BIO2 Povzetki seminarjev 2022

POVZETKI SEMINARJEV BIOKEMIJA 2022/23

Tinkara Korošec - Vpliv bakterijskega oponašanja evkariontskih signalnih molekul na človeka

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

Pia Kristanc - Toksini kot inhibitorji ionskih kanalov

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

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

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

Lucija Kovaček - Nekroptoza in njena vloga pri raku

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

Luka Fink - Kako fosforilacija integrinov regulira celične stike in signalizacijo

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

Tin Vranjes - Strukturni pogled signalizacije z G proteini povezanih receptorjev v zunanjem segmentu paličice

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

Teja Mohar - Encimi za popravilo metabolitov

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

Tea Amidović - Karakterizacija glikoproteoma

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

Taja Pojbič - Pentoza fosfatna pot in rak

Ko glukoza vstopi v celico, lahko vstopi v več metabolnih poti iz katerih celica pridobi potrebne produkte za rast in razvoj. Ena izmed teh je pentoza-fosfatna pot, ti. fosfoglukonatna pot, s katero preko oksidativne in neoksidativne veje celica pridobi NADPH in ribozo-5-fosfat. NADPH celica potrebuje za ohranjanje redukcijskega potenciala oziroma obrambo pred oksidativnim stresom in za sintezo številnih molekul, kot so maščobne kisline; ribozo-5-fosfat pa za nastanek nukleotidov iz katerih lahko sintetizira DNA, RNA in koencime. Metabolizem rakastih celic se od normalnih razlikuje v tem, da porabi veliko več glukoze in sebi v prid regulira metabolne poti in tako ostane v prednosti. Različne spremembe v pentoza-fosfatni poti vplivajo na hitrejšo tumorgenezo s povečanjem njene aktivnosti, da nastane več produktov, ki hkrati omogočijo hitrejšo proliferacijo rakastih celic, kot tudi zaščito pred apoptozo. Spremembe v tej katabolni poti povzročijo njeni encimi in različni onkogeni proteini (tisti, ki povzročajo tumorje) ter tumorski supresorji. Inhibicija teh regulatornih faktorjev postaja vedno večjega pomena za premagovanje različnih vrst raka. Problem predstavlja predvsem visoka specifičnost mehanizmov, ki se močno razlikujejo za vsak tip tumorja.

Urša Lah - Acetil-CoA in njegova vloga pri regulaciji kromatina

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

Zara Bunc - Krebsov cikel kot tarča za zdravljenje raka

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

Žiga Koren - Vloga intermediatov Krebsovega cikla pri zaščiti pred ishemijo

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

Deni Krašna - Krebsov cikel - zvezdišče viroimunometabolizma

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

Tim David Agrež - Trenutni dosežki raziskav lncRNA v lipidnem metabolizmu in signalizaciji

V zadnjem času se izvajajo mnoge raziskave na dolgih nekodirajočih RNA in njihovi funkciji v organizmu, saj je samo področje še sorazmerno neraziskano. Če nam uspe pojasniti njihovo vlogo in mehanizem v regulaciji lipidnega metabolizma in signalizacije bi to lahko pomenilo velik preskok v zdravljenju mnogih bolezni povezanih z metabolizmom. Glede na to, kar nam je že poznano lahko z gotovostjo trdimo, da imajo lncRNA v metabolizmu in signalizaciji lipidov pomembno vlogo na praktično vsaki točki. V seminarju sem opisal nekatere izmed pomembnejših lncRNA in kako le te vplivajo na regulacijo metabolizma lipidov in njihovo vlogo pri sprejemanju signalov medcelične komunikacije preko lipidnih signalnih molekul.

Aleš Poljanšek - Ketonska telesca in njihov vpliv na nevrodegenerativne bolezni

Nevrodegenerativne bolezni se pojavijo kot posledica propadanja nevronov in izgubljanja njihovih funkcij. Eden izmed glavnih vzrokov propadanja nevronov so motnje v metabolizmu, med katerimi je najbolj kritična motnja v metabolizmu glukoze, saj nevroni ne morejo proizvajati ATP-ja iz lipidov. Da bi ublažili hipometabolizem glukoze, so se znanstveniki posvetili izvajanju terapij, s katerimi bi povečali koncentracijo ketonski telesc v krvi. Ta lahko namreč delujejo kot nadomesten substrat v primeru nizke koncentracije glukoze v krvi ali zmanjšanja samega metabolizma glukoze. Sama ketonska telesca nastanejo v procesu, imenovanem ketogeneza, v katerem iz prostih maščobnih kislin v jetrnih celicah nastanejo ketonska telesca, med katerimi je najpomembnejši beta-hidroksibutirat, saj ga nevroni najlažje absorbirajo. Ta se nato sprostijo v kri in preko krvno-možganske pregrade nato vstopijo v možgane. Tam se ketonska telesca v procesu, imenovanem ketoliza, pretvorijo v acetil-CoA, ki se nato nadalje sintetizira v ATP. Ketonska telesca poleg tega, da služijo kot nadomesten substrat v nevronih, zmanjšujejo oksidativni stres, blažijo pa tudi nevroinflamacijo. V terapijah, pri katerih so zdravili različne nevrodegenerativne bolezni, se je pokazalo, da lahko s povečanjem koncentracije ketonskih telesc v krvi, za kar lahko poskrbimo s ketogeno dieto, z vnosom srednje-verižnih maščobnih kislin ali z vnosom ketonskih estrov, izboljšamo kognitivne sposobnosti, spomin in jezikovne sposobnosti pri Alzheimerjevi bolezni. Tovrstne terapije so bile učinkovite tudi pri Parkinsonovi bolezni in pri amiotrofični lateralni sklerozi.

