Odlični v znanosti 2016 – Naravoslovje, 2. del

prof. dr. Marko Fonović, prof. dr. Mojca Kerec Kos, dr. Jernej Polajnar, prof. dr. Mihael Brenčič

12. december 2016, Kavarna Union

Odlični v znanosti je eden izmed projektov Javne agencije za raziskovalno dejavnost RS v okviru promocije znanosti. Namenjen je predstavitvi znanstvenih dosežkov strokovni in splošni javnosti ter spodbujanju povezav med potrebami družbe in rešitvami, ki jih znanost lahko ponudi. Na ta način agencija omogoča vpogled v delovanje in rezultate znanstvenoraziskovalnega dela v Sloveniji.

PROTEOMSKA IDENTIFIKACIJA SUBSTRATOV CISTEINSKIH KATEPSINOV NA POVRŠINI RAKAVIH CELIC

Proteaze so encimi, ki cepijo peptidno vez in imajo pomembno vlogo tudi pri zunajcelični signalizaciji in preoblikovanju zunajceličnega matriksa. S svojim delovanjem lahko proteine na celični membrani aktivirajo, inaktivirajo ali pa kako drugače vplivajo na njihovo funkcionalnost. Cisteinski katepsini so skupina proteaz za katere je znano, da se v tumorju izločajo v izvencelični prostor in vplivajo na procese razvoja raka, malo pa je znanega o njihovem delovanju na molekularni ravni. V okviru naše raziskave smo z uporabo masne spektrometrije opravili globalno identifikacijo izveneličnih substratov katepsinov na površini petih različnih tipov rakavih celic. Odkrili smo, da katepsini cepijo dve specifični skupini adhezijskih proteinov in celičnih receptorjev, preko katerih lahko vplivajo na signalizacijo in invazivnost rakavih celic. S tem odkritjem smo prvi pokazali možne fiziološke mehanizme, s katerimi bi lahko pojasnili vpliv katepsinov na razvoj tumorja.

prof. dr. Marko Fonović je leta 1998 diplomiral iz kemije na Fakulteti za kemijo in kemijsko tehnologijo Univerze v Ljubljani, podiplomski študij pa je nadaljeval na Medicinski fakulteti, kjer je leta 2004 doktoriral iz biokemije in molekularne biologije. Po doktoratu je tri leta delal v ZDA na Medicinski fakulteti prestižne univerze Stanford, kjer je pridobil izkušnje na področju analize proteinov z masno spektrometrijo. Leta 2007 se je vrnil v Slovenijo in nadaljeval svoje raziskovalno delo na Odseku za biokemijo, molekularno in strukturno biologijo Instituta Jožef Stefan. Tema njegovega raziskovalnega področja je identifikacija proteaznih substratov in določitev njihove vloge pri fizioloških in bolezenskih procesih.

Vir: SOBOTIČ, Barbara, VIZOVIŠEK, Matej, VIDMAR, Robert, VAN DAMME, Petra, GOCHEVA, Vasilena, JOYCE, Johanna A., GEVAERT, Kris, TURK, Vito, TURK, Boris, FONOVIĆ, Marko. Proteomic identification of cysteine cathepsin substrates shed from the surface of cancer cell. Molecular & cellular proteomics, ISSN 1535-9476, 2015, vol. 14, no. 8, str. 2213-2228

ALI IZGUBA TELESNE MASE SPREMENI DELOVANJE ZDRAVILNIH UČINKOVIN?

Kaheksija je izguba vseh telesnih sistemov (mišice, maščevje, kostnina), ki pogosto spremlja kronične bolezni. Vodi do sprememb v telesni sestavi ter do motenj v delovanju organov, kar lahko vpliva na farmakokinetiko zdravilnih učinkovin. V modelu raka pri podganah smo preučevali vpliv kaheksije na jetrni metabolizem in ledvično izločanje učinkovin. V primerjavi z zdravimi podganami sta se ob razvoju tumorja oba procesa le neznačilno povečala, medtem ko se je ob dodatnem razvoju kaheksije jetrni metabolizem zdravilnih učinkovin zmanjšal za 80% in ledvično izločanje za 30%. V klinični praksi bi bolniki s kaheksijo lahko imeli večje plazemske koncentracije zdravilnih učinkovin in tudi njihova nihanja bi lahko bila večja, kar poveča možnost za pojav neželenih učinkov, še posebej pri učinkovinah z ozkim terapevtskim oknom.

prof. dr. Mojca Kerec Kos je izredna profesorica na Fakulteti za farmacijo Univerze v Ljubljani. Od leta 1999 je zaposlena na Katedri za biofarmacijo in farmakokinetiko, kjer je njeno raziskovalno delo usmerjeno v preučevanje farmakokinetike zdravilnih učinkovin pri posebnih populacijah bolnikov, kot so npr. otroci in starostniki, z namenom optimizacije terapije v smislu učinkovitosti in varnosti. Drugo področje njenih raziskav vključuje mehanizme, s katerimi biooadhezivni polimeri vplivajo na epitelij sečnega mehurja in s tem izboljšajo prehod zdravilnih učinkovin v steno sečnega mehurja ali pa z luščenjem celic omogočijo odstranitev rakavih ali okuženih epitelijskih celic.

