BIO2 Povzetki seminarjev 2026
POVZETKI SEMINARJEV BIOKEMIJA 2026/27
Brina Zelič - uporaba nanodelcev za raziskovanje celične sinalizacije
Nanodelci so zelo majhni delci, ki imajo pogosto drugačne lastnosti od večjih delov istega materiala. Vedno bolj se jih uporablja za raziskovanje celičnih procesov, saj so bolj natančni od klasičnih metod. Takšna nanodelce običajno sestavlja jedro iz izbranega materiala, ter ovoj ligandov, ki omogoča vezavo nanodelca. Poznamo različne nanodelce, ki v celici zaznavajo različne dejavnike. Ti so protonski pretok skozi membrano, kovinski ioni v celici, raztopljen kisik in temperatura v celici. Poleg preučevanja lahko z nanodelci nekatere procese tudi upravljamo. To najlažje naredimo z kovinskimi nanodelci v magnetnem polju, kjer njihovo premikanje vpliva na ionske kanalčke in membrane, na katere so nanodelci vezani. S posebnimi nanodelci lahko manipuliramo tudi temperaturo v celici. Ti vsrkajo magnetno ali svetlobno energijo in jo pretvorijo v toplotno, kar vpiva na stanje v celici. Na področju razvoja nanodelcev za raziskovanje celične signalizacije je aktivnih več skupin znanstvenikov, na primer Wang et al., Pan et al., Lee et al., Tay et al., Huang et al., Chen et al. in Xie et al. Čeprav se zdi nanotehnologija popolna rešitev za preučevanje celične signalizacije, vseeno pride z določenimi problemi. Ti so večinoma zaradi morebitne nenatančnosti meritev, nejasnosti rezultatov, cene tehnologije in slabo raziskanih učinkov nanodelcev na človeka in okolje.
Nala Zec Jesenko - Strukturni vpogledi v usmerjeno signaliziranje receptorjev GPCR: od statičnih modelov do dinamike
Razvoj usmerjenih ligandov za receptorje, sklopljene s proteini G (GPCR), predstavlja eno najbolj privlačnih področij sodobne farmakologije, saj ponuja možnost ločevanja terapevtskih učinkov od neželenih stranskih učinkov. Klasična hipoteza predpostavlja, da usmerjeni agonisti stabilizirajo specifična aktivna stanja celotnega receptorja, ki prednostno omogočajo vezavo proteinov G ali arestinov. V seminarski nalogi je na podlagi preglednega članka Seyedabadi et al. (2022) analizirana strukturna osnova receptorjev GPCR, sklopljenih z znotrajceličnimi partnerji. Analiza razkriva nepričakovano odsotnost bistvenih globalnih razlik med kompleksi, saj se proteini G, kinaze GRK in arestini vežejo v skoraj identično odprto medvijačno votlino receptorja. Avtorji opozarjajo, da usmerjenost morda določajo subtilne lokalne prerazporeditve posameznih stranskih verig znotraj vezavnega žepa ali specifična fosforilacijska koda kinaz GRK. Seyedabadi et al. prav tako izpostavljajo metodološke pasti celičnih presejalnih testov, predvsem vpliv nespecifičnega signalnega ozadja celice ter zamenjavo fizikalne rekrutacije arestina z dejanskim prenosom signala. Pod vprašaj je postavljena avtonomnost arestinskega signaliziranja, saj domnevno arestinsko usmerjeni mutanti motiva DRY razkrivajo prikrito aktivacijo proteinov G. Avtorji zaključujejo, da usmerjenost ne izvira iz statičnih globalnih stanj, temveč iz dinamike vezavnih poti in energijskega profila receptorja.