Tonja Jeromelj - Alteracije lipidnega metabolizma v rakavih matičnih celicah

Lipidi v celicah predstavljajo glavno zalogo energije, kot gradniki se vgrajujejo tudi v celične membrane. Lipidni metabolizem je pomemben za vzdrževanje življenja, ki v ravnovesju izkorišča sintezo in razgradnjo energijsko bogatih molekul. Ogromna količina podatkov, zbranih v preteklih letih nakazuje na pomemben vpliv lipidnega metabolizma v rakavih matičnih celicah (cancer stem cells – CSC). CSC predstavljajo majhno populacijo rakavih celic, ki imajo značilnosti zdravih matičnih celic, zlasti sposobnost, da generirajo vse vrste celic, ki jih najdemo v določenem vzorcu raka. CSC ali tumor-initiating cells (TIC) so zaradi svoje raznolikosti odporne na tradicionalno zdravljenje. Odgovorne so za metastaze in ponovitev bolezni pri rakavih pacientih. V njih se prepletajo metabolične in signalne poti, ki so značilne za rakave in matične celice. Lipidni metabolizem ima v teh celicah signifikantno vlogo saj predstavlja kompleksno mrežo fleksibilnih metaboličnih poti. V biosintezi maščobnih kislin CSC kot druge celice pridobivajo strukturne komponente, ki so ključne za celično proliferacijo. Encimi, ki sodelujejo v regulaciji in lipogenezi pa regulirajo signalne poti kot je Hippo-YAP/TAZ, ki jih povezujemo z ohranjanjem matičnosti. Oksidacija maščobnih kislin služi kot glavna metabolična pot za zadostitev visokim energijskim potrebam teh celic, brez nevarnosti, ki jih predstavljajo reaktivne kisikove spojine. Zaradi odvisnosti CSC od lipidnega metabolizma, postaja to tematika številnih kliničnih študij, ki se ukvarjajo z eliminacijo celotne populacije rakavih celic.

Teo Trost - Oslabljen metabolizem razvejanih aminokislin

Razvejane aminokisline (BCAA), levcin, izolevcin in valin, igrajo ključno vlogo pri zdravju. So esencialne, njihov metabolizem pa je precej kompleksen in medorgansko odvisen. Poteka v mitohondrijih, prva stopnja lahko poteka tudi v mišičnem tkivu, druga pa v jetrih. Napake v metabolizmu lahko vodijo do kopičenja intermediatov (metabolitov) ali pa kar celih BCAA. Povišana koncentracija BCAA v krvi lahko aktivira tarčni protein rapamicina (mTOR), ki se aktivira tudi z inzulinom. Ko je mTOR aktiviran, se aktivira tudi ribosomska proteinska kinaza S6, ki pa fosforilira in s tem inaktivira inzulinski receptorski substrat, kar pa vodi do blokirane inzulinske signalizacije. Posledica tega je tudi razvoj diabetes mellitus tipa 2. Oslabljen metabolizem BCAA pa lahko rezultira tudi kot bolezen javorjevega sirupa ali številne kardiometabolične bolezni zaradi zamenjave metabolnega goriva v srčni mišici (iz glukoze na BCAA). Ugotavljali so tudi povezavo med telesno aktivnostjo in BCAA in ali je povišana koncentracija BCAA pri idealnih pogojih škodljiva zdravju ali ne. Prav tako so se začele izvajati študije, ki bi ugotovile potencialno povezavo med BCAA in PDAC oziroma vrsto raka trebušne slinavke, ki je pogosto povezan z ljudmi, diagnosticiranimi z debelostjo in/ali diabetesom.

Leila Bohorč - Katabolizem lizina pri rastlinah: vloga saharopinske poti pri odzivu na abiotski in biotski stres

Suše, poplave, ekstremne temperature, patogeni… pri rastlinah povzročajo abiotski oziroma biotski stres. Na to se morajo ustrezno odzvat in prilagodit metabolizem, da ga zaščitijo pred posledicami dehidracije, osmotskega in oksidativnega stresa, pomanjkanja hranilnih snovi in ATP, okužb… Sprožijo se različne metabolne poti, med njimi tudi katabolizem aminokisline lizin. Ta se ob stresu začne nabirat v celici, kar sproži saharopinsko pot, po kateri se lizin preko saharopina in α-aminoadipat semialdehida z encimom LKR/SDH pretvori v pipekolat. Lizin predstavlja tudi alternativni substrat za celično dihanje, saj se α-aminoadipat semialdehid lahko preko α-aminoadipata pretvori tudi v acetil-CoA. Pri nekaterih reakcijah se elektroni direktno prenesejo v dihalno verigo, na koncu pa acetil-CoA seveda vstopi v Krebsov cikel. Ob biotskem stresu iz lizina preko intermediata dehidropipekolične kisline nastane pipekolat in se nato pretvori v N-hidroksipipekolat, ki je ena izmed ključnih molekul, ki pri rastlini regulirajo sprožitev obrambnega mehanizma sistemsko pridobljene odpornosti, ki zdrave dele rastline ščiti pred morebitno okužbo. Znanstveniki predvidevajo, da tudi pipekolat, ki nastane v saharopinski poti sodeluje v imunskem odzivu rastline. Čeprav biotski stres aktivira tudi encime saharopinske poti, sama NHP pot nanjo nima vpliva.

