TBK2014 Povzetki seminarjev

Nazaj na osnovno stran

10.3.

Črt Kovač: Naslov v slovenščini

To je povzetek. Nam ut gravida tellus, in ultricies ipsum. Integer blandit feugiat nunc, vel vehicula tortor viverra sit amet. Suspendisse non bibendum dui, in iaculis nibh. Sed sed tempus nunc, at adipiscing metus. Pellentesque vel imperdiet odio. Mauris aliquet urna erat, a tempor purus pellentesque ut. Pellentesque id velit varius, porta leo eu, sollicitudin magna. Vestibulum facilisis eleifend quam ut bibendum. Maecenas aliquet vulputate nisl, vel pulvinar purus iaculis eget. Praesent porttitor turpis velit, ut dignissim sapien commodo in. Aenean et consequat nisi. Aenean dictum, quam nec elementum accumsan, purus massa rutrum sem, ac hendrerit enim orci non felis.

Jernej Vidmar: Boljša slikovna obdelava z nanozamrzovanjem

Rentgenska fluorescenčna metoda je zelo priročna za določevanje elementov v našem biološkem vzorcu. Za odkrivanje elementov je zelo pomembna fluorescenca, ki jo povzročijo rentgenski žarki na elementih. Z uporabo posebnih zbiralnih leč lahko mikroskopi dosežejo ločljivost do 20 nanometrov. Z elektronskim mikroskopom je nemogoče opazovati živ vzorec, zato je potrebno za mikroskopiranje uporabiti rentgenski mikroskop, ki pa nima tako dobre ločljivosti kot elektronski. Opazovani preparat ni priporočljivo dodatno hidratirati, saj pri obstreljevanju z rentgenskimi žarki povzročimo hirolizo vode in razgradnjo pomembnih organskih molekul, prav tako pa ni priporočljiva dehiracija, saj se skupaj z vodo iz celice izločijo difuzivni ioni, kar pomeni smrt za celico, pri obeh primerih pa po koncu mikroskopiranja dobimo nenatančne slike vzorca. Ameriškim znanstvenikom je uspelo narediti bionanosondo, ki z obstreljevanjem zamrznjenega preparata z rentgenskimi žarki prikaže tridimenzionalno sliko fluoresciranih elementov v vzorcu. Vzorec postavimo v vakuumsko komoro, kjer ga obstreljujejo z rentgenskimi žarki. Fluorescenčni signali se zibrajo na detektorju, ki se glede na izvirni žarek nahaja pod pravim kotom. S preprosto analizo lahko ugotovimo za katere elemente gre, saj vsak oddaja barvo različnih valovnih dolžin. Metoda je in bo zelo uporabna pri načrtovanju in odkrivanju novih zdravil.

Bine Tršavec: Stikalo, ki pove, da je čas za spanje

Znanstveniki so v drugi polovici prejšnjega stoletja začeli raziskovati spanec. Odkrili so, da je zanj odgovorna skupina nevronov v možganih, in da poznamo dva mehanizma, ki ga uravnavata. To sta cirkadiadni in homeostatični ritem. Cirkadiadni ritem je odgovoren za to, da postanemo zaspani vsakih 24 ur, kar je posledica zunanjih sprememb zaradi vrtenja Zemlje okoli svoje osi(dan in noč), medtem ko homeostatični ritem skrbi, da postanemo zaspani zaradi naporov in si s spancem povrnemo moči. Na oba mehanizma naj bi vplivala ista skupina nevronov, saj ni mogoče povsem ločiti enega mehanizma od drugega. Raziskave, ki so potekale na vinskih mušicah, so pokazale, da lahko motnje spanca nastanejo zaradi mutacij, nastalih na crossveinless-c (cv-c) alelu. Mutacije namreč povzročijo napako v sintezi Rho-GAP proteina, ki je, kot kaže, zelo pomemben za pravilno regulacijo spanca. S številnimi eksperimenti so dokazali vpliv alela na predel možganov mušic, imenovan Fan shaped body (FB) in njegov pomen pri spancu. Pomembna ugotovitev je bila tudi, da se ob povečani utrujenosti poveča električna vzdražnost membran nevronov v dorzalnem delu FB, kar je pokazalo njihov pomen in potrdilo hipotezo. S tem so znansteniki stopili korak bližje odkritju, ki bi lahko rešilo težave povezane s spancem.

