BIO2 Povzetki seminarjev 2014

Biokemija- Povzetki seminarjev 2014/2015

Nazaj na osnovno stran

Tadej Ulčnik: Različna dinamika in aktivnost dveh steroidnih receptorjev na istem promotorju

Transkripcijski faktorji so proteini, ki se specifično vežejo na DNA ter s tem omogočijo vezavo RNA polimeraze. Delujejo kot regulatorji izražanja genov. Primer transkripcijskih faktorjev so jedrni steroidni receptorji. Steroidni receptorji se nahajajo v citosolu in se aktivirajo ob vezavi steroidnih hormonov. Določeni vsebujejo med sabo podobno domeno, s katero se lahko več različnih receptorjev veže na isto zaporedje na promotorju. Še vedno ni znano kaj vse vpliva na potek translacije, tudi sami mehanizmi delovanja ostajajo še skrivnost. Primerjava aktivnosti in dinamike dveh podobnih steroidnih receptorjev, androgenega in glukokortikoidnega, ki imata v celici vlogo transkripcijskih faktorjev, je pokazala, da čeprav sta si receptorja podobna, to ne velja za njuno delovanje. Na promotorju nista bila ves čas prisotna v enaki količini, tudi količina prepisanega gena je bila različna. Ob dodatku inhibitorjev sta ta različno uspešno preprečevala transkripcijo, kar se je poznalo pri številu vezanih polimeraz in pri količini prepisanih mRNA. Za ta konkretni primer je bilo dokazano, da čeprav sta oba receptorja vplivala na izražanje gena, nista delovala na enak način in v enaki meri. Kaj vse je vplivalo na to je težko določiti, tako da to ostaja predmet nadaljnjih raziskav.

Dominik Dekleva: Aktivacija GPCR-jev v povezavi z vodo

Pomanjkljivosti do sedaj znanih metod za preučevanje proteinov, kot sta NMR- spektroskopija in rentgenska difrakcija, se kažejo, med drugim, pri preučevanju različnih proteinov in receptorjev, udeleženih v biosignalnih poti na atomarnem nivoju. Statične strukture nam ne povedo veliko o reorganizaciji vezi in dinamiki spreminjajočih se interakcij v proteinih, ki so ključne pri signalizacijskih poteh v celicah. Z uporabo nove metode, molekularnih dinamičnih (MD) simulacij, za katero stoji precej statistične matematike, lahko modele makromolekul opazujemo na atomarnem nivoju ter v mikrosekundnem časovnem oknu. Uporabnost omenjene metode se je dobro obnesla tudi v primeru švicarskih znanstvenikov iz Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, ki so preiskovali vlogo vode pri aktivaciji treh prototipskih GPCR-jev: adenozin A2A R, β2-adrenergični receptor in rodopsin, kar bom povzel v nadaljevanju. Dokazali so, da se z vezavo liganda znotraj sedmih α-vijačnic GPCR vzpostavi urejen vodni tunel, ki močno vpliva na spremembo konformacije proteina GPCR-ja, ki se zgodi zaradi reorganizacije številnih vodikovih vezi v notranjosti proteina GPCR. Ob vezavi liganda na molekulo GPCR se torej ustvari vodni tunel v molekuli, kar omogoča nadaljnjo signalizacijo in ustrezen odziv celice na primarni sporočevalec.

Nuša Kelhar: Soodvisnost oblike membrane in medceličnega sporočanja

Celična membrana ali plazmalema je nekakšen ovoj celice, ki služi predvsem kot selektivna pregrada med celično zunanjostjo in notranjostjo. Sestavljena je iz lipidnega dvosloja in številnih proteinov, ki so povezani z membrano ali so vezani nanjo. Celične membrane se stalno spreminjajo zaradi odcepljanja in zlivanja veziklov ter zaradi interakcij z dinamičnim citoskeletom. Površina in oblika membrane močno vplivata na učinkovitost njene signalne aktivnosti. Ker reakcije pri prenosu signalov vključujejo tudi membranske komponente in vplivajo na citoskeletsko dinamiko, se s tem spreminja oblika membrane in oblika celice. Če poznamo odvisnost signalizacije od teh mehanizmov lahko že iz oblike celice napovemo, kakšne signale je prenesla ali prejela pred kratkim in prepoznamo nekatere znake nepravilnega delovanja signalnih poti, kar je pomembno pri identifikaciji rakavih celic in zdravljenju. Pomembni mehanizmi, s katerimi membrana sodeluje pri sporočanju so redukcija dimenzij, kjer se spremeni prostor gibanja delcev, ukrivljanje zaradi prostorskih gradientov receptorjev, kjer se receptorji združujejo na membranskih izboklinah in nato lateralno prehajajo, in sodelovanje s citoskeletom, ki izbokline stabilizira in omogoča, da delujejo kot nekakšna tipala. Pogledali si bomo tudi primere delovanja nekaterih načinov sporočanja med celicami in reakcije na določene signale, nekaj pa bomo povedali še o tem, kako njihovo nepravilno delovanje vpliva na razvoj rakavih celic.

Luka Lavrič: Glikoliza - Metabolizem v možganih

Da dejansko glukoza sploh pride v celico potrebujemo glukozne transporterje. Poznamo pet glukoznih transporterjev in sicer GLUT1, GLUT2, GLUT3, GLUT4 in GLUT5. Po vstopu glukoze v celico, lahko poteče glikoliza oz. metabolizem v možganih. V možganih se nahajata dve vrsti možganskih celic in sicer astrociti in nevroni. Ob prisotnosti dušikovega oksida v nevronih in astrocitih, pri miših pride do zaviranja mitohondrijskega dihanja. Pri nevronih zato pride do celične smrti, medtem ko astrociti izkoriščajo z glikolizo generiran ATP za povečanje svoje potencialne mitohondrijske membrane, s čimer so bolj odporni na pro-apoptotične dražljaje. Nevroni ne morejo povečati glikolize zaradi pomanjkanja aktivnosti encima 6-fosfofrukto-2-kinaza / fruktozo 2,6-bisfosfatno izoobliko 3 (PFKFB3). V nevronih, se PFKFB3 neprestano razgrajuje preko E3 ubikvitin ligaze, ki spodbuja kompleks/ciklosom (APC/ C) - CDH1. Do ubikvitin ligaze pridemo v treh korakih, najprej se karboksil ubikvitina veže na sulfhidrilno skupino cisteina encima E1. V drugi fazi se postopek ponovi na konjugiran encim E2. V zadnji fazi pa pride do nastanka ubivkitin ligaze E3. Proteine, namenjene za razgradnjo razgraja ubikvitin ligaza E3. Aktivnost E3 ubikvitin ligaze je v astrocitih precej nižja kot v nevronih. Metabolizem glukoze v nevronih je zato usmerjen predvsem na poti pentoza fosfatni poti, ki vodi do nastanka glutationa, ta pa je zelo pomemben za človeka.

