TBK2016 Povzetki seminarjev
David Dolhar: Umetna mišična tkiva s sposobnostjo samoobnove le stvar prihodnosti?
V zadnjem času je razvoj organskih polimerov doživel hiter razvoj. V seminarju sem se osredotočil na tehniko združevanja kovalentnih (C-polimerov) ter nadmolekulskih polimerov (S-polimerov), katerih sinteza in preučevanje spada v področje fizike mehke snovi. Ideja kombiniranja teh polimerov je ustvarjanje hibridnega polimera (CNC-polimera). Ta vrsta polimera po fizičnih lastnostih močno spominja na mišično vlakno, saj v nasprotju s sedaj obstoječimi kovalentnimi polimeri tvori daljše verige z bolj urejeno strukturo. V seminarju so prikazane tri oblike monomerov, ki jih lahko učinkovito povežemo v hibridne polimere, predstavljene pa so tudi značilnosti struktur, v katere se ti polimeri povezujejo. Osrednje sredstvo za vezivo tako ostajajo povezave med aromatskimi obroči kovalentnih monomerov, le da dodatni nadmolekulski monomeri dovoljujejo dodatno stabilizacijo strukture ter tako nudijo bolj ugodno termodinamsko postavitev v hibridnem polimeru v primerjavi s standardnim kovaletnim polimerom. Dobra lastnost hibridnega polimera je tudi, da lahko nadmolekulski del hibrida po želji nadomestimo z novimi enotami s procesi dialize, ekstrakcije ter rekonstitucije. Odkritja na tem področju nudijo integracijo znanja s številnimi drugimi raziskavami, npr. električne prevodnosti organskih polimerov, kar pomeni še korak bližje k ustvarjenju umetnega mišičnega tkiva.
Dominik Rebek: Vloga RQC sistema pri agregaciji proteinov
Veliko zanimanja so v zadnjih letih znanstveniki pokazali za raziskovanje povezave med velikimi proteinskimi agregati oziroma skupki, predvsem tistimi, ki nastanejo znotraj živčnih celic, in nevrodegenerativnimi boleznimi, kot sta Alzheimerjeva in Huntingtonova bolezen. Agregacija je sicer del običajnega delovanja celic, do bolezenskih stanj vodi, če pride do agregacije okvarjenih proteinov. Ekipa, ki je napisala članek, ki sem ga izbral, se je posvetila raziskovanju povezave med okvaro sistema ribosomske kontrole kakovosti in agregacijo nefunkcionalnih polipeptidnih verig. Vse se začne pri molekuli mRNA brez stop kodona. Pri translaciji takšne molekule pride do prevajanja nekodirajočih regij, zaradi česar lahko veriga zastane na ribosomu. Težavo običajno reši kontrolni sistem, ki pa v primeru okvare vpliva na agregacijo takšnih verig. Nastali agregati pa delujejo kot seme, saj se z njimi povežejo tudi delujoči proteini. To posledično vodi do zrušenega proteostatskega ravnotežja v celici. S svojim delom je ekipa utrla pot do novih vprašanj, na katera še nimamo točnih odgovorov. Ključno vprašanje, na katerega bodo poskušali odgovoriti s prihodnjimi raziskavami, je, ali nevrodegenerativne motnje temeljijo na agregaciji zastalih polipeptidov in proteostatskem neravnovesju.
Lana Vogrinec: Uporaba nefotosintetskih bakterij za pridobivanje spojin iz sončne energije
V nalogi sem se posvetila procesu umetne fotosinteze, s katero se znanstveniki iz različnih področij že več let ukvarjajo. Sistem, ki bi bil zmožen posnemati ta naravni proces, bi na učinkovit način rešil problem onesnaženja s toplogrednim plinom CO2, hkrati pa bi bilo mogoče fotosintetske produkte uporabiti za predelavo v industrijsko pomembne surovine, na primer gorivo. Osredotočila sem se na članek z naslovom Self-photosensitization of nonphotosynthetic bacteria for solar-to-chemical production - avtorjev K. K. Sakimota, A. B. Wonga in P. Yanga, objavljen v reviji Science 1. 1. 2016. V njem je opisana sestava in delovanje hibridnega sistema nefotosintetske bakterije Moorella thermoacetica in njenega biološko oborjenega delca, kadmijevega sulfida (CdS). Hibrid deluje tako, da kadmijev sulfid, ki ga je bakterija ob dodatku določenih snovi sposobna sama proizvajati, služi kot sprejemnik sončne svetlobe. Elektroni, ki se ob tem vzbudijo, vstopajo v presnovne procese bakterij, natančneje v Wood-Ljungdahlovo pot, v kateri se CO2 reducira v etanojsko kislino. Tak sistem ima veliko prednosti, saj sam proizvaja delce, potrebne za absorpcijo svetlobe in ima velik izkoristek celo v primerjavi z naravno fotosintezo. Prav tako je obetavna možnost samostojne regeneracije, saj se majhen delež produktov, ki nastanejo pri fotosintezi, shranjuje v obliki biomase. Na tak način sistem raste, se vzdržuje in reproducira izključno na podlagi sončne energije.