Ernest Šprager: Doslej najuspešnejše utišanje genov v jetrih z RNA interferenco po zaslugi novih nanodelcev

Z procesom RNA interference, ki velja za eno najpomembnejših odkritij na medicinskem področju zadnjih let, lahko utišamo poljuben gen v genomu. RNA interferenca je zato uporabna za preučevanje funkcije posameznih genov in nam tudi ponuja potencialno nove načine zdravljenja bolezni, ki so posledica nepravilnega genskega izražanja. Ocenjujejo, da je več kot 4000 jetrnih bolezni posledica genetskih napak, zato je zdravljenje z RNA interferenco na tem področju veliko. Seveda je varna in selektivna dostava siRNA molekul v jetrne celice glavni izziv preden lahko pride do široke uporabe zdravljenja z RNA interferenco. Na podlagi strukture lipoproteinov so raziskovalci razvili lipopeptidne nanodelce, sestavljene iz sintetičnih lipopeptidov, fospolipidov, holesterolnih molekul, PEG-lipidov in siRNA. V članku so predstavljeni oblika, sinteza in biološko vrednotenje lipopeptidnih molekul, ki tvorijo takšne nanodelce. Sintetične lipopeptidne molekule so bile tvorjene z reakcijo lizina, njegovih dipeptidnih ali polipeptidnih derivatov z različno dolgimi aldehidi, akrilati in eposkidi. Raziskovalci so nato z različno zasnovanimi analizami med drugim merili tudi sposobnost utišanja faktorja VII, ki skrbi za strjevanje krvi. Od vseh sintetiziranih lipopetidov se je najbolje odrezal cKK-E12. Ugotovljeno je bilo, da bi takšen lipopeptidni nanodelec pripeljal siRNA proti določenem genu samo do jetrnih celic, s čimer bi bili stranski efekti minimizirani.

17.3.

Andrej Žulič: Prva umetna celica z delujočimi organeli

Prvič v zgodovini je znanstvenikom na nizozemski univerzu Radboud v Nijmegenu uspelo ustvariti umetno celico z delujočimi organeli, ki lahko v večih korakih, kemičnih reakcijah, reagent preko raznih vmesnih stopenj privedejo do končnega produkta, rezorufina, ki je fluorescenten in se ga zato na koncu reakcije lažje opazi. Te organele so ustvarili tako, da so majhne polimerosome narejene iz PS-b-PIAT polprepustnega polimera napolnili z encimi in jih potem vnesli v miniskulno kapljico vode, ki je vsebovala še proste encime in substrate, in to kapljico še enkrat obdali s lipidnim slojem – celično steno narejeno iz PB-b-PEO hidrofobnega polimera. Zaradi fluorescence produkta so lahko preverili, da se predvidene reakcije resnično dogajajo po korakih v polimerosomnih nanoreaktorjih ali organelih. Produkti posameznih organelov lahko prestopijo steno organela v celično plazmo od koder najdejo pot v druge celične organele, kjer se izvršujejo posledični koraki te kaskadne reakcije. Obstaja več načinov kako zgraditi strukture podobne celicam. Poleg opisanega, ki kombinira več pristopov, se lahko umetne celice gradi iz majhnih kapljic tekočine podobne citoplazmi, iz polimerov ali maščobnih kislin. Naslednjih korak je nedvomno narediti umetno celico, ki lahko sama proizvaja svojo energijo. S preučevanjem tega področja lahko biokemiki vedno bolje razumemo kaj se dogaja na celičnem nivoju in kako to uporabiti v nadaljnih raziskavah.