Lara Rajterič - Vloga metabolizma razvejanih aminokislin pri zdravljenju raka

Razvejane aminokisline, levcin, izolevcin in valin, so esencialne aminokisline, ki so v celicah vključene v številne metabolne procese. Razvejane aminokisline in njihovi katabolni produkti sodelujejo v različnih celičnih mehanizmih, kot so preskrba celic z energijo, anabolizem in katabolizem proteinov ter signalna transdukcija. V zadnjem času se vse več študij ukvarja z raziskovanjem sprememb v metabolizmu aminokislin. Izkazalo se je, da so le te močan faktor v karcinogenezi, ki vključuje celično rast, delitev, migracijo itd. Tumorske celice imajo namreč neomejeno sposobnost delitve, kar močno poveča njihove energetske potrebe. Posledično se morajo prilagoditi oz. reprogramirati svoj metabolizem tako, da lahko sploh preživijo v okolju z relativno malo razpoložjivimi hranili. Za razumevanje reprogramiranja metabolizma aminokislin je pomembno predvsem poznavanje delovanja proteinov, ki v njem sodelujejo. Najpomembnejši v tem procesu so katabolni encimi transaminaze razvejanih aminokislin (BCAT1 in 2), kompleks dehidrogenaza razvejanih aminokislin v povezavi s svojo kinazo in fosfatazo (BCKDH-BCKDK-PPM1K kompleks), transporterji aminokislin in njihovi metaboliti. Globje razumevanje njihovega delovanja in spremenjene ekspresije predstavlja veliko možnost za napredek pri razvoju diagnostičnih pristopov za odkrivanje in terapij za zdravljenje nekaterih rakavih obolenj.

Ivana Stojić - Motnje cikla sečnine v povezavi z zgodnjimi znaki raka

Cikel sečnine je glavna pot, po kateri sesalci odstranjujejo odpadni dušik. Specifične spremembe v izražanju večine encimov se pojavljajo v številnih tumorjih, kar vodi do splošnega presnovnega znaka, imenovanega disregulacija. Pri več vrstah raka je izražanje proteinov cikla sečnine ne regulirano, kar zagotavlja presnovne koristi za preživetje in rast tumorja. Glavne spremembe, opisane v izražanju encimov cikla pri različnih oblikah raka na različnih stopnjah, so dinamične in jih je zato treba obravnavati na poseben način. Disregulacija izzove preusmeritev dušika ter poveča sintezo pirimidina, ki povzroči spremembe na genomskem podpisu, katerega sestavljajo mutacija na ravni DNA, RNA in proteinov. Mutacijsko prevladovanje je povezano s povečanim številom hidrofobnih tumorskih antigenov in boljšim odzivom na zaviralce imunskih kontrolnih točk, neodvisno od mutacijske obremenitve. Cikel sečnine je bil ovrednoten na podlagi motenj v jetrih, izoliranih iz kahektičnih podgan s tumorjem, kjer se je sinteza sečnine avtoinhibirala v prisotnosti mnogih substratov. Sečnina v krvi je bila višja pri podganah s tumorjem, kar kaže na povečano sintezo sečnine. Razumevanje aktivnosti poti cikla sečnine je ključno za interakcije med rakom in imunskimi celicami ter diagnozo za zdravljenje raka.

Špela Auer - Kompleks II (sukcinat dehidrogenaza)

Celično dihanje je proces v katerem živa bitja pridobivajo ATP. Eden izmed procesov v tej metabolni poti je oksidativna fosforilacija, katere del je tudi encim sukcinat dehidrogenaza (SDH) oziroma kompleks II. SDH je povezovalni člen med Krebsovim ciklom in oksidativno fosforilacijo, saj oksidira sukcinat v fumarat, potem pa elektrone prenese preko FAD in treh [Fe-S] centrov na ubikinon. Encim je sestavljen iz 4 podenot (podenote A, B, C in D), ki imajo vsaka svojo funkcijo. Zorenje encima omogočajo sestavljalni faktorji. Najpomembnejši so SDHAF1, SDHAF2, SDHAF3 in SDHAF4. SDHAF1 omogoča vezavo treh [Fe-S] centrov na podenoto B s pomočjo proteinov ISCU, HSPA9 in HSC20, pri tem naj bi pomagal še SDHAF3. SDHAF2 pritrja FAD na podenoto A, SDHAF4 pa zmanjšuje avtooksidacijo. Delovanje SDH-ja je regulirano s pomočjo sukcinatnih kompetitorjev (npr. malat), ubikinonskih inhibitorjev (karboksin) in posttranslacijskih modifikacij, kamor prištevamo fosforilacije, acetilacije in sukcinilacije. Fosforilacija (poteče kot odgovor na nastanek reaktivnih kisikovih spojin), deacetilacija (odstrani acetilni del na SDHA, da se substrat lažje veže) in sukcinilacija povečajo SDH aktivnost; obratni procesi pa jo zmanjšajo. Mutacije sukcinat dehidrogenaze so povezane s številnimi boleznimi, ki jih v osnovi delimo na rakave in nevrodegenerativne bolezni, med katere med drugim spadajo tudi hipertenzija in palpitacija, je pa to področje še precej neraziskano.