Aljaž Božič: Bakterije prehajajo med celicami sočasno s procesom trogocitoze
Bakterije uporabljajo različne načine za razmnoževanje in širjenje v nove celice. Nekatere bakterije so sposobne prehajati med celicami brez da bi vstopile v medcelični prostor. Take bakterije uporabljajo posebne mehanizme za prehode med celicami (npr. gibljivost s pomočjo aktina). Raziskava na bakterijah Francisella tularensis pa kaže, da so bakterije sposobne prehajati med celicami tudi brez posebnih mehanizmov ob medceličnih stikih celic. Natančneje ob procesu trogocitoze; pojavu, kjer limfociti, ki so povezani s celicami, ki vsebujejo ustrezne antigene prevzamejo proteine iz plazmaleme teh celic in jih dodajo na svojo površino. Vendar pa je proces trogocitoze omejen le na limfocite, zato so takega prehajanja med celicami sposobne le bakterije, ki lahko preživijo v limfocitih. Poleg tega lahko na ta način okužijo le tiste tipe celic, ki vršijo trogocitozo. Natančen mehanizem prehoda bakterij med celicami še ni znan, prehod pa je sočasen s trogocitozo, torej je le ta lahko označevalec za prehode bakterij. Prehod baterij med celicami pa ni omejen zgolj na bakterijo Francisella tularensis, saj so rezultati za bakterijo Salmonella enterica serovar Typhimurum podobni. Verjetno se tudi njima podobne bakterije obnašajo enako.
Polona Skrt: Aktivnost mitohondrija in staranje kožnih celic
Raziskave staranja so že nekaj časa zelo aktualne in med najbolj sprejetimi teorijami je povezava med spremenjenim delovanjem prenašalnih verig mitohondrija, posledično nastajanjem večje količine reaktivnih kisikovih zvrsti(ROS), in staranjem celic ter tkiv. Celična senescenca oz. staranje je pravzaprav odziv ne stres(krajšanje telomer, poškodbe DNA), ki se kaže kot izguba sposobnosti delitve celice. To posledično privede do preprečitve razvoja raka, vendar tudi do kopičenja teh celic v tkivih ali omejitve zmožnosti regenerativnih zalog matičnih celic. Poudarek te raziskave je na povezavi aktivnosti mitohondrijskega kompleksa II, ki je del dihalne verige in je najmanj preučen sistem od vseh petih. Ta kompleks je zgrajen iz 4 podenot in za razliko od sorodnih treh kompleksov ni protonska črpalka. Njegova naloga je dovajanje elektronov(prek FAD) ubikinonu(koencimu Q10), ki se nato reducira. Pri temu nastajajo tudi ROS, ki so v skladu z obravnavano teorijo o staranju povzročitelji veliko poškodb DNA. V raziskavi so preučevali povezavo med aktivnostjo kompleksa II in naraščajočo starostjo. Ugotovitve so pokazale, da z naraščajočo starostjo darovalcev kožnih celic pada aktivnost kompleksa II v senescentnih fibroblastih. Vzrok za staranje celic bi tako lahko bile večje količine ROS ali pa dejansko znižana aktivnost kompleksa II.
Domen Vaupotič: Biokemija v boju proti otrokom
Svetovna populacija ljudi presega sedem milijard in še vedno strmo narašča, zaradi česar se že desetletja pojavlja potreba po novih oblikah kontracepcije. Prikrajšani so predvsem moški, saj poleg nereverzibilne vazektomije in nezanesljivega kondoma nimajo na voljo drugih kontracepcijskih sredstev, čeprav raziskovalci že trideset let pozornost usmerjajo v razvoj tako hormonalnih kot nehormonalnih učinkovin. Miyata je s svojo ekipo raziskovalcev pri miših raziskal vlogo kalcinevrina pri mobilnosti spermijev in plodnosti ter ugotovil, da inhibicija kalcinevrina povzroča močno zmanjšano aktivnost spermijev in posledično neplodnost samca. Inhibitorji kalcinevrina, kot sta ciklosporin A in FK506, se v medicini uporabljajo po presaditvi organov kot zaviralca imunskega odziva, saj je kalcinevrin vpleten tudi v aktivacijo T-celic. Uporaba tovrstnih inhibitorjev kot kontracepcijsko sredstvo zato ni mogoča, v nadaljnjih raziskavah pa bi morali raziskovalci razviti sintetično molekulo, ki bi inhibirala samo specifično izoobliko kalcinevrina (PPP3CC), ki je prisotna zgolj v spermijih. Vse do takrat pa bo velik delež načrtovanja družine še vedno slonel na ženskah.