Urška Černe: Boj imunskega sistema proti malariji

Malarijo povzroča infekcija z parazitom, vrste Plasmodium falciparum, ki se prenese na človeka z pikom okuženega komarja mrzličarja. Ko piči človeka, se trosi prenesejo v njegovo kri in se začnejo množiti v jetrih. Nastanejo merozoiti, ki vstopajo v rdeča krvna telesca (eritrocite), kjer se nadalje delijo, dokler eritrocit ne poči. P. falciparum je specifični gostitelj, kar predstavlja težavo pri izvedbi človeške infekcije na laboratorijskih živalih kot so miši. Za premagovanje tega izziva so raziskovalci razvili miš z človeškimi eritrociti in jim dodali človeške imunske celice (miš RICH). Imunski sistem ima pri obvladovanju okužbe ključno vlogo. Študije na miših z uporabo človeških sevov Plasmodium so pokazale, da imunske celice (naravne celice ubijalke = celice NK, T celice in celice B) prispevajo k antiparazitski imunosti, pri čemer so bistvenega pomena celice NK. Te reagirajo z okuženimi eritrociti in jih tudi eliminirajo. Okuženi eritrociti postanejo sploščeni, kar kaže na uhajanje celične vsebine in izgubo volumna celice. Celični receptor LFA-1 je vključen v interakcijo celic NK z okuženimi eritrociti in njihov pomor. Pojasnitev molekularne narave vseh teh interakcij je bistveno za razumevanje mehanizma odzivanja naravnih celic ubijalk na infekcijo s P. falciparum.

Jerneja Kocutar: Odziv celic na stresne situacije

Kadar so celice izpostavljene stresnim pogojem, ki ogrozajo njihovo prezivetje se v njih aktivira stresni odziv, da bi čimprej spet vzpostavile homeostazo. Tak odziv je univerzalen in ga lahko najdemo v vseh organizmih in v vseh vrstah celic. Celice proizvajajo stresne proteine, ki izpolnjujejo razlicne naloge npr. preprečujejo tvorbo agregatov in neaktivnih intermediatov, odstranjujejo že poškodovane proteine, varujejo celične strukture, reorganizirajo celično oskrbo z energijo...Preden pa celica začne tvoriti proteine se aktivirajo transkripcijski receptrorji, od katerih je najpomembnejši HSF1. Aktivni HSF1 je trimer in ima dolčcene skupine fosolizirane. Regulacija stresnega odziva je odvisna od več celičnih procesov in organelov, najpomembnejši pa so procesi v jedru. Za uravnavanje stresnega odziva imamo 55 pozitivnih in 14 negativnih modulatorjev, ki so locirani v jedru, citoplazmi ali organelih. Pozitivni stresni odziv podaljšujejo in preprečujejo agregacijo proteinov, negativni pa odziv zavirajo. Vsi modulatorji so zelo tesno povezani med seboj, saj opazimo veliko več povezav kot med nakljičnim proteini. Kot najpomembnejši modulator je bila spoznana acetiltransferaza EP300, ki z acetiliranjem lizinov uravnava delovanje HSF1. V prihodnosti bi stresni odziv lahko uporabili tudi za zdravljenje bolezni pri katerih je problem obsežno propadanje celic. S tarčno aktivacijo stresnega odziva bi lahko reducirali poškodbe na celicah.