Gal Kastelic - Sestavljalne poti kompleksov oksidativne fosforilacije

Oksidativna fosforilacija ali OXPHOS je primarni vir ATP molekul v evkariontskih celicah. Pri tem procesu sodeluje 5 večjih heteromernih encimov: kompleksi I, II, III, IV in V, ki se nahajajo na tubularnih kristah in se sestavijo po zapletenih in včasih med seboj odvisnih poteh. Transportni mehanizmi so dobro regulirani s sestavljalnimi faktorji, a natančne funkcije regulatorjev so še povsem neraziskane. Vsak encim, razen kompleksa II, je mešanica podenot, ki so kodirane bodisi v jedrni DNA, te se sintetizirajo v citosolu in so v mitohondrij transportirane s posebnimi mehanizmi TOM in TIM22, TIM23 na membranah mitohondrija, bodisi v mitohondrijski DNA, te pa sintetizirajo mitohondrijski ribosomi v matriksu in jih s pomočjo OXA1 translokaz vstavijo na membrano mitohondrija. Ravno ta dvojni izvor podenot celici predstavlja največji izziv za tvorjenje kompleksov. Sestavljalne poti se pri kompleksih razlikujejo, najbolj pa izstopa kompleks V, pri katerem vsi koraki sestavljanja potekajo na membrani krist. Da se proteini in kofaktorji, npr. Fe-S klastri in FMN pravilno povežejo, so potrebni številni sestavljalni faktorji in združevanje posameznih kompleksov v superkomplekse, katerih funkcija še vedno ni popolnoma znana, dokazano pa je, da ustvarijo primernejše pogoje za sestavljanje novih kompleksov.

Primoz Senica Pavletic - Mehanizmi mitohondrijske respiratorne prilagoditve

Živalske celice uporabljajo najrazličnejše regulatorne mehanizme za prilagoditev na stres v okolju. Povišan stres je povezan s povišanjem porabe ATP. Mitohondrij je kot glavni organel za proizvodnjo ATP reguliran glede na potrebo le-tega. Eden od regulatornih mehanizmov je nadzor nad izražanjem mitohondrijskih genov. Glavni regulator je PGC1α, ki, tako sam kot tudi z vezavo na transkripcijske faktorje, vpliva na izražanje genov. Drugi način regulacije mitohondrijske biogeneze je s kontrolo translacije jedrne mRNA, ki ima zakodirane mitohondrijske proteine in proteine, ki na druge načine sodelujejo pri mitohondrijski biogenezi. Glavni regulator translacije mitohondrijskih proteinov je kompleks mTORC1–4E-BP1/2 in RNA-vezani protein CLUH. Z zaviranjem zgornjega bralnega okvirja (uORF = upstream open reading frames) na PPARGC1A mRNA (kodira PGC1α) se regulira tudi translacije le-tega. Ko so polipeptidi proteinov dihalne verige sintetizirani, se transportirajo preko membranskega proteina TOM v medmembranski matriks, kjer se še dodatno modificirajo in preko membranskega proteina TIM vsidrajo v notranjo mitohondrijsko membrano. V membrani z drugimi podenotami tvorijo kvartarne strukture. Ob povečani porabi ATP se proteini dihalne verige dodatno posttransladijsko spremenjio in povečajo kapaciteto proizvodnje ATP. Kapaciteta proizvodnje ATP v mitohondriju se lahko tudi poveča s tvorbo super struktur v dihalni verigi.

Mia Kobal - Zgradba in delovanje rubisca, najpogostejšega encima

Ribuloza-1,5-bifosfat karboksilaza/oksigenaza oziroma rubisco je glavni encim procesa fotosinteze. Fotosinteza je glavni dejavnik proizvodnje hrane in uravnavanja koncentracije kisika v atmosferi. Rubisco je tako eden najpomembnejših encimov na svetu. A rubisco ni učinkovit, ravno obratno. Nagnjen je k napakam, katalitično delovanje je počasno in nezadostno, namesto ogljikovega dioksida - kar je osrednja točka fotosinteze - pa lahko veže kisik. Karboksilazno aktivnost spremlja oksigenazna, namesto dveh molekul 3-fosfoglicerata, nastane le ena, poleg nje pa še toksičen in neuporaben 2-fosfoglikolat. Tega morajo organizmi presnoviti v ATP reguliranem procesu fotorespiracije. Fotosintetskim organizmom je zato v prid večanje učinkovitosti rubisca. Nadzor nad encimom se izvaja že pri samem nastanku s pomočjo raznih šaperonov oziroma spremljevalcev. Samo delovanje rubisca spremlja zanj posebna aktivaza – rubisco aktivaza (Rca), učinkovitost pa večajo tudi posebni kompleksi – rubiskozomi, ki so jih razvile cianobatkerije, rastline… Pravilno delovanje vseh mehanizmov pripomore k fiksaciji in pretvorbi CO2 v kisik. Letno rubisco veže do 1014kg ogljikovega dioksida, encima pa je na svetu okoli 7 x 1011kg (96% se ga nahaja v kopenskih organizmih, ostalo pa v morskih).

Karin Rak - Manipulacija rastlin proti višjim izkoristkom fotosinteze preko fotorespiracije

Ribuloza 1,5-bisfosfat karboksilaza/oksigenaza (Rubisco) je encim, ki v prvem koraku fotosinteze veže CO2 in ga fiksira, da lahko iz njega nastanejo bolj energijsko bogate molekule kot je glukoza. Ker pa ni specifičen samo za ogljikov dioksid, lahko veže tudi kisik. Sklop reakcij, ki se sproži, se imenuje fotorespiracija in je energijsko neugoden proces. V seminarju so povzeti načini, ki preusmerjajo fotorespiracijo z mehanizmi lovljenja CO2 v kloroplastih, uvajanjem bolj učinkovitih poti iz drugih tipov rastlin in cianobakterij, preoblikovanje encima Rubisco in obvodi fotorespiracije. Glavna tarča poskusov so poljščine, ki pa so zahtevne za manipulacijo, vendar so dosedanji rezultati obetavni. Druga problematika so nestanovitne vremenske razmere, ki so tudi posledica globalnega segrevanja. V manjši meri je upoštevana tudi avtorizacija genetsko spremenjenih organizmov. Dvig izkoristka fotosinteze je ključnega pomena za preskrbo naraščajoče svetovne populacije s hrano. Pridobili bi tudi kmetijske površine, saj bi za enako količino poljščine zaradi boljših in hitrejših izkoristkov fotosinteze potrebovali manj zemlje. Z gojenjem rastlin, ki so bogate s sladkorji ali škrobom bi pridobil znatno količino biogoriv, prav tako z gojenjem rastlin, ki vsebujejo velike količine rastlinskega olja.