Vir: ČVAN TROBEC, Katja, KEREC KOS, Mojca, TRONTELJ, Jurij, GRABNAR, Iztok, TSCHIRNER, Anika, PALUS, Sandra, ANKER, Stefan D., SPRINGER, Jochen, LAINŠČAK, Mitja. Influence of cancer cachexia on drug liver metabolism and renal elimination in rats. Journal of Cachexia, Sarcopenia and Muscle, 2015, 6 (1): 45-52.

UPORABA VIBRACIJSKIH SIGNALOV ZA NADZOR ŽUŽELČJIH ŠKODLJIVCEV

Poznavanje vibracijske komunikacije žuželk, ene najbolj razširjenih modalitet v tej živalski skupini, je v zadnjih letih toliko napredovalo, da se pojavljajo prve resnejše ideje o uporabi spoznanj v praktične namene, konkretneje za nadzor škodljivcev, a je možnost še vedno podcenjena. Zgled naših raziskav ameriškega škržatka (Scaphoideus titanus), prenašalca bolezni vinske trte, ponazarja pot od temeljnih raziskav biologije žuželčje vrste, ki razkrijejo možnost vedenjske manipulacije, ta pa s pomočjo sodobne tehnike omogoči razvoj alternativne metode kontrole škodljivcev. Inovativni pristop na osnovi motilnih vibracijskih signalov je trenutno še na ravni terenskih raziskav, a je njegov potencial že vzbudil pozornost strokovne in širše javnosti, odraz česar je tudi povabilo uredništva revije Pest Management Science k pisanju preglednega članka. V njem smo opisali teoretsko zasnovo pristopa in dosedanje raziskave našega ter drugih svetovnih laboratorijev na to temo.

dr. Jernej Polajnar je raziskovalec Nacionalnega inštituta za biologijo (NIB), ki deluje na področjih entomologije in bioakustike oz. biotremologije. Glavno zanimanje so vedenjski mehanizmi, udeleženi pri vibracijski komunikaciji žuželk, in v zadnjem času tudi možnosti za uporabo spoznanj pri razvoju inovativnih metod nadzora škodljivcev.

Leta je 2013 je zaključil doktorski študij biologije na Biotehniški fakulteti v Ljubljani z disertacijo na temo vibracijske komunikacije stenic, izdelano pod mentorstvom prof. dr. Andreja Čokla na Nacionalnem inšitutu za biologijo. Po doktoratu se je dve leti in pol usposabljal na inštitutu Fondazione Edmund Mach v Italiji, zdaj pa znova deluje na NIB.

Vir: Polajnar J., Eriksson A., Lucchi A., Anfora G., Virant-Doberlet M., Mazzoni V. (2015): Manipulating behaviour with substrate-borne vibrations – potential for insect pest control. Pest Management Science 71(1): 15–23. 

KAKO KROŽI VODA?

Voda v naravi neprestano kroži, proces tega kroženja opišemo z vodnim krogom, ki ga poganja sončeva energija. Komponente vodnega kroga so številne, od vode v ozračju, do površinskih vodotokov in podzemne vode, vse te komponente so med seboj povezane v zapletenih medsebojnih odnosih. V znanosti, še bolj pa v vsakdanji praksi, nas zanima, od kod prihaja voda, ki napaja vodne vire. Le dobro poznavanje njenih poti nam omogoča tudi ustrezno zaščito. Učinkovito sledilo pri ugotavljanju poti vode skozi vodni krog so stabilni izotopi, ki tvorijo molekulo vode. Z njimi smo analizirali izvor padavin ter postavili matematični model, ki je med seboj povezal izotopsko sestavo vode v padavinah in stanje atmosfere.

izr. prof. dr. Mihael Brenčič deluje na Oddelku za geologijo, Naravoslovnotehniške fakultete Univerze v Ljubljani in na Geološkem zavodu Slovenije. Predava predmete s področja hidrogeologije in geologije krasa. Njegovo raziskovalno področje so podzemne vode, ukvarja se z raziskavami, ki se navezujejo na njeno upravljanje in izkoriščanje za potrebe oskrbe s pitno vodo, kakor tudi z dinamiko toka podzemne vode in njene povezanosti z ostalimi komponentami vodnega kroga. Je avtor večjega števila znanstvenih in strokovnih člankov, poljudnih člankov, monografij in ekspertiz s področja raziskav podzemnih vod in hidrologije. Je tudi prejemnik nagrade Inžinerske zbornice Slovenije za inženirske dosežke v letu 2010.

Vir: Brenčič, Mihael, Kononova, Nina Konstantinovna, Vreča Polona, 2015: Relation between isotopic composition of precipitation and atmospheric circulation patterns. Journal of Hydrology 529, 1422–1432