Tadej Ulčnik: Prisotnost proteinov UCP določa metabolizem celice

Vzorec izražanja razklopnih proteinov med diferenciacijo matičnih celic daje nov namig o njihovii vlogi. Izmed družine petih razklopnih proteinov je znana le vloga razklopnega proteina UCP1, funkcija ostalih štirih pa še vedno ni znana. Znanstveniki so na podlagi rezultatov več analiz domnevali, da vzorec izražanja UPC proteinov sovpada s specifičnimi celicami, ki imajo podoben metabolizem, in se spremeni, če se celice same spremenijo. Analizirali so izražanje UCP2 v mišjih embrionalnih matičnih celicah pred in po diferenciaciji v nevrone. Dokazali so, da je samo UCP2 prisoten v nediferenciranih matičnih celicah in izgine takoj, ko se te začnejo diferencirati v nevrone. Nasprotno od tega se istočasno poviša raven izražanja UCP4 in tipičnih nevralnih označevalnih proteinov. Prisotnost proteina UCP2 v matičnih, rakavih in imunskih celicah, kaže na to, da je UCP2 prisoten v celicah z veliko zmožnostjo razmnoževanja, za katere je tudi značilen metabolizem, ki temelji na glikolizi. Protein UCP4 pa je prisoten samo v diferenciranih živčnih celicah, ki se niso sposobne deliti. Odkrili so da se UCP2 izraža tudi v nevroblastomih, katerih metabolizem je podoben rakavim celicam, ne izraža pa se UCP4. Te ugotovitve bi lahko pripomogle k hitrejšem odkrivanju rakavih celic, ki se od ostalih razlikujejo v metabolizmu in nekaterih proteinih.

24.3.

Hrvoje Malkoč: Adsorbcija mielinskega bazičnega proteina na membrane mielinskih lipidnih dvoslojev

Da bi razumeli demielizacijske bolezni moramo najprej vedeti, kako pride do njih. Zato so znanstveniki iz Kalifornijske univerze Santa Barbara izvedli poskus s katerim so preverjali sestavo in lastnosti mielinskih dvoslojev. Mielin je več lipidnih dvoslojev skupaj, ki morajo biti kompaktni in med seboj vsebovati čim manjše količine vode. Že majhna sprememba v zgradbi mielinske ovojnice lahko povzroči težave pri izolaciji aksona in s tem povzroči različne motnje ali celo to, da impulz ne prispe na cilj. Posledice so lahko bolezni, kot je multipla skleroza, vzroki pa so lahko avtoimunski odzivi, infekcije, izpostavljenost določenim kemikalijam, pa tudi genetika. Opravljene so bile raziskave o adsorbciji mielinskega bazičnega proteina (MBP) na membrane mielinskih lipidnih dvoslojev in njihov vpliv na strukturo, ravnovesni razmik in adhezijske sile med njima. Znanstveniki so na obe strani aparata površinskih sil postavili lipidni dvosloj, ga dali v pufersko raztopino z MBP-jem in jih približali da so se zlepili. Nato so jih dali narazen in merili adhezijo in debelino filma. Ugotovili so, da je zdrav mielin veliko bolj kompakten in vsebuje manj vode med membranami, pa tudi ima močnejšo adhezijo, in se bolj prijema na nasprotnega. Ta raziskava se razlikuje od drugih po tem, da ima molekularen pristop za razliko od drugih in bi zato lahko omogočila napredek v raziskavi demielizacijskih bolezni.

Janja Krapež: Nanopore omogočajo transport DNA skozi membrane

Celice obdaja lipidni dvosloj, ki je polprepusten in loči zunanjost celice od notranjosti (vse snovi torej ne morejo v celico). Prehod molekul je v veliki meri odvisen od transmebranskih proteinov, ki omogočajo transport snovi, ki ne morejo direktno skozi lipidni dvosloj, to so ioni in druge večje molekule. Nekateri proteini pa v neki drugi celici povzročijo majhne pore – nanopore. Pri tem ioni in molekule prosto prehajajo, kar privede do celične smrti, ker prehod snovi ni več nadzorovan. Raziskovalci želijo skozi take nanopore spraviti tudi DNA ali proteine. Težava je le v tem, da je težko nadzorovati prehode molekul skozi nanopore. Raziskovalci namreč ne želijo, da bi skozi nanopre lahko v celico vstopale vse molekule. Vstopale naj bi le tiste molekule, ki imajo za to pravo gensko informacijo. Profesorju Maglia in njegovi ekipi je uspelo sestaviti nanoporo, ki deluje kot cikel in prepušča DNA. Točno določeni deli DNA v raztopini hibridizirajo in se transportirajo skozi DNA poro. Na nasprotni strani pore pa je druga DNA, ki izpusti iskano genetsko zaporedje iz pore v celico. Ta prenos se zgodi vsakokrat, ko ima DNA, ki želi skozi membrano, pravilno zaporedje. Ta prehod poteka spontano in deluje kot tekoči trak. DNA vijačnico so združili z vrhom proteinske nanopore. Tako so dobili membranski sistem, ki je omogočil transport specifične DNA molekule skozi nanoporo.