Laura Simonič - Prilagoditev tilakoidnih membran na spremembe svetlobe

Tilakoidna membrana v kloroplastih višjih rastlin je kompleksen sistem cistern, sestavljen iz naloženih granularnih in nenaloženih stromatarnih domen. V njej so prisotni štirje nosilni proteinski kompleksi, ki sodelujejo pri od svetlobe odvisnih reakcijah prenosa elektronov in ustvarjanju elektrokemijskega gradienta na tilakoidni membrani: fotosistema I in II, citokromski kompleks b6f in CF1CFo- ATP sintaza. Rastline so pogosto izpostavljene spremembam okoliške svetlobe, ki lahko povzročijo neuravnoteženost med sintetizirano količino ATP in NADPH in njuno porabo v metabolnih reakcijah. Če rastline tem spremembam ne nasprotujejo s prilagoditvami mehanizmi, lahko privede do zmanjšane učinkovitosti fotosinteze ali pa celo nastanka spojin, ki poškodujejo membranske komponente. Zato se je tilakoidna membrana skozi evolucijo razvila v zelo dinamično strukturo. Organizacija, mobilnost, količina in interakcije tilakoidnih komponent so izredno pomembne za prilagoditev tilakoid na različne svetlobne pogoje. Rastline so razvile dva načina prilagoditve na svetlobo: na kratki rok pride predvsem do prerazporeditve in spremembe interakcij med komponentami membrane ter na dolgi rok, kjer je prilagojena stehiometrija membranskih kompleksov. Takšne spremembe v sami sestavi tilakoidne membrane pripeljejo do strukturnih sprememb na nivoju tilakoid, kot tudi celotnih kloroplastov, kar privede tudi do spremembe v rasti rastlin in v procesov, ki jih izvajajo.

Taja Mužič - ROS in njihova vloga v rastlinah

Fotosinteza je proces, pri katerem rastline uporabljajo sončno svetlobo, vodo in ogljikov dioksid za ustvarjanje kisika in energije v obliki sladkorja. Ločimo jo na oksigeno in anoksigeno. Funkcionalno srce fotosinteze so redoks reakcije, zato ni presenetljivo, da v procesu fotosinteze reaktivne kisikove spojine (ROS) nastajajo v izobilju, to pa zagotavlja veliko število redoks signalov. Najpogostejši ROS, ki jih najdemo v rastlinah so superoksid (O2--), vodikov peroksid (H2O2), hidroksilni radikal (HO--) in singletni kisik (1O2). ROS se v optimalnih razmerah nenehno prozivajajo. Pri nizkih koncentracijah imajo več koristnih vlog, pri visokih pa lahko v celici povrzočijo škodo. ROS imajo lahko pomembno vlogo tudi kot signalne molekule. Njihova vloga signalne molekule je odvisna od ravnovesja med njihovo proizvodnjo in razstrupljanjem. Zato je pomebna komunikacija med organeli, v katerih nastajajo ROS in jedrom. Ko gre za prenos signalov iz organela do jedra, govorimo o retrogradni signalizacji. Ena izmed najbolj preučenih retrogradnih molekul v rastlinah so ravno ROS. Rastline so izpostavljene stresnim razmeram, na katere se morajo konstanto prilagajati. Glavni vrsti stresa sta biotski in abiotski. Obe vrsti lahko porušita ravnovesje med nastajanjem in razstrupljanjem ROS. Tako previsoke kot prenizke koncentracije ROS pa negativno vplivajo na rast in razvoj rastlin.

Lena Kogoj - Lipidi SPM in njihova vloga pri delovanju imunskega sistema

Do vnetja pride zaradi odziva našega imunskega sistema na neko dražilo. Proces je sestavljen iz dveh faz – iniciacije in resolucije. Resolucijo, katere naloga je vzpostavitev homeostaze, nadzorujejo specialni resolucijski mediatorji (SPM-ji). Njihova naloga je prekinitev dotoka nevtrofilcev na mesto okužbe in preprečitev delovanja citokinov – proteinskih molekul, ki povečujejo imunski odziv. Nato pomagajo pri zbiranju makrofagov, ki odstranjujejo ostanke dražil in mrtvih celic. SPM-ji so skupina lipidov, ki se sintetizirajo iz polinenasičenih maščobnih kislin. Njihov nastanek katalizirajo različne lipoksigenaze in ciklooksigenaze. Med SPM-je sodijo lipoksini, resolvini, marezini in protektini. Njihovo delovanje je tesno povezano z receptorji, ki sodijo v skupino z G-proteini sklopljenih receptorjev, in pa celicami imunskega odziva. Te delimo na celice, ki so udeležene v prirojenem imunskem odzivu in pa celice, ki sodelujejo v pridobljenem imunskem odzivu. Med prve sodijo nevtrofilci, monociti, ki se med okužbo preobrazijo v makrofage, in naravne celice ubijalke, med druge pa limfociti T in B. Poglobljeno poznavanje mehanizmov delovanja SPM-jev bi nam lahko omogočilo izdelavo zdravil za bolezni, pri katerih pride do akutnega in/ali kroničnega vnetja.