Primož Tič: Primanjkljaj encima piruvat karboksilaze

Citratni cikel je pomemben člen metabolizma, saj njegovi intermediati vstopajo v mnoge anabolne poti. Zato so vsakršne napake v njegovem delovanju lahko usodne za organizem. Zelo pomemben encim citratnega cikla je piruvat karboksilaza, ki spremeni piruvat v oksaloacetat. Oksaloacetat je pomemben intermediat, saj lahko vstopi npr. v cikel glukoneogeneze in tako prepreči laktatno acidozo, ki je skupni simptom te metabolne okvare. Ker je cilj metabolizma proizvodnja energije v obliki molekul ATP, se celica na moteno delovanje metabolizma odzove s senzornimi proteini AMPK (AMP-activated protein kinase). Proteini spodbudijo katabolne procese, kjer nastajajo molekule ATP in zavirajo neesencialne anabolne procese, kjer se ATP porablja. Obratno deluje protein mTOR (mammalian target of rapamycin), ki spodbuja sintezo maščobnih kislin, proteinov in ogljikovih hidratov. Poznamo tri tipe bolezni: tip A, tip B in tip C. Najhujša oblika je tip B, kjer oseba umre v roku treh mesecev po rojstvu. Zaenkrat se bolezen še ne da zdraviti, jo pa lahko blažimo npr. z anaplerotično dieto. Anaplerotične reackije nadomeščajo intermediate npr. v citratnem ciklu, ko jih je malo. Anaplerotična dieta izkorišča alternativne intermediate, ki lahko zaobidejo nedelujoče encime in poteka metabolizem normalno. Tako se vsaj približno vzpostavi homeostaza celice. Primer takšnega intermediata je triglicerid triheptanoin, ki se lahko vključi v citratni cikel. V prihodnosti bi lahko takšne in podobne okvare zdravili z gensko terapijo.

Naida Hajdarević: Skrivnost metformina končno odkrita?

Metformin je eno najučinkovitejših zdravil za zdravljenje diabetesa tipa 2, saj zmanjša hepatično glukoneogenezo brez povečanja izločanja inzulina, povečanja telesne teže ali tveganja za razvoj hipoglikemije. Kljub temu, da se pacientom z diabetesom tipa 2 predpisuje že več kot pol stoletja, je njegov mehanizem delovanja prava uganka. Raziskav na to temo je malo morje, z vsako so bili znanstveniki korak bližje odkritju skrivnosti metformina. Tako so leta 2000 v eni izmed raziskav prišli do prvega pravega zaključka: terapija z metforminom pri diabetikih zniža stopnjo proizvodnje glukoze preko inhibicije glukoneogeneze. Odgovoru, kako metformin inhibira glukoneogenezo, je bila bližje naslednja skupina raziskovalcev, ki je ugotovila, da je primarno mesto njegovega delovanja preko direktne inhibicije kompleksa I dihalne verige. Tako smo korak za korakom prišli do zadnjih raziskav, ki so mehanizem delovanja metformina razložile še natančneje – pokazale so, da metformin nekompetativno inhibira encim glicerol-3-fosfat dehidrogenazo, kar zmanjša pretvorbo laktata in glicerola ter zmanjša hepatično glukoneogenezo.

Marija Srnko: Fosfofruktokinaza: Posrednik med glikolitičnim pretokom in razvojem tumorja

Rak-bolezen sodobne družbe. V večini primerov se njegova rast prične iz neznanih vzrokov. Neznan dražljaj v telesu sproži spremembe v genih in kot posledica se pojavi nenadzorovana in hitra rast spremenjenih celic. Določen delež obolenj pa je tudi dedno pogojen. Torej se mutacija genov prenaša iz generacije v generacijo. Že samo zdrav življenjski slog pa lahko pripomore k manjšemu tveganju za njegov razvoj. S hitrejšo rastjo oziroma poliferacijo celic pa pride do sprememba v metabolizmu. Bistvena razlika v primerjavi z metabolizmom normalnih celic je povečana potreba po glukozi. Kar bi lahko povezali s povečano potrebo makromolekul, potrebnih za pospešeno rast celic. Dosedanje najučinkovitejše zdravljenje temelji na kemoterapiji. Vendar si znanstveniki prizadevajo odkritje za organizem manj škodljivih snovi in procesov zdravljenja. V dani nalogi sem se posvetila zbiranju podatkov iz raziskav, ki temeljijo na inhibiranju glikoliznih reakcij. Izpostaviti sem žele encime oz reakcija na katerih je bilo do sedaj izvedenih največ poskusov in dejansko pomujajo možnosti za razvoj pacientu prijaznejšega zdravljenja. Zanimalo me je kakšen vpliv bi imela redukcija določenih reakcij na druga tkiva. Nekaj pozornosti pa sem namenila tudi razvoju nanotehnologije, ki bo kljub odkritju mehanizma inhibicije igrala pomembno vlogo pri transportu substratov do prizadetega tkiva.

Vesna Podgrajšek: Mitohondrijski metabolizem je potreben za znotrajcelično rast toxoplasme gondii

Toxoplasma gondii je znotrajcelična pražival in povzroča bolezen toksoplazmozo. Toxoplasma gondii pospešeno raste znotraj gostiteljevih vakuol, kjer se za svojo rast in replikacijo zanaša na gostiteljev ogljik in hranila. Ena izmed oblik parazita je tahizoit, kateri so se sposobni razmnoževati in napadati v vsakršni gostiteljski celici z jedrom. Proučevali in primerjali so metabolno pot ogljika v znotrajcelični in sproščeni oz. zunajcelični stopnji parazita. Ugotovili so, da toxoplasma gondii v znotrajcelični stopnji, aktivno katabolizira gostiteljevo glukozo preko cikla citronske kisline (TCA). Te stopnje tudi katabolizirajo glutamin preko TCA cikla in poti γ-aminobuturične kisline (GABA), ki generira molekule, ki vstopijo v TCA cikel. Mehanizem preoblikovanja piruvata v acetil-CoA še obstaja nepojasnjen, saj jim manjka PDH kompleks, ki povezuje glikolizo s TCA ciklom. Kemiča inhibicija (NaFAc) TCA cikla popolnoma prepreči znotrajcelično replikacijo parazita, kar pomeni da je potrebna popolna aktivnost TCA cikla. Paraziti, ki jim manjka GABA pot, imajo zavrto rast in niso sposobni ohraniti drsno motiliteto pod razmerami, kjer so hranila omejena (npr. zunaj celice), kar nakazuje, da ima GABA funkcijo kratkotrajne rezerve energije. Zatorej ima toxoplasma gondii tahizoiti metabolno fleksebilnost, ki najverjetneje dovoljuje zajedalcem inficiranje različnih tipov celic.

