TOP objave (julij 2017)

Foto: Ryan McGuire via Gratisography.

V julijski izdaji TOP objav slovenskih znanstvenic in znanstvenikov več o vrhunskih objavah in raziskavah: (1) razvozlavanje pajčjega genoma, (2) možganske povezave in značilnosti kognitivnega upada, (3) prilagoditve rdečega in alepskega bora na lokalne okoljske razmere in (4) strategije načrtovanja novih proteinov.

TOP objave je rubrika, v kateri na poljuden način povzemamo aktualne in odmevne dosežke slovenskih raziskovalk in raziskovalcev iz najrazličnejših znanstvenih področij. Pripravljamo jo v sodelovanju s Fakulteto za informacijske študije v Novem mestu, želimo pa si, da bi bila slovenska javnost bolje obveščena o delu in uspehih slovenske znanosti.

1. RAZVOZLAVANJE PAJČJEGA GENOMA

Pajčja svila je močnejša in bolj elastična od večine sintetičnih materialov. Doslej je raziskovanje pajčje svile napredovalo počasi tudi zaradi izzivov, ki jih predstavlja identifikacija in karakterizacija genov, ki določajo lastnosti pajkovih niti.

Mednarodna raziskovalna skupina, ki sta jo vodila genetika Paul Babb in Benjamin Voight iz Univerze v Pennsylvaniji (ZDA), pri njej pa je sodeloval tudi Matjaž Kuntner z ZRC SAZU, je predstavila nove rezultate sekvenciranja celotnega genoma pajka zlatega mrežarja (Nephila clavipes).

Genom tega pajka je namreč v velikostnem rangu genoma človeka s približno 14.000 geni. Med njimi je 28 genov, ki kodirajo svilne proteine.

V preteklosti je bila stroka mnenja, da je takih genov sedem, kolikor je tudi različnih svilnih žlez. Raziskava torej ugotavlja veliko večjo raznolikost genov in njihove izraženosti v posameznih žlezah, razkrije pa celo izraženost novega svilnega proteina v strupnih žlezah. Rezultati te raziskave postavljajo nove temelje za raziskave genetike pajkov in svile.

Omenjena raziskovalna skupina je svoj dosežek objavila v prestižni mednarodni reviji Nature Genetics.

SLIKA: Pajek zlati mrežar (Nephila clavipes) in ilustracija uporabe svil iz različnih svilnih žlez.

2. MOŽGANSKE POVEZAVE IN ZNAČILNOSTI KOGNITIVNEGA UPADA

Predeli možganov, kjer poteka procesiranje informacij, so med sabo povezani v omrežja. Vzorec povezav je povezan z učinkovitostjo širjenja informacij, ki je pri možganskih obolenjih oslabljena.

Rok Berlot z Nevrološke klinike v Ljubljani je s kolegi iz Velike Britanije in Nizozemske pokazal, da je pri zgodnji Alzheimerjevi bolezni struktura možganskih omrežij spremenjena, kar je povezano s stopnjo kognitivnega upada.

Vedenje bolnikov v kompleksnih situacijah je odvisno od vzorca povezav znotraj celotnih možganov.

Nasprotno je sposobnost pomnjenja odvisna le od povezav senčnega režnja. Iz zaključkov sledi, da bi zdravljenje Alzheimerjeve bolezni moralo nasloviti tako spremembe posameznih delov možganov kot tudi spremenjene vzorce povezav znotraj celotnih možganskih omrežij.

Rezultati so objavljeni v reviji Frontiers in Aging Neuroscience.

SLIKA: Slikanje z difuzijsko magnetno resonanco omogoča določitev posameznih povezav med možganskimi predeli, s pomočjo katerih konstruiramo strukturna omrežja bele možganovine.

3. PRILAGODITVE RDEČEGA IN ALEPSKEGA BORA NA LOKALNE OKOLJSKE RAZMERE

Rdeči in alepski bor sta iglavca z izredno velikim območjem razširjenosti; prva je tipična vrsta v zmerni klimi, druga pa uspeva v celotnem sredozemskem prostoru.

Preučevanje prilagoditve teh dveh drevesnih vrst na okolje in lokalne klimatske razmere je ključno za širše razumevanje biologije bora, ki je med najbolj razširjenimi vrstami drves v Sloveniji.

Peter Prislan, Jožica Gričar, Jasna Štrus, Polona Mrak, Magda T. Žnidarič in Katarina Čufar z Gozdarskega inštituta Slovenije ter Univerze v Ljubljani so v sodelovanju s kolegi Španije in Nemčije primerjali kambijevo delovanje obeh vrst na različnih rastiščih v Sloveniji in Španiji. Uporabili so svetlobno in transmisijsko elektronsko mikroskopijo. Kambij sestoji iz majhnega števila celic, ki so zmožne delitev ter tvorijo tkiva lesa in skorje. Kambijevo delovanje je med drugim odvisno tudi od lokalnih okoljskih razmer (npr. temperature, padavin).

Rezultati kažejo na zelo različno delovanje kambija v raziskanih vrstah: kambij pri alepskem boru iz sredozemskega rastišča v Španiji ni nikdar v pravem mirovanju, medtem ko obdobje mirovanja na sub-mediteranskem rastišču v Dekanih v Sloveniji nastopi v zimskih mesecih. V rdečem boru obdobje mirovanja nastopi na obeh rastiščih, s tem, da je na sub-mediteranskem rastišču značilno krajše. Rezultati potrjujejo visoko sposobnost prilagoditve kambijevega delovanja na lokalne okoljske razmere pri obeh vrstah.

Raziskovalci so svoja dognanja objavili v reviji Frontiers Plant Science.

SLIKA: Ilustracija sprememb tkiva lesa v času od decembra 2009 do januarja 2011.

4. STRATEGIJE NAČRTOVANJA NOVIH PROTEINOV

Proteini so biološke molekule, ki kot molekulski stroji opravljajo množico raznolikih nalog v živih organizmih.

Proteini so sestavljeni iz 20 različnih aminokislin, ki so med seboj povezane s peptidno vezjo.

Zaporedje aminokislin določa tridimenzionalno strukturo proteinov, vendar je ta povezava zelo zapletena. V zadnjih letih smo priča pomembnemu preboju pri načrtovanju novih proteinov, ki se razlikujejo od naravnih proteinov in imajo nove zanimive lastnosti.

Jana Aupič, Fabio Lapenta, Žiga Strmšek in Roman Jerala s Kemijskega inštituta so v preglednem članku predstavili različne strategije načrtovanja proteinskih struktur in potenciale tega izjemno zanimivega in hitro se razvijajočega področja znanosti.

Članek je objavljen v reviji Essays in Biochemistry.

SLIKA: Primeri proteinskih struktur, ki so jih raziskovalci načrtovali s (A) povezovanjem naravnih oligomerizacijskih domen, (B) načrtovanjem interakcij med proteinskimi enotami, (C) pravilnim povezovanjem krajših peptidov v eno samo proteinsko verigo.

 

Rubriko TOP objave