Ula Mikoš - Sintezna pot in funkcija vitamina E

Vitamin E je skupina osmih v maščobah topnih molekul. Skupaj sodijo v skupino tokokromanolov, saj so sestavljene iz kromanolnega obroča in fitilnega repa. Pri tokotrienolih ima rep tri dvojne trans-vezi, pri tokoferolih pa je nasičen. Poleg repa se posamezne oblike med seboj razlikujejo po številu in mestu metilnih skupin na aromatskem obroču. Sinteza tokokromanolov se začne z združitvijo homogentisata in fitildifosfata. Končni produkti sintezne poti so γ-tokoferol, ki se nato preoblikuje v α-tokoferol, in δ-tokoferol, ki se lahko preoblikuje v β-tokoferol. Homogentisat se sintetizira po šikimatni sintezni poti, fitildifosfat pa je končni produkt metiletritol sintezne poti. Najbolj pomembna oblika je α-tokoferol, saj ima izrazite antioksidantne zmožnosti. Rastlino brani pred reaktivnimi kisikovimi zvrstmi. α-tokoferol lahko reagira z reaktivnimi kisikovimi zvrstmi, donira elekron in prekine verižne reakcije, ki jih povzročajo radikali. Sam α-tokoferol lahko uniči 120 molekul singletnih kisikov, predno sam razpade. Radikal α-tokoferola se regenerira s pomočjo še ene molekule antioksidanta. Razpade pa na tokoferolni kinon, kateri se lahko reducira nazaj v α-tokoferol s pomočjo NAD(P)H-odvisne kinon oksidoreduktaze. Ljudje vitamina E ne sintetiziramo, ga le zaužijemo. V tankem črevesju se vitamin E absorbira in prenese po telesu do jeter, kjer se razgradi. V endoplazmatskem retikulumu poteka ω-hidroksilacija in ω-oksidacija. Dokončno se razgradi še fitilna veriga z β-oksidacijo. α-tokoferol se ne razgradi in deluje v telesu kot antioksidant.

Naja Pečovnik Wutt - Biosinteza pirimidinskih nukleotidov kot tarča za protivirusno kemoterapijo

Za izgradnjo DNA in RNA potrebujemo ustrezne nukleozide. Potrebujemo tako imenovane purinske in pirimidinske nukleotide. Za njihovo sintezo pa poznamo več različnih poti. Purinsk obroči so zgrajeni postopoma, začne pa se z 5-fosforibozilaminom. Pirimidini pa se sintetizirajo iz karbamoil fosfata in aspartata, nato pa se riboza 5-fosfat priključi, da nastane celoten pirimidinski ribonukleotid. Nukleotidni monofosfati se nato preobrazijo v svoje trifosfatske ekvivalente s pomočjo encimsko kataliziranih fosforilacijskih reakcij. Ribonukleotide pa ribonukleotid reduktaze, encimi, ki ima tako mehanistične kot regulatorne karakteristike, spremeni v deoksiribonukleotide. Poznanih in uporabljenih je že nekaj inhibitorjev, ki spremenijo oziroma prekinejo sintezo nukleotidov, a prišlo je do vprašanja, ali bi lahko s tem zdravili tudi virusna obolenja. Namreč ko virus napade gostiteljske celice, je odvisen od njihove proizvodnje pirimidin nukleotidov. Hkrati pa tudi to proizvodnjo povečajo in se tako hitreje širijo po ostalih še ne okuženih celicah. Virusno delovaje bi lahko omejili in celo zaustavili z inhibicijo de novo in reciklažne (salvage) poti. Za takšen način se nekateri inhibitorji že uporabljajo, a predvsem za zdravljenje raka. Boljša raziskava poti in inhibitorjev teh encimov, ki obe poti nadzorujeta, bi lahko pripeljala do zdravil, ki bi lahko ustavili virusno obolenje.

Lara Zupanc - Sinteza vitamina D in njegova vloga pri imunskem sistemu

Vitamin D je steroidni hormon in vitamin topen v maščobah. Njegova prednost pred ostalimi vitamini je ta, da ga lahko telo samo sintetizira. Sinteza poteka v koži, kjer se 7-dehidroholesterol ob prisotnosti UVB svetlobe pretvori v predvitamin D3 in nato v vitamin D3. Vitamin D3 predstavlja neaktivno obliko vitamina D. V takšni obliki ga lahko v telo vnesemo tudi s prehrano ali prehranskimi dopolnili. Svojo pot nadaljuje po krvnem obtoku vezan na vitamin D vezavne proteine. Ko prispe do jeter, se tu hidroksilira v 25-hidroksi-vitamin D. Nato v ledvicah po ponovni hidroksilaciji nastane 1,25-dihidroksi-vitamin D, ki predstavlja aktivno obliko vitamina D. Vitamin D ima poleg njegove dobro poznane vloge pri absorbciji kalcija in ohranjanja zdravih kosti tudi vlogo pri imunskem sistemu. Veliko celic imunskega sistema ima sposobnost proizvajati aktivno obliko vitamina D in v mnogih je prisoten še receptor za vitamin D, ki omogoča, da se celice odzovejo na aktivirani vitamin D. Njegov vpliv je opazen tako na prirojenem kot tudi pri prilagojenem imunskem sistemu. V prirojenem imunskem sistemu vpliva na monocite in makrofage, kjer sproži sintezo katelicidina, ki uniči membrano bakterij in ovojnice respiratornih virusov. V prilagojenem imunskem sistemu pa vpliva na proliferacijo in diferenciacijo limfocitov B in T.