Ernest Šprager: Vloga nekaterih proteinov tankega črevesa pri tvorbi hilomikronov

Z razgradnjo maščob, ki predstavljajo estre glicerola in treh maščobnih kislin, pridobimo do 40 % vse energije. Maščobne kisline se, preden vstopijo v celice tankega črevesa, protonirajo in s tem postanejo nepolarne. Kljub temu, da se jih večina absorbira kar s pasivno difuzijo, membrane celic tankega črevesa vsebuje ogromno proteinov, ki imajo zelo različne funkcije. Nekateri med njimi olajšajo pasivno difuzijo preko ohranjanja kontracijskega gradienta maščobnih kislin, spet drugi uravnavajo število in velikost hilomikronov, s katerimi se maščobe prenesejo iz tankega črevesa v kri. Za nastanek hilomikrona se morajo v lumnu endoplazemskega retikuluma s pomočjo mikrosomalnega triglicerid transfer proteina okoli apolipoproteinskega jedra povezati triacilgliceridi skupaj z fosfolipidi. Celotna pot maščob od njihove absorbcije v tankem črevesu do sprostitve iz hilomikronov je natančno regulirana. Pomembno vlogo ima protein CD36, ki med drugim deluje kot nekakšen senzor, ki sporoča celicam količino maščob v tankem črevesu. Signalizacija deluje tako, da lahko CD36, kadar je povezan k maščobno kislino, fosforilira ostale encime, ti pa nato lahko vplivajo število hilomikronov, njihovo velikost in s tem tudi količino triacilgliceridov. Prav povišana količina triacilgliceridov v krvi je povezana z kardiovaskularnimi boleznimi, odpornostjo na inzulin in debelost, zato je boljše razumevanje sprejema maščob in njihovo pakiranje v hilomikrone pomembno.

Katja Malovrh: Zmanjšanje aktivnosti encimov citratnega cikla s staranjem

Citratni cikel je niz kemijskih reakcij, ki v aerobnih organizmih potekajo v mitohondrijih. Cikel je na prvem mestu reguliran s količino piruvata, pretvorjenega v Acetil-CoA, ki vanj lahko vstopi. V nadaljevanju procesa pa pri regulaciji sodelujejo tudi številni encimi, ki pretvarjajo intermediate iz ene oblike v drugo. Tako striktna regulacija procesa je izrednega pomena, saj bi brez nje lahko prišlo do prekomerne sinteze ATP, kar bi povzročilo velike izgube energije in mnoge zdravju škodljive spremembe. Kako pa se encimi citratnega cikla spreminjajo s staranjem? Raziskovalci so ugotovili, da se škoda, povzročena s strani prostih radikalov, ki nastajajo kot stranski produkti številnih reakcij, s staranjem močno povečuje. Škodljivi radikali povzročajo poškodbe vsepovsod v celici, najobičajnejša tarča pa so mitohondriji. Mitohondrijska DNA, ki prosto plava po matriksu je zaradi nezaščitenosti dovzetna za številne napade radikalov, ki povzročajo mutacije. Pri translaciji tako dobimo napačno zaporedje na mRNA, posledično nastajajo neaktivni oziroma predrugačeni proteini, ki ne opravljajo svojih nalog. V raziskavi, so znanstveniki ugotavljali če se kateri od encimov, vključenih v citratni cikel s staranjem spremeni, kako se spremeni in kakšne škodljive posledice imajo take spremembe za živi organizem. Ugotovili so, da se encimi spremenijo, da to povzroči nepopolno delovanje citratnega cikla in posledično slabšo proizvodnjo intermediatov, ki so za celice vitalnega pomena.

Urška Kašnik: Transport maščobnih kislin skozi človeško placento

Esencialne maščobne kisline (EFA) in njihovi derivati dolgih večkrat nenasičenih verig maščobnih kislin (LCPUFA), kot sta dokosaheksaenoična kislina (DHA) in arahidonska kislina (ARA), so bistvenega pomena za pravilno rast in razvoj ploda. Vnos s hrano in presnova teh maščobnih kislin ter njihov nadaljnji prenos iz matere na plod, so zato pomembni dejavniki za razvoj plodu. Posteljica je ključni organ, prek katerega hranilne snovi, kot so prej omenjene esencialne maščobne kisline, odtekajo iz matere na plod. Celični privzem (cellular uptake) in translokacija dolgih verig maščobnih kislin (LCFAs) v različnih tkivih se doseže s povezavo soobstoječih mehanizmov. Čeprav lahko LCFA vstopi v celico s pasivno difuzijo, raziskave kažejo, da je vnos LCFA v številnih tkivih, vključno s človeško posteljico, nadzorovan z membranskimi transportnimi/vezavnimi proteini kot so maščobnokislinska translokaza (FAT/CD36), membranski protein, ki veže maščobne kisline (FABPpm), maščobnokislinski transportni protein (FATP) in znotrajcelični FABPs. Za transkripcijske faktorje, aktivirane z maščobnimi kislinami (PPARs, LXR, RXR in SREBP-1) je bilo dokazano, da regulirajo te maščobnokislinske transportne/povezovalne proteine in funkcije posteljice oz. placente. Materine maščobne kisline morda same uravnavajo svoj transport skozi posteljico, kakor tudi funkcije posteljice preko transkripcijskih faktorjev, ki jih aktivirajo maščobne kisline. V tem seminarju sem skušala opisati nedavni razvoj na področju transporta in metabolizma maščobnih kislin placente in vlogo regulacije proteinov, vključenih v te procese.