31.3.

Monika Pepelnjak: Odpornost tumorjev na kemoterapijo

Rak debelega črevesja in danke je drugi najpogostejši rak v Sloveniji. Kadar bolezen ni odkrita dovolj hitro, je za zdravljenje poleg kirurške odstranitve malignega tumorja potrebno tudi zdravljenje s citostatiki (kemoterapija). Najpogosteje uporabljen citostatik pri kolorektalnem raku je oksaliplatin, ki poškoduje DNA zaporedje in tako prepreči delovanje in hitro delitev celic. Velik problem pri zdravljenju pa povzročata primarna in pridobljena odpornost na oksaliplatin. Odpornost je lahko posledica več različnih dejavnikov, eden izmed njih so tudi epigenetske spremembe. Raziskovalci so odkrivali razloge za odpornost z epigenetskega vidika in primerjali metilacije različnih genov v odpornih in odzivnih celicah. Ugotovili do, da se največje razlike pojavljajo v metilaciji SRBC gena, ki je znan kot interaktor s produktom gena BRCA1. Dokazali so, da je metilacija tega gena, in s tem njegovo utišanje, resnično odgovorna za zmanjšano odzivnost celic na oksaliplatin. Epigenetska inaktivacija SRBC gena se je pojavila pri 29.8% pacientov, povezali pa so tudi utišanje tega gena in krajše obdobje preživetja brez nadaljevanja bolezni pri pacientih, ki so se zdravili z oksaliplatinom, vendar jim metastaz kirurško niso mogli odstraniti. Rezultati postavljajo osnovo za nadaljne študije, kjer bi lahko metilacijo gena SRBC uporabili kot predhodnji pokazatelj odpornosti na oksaliplatin.

Anja Tanšek: Potrditev ključne beljakovine odgovorne za razrešitev skrivnosti mitoze

V celicah sesalcev je endocitoza, posredovana s klatrinom (CME), glavna pot za vstop večjih molekul skozi membrano preko različnih receptorjev. Mehanizem CME se zaustavi kmalu po tem, ko celica vstopi v profazo in začne ponovno delovati v pozni anafazi, kjer je potreben za membransko dinamiko pri citokinezi. Predlagana sta bila dva glavna mehanizma, ki bi lahko povzročila inhibicijo CME. Prva hipoteza pravi, da direktna mitotska fosforilacija CME sistema zmanjša njegovo aktivnost. V podporo tej predpostavki so številni endocitozni proteini, ki so fosforilirani med mitozo, vendar vpliv teh modifikacij na CME ni jasen, niti dokazan. Druga hipoteza pravi, da povečana membranska napetost mitotskih celic prepreči nastanek jamice in izoblikovanje v vezikel med CME. Celicam, ki so v fazi mitoze, se membranska napetost poveča. Posledično se poveča tudi potreba po aktinskem citoskeletu, ker se formira celični korteks. Zato aktinski citoskelet ni na voljo mehanizmu CME za premagovanje povečane obremenitve zaradi membranske napetosti in se endocitoza v celici ustavi. V tej študiji so raziskovalci dokazali, da je za zaviranje CME v času mitoze odgovorno pomanjkanje aktina. Dokazali so, da lahko CME poteka tudi v mitotskih celicah, kljub visoki membranski napetosti, tako da so omogočili delovanje aktina pri CME. Mitotska fosforilacija endocitoznih proteinov je bila prisotna tudi v celicah s ponovno vzpostavljeno CME, kar kaže, da direktna fosforilacija CME mehanizma ni odgovorna za njegovo inhibicijo.