Tim Bregar Zaletelj - Vloga β-arrestinov pri nevrodegenerativnih boleznih
Za nevrodegenerativne bolezni je značilno postopno propadanje določene populacije živčnih celic, kar vodi v vse izrazitejše motnje delovanja živčnega sistema. Njihove klinične posledice, kot so motnje spomina in mišljenja, spremembe vedenja ter težave z gibanjem, so odvisne predvsem od tega, katera možganska področja so prizadeta. Alzheimerjeva bolezen, Parkinsonova bolezen in frontotemporalna lobarna degeneracija se razlikujejo po značilnih simptomih in patoloških spremembah, vendar imajo nekatere skupne celične in molekularne značilnosti. Mednje sodijo motnje znotrajceličnega signaliziranja, spremenjeno delovanje sinaps ter moteno odstranjevanje poškodovanih ali nepravilno zvitih proteinov, katerih kopičenje lahko prispeva k napredovanju bolezni. β-arrestina 1 in 2 sta pomembna regulatorja celičnega signaliziranja, ki bi lahko povezovala več omenjenih procesov. Poleg uravnavanja odzivnosti receptorjev, sklopljenih z G-proteini (GPCR), delujeta kot prilagodljiva ogrodna proteina, ki omogočata povezovanje različnih encimov in signalnih partnerjev ter s tem vplivata na številne znotrajcelične signalne poti. Njuno delovanje je večplastno, saj lahko v različnih celičnih okoliščinah povzroča različne, tudi nasprotujoče si učinke. Zato je njun pomen pri nevrodegenerativnih boleznih odvisen od vrste proteina, celičnega okolja in bolezenskega mehanizma. Namen naloge je predstaviti osnovne značilnosti izbranih nevrodegenerativnih bolezni, pojasniti fiziološko delovanje β-arrestinov 1 in 2 ter pregledati in primerjati dosedanje ugotovitve o njuni vlogi pri Alzheimerjevi bolezni, Parkinsonovi bolezni in frontotemporalni lobarni degeneraciji.
Petra Vdovč - Vloga natrijevih kanalčkov pri lajšanju bolečine
Že v preteklosti so bile v uporabi spojine, s katerimi so si ljudje lajšali bolečine. Eden takih je bil opij, kasneje pa morfij, pri katerih je bila izpostavljenost odvisnosti zelo visoka. Dandanes še vedno potekajo raziskave, s katerimi znanstveniki želijo odkriti molekule, ki bi delovale specifično in vplivale na izražanje oziroma ne izražanje le določenega signala. Pokazano je bilo, da bi bil učinkovit način reguliranja signala bolečine prek napetostno odvisnih natrijevih kanalčkov (Nav), ki so prisotni na nociceptorjih. Na teh nevronih so bili najdeni trije ključni Nav: Nav1.7, Nav1.8 in Nav1.9. Vse nadaljnje raziskave so potekale na podlagi vplivov na te tri kanalčke. S pomočjo lokalnega anestetika lidokaina so odkrili molekuli QX-314 in BW-031, ki specifično vežeta le Nav, ki prenašajo signal bolečine. Zanimali so se tudi za nekaj rastlinskih in živalskih strupov s podobno vlogo anestetikov in analgetikov. Te so raziskovali na podlagi strupa tetrodotoksina. Odkrili pa so tudi reguliranje z beta-podenotami, z RRR motivom na zanki natrijevega kanalčka in s proteinom CRMP-2. Le nekaj od raziskanih načinov je tudi klinično uporabljenih.
Lara Stoilov Spasova - Več kot zgolj hormon ljubezni ‒ oksitocin in receptor OTR
Hormon ljubezni, oksitocin, je nevropeptid in peptidni hormon, sestavljen iz devetih aminokislin. Ob njegovem odkritju leta 1906 so njegovo vlogo povezali z njegovo očitno fiziološko funkcijo – krčenjem maternične stene in pospeševanjem poroda, a je vloga oksitocina v našem telesu veliko več kot zgolj to. Oksitocin nastaja v največji meri v možganih, od koder potem vstopi v kri. Oksitocinski receptorji spadajo v družino receptorjev sklopljenih z G-proteini in se nahajajo tako v možganih kot tudi v številnih ostalih organih, kar nakazuje na izjemno raznoliko in pomembno vlogo oksitocina. Oksitocin poleg pospeševanja poroda vpliva tudi na socialno povezovanje, zaupanje, empatijo, zmanjšanje strahu in ravni stresa. Sintetični oksitocin se uporablja za sprožitev in pospešitev poroda, za zmanjšanje pogostosti poporodne krvavitve in pri materah nedonošenčkov včasih za spodbujanje izločanja mleka. Zlati standard za merjenje koncentracije oksitocina je radioimunski test, ki omogoča ponovljive meritve in je zelo specifična in občutljiva metoda, je pa mogoče oksitocin meriti tudi z ustrezno izvedeno metodo ELISA. Raziskave na področju oksitocina nakazujejo, da oksitocin resnično vpliva na socialno povezovanje, zaupanje in ljubezen, a ne univerzalno in neposredno kot bi morda mislili, ampak je njegov vpliv bolj kompleksen in odvisen tudi od posameznika, njegove osebnosti ter njegovih izkušenj.