Tjaša Sorčan: Ketonska dopolnila zmanjšujejo preživetje tumorskih celic

Tumorske celice imajo zaradi genetskih mutacij in mitohondrijske disfunkcije povečano porabo glukoze. Rakave celice se zanašajo na presežek glukoze za uspešno proliferacijo in rast, a je to hkrati njihova največja pomanjkljivost, kar nam pokaže tudI Warburgov učinek. Otto Warburg, po katerem se ta učinek tudi imenuje, predvideva, da naj bi bil glavni vzrok za nastanek rakastih obolenj preklop pri nastajanja energije v obliki ATP iz aerobne kemiosmotske sklopitve v anaerobno glikolizo. Tumorske celice so nezmožne uporabiti ketonska telesa za proizvodnjo energije, zato obstaja hipoteza, da naj bi ketonska telesa zavirala rast tumorskih celic. To so skušali ugotoviti s poskusi na miših, ki so jim vbrizgali VM-M3 kulture, ki so močno metastatske ob dodatku oziroma odsotnosti beta-hidroksibutirata (ketonsko telo). Podoben poskus izvedejo tudi s štirimi mišmi, katerim so bile v hrano dodna različna ketonska dopolnila – 1,3-butadiol (BD) ali keton ester (KE). Rast tumorja so spremljali z bioluminiscenco in vivo. Merili so čas preživetja, rast tumorja, glukozo v krvi, beta-hidroksibutirat v krvi in telesno težo. Ketonska dopolnila so znižala proliferacijo in življenjsko dobo rakavih celic tudi v prisotnosti visoke koncentracije glukoze. BD in KE sta povišala življenjsko dobo miši za 51% oziroma celo 69% v miših z metastatskim rakom. Ketonska dopolnila torej zavirajo rast rakavih celic, neodvisno od koncentracije glukoze ali omejitve kalorij.

Bine Tršavec: Odkritja o zgradbi in delovanju glutamat dehidrogenaze

Glutamat dehidrogenaza (GDH) je eden izmed encimov potrebnih pri metabolizmu aminokislin. Kot nam pove ime, je njegova naloga, da dehidrogenira glutamat, kar vodi do oksidativne deaminacije glutamata v α-ketoglutarat. Brez encima ta reakcija ne bi potekala, ker je sprememba gibbsonove proste energije za reakcijo pozitivna. α-ketoglutarat se potem prenese v Krebsov cikel, kjer se na koncu pretvori v energijo v obliki ATP. Encim je prisoten pri vseh živih bitjih, saj omogoča povezavo med razgradnjo aminokislin in energijskimi potrebami celice. Zaradi različnih potreb po regulaciji obstaja več vrst tega encima. Zaradi njene naloge se glutamat dehidrogenaza pri evkariontih nahaja v mitohondrijih (kjer poteka tudi Krebsov cikel), v manjši količini pa tudi v endoplazmatskem retiklu (kjer se sintetizira). Lokacija v celici je bila dokazana z vezavo GFP-ja. V nekaterih primerih lahko predstavlja kar 10% vseh mitohondrijskih proteinov. Regulacija encima je zelo kompleksna. Nanj delujejo številni alostreični regulatorji, ki z vezavo naredijo mehanske ovire in zmanjšajo njegovo aktivnost. Najnovejše raziskave dokazujejo, da pri tem pomagajo tudi sirtuini. Dolga leta so znanstveniki preučevali natančno zgradbo in delovanje GDH, ter pri tem naleteli na kar nekaj težav. Po 50 letih raziskav tako boljše razumemo pomen in evolucijski razvoj tega pomembnega encima. V mojem seminarju sem se osredotočil na zgradbo in reguliranje encima.

Nina Mavec: Katabolizem triptofana in rak

Ker je rak v sodobnem svetu ena izmed bolezni, ki povzročijo največ smrti, se v zadnjem času izvaja vse več raziskav o samih vzrokih in mehanizmih za nastanek te nevarne bolezni v upanju, da bi s pomočjo ugotovitev lahko razvili, nove, boljše metode zdravljenja. Že nekaj časa je znano, da metabolizem triptofana vpliva na rast in maligni razvoj tumorjev, tako da oslabi imunski odziv celice. Pri katabolizmu te esencialne aminokisline je pomembna kinureninska pot, preko katere se katalizira večina triptofana, nastajajo pa razni metaboliti, med katerimi je tudi kinurenin. Obstajajo trije encimi, ki katalizirajo prvo stopnjo te reakcije, to so indolamin 2,3-dioksigenaza (IDO), triptofan 2,3-dioksigenaza (TDO) in indolamin 2,3-dioksigenaza 2 (IDO2). Ob povečanem katabolizmu triptofana v tumorskem tkivu se vzpostavi imunosupresivno okolje, ki tumorjem omogoča, da se izognejo imunskemu odzivu organizma. To se zgodi preko dveh mehanizmov, ki pa oba prispevata k vzpostavitvi take imunosupresije. Zmanjšana količina triptofana preko protein-kinaze GCN2 povzroči apoptozo limfocitov T. Več kinurenina, ki pri katabolizmu triptofana nastaja, pa preko transkripcijskega faktorja AhR povzroči diferenciacijo regulatornih limfocitov T, ki tumorju omogočajo imunsko toleranco. Inhibitorji teh treh encimov, ki omogočajo katabolizem triptofana, so torej privlačno potencialno zdravilo in raziskave v tej smeri že potekajo.

Enja Kokalj: Toksičnost amonijaka za možgane

Amonijak nastane v metabolizmu aminokislin. V serumu je v fizioloških pogojih večinoma prisoten v obliki amonijevega iona NH4+. Cikel sečnine, ki se odvija v jetrih, služi pretvorbi NH4+ v sečnino, ki se nato izloči iz organizma, saj je koncentracija NH4+ v krvi regulirana. Kljub temu, da možgani ne morejo sintetizirati uree iz NH4+, je njegova koncentracija v centralnem živčnem sistemu prav tako regulirana. Presežek NH4+ je za centralni živčni sistem toksičen. Pri odraslih ponavadi pride do hiperamonemije zaradi odpovedi jeter, pri otrocih pa zaradi motenj v ciklusu sečnine, ta pa vodi do hepatične encefalopatije, ki povzroči motje zavesti, v skrajnih primerih pa tudi komo. Stopnja ireverzibilne škode, ki jo možgani utrpijo, je odvisna od stopnje razvitosti možganov ter tudi intenzivnosti in dolžine izpostavitve visokim koncentracijam NH4+. Ker se vsa bolezenska stanja, ki nastopijo, odražajo na možganih, ti tudi predstavljajo osrednji predmet vseh spekulacij o mehanizmih toksičnosti amonijaka. Večja količina NH4+ v krvi vpliva na koncentracije številnih aminokislin, še posebej glutamina, glutamata in arginina, ovira normalno delovanje nevronov in s tem tudi prenos živčnih signalov ter onemogoča optimalno sintezo dušikovega oksida. Vse te motnje vzdrževanja celične homeostaze imajo lahko ireverzibilen vpliv na naše možganske celice, v primeru, da stanja ne zdravimo, pa lahko pride celo do smrti.