Matija Novel - Dopaminski transporter: regulacija in mehanizem interakcije z dopaminom

Dopaminski transporter (DAT) kontrolira homeostazo dopamina, zato sta njegova funkcionalnost ter regulacija ključnega pomena za normalno delovanje možganov in ima pomembno vlogo pri funkcijah kot so gibanje, zavestnost, razpoloženje in motivacija. Zaradi dokaj novega odkritja stukture DAT v Drosophila melanogaster (dDAT), so lahko s homološkim modeliranjem ustvarili strukturo človeškega dopaminskega receptorja (hDAT) in s tehniko molekularne dinamike simulirali prenos dopamina. S kristalografijo se da opaziti le 1 konformacijo, a s pomočjo simulacij se lahko vidi, da je prisotnih še drugih 5. Pri spremembah konformacije so pomembni nastanki solnih mostičkov, ki stabilizirajo zaprtje tako zunajceličnih vrat (EC gate) kot znotrajceličnih vrat (IC gate). Na zunanji strani je prisoten le en solni most in ena vez, ki stabilizira zaprtje EC vrat, na citosolni strani membrane pa dva solna mosta. Znano je že, da poleg dopamina se prenesejo zraven še dva natrijeva iona ter en kloridni ion. Dopamin se najprej veže na prepoznavno mesto S0 in nato na vezavno mesto S1 preko aminokislinskih ostankov D79 in D476. Premik drugega natrijevega iona povzroči majhen vdor vode, kar sproži nagib transmembranskega heliksa 5. Ob tem dogodku prodre še več molekul vode kar povzroči, da se vezi med ostalimi ioni, dopaminom in tranporterjem oslabijo, kar se izrazi z dodatnimi konformacijskimi spremembami. Za dokončni odcep dopamina od transporterja je pa ključnega pomena, da je aminokislinski ostanek D79 protoniran. Regulacija prenosa dopamina je kompleksna, s prekrivajočimi regulatornimi procesi, ki imajo lahko neposreden ali posreden učinek. Ena od neposrednih in bolje raziskanih regulacij je vpliv holesterola, ki pomaga pri prenosu dopamina skozi DAT.

Sofija Stevanović - Vpliv prekomernega izražanja RRM2 na odpornost na kemoterapijo

Encim RNR ima ključno vlogo pri replikaciji ter popravljanju DNA, ker zagotavlja zadostno raven deoksinukleotidov (dNTP). Mala podenota encima, RRM2, ima pomemben vpliv pri kemorezistenci ter tumorigenezi. Pri rakavih celicah in bolnikih, odpornih na kemoterapijo je ekspresija RRM2 precej izražena. Izražanje RRM2 je regulirano na genski, transkripcijski ter posttranskripcijski ravni. Kemoterapevtiki delujejo tako da zavirajo replikacijo DNA, ter popravljanje poškodb. Zaradi tega na nek način tekmujejo s RRM2, ki prispeva nujno potrebne dNTP da naj bi se replikacija sprožila. RRM2 je zato potencialna tarča za premagovanje kemorezistence. Zaviranje ekspresije RRM2 je pomembno pri uspešni kemoterapiji. Takrat ko je njeno izražanje znižano, ni zadostnih količin dNTP-ja ter se posledično ne more sprožiti replikacija. Celični cikel je po tem v kontrolni točki faze S, kar spodbuja zamik napredovanja celičnega cikla. To omogoča, da se vsa potrebna popravila izvedejo pred začetkom replikacije DNA in mitoze, kar bo zmanjšalo proliferacijo rakavih celic. Obstaja več različnih inhibitorjev ter načinov zaviranja izražanja RRM2. Med najbolj pogosto uporabljenimi zaviralci sodijo hidroksiurea in triapin, ki delujejo po principu kelatiranja železa iz RRM2. Tarča RRM2 je lahko tudi siRNA, s katero se utiša njeno izražanje. Tudi nekateri zaviralci kinaz, kot je flavopiridol so zelo dobri inhibitorji. Zaviralci RRM2 so upanje v novo protirakavo zdravljenje kot samostojno sredstvo ali v kombinaciji z drugimi terapijami.

Martin Kresal - Vloga leptina pri debelosti in suhosti

Hormon leptin je bil v zadnjih dveh desetletjih najden kot eden ključnih hormonov, ki prenaša informacije o zalogi energije. Ta hormon je sintetiziran večinoma v maščobnem tkivu in je upoštevan kot pomemben regulator nevroendokrinih funkcij in energijske bilance. Njegovo delovanje pa je postalo zanimivo, ko so izvajali poskuse na miših, kjer so gen, ki vsebuje zapis za leptin iz miši odstranili in so miši postale opazno predebele. Takšne miši angleško imenujemo obese mice in jih označujemo z ob/ob. Ko pa so tem predebelim mišim dodajali domerke leptina so miši začele izgubljati maščevje in s tem zmanjšale telesno maso, kar je pokazalo izjemno uporabne lastnosti leptina. S tem pa so se odprla razna vprašanja, kako naj leptin uporabimo za zdravljenje predebelih ljudi. Študije leptina so zaradi povečevanja števila predebelih ljudi bile osredotočene predvsem na zdravljenje debelosti z različnimi načini doziranja odmerkov leptina in njegovih analogov. Kljub velikemu številu raziskav pa za človeka znanstvenikom še ni uspelo doseči velikih odkritij na tem področju, pa vendar so raziskave vodile v boljše razumevanje funkcije leptina in povečale zanimanje za raziskave leptinskega zdravljenja v prihodnosti.