Jerneja Ovčar: Vztrajno zavezujoč mehanizem za vizualni nadzor gibanja

Človeški motorični sistem je izjemno napreden pri nadzoru vizualno vodenih premikov, saj se zelo hitro prilagaja spremembam. To doseže skozi niz visoko avtomatičnih procesov, ki prevajajo vizualne informacije v predstavitve. Motorični sistem je del osrednjega živčnega sistema in se ukvarja z gibanjem. Sestoji iz piramidalnega in ekstrapiramidalnega sistema. Da pa se lahko doseže takšen niz visoko avtomatičnih procesov za oblikovanje predstavitev, ki so primerne za vklop motoričnega nadzora, potrebuje motorični nadzor vizualne informacije, ki se nanašajo na cilj. V ta namen je bila raziskana vloga pozornosti v vizualno povratnem nadzoru, tako da je bil motorični sistem izzvan z več poskusi. Rezultati so pokazali, da vizualna pozornost spreminja obdelavo ciljne informacije. Ugotovili so, da je učinek spremembe pozornosti večji pri premikih ciljev (nek predmet) kot pa pri premikih kurzorjev (npr. rok). Zato sklepamo na obstoj ločenega vizualno-motoričnega zavezujočega mehanizma, ki daje prednost vizualnim podatkom, ki predstavljajo gibanje premikajočega uda. Vizualno-motoričen mehanizem pojasnjuje učinkovitost in hitrost, s katero lahko človek hkrati izvaja več ciljno usmerjenih gibanj. Njegova prednost je, da loči med ciljem in motečimi predmeti na poti. Zaznavanje vizualnih dražljajev, ki se nanašajo na naše gibanje, je temeljni proces pri nadzoru segajočih gibanj. Vizualno-motorični mehanizem je skupen vsem vrstam, ki se pri usmerjanju gibanja opirajo na vid.

Inge Sotlar: CPEB proteini oblikujejo dolgoročni spomin

Dolgoročni spomin hrani vse, kar se v življenju naučimo. Spomin z leti slabi, motnje spomina pa se pojavijo tudi pri nevrodegenerativnih boleznih, kot sta npr. Alzheimerjeva in Parkinsonova bolezen. Za dober spomin je nujna sinteza določenih proteinov, zato so znanstveniki poskušali odkriti proteine, ki so odgovorni za ohranjanje dolgoročnega spomina. Za pomembne regulatorje sinteze proteinov v sinaptičnih membranah so se izkazali CPEB proteini, ki največkrat delujejo kot aktivatorji translacije mRNA v različnih tipih celic, tudi v nevronih. Pri raziskavi na vinskih mušicah so našli protein iz družine CPEB, Orb2, ki je s svojimi oligomeri, podobnim amiloidom, potreben za shranjevanje informacij v dolgoročni spomin. Njegov monomer, Orb2A, je v živčnem sistemu prisoten v zelo majhnih količinah, a tvori pomemben kompleks s proteinom Tob, regulatorjem celičnega cikla. Da povezavo Tob-Orb2A uravnava fosforilacija, so dokazali z dodatkom kalikulina, inhibitorjem, ki blokira proteinsko fosfatazo 2 (PP2A). Dodatek je povzročil, da se je število povezav Tob-2A zmanjšalo. Pri iskanju kinaz, ki fosforilirajo protein Tob, so se osredotočili na kinazo LimK, saj se sintetizira le v sinapsah in je potrebna za njihovo oblikovanje. Dokazali so, da gre pri nastanku oligomerov Orb2 za součinkovanje med proteinom Tob, kinazo LimK in fosfatazo PP2A. Kako se podatki shranjujejo v spomin je zapleten proces, vendar raziskovanje biokemijskih reakcij nudi možnosti za zdravljenje neozdravljivih bolezni živčevja.