Inge Sotlar: Sinteza celuloze in druge komponente rastlinske celične stene

Rastlinsko tkivo gradijo rastlinske celice, ki se od živalskih razlikujejo po tem, da poleg tipičnih organelov vsebujejo še plastide, vakuolo in celično steno. Debelejša in dokaj trdna celična stena je zelo dinamičen del celice. Njene osnovne naloge so, da vzdržuje osmotski tlak in obliko celice ter jo ščiti pred vplivi okolja. Glavni gradnik celične stene rastlin je celuloza, polisaharid iz več sto ali tisoč enot glukoze, ki se nahaja v obliki kristaliničnih mikrofibril. Vsako posamezno celulozno mikrofibrilo sintetizira transmembranski proteinski kompleks na plazmalemi, sintaza celuloze. Pod mikroskopom so sintaze vidne kot strukture, podobne rozeti, ki se vzdolž plazmaleme premikajo s pomočjo obodnih mikrotubulov in tudi aktinskih filamentov. Rozeta je heksamer, sestavljen iz 36 proteinov, ki sintetizirajo celulozo (CesA proteinov). Dva sosednja CesA proteina se povežeta preko cinkovega prsta in tvorita kompleks, kateri izgradi posamezno verigo celuloze. Na katalitsko domeno encima se veže substrat UDP-glukoza, ki se sintetizira s pomočjo sintaze sukroze ali pirofosforilaze UDP-glukoze. V naslednjem koraku se UDP-glukoza, donor glikozilne skupine, prenese na rastočo verigo. Zaradi steričnih ovir se na glavno verigo ne dodajajo monomeri glukoze, temveč celobioza – disaharid glukoze. Drugi polisaharid, ki tvori steno, je hemiceluloza. Verige hemiceluloze so krajše in za razliko od celuloze ne kristalizirajo. S celulozo se prepletajo v t.i. matriksu pektina, ki je tretja glavna sestavina celične stene. Če se razvije sekundarna celična stena, se v matriks vgradi še lignin in poveča trdnost.

Peter Pečan: Vpliv maščob na komplekse oksidativne fosforilacije

Nealkoholna maščobna bolezen jeter (NAFLD) je izraz, ki predstavlja širok spekter bolezni jeter. Spada med najpogostejše kronične bolezni jeter v razvitem svetu, pojavlja pa se predvsem pri ljudeh s prekomerno telesno težo, ki ne uživajo prevelikih količin alkohola (ta lahko namreč povzroči enake oz. zelo podobne okvare). Najverjetnejši model razvoja bolezni predpostavlja delovanje v dveh stopnjah. V prvi stopnji pride do zvišane odpornosti na insulin, hiperglikemije, hiperlipidemije in nabiranja trigliceridov v jetrih, v drugi pa do oksidativnega stresa. V obeh stopnjah lahko pride do okvare mitohondrijev. Do napak naj bi prišlo, ker so mitohondriji ključni pri procesu β-oksidacije prostih maščobnih kislin (FFA). Te reakcije so namreč največji vir reaktivnih kisikovih spojin (ang. reactive oxygen species, ROS), ki sicer niso vedno škodljive, vendar lahko v povečanih količinah pripeljejo do močnega oksidativnega stresa. V predhodnjih raziskavah so dokazali, da ROS negativno vplivajo na procese oksidativne fosforilacije. Tako je pri osebah, ki imajo povečan vnos maščob, njihova oksidacija povečana, koncentracija ATP molekul pa posledično manjša kot običajno. Antioksidanti in antiperoksinitriti preprečijo takšne spremembe v oksidativni fosforilaciji, iz česar lahko z veliko gotovostjo sklepamo, da oksidativni stres res igra ključno vlogo pri patogenezi teh sprememb. Uporaba teh antioksidantov bi zato morda lahko bila uporabljena tudi za zdravljenje NAFLD pri ljudeh.

Jernej Vidmar: Oksidatvina fosforilacija v rakavih celicah

Mitohondriji so ključni celični organeli, ki sodelujejo v metabolizmu, igrajo ključno vlogo pri celični smrti in signalnih poteh. Za sintezo ATP preko oksidativne fosforilacije mitohondriji porabijo večino kisika, ki ga celica prejme, pri tem pa kot stranski produkt proizvede večino reaktivnih kisikovih spojin. Reaktivne kisikove spojine igrajo pomembno vlogo pri karcinogenezi, saj zaradi svoje oksidativnosti povzročajo poškodbe na celičnih makromolekulah. Povezanost mitohondrijskih funkcij z rakom še ni razvozlana, vendar je potrjena velika vpletenost, saj mitohondriji, poleg tega da igrajo ključno vlogo pri proizvodnji energije in regulirajo reaktivne kisikove spojine, nadzirajo celično življenje in smrt. To je zelo pomembno, saj lahko tumorske celice razvijejo odpornost na apoptozo na številne načine, med drugim preko mitohondrijskih nepravilnosti, izražanju protiapoptotskih proteinov ali negativni regulaciji ali mutaciji proapoptotskih proteinov. Rakave celice morajo svoj metabolizem prilagoditi, tako da proizvedejo molekule in energijo potrebno za rast tumorja in za morebitno spremembo okolja kjer preživijo. V rakavih celicah je veliko posebnosti, ki se tičejo oksidativne fosforilacije-nepravilnosti v kompleksih dihalne verige, posebna regulacija memebranskega potenciala, mutacije mitohondrijske DNA in mutacije genov v jedru, ki vplivajo na oksidativno fosforilacijo. Odkrivanje mehanizmov delovanja nekaterih molekul, katerih nepravilnosti v izražanju povzročajo rakave celice, bo v prihodnje pripomoglo k diagnostriciranju in zdravljenju raka.

Luka Dejanović: Sistemi za ohranjanje funkcionalnosti mitohondrijev

Mitohondrij je eden od organelov v evkariontski celici. Ima dve membrani zunanjo in notranjo. Notranja membrana je močno nagubana, saj tako omogoča povečanje površine za potek dihalne verige (RC). Njegova glavna naloga je proizvodnja ATP. V mitohondriju poteka ogromno število reakcij. Včasih se zgodi, da se kakšna tudi zalomi. Tako lahko npr. iz enega od citokromov (RC) uide elektron, ki pa lahko reagira s kisikom v bližini. Nastanejo reaktivni oksidativni intermediati (ROS). Te lahko reagirajo z bližnjimi biomolekulami in jih poškoduje. Prav zaradi takih situacij so celice razvile sistem ki stalno nadzoruje delovanje mitohondrija in ga ohranja funkcionalnega. Prav te sistemi so osnova za to seminarsko nalogo. Delijo se v 3 večje skupine glede na nivo delovanja: molekularni, na nivoju organelov in celični. Najbolj raziskan je sistem za lovljenje ROS, v mitohondriju imamo encime, ki so sposobni ROS spremeniti v vodikov peroksid, ta se kasneje razgradi na vodo in kisik. Naprej poznamo še sistem, ki lahko popravlja mitohondrijsko DNA. Več sistemov, ki popravljajo proteine in jih zvijajo nazaj v nativne konformacije. Poznamo pa tudi take mehanizme, ki mitohondrij vodijo v mitofagijo. Najbolj skrajni sistem deluje na celičnem nivoju in lahko sproži apoptozo. Toda tudi te mehanizmi niso vsemogočni, torej se naši mitohondriji vseeno kvarijo in jih je potrebno obnavljati.

