na voljo 12 minut. Recenzenti morajo biti na predstavitvi prisotni. Prvi recenzent vodi predstavitve in razpravo ter skrbi za to, da vse poteka v zastavljenih časovnih okvirih.
* Predstavitvi sledi razprava do 8 minut. Sledijo vprašanja prisotnih, recenzenti postavijo vsak vsaj dve vprašanji in na koncu podajo oceno predstavitve.
* En dan pred predstavitvijo na strežnik oddajte tudi končno verzijo. Na dan predstavitve morate oddati tudi končno (popravljeno) in natisnjeno verzijo seminarja v enem izvodu.
* Seminarska naloga in povzetek na wikiju morajo biti v slovenskem jeziku!

==Imena datotek==
Prosim vas, da vse datoteke, ki jih pošiljate poimenujete po spodnjih pravilih. Ne uporabljajte ČŽŠčžš!
Poslati morate naslednje datoteke:
* TBK_2019_Priimek_Ime.doc(x) za seminar, npr. TBK_2017_Guncar_Gregor.docx
* TBK_2019_Priimek_ime_final.doc(x) za končno verzijo seminarja
* TBK_2019_Priimek_Ime_rec_Priimek2.doc(x) za recenzijo, kjer je Priimek2 priimek recenzenta, npr. TBK_2019_Guncar_Gregor_rec_Scott.docx (če se pišete Scott in odajate recenzijo za seminar, ki ga je napisal Gunčar)
* TBK_2019_Priimek_Ime.ppt(x) za prezentacijo, npr TBK_2017_Guncar_Gregor.pptx
* TBK_2019_Priimek_Ime_clanek.pdf za datoteko PDF, ki vsebuje izvirni članek, npr. TBK_2017_Guncar_Gregor_clanek.pdf

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

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

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

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

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