Ema Šinkovec - Navigacija v živčevju: Kako akson najde svojo pot
Delovanje našega živčnega sistema je odvisno od številnih različnih signalov, ki pomagajo nevrone usmerjati na določena mesta. Del nevronske celice, ki te signale prepozna in se nanje odzove imenujemo akson. Ta signale zaznava in se jim prilagaja s pomočjo rastnih stožcev. Signale ločujemo na privlačne in oddajne, razlikujejo pa se tudi glede na signalne proteine in njihove receptorje, ki tvorijo kompleks in te signale oddajajo. Aktivacijo in prenos signala pri različnih signalizacijskih kompleksih regulirajo drugi proteini, vplivi okolja in procesi. V tej seminarski nalogi sem predstavila 5 ključnih vrst kombinacij proteinov in receptorjev, njihovo splošno zgradbo ter razložila kako do sproženja signala pride in kakšna je njegova pot po iniciaciji. Kompleksi, v katere sem se poglobila so: Eph/efrin, Slit/Robo, semaforin/pleksin, netrin/DCC in RGM/neogenin. Opisala sem tudi vlogo lipidnih raftov na usmerjanje živčnih celic ter kje in kako so ti za signalizacijo v živčevju ključni.
Urban Dragan - Vloga dopaminskega in glutamatnega signaliziranja v patofiziologiji shizofrenije
Shizofrenija je kronična duševna motnja, ki prizadene približno 1% svetovne populacije in se najpogosteje pojavi v zgodnji odraslosti. Zanjo so značilni pozitivni simptomi, kot so halucinacije in blodnje, ter negativni simptomi, kot so motnje koncentracije in zmedenost. Pri razumevanju njenega nastanka sta pomembni dopaminska in glutamatna hipoteza. Dopaminska hipoteza predpostavlja, da je pri shizofreniji moteno uravnavanje dopaminskega signaliziranja. Dopamin se kot nevrotransmitor veže na dopaminske receptorje in vpliva na delovanje živčnih celic. Najpomembnejši dopaminski receptorji so GPCR (G-protein coupled receptor), med katerimi štejemo receptorje D1, D2, D3, D4 in D5. Vezava dopamina na D1 receptor povzroči nastajanje cikličnega adenozin monofosfata (cAMP), ki nadaljno fosfolizira druge proteine. D2 receptorji imajo ravno nasproten učinek, saj zavirajo nastajanje cAMP. Receptorji D2 so pomembna tarča antipsihotikov, ki z zmanjšanjem dopaminskega signaliziranja pomagajo ublažiti predvsem pozitivne simptome. Druga hipoteza imenovana glutamatna hipoteza poudarja pomen motenega delovanja glutamatnega sistema, zlasti receptorjev NMDA. Vezava nevrotransmitorja glutamata in ostalih ustreznih ligandov omogoča pretok kalcijevih ionov v postsinaptično živčno celico ter sodelujejo pri prenosu informacij. Njihovo zmanjšano delovanje lahko poruši ravnovesje med vzbujevalnim in zaviralnim signaliziranjem ter negativno vpliva na živčni sistem (razvijejo se pozitivni simptomi shizofrenije). Sodobne raziskave zato proučujejo medsebojno povezanost dopaminskih in glutamatnih mehanizmov, kar prispeva k boljšemu razumevanju patofiziologije shizofrenije in razvoju učinkovitejših načinov zdravljenja.
Klara Kajtna Pirnat - Vpogled v mehanizme prehranskih alergij in protialergijski potencial polifenolov
Alergija je pretiran odziv imunskega sistema, na proteine običajno neškodljivih snovi, alergenov, ki jih napačno prepozna kot škodljive. Reakcija na alergen vodi v sekrecijo histamina in drugih proinflamatornih molekul, kar sproži simptome alergij, ki so lahko nadležni a blagi ali celo smrtno nevarni. Kljub vse boljšemu razumevanju mehanizmov poteka alergijskih reakcij, nismo nič bližje odkritju zdravila zanje, čeprav se z njimi spopada vse več ljudi po celem svetu. V tem seminarju je glede na pregledni članek opisan splošen potek imunskega odziva na alergen ter nekaj signalnih poti, ki jih sproži vezava antigena na FcεRI-IgE kompleks, ki sproži degranulacijo mastocitov, kar je razlog za vnetni odziv telesa. Poleg tega pa članek obravnava tudi fenolne strukture, ki jih najdemo v sadju in zelenjavi, in so znane po svojih zdravju ugodnih lastnostih, kot potencialne stabilizatorje mastocitov. Na kratko so opisani rezultati dosedanjih raziskav o njihovem vplivu na FcεRI uravnavane signalne.