Gašper Marinšek: Eikozanoidi citokrom P450 poti in rak

Eikozanoidi so družina zelo pomembnih bioloških molekul, ki igrajo v našem telesu osrednjo vlogo pri nastanku vnetij in ohranjanju homeostaze tkiv. Uvrščamo jih med lipide in so produkt metabolizma arahidonske kisline. Mednje spadajo tudi metaboliti citokrom P450 poti. Te so v preteklosti sicer že raziskovali in pri tem tudi ugotovili, da imajo sposobnost širjenja oz. krčenja žil-na ta način lahko uravnavajo krvni pritisk v našem telesu, a so do nedavnega ostali v senci drugih eikozanoidov, predvsem »razvpitih« vnetnih prostaglandinov. Šele pred kratkim pa so nekatere raziskave nakazale možnost povezave med eikozanoidi citokrom P450 poti in rakom. Predlaganih je bilo več možnosti povezave: spodbujanje rasti tumorskih celic, vnetne reakcije in pospeševanje angiogeneze, ki je ključna za normalno prehranjenost tumorskih celic in njihovo preživetje. Žal je bilo do tega trenutka izvedenih premalo raziskav, da bi lahko z gotovostjo govorili o eikozanoidih citokrom P450 poti kot o nedvomnih spodbujevalcih raka. Težava je tudi v tem, da so določeni poskusi dali nasprotujoče si rezultate. V prihodnosti bo tako potrebno izvesti še veliko poskusov in ugotoviti, ali so eikozanoidi citokrom P450 poti res primerne tarčne molekule za zdravljenje raka.

Urška Černe: Kontrola homeostaze holesterola preko ubikvitin-proteasomskega sistema

Ob nenehnem opozarjanju kako škodljiv je holesterol za naše telo, včasih pozabimo, da je to ena izmed bolj pomembnih molekul v našem organizmu. Je sestavni del bioloških membran in prekurzor steroidnih hormonov, žolčnih kislin ter vitamina D. Zaradi vseh teh nalog holesterola mora biti njegova koncentracija v celicah in na splošno v organizmu dobro uravnana. Pomembno vlogo pri regulaciji homeostaze holesterola ima UPS - ubikvitin-proteasomski sistem. Ta nadzira poti, ki primarno vplivajo na koncentracijo holesterola. Tako nadzira sintezo holesterola preko transkripcijskih faktorjev (npr. SREBP) in preko encimov, ki sodelujejo v sintezi holesterola (HMG-CoA reduktaza); udeležen je pri uravnavanju absorpcije holesterola preko receptorjev za LDL (LDLR) in izločanja holesterola iz celic preko membranskih transporterjev (npr. ABCA1). Poleg lizosomske razgradnje predstavlja UPS glavno pot v razgradnji znotraj celičnih proteinov. Ob pomanjkanju ali preveliki količini holesterola lahko pride do številnih bolezni, na celični ravni pa nakopičenje holesterola lahko privede do apoptoze mitohondrijev. Ateroskleroza je v tem kontekstu najbolj znana bolezen, takrat je koncentracija LDL holesterola znatno prevelika; poznamo pa tudi sindrom pomanjkanja »dobrega holesterola« HDL in družinsko hiperholesterolemijo. V seminarju sem na kratko razložila metabolizem holesterola in se osredotočila na to kako UPS vpliva na samo homeostazo ter nakazala morebitne načine za zdravljenje bolezni, ki so povezane z nenormalnimi koncentracijami holesterola.

Jerneja Ovčar: Metabolizem saharoze in njen pomen pri signalizaciji v rastlinah

Saharoza je vrsta ogljikov hidratov in spada med nereducirajoče disaharide. Je spojina fruktoze in glukoze. Sinteza ogljikovih hidratov pri rastlinah poteka s fotosintezo v listih. V listih se shranjujejo kot škrob, v druge dele rastline pa potujejo v obliki saharoze, ki je glavna transportna oblika ogljikovih hidratov v rastlini. Saharoza ima v rastlini več vlog. Vloga saharoze kot signalizacijske molekule v rastlinah je bila predstavljena že pred desetletji. Saharozni signali lahko nadzirajo veliko število razvojnih procesov v življenjskem ciklu rastline. Med drugim je saharozno signaliziranje povezano z ogljikovo in dušikovo asimilacijo ter transportom v rastlini. Ugotovili so, da je v naravi verjetno saharoza tista molekula, ki sproži signalne kaskade, ki vodijo do indukcije fruktanskih sinteznih proteinov, ki nato sprožijo sintezo fruktana v rastlinah (polimer fruktoze). Kot saharozni senzor v rastlinah je znan protein SUT2. Transporterji SUT2 so energijsko odvisni saharozni/H+ transporterji, ki so lahko spremljevalci drugih celic ali pa se nahajajo direktno v sitastih celicah floema v rastlini. Tip transporterjev SUT2 je poseben, ker vsebuje N-terminalne in centralne razširitvene zanke, ki so sestavljene iz 40-60 aminokislin. Takšne zanke v drugih saharoznih transporterjih niso prisotne in to je vzrok, da imajo ti proteini v rastlinah tudi senzorno vlogo.

Valentina Levak: Sinteza škroba in regulacija slednje

Škrob je rezervni rastlinski polisaharid in tako kot saharoza nastaja iz intermediata Calvinovega cikla - gliceraldehid 3-fosfata. V času fotosinteze nastaja v granulah v kloroplastih, v času, ko fotosinteze ni, pa se granule izpraznijo, škrob se porabi za rast rastline, celično dihanje ali pa se nalaga v skladiščnih heterotrofnih tkivih. V večini tkiv je glavna kontrola sinteze škroba usmerjena na zadnjo reakcijo pred dejansko sintezo, in sicer na reakcijo z ADP-glukoza pirofosforilazo (AGP-azo), ki aktivira glukozo 1-fosfat, da lahko vstopi v reakcijo polimerizacije na škrob sintazi. Kontrolo izvajajo alosterični efektorji, ki so metabolni intermediati, oksidoreduktaze (npr. tioredoksin) ter transkripcijski regulatorji glede na jakost fotosinteze in koncentracijo sladkorjev. Podenote heterotetramera AGP-aze so kodirane na več mestih v DNA, kar kaže na specifične izooblike encima glede na tkivo, v katerem deluje, in različno občutljivost na posamezne efektorje. V heterotrofnih tkivih se škrob skladišči v amiloplastih, ki imajo genetsko določeno število granul, ki lahko zrastejo v njih. Tudi velikosti granul se močno razlikujejo od rastline do rastline. 3D-struktura granul kaže, kako sta organizirana amilopektin in amiloza ter vzrok za semikristalinsko strukturo. Tu je še posebej pomembna navzočnost ne le AGP-aze, temveč tudi različnih škrob sintaz, razvejilnih in klestilnih encimov, saj mora biti prostor za dolgoročnejše skladiščenje škroba (gomolji, endoderm semen) čim bolje izkoriščen.