Miljan Trajković - Vloga in učinki zdravljenja s testosteronom (androgeni) pri transspolnih moških

Zdravstvena oskrba transspolnih oseb je raznoliko in rastoče klinično področje z neizkoriščenimi vrzelmi na področju farmakološkega in biokemijskega znanja. Zdravljenje transspolnih oseb vključuje hormonsko terapijo za potrditev spola in/ali operacijo za uskladitev njihovih telesnih karakteristik s spolno identiteto, ker na ta način lahko ublažijo spolno disforijo. Hormonsko zdravljenje (zdravljenje s testosteronom (androgeni) ali estrogenom), ki je del standardne medicinske oskrbe transspolnih odraslih, usklajuje sekundarne spolne karakteristike s posameznikovo spolno identiteto in izražanjem. Androgenska terapija je temelj zdravljenja pri preoblikovanju žensk v moške, oziroma transspolnih moških, in sicer ima ključne kardiološke in metabolične posledice. Testosteron oz. androgeni imajo veliko želenih ter neželenih in neznanih učinkov, ki še vedno niso dovolj raziskani. Želeni učinki vključujejo povečano poraščenost obraza in telesa, povečano mišično maso in moč, zmanjšano maščobno maso, poglobitev glasu, prenehanje menstrualnega cikla in zmanjšanje spolne disforije, stresa ter depresije. Doseganje teh ciljev je povezano z možnimi neželenimi učinki in tveganji androgenske terapije. Večina učinkov hormonskega zdravljenja se začne razvijati v nekaj mesecih od začetka zdravljenja, ostali pa se razvijejo v poznejših fazah. Sicer, glavna omejitev pri preučevanju zdravljenja z androgenskimi zdravili, tj. androgenskimi hormoni, pri transspolnih moških so namreč pomanjkanje kakovostnih podatkov zaradi majhnega števila nadzorovanih študij (deloma zaradi etičnih vprašanj) in težave pri pridobivanju relevantnih vzorcev transspolne populacije.

Filip Petrovič - Amilin kot povzročitelj diabetes tip 2

Amilin je 37 aminokislin dolg polipeptid it kalcitoninske družine proteinov, ki ima v telesu hormonsko vlogo. Nastaja v β celicah Langerhansovih otočkov v pankreasu. Zanj so sprva zmotno mislili, da inhibira delovanje inzulina, vendar so novejše raziskave pokazale, da pravzaprav drži nasprotno, amilin ima namreč vlogo pri zniževanju koncentracije glukoze v krvi in inhibira proizvodnjo glukagona. Ob velikih koncentracijah amilina v telesu se poveča verjetnost za agregacijo le-tega v amiloid – fibrilarne oblike proteinov z značilnimi β strukturami. Amilinske amiloidne strukture izkazujejo citotoksične lastnosti in so glavni razlog, da se diabetes tipa 2 klasificira kot amiloidna bolezen. Amilinski amiloidni agregati namreč preko različnih mehanizmov povzročajo škodo in inducirajo apoptozo v β celicah Langerhansovih otočkov, ki poleg amilina proizvajajo tudi hormon inzulin. Zaradi pomanjkanja inzulina tako stanje klasificira kot diabetes tipa 2. V zadnjih 20 letih je bilo narejeno mnogo raziskav o preprečevanju nastanka amiloidnih struktur in odkritih je bilo precej možnih molekul za dosego cilja. Prav tako pa obstajajo terapije za diabetes tipa 2, ki zaradi ugodnega vpliva ne-amiloidnega amilina na nivo krvenga sladkorja uporabljajo amilin v kombinaciji z drugimi zdravili za zdravljenje diabetesa, kot npr. Lispro (analog inzulina), Metmorfin in Rosiglitazone.

Patricija Kolander - Vpliv metabolitov črevesnega mikrobioma na apetit

Črevesni mikrobiom ima pomembno vlogo v vzdrževanju energijske homoestaze. Metaboliti, ki jih proizvajajo te mikrobi so izredno pomembne signale molekule. Ti so kratkoverižne maščobne kisline, žolčne kisline in različne aminokisline. Vsi imajo vlogo v regulaciji apetita. Spremembe v sestavi mikrobioma vodijo v številne metabolne bolezni kot so debelost, anoreksija in bulimija, zato je raziskovanje poti, kako te metaboliti vplivajo na apetit, izrednega pomena. Metaboliti direktno ali indirektno vplivajo na izražanje oreksigenih in anoreksigenih molekul. Oreksigeni oz. tisti ki spodbujajo apetit so ghrelin, NPY, AgRP, anoreksigeni oz. tisti ki zmanjšujejo apetit pa so leptin, inzulin, -MSH, POMC. Kratkoverižne maščobne kisline lahko z vezavo na receptor FFAR2 povzročijo izločanje leptina in inzulina, ki vplivata na občutek sitosti. Lahko vplivajo tudi na izražanje peptida POMC iz nevronov v možganih, kar ta signal še ojača. ClpB je bakterijski protein, ki deluje anoreksigeno in je zelo podoben proteinu -MSH. Črevesni mikrobiom sodeluje tudi v sintezi imunoglobulinov. IgG lahko z -MSH tvorijo imunski kompleks, ki pa ima v posameznikih z različno telesno težo različno afiniteto do svojih receptorjev. To vodi do različnega dojemanja lakote. Črevesne bakterije imajo pomembno vlogo tudi v metabolizmu triptofana. Njihovi metaboliti stimulirajo izražanje encima, ki je potreben za sintezo serotonina, ki zavira apetit s svojim delovanjem na anoreksigene nevrone v hipotalamusu. Črevesni mikrobiom tako vpliva na apetit, imunski sistem in naše počutje.