Monika Pepelnjak: Biosinteza serina in njegov vpliv

Serin je neesencialna aminokislina, ki jo lahko naše telo dobi na štiri različne načine: vnos z hrano, z razgradnjo proteinov in lipidov, iz glicina z reverzibilno reakcijo ali pa preko biosintetske poti iz metabolita glikolize – 3-fosfoglicerata. Serin ni pomemben samo za izgradnjo proteinov ampak je tudi prekurzor za druge pomembne molekule. Iz glicina nastaneta aminokislini glicin in cistein. Ob pretvorbi serina v glicin, serin odcepi eno ogljikovo skupino, ki se prenese na tetrahidrofolat. Tetrahidrofolat služi kot pomemben prenašalec te metilne skupine. V ciklu enega ogljika se pretvarja ter omogoča izgradnjo purinskih in pirimidinskih obročev. Odcepljena oglikova skupina se porabi tudi za metilacijo DNA, RNA in proteinov. Zaradi vsega tega je ključnega pomena, da je biosinteza serina natančno uravnana. Biosintetska pot je v začetku razvoja bolj aktivna, potem pa se zmanjša in ostane aktivna samo v tkivih, ki se hitro delijo. Aktivnost te poti je izrednega pomena pri razvoju možganskih celic, saj je serin prekurzor tudi za nevromodulatorja glicin in D-serin ter za gradnike mielinske ovojnice. Povišano koncentracijo encimov biosinteze serina so zasledili v rakavih tkivih, kjer povečana sinteza serina prispeva višjo količino a-ketoglutarata v citratni cikel. Tako omogoča povečanje anabolnih poti v celici. Zaradi tega raziskujejo nove možnosti zdravljenja, ki bi vplivale na biosintezo serina.

Liza Otorepec: Asparagin sintetaza in akutna limfoblastna levkemija

Asparagin sintetaza je encim, ki katalizira sintezo asparagina in glutamata. Pri reakciji se aspartat in glutamin pretvorita v asparagin in glutamat, pri tem nastaja tudi ATP. Asparagin je neesencialna aminokislina, kar pomeni, da jo telo samo sintetizira. Poznani sta dve vrsti asparagin sintetaze: prva uporablja za donor dušika amonijak (AS-A), pri drugi pa je donor dušika glutamin (AS-B). Prekomerno izražanje proteina asparagin sintetaze vpliva na odpornost do terapije, ki temelji na uporabi asparagina za zdravljenje akutne limfoblastne levkemije. Prav tako pa lahko prekomerno izražanje napove tudi občutljivost na zdravila za zdravljenje tumorjev. Otroci z akutno limfoblastno levkemijo so zdravljeni s kombinacijo večih zdravil, ki vsebujejo encim L-asparaginazo. Terapija z asparagin sintetazo temelji na izčrpavanju asparagina, takoj ko pride asparagin sintetaza v krvno plazmo. Prav tako je uničen tudi celični asparagin, zato se asparagin izčrpa iz vseh celic v telesu. Celice akutne limfoblastne levkemije izražajo zelo nizek nivo asparagin sintetaze, zato je zdravljenje z asparagin sintetazo zelo učnkovito, saj le ta zavira rast malignih celic pri levkemiji. Kljub temu da novejši načini zdravljenja pripomorejo k 80-odstotnem izboljšanju, sta ponovljivost bolezni in odpornost proti zdravilom še vedno velik problem. Znanstveniki zato zdaj odkrivajo inhibitorje asparagin sintetaze, s katerimi bi lahko razložili nastanek teh stranskih učinkov.

Anja Tanšek: Zaščita nitrogenaznega kompleksa

Za življenje je nujno potreben dušik, saj ga vsak živeč organizem potrebuje. Največje količine dušika lahko najdemo v zraku, vendar se pojavi problem, saj se nahaja v zelo nereaktivni obliki. Dva atoma dušika sta povezana s tremi močnimi kovalentnimi vezmi, ki jih ne gre tako zlahka pretrgati. Večina živih bitij porablja dušik v obliki nitritov, nitratov ali amonijevega iona. Poraja se vprašanje kako se atmosferski dušik pretvori v uporabno obliko, ki jo večina organizmov potrebuje. Znanstveniki že dolgo vedo, da to počnejo nekatere bakterije in cianobakterije, vendar popolnoma natančen mehanizem še ni poznan. Bakterije, ki se naselijo na koreninah rastlin, predvsem stročnic, fiksirajo dušik iz zraka. Odgovorni encimski kompleks za te reakcije je nitrogenazni kompleks. Ta je sestavljen iz dveh komponent: dinitrogenaze-reduktaze in dinitrogenaze. Aktivnost encima je močno odvisna od pogojev. Najbolj problematična je prisotnost kisika, saj povzroči trajno deformacijo encima. Ta problem so rešile rastline, saj so bakterije, ki živijo v njihovih koreninah zaščitile z leghemoglobinom. Ta protein ima zelo veliko afiniteto do kisika in tako veže ves kisik preden bi sploh prišel do bakterij. Fiksacijo dušika opravljajo tudi cianobakterije, ki živijo v vodi. Pri njih se pojavi še dodatna težave, saj so same fotosintetski organizmi in kot vemo je stranski produkt fotosinteze kisik. Potrebna je še učinkovitejša zaščita pred kisikom. Razvile so se posebne celice heterociste, kjer se nahajajo nitrogenazni kompleksi.

Živa Moravec: mTOR in njegova vloga pri sintezi lipidov

Rast celice je odvisna od količine energije in hranilnih snovi, ki jih ima na voljo. Za ohranitev homeostaze so se zato že zelo zgodaj v evoluciji pojavile signalne poti, ki odločajo ali bo celica rasla, ker so razmere za to ugodne, ali pa se bo preusmerila v recikliranje proteinov in organelov, ki so v njej že prisotni. Ena od takih poti je signalna pot (m)TORa. TOR (tarča rapamicina, poimenovan po svojem inhibitorju) je serin/treoninska kinaza, ki skupaj z določenimi proteini tvori komplekse, od katerih sta najpomembnejša mTORC1 in mTORC2. mTORC2 nadzoruje celično preživetje in organizacijo citoskeleta , mTORC1 pa kontrolira rast celice, metabolizem in celični cikel. Po aktivaciji teh kompleksov se med drugim sproži mitohondrijska biosinteza in sinteza proteinov ter lipidov. Pri slednji mTOR deluje preko različnih efektorjev, med katerimi so najbolj, čeprav še vedno premalo, raziskani SREBP-1, PPAR-y in lipin1. Raziskave, opravljene na kvasovkah, so pokazale, da je sinteza keramidov (vrsta sfingolipidov) odvisna od aktivnosti mTORC2. Ker so začetni koraki de novo sinteze sfingolipidov evolucijsko dobro ohranjeni, bi bilo logično, da lahko mTORC2 kontrolira to signalno pot tudi pri sesalcih. Ker imajo sfingolipidi pomembno vlogo pri veliko boleznih (rak, diabetes, napake imunskega sistema, nevrološke motnje), bi lahko dodatne raziskave na tem področju pomagale pri izboljšanju načina zdravljenja teh bolezni.

Amadeja Lapornik: Vpliv analogov vitamina D na bolezni ledvic in ostale pogoste bolezni

Vitamin D je pravzaprav hormon, saj je edini vitamin, ki ga telo samo sintetizira, ko smo izpostavljeni sončnim žarkom. Njegova struktura je zelo podobna steroidom. Je eden najpomembnejših regulatorjev presnove kalcija in fosfata. Že 10- do 15-minutno izpostavljanje soncu 2- do 3-krat na teden zadovolji človeške potrebe po vitaminu D. Lahko pa ga pridobimo tudi s hrano. Vitamin D se nahaja v mesu mastnih rib, v kravjih jetrih, siru in jajčnemu rumenjaku ter v gobah, ki so posušene na soncu. Poznamo več analogov vitamina D: kalciol (vitamin D3), ergokalciferol (vitamin D2), kalcidiol, kalcitriol,… Vitamin D postane biološko aktiven po dveh hidroksilacijah. Prva poteka v jetrih kjer je mesto presnove kalciola v kalcidiol, druga pa v ledvicah, kjer iz kalcidiola nastaja kalcitriol. Vitamin D ključno vpliva na nastanek in razvoj različnih bolezni, kot so multipla skleroza, osteoporoza, kronična ledvična bolezen, alergijska obolenja, prekomerna telesna teža, več vrst rakavih obolenj, astma,… Mednarodna raziskava po Evropi (2011) je pokazala, da bi z reševanjem pomanjkanja vitamina D pri ljudeh, v zdravstvu lahko privarčevali več milijard evrov. S preprostim sporočilom ljudem, naj povečajo vnos vitamina D, bi lahko neverjetno izboljšali njihovo zdravje in kvaliteto življenja ter z zmanjšanjem kar lepega števila bolezni potencialno razbremenili zdravstveni sistem po vsem svetu.

Jerneja Kocutar: Uporaba rjavega maščobnega tkiva za zdravljenje debelosti

Vse odkar so znanstveniki odkrili, da tudi odrasli imamo rjavo maščobno tkivo (BAT) se ta predstavlja kot potenciala terapija za zdravljenje debelosti. BAT je ena od oblik maščobnega tkiva v našem telesu. Od belega maščobnega tkiva (WAT) se razlikuje predvsem po funkciji saj energije ne shranjuje ampak jo ob stimulaciji aktivno porablja. Razlike lahko opazimo tudi pri adipocitih, let ti so pri BAT manjši, vsebujejo manjše maščobne kapljice ter mnogo več mitohondrijev. Najbolj pomembni so ravno mitohondriji saj v njihovi notranji membrani najdemo protein UCP1. Ta lahko razklopi reakcijo oksidativne fosforilacije, protonom omogoči, da se v matriks vrnejo preko njega in zaobidejo ATP sintazo. Energija protonskega gradienta se v tem primeru ne porabi za sintezo ATP ampak se v procesu termogeneze sprosti v obliki toplote. Najbolj znan aktivator termogeneze je mraz v zadnjem času pa se raziskuje tudi oblika, ki jo aktivira prevelik vnos hranil. Izpeljanih je bilo veliko poskusov, ki so neizpodbitno dokazali, da nam aktiviran BAT lahko pomoga porabiti več kalorij kot običajno. Pri zdravljenju debelosti s pomočjo BAT so se osredotočili na štiri poti: aktivacija termogeneze v mišicah, povečanje BAT (povečanje diferenciacije), aktivacija termogeneze in povečanje stopnje razklopa v mitohondrijih. Vse raziskave so se v povojih vendar kažejo pozitivne rezultate in nam dajejo upanje, da bomo našli zdravilo za debelost in spremljajoče bolezni.

Tomaž Žagar: Vloga melatonina pri zaznavanju dneva in noči in njegovi fiziološki učinki

Melatonin je hormon, ki se sintetizira v češeriki, majhni endokrini žlezi v možganih. Zanj je značilno, da se sintetizira le ponoči oziroma v odsotnosti svetlobe. Posebne celice na mrežnici zaznajo svetlobo in preko več struktur ta signal posredujejo češeriki. Ker je njegova sinteza točno določena s količino svetlobe, pri živalih (v glavnem sesalcih) služi za uravnavanje cirkadianega cikla oziroma biološke ure. Ta uravnava cikel spanja in budnosti, izločanje različnih hormonov, metabolizem ter deloma še telesno temperaturo in srčni utrip. Z ravnijo melatonina pa nekatere živali, katerih način življenja je odvisen od letnih časov, določajo letni čas. Ker je vsako leto istega datuma dan enako dolg, živali z merjenjem dolžine dneva (za kar je odgovoren melatonin), spremljajo ali bo prišla pomlad ali poletje in se na to ustrezno pripravijo. Pri tem ima ključno vlogo melatonin, ki posredno ali pa neposredno povzroči določene fiziološke odzive kot so: rast dlake, hibernacija, uravnavanje reprodukcije. Za vse te odzive sta ključna dva melatoninska receptorja MT1 in MT2, ki sta oba z G proteinom sklopljena receptorja. Njuna glavna vloga je regulacija transkripcije, ki poteka po dveh glavnih mehanizmih, in sicer preko aktivacije kaskade MAPK ali pa z zavrtjem transkripcijskega faktorja CREB preko inhibicije adenilat ciklaze. Poleg tega je melatonin še zelo močan antioksidant, ki varuje telo pred reaktivnimi kisikovimi in dušikovimi reaktivnimi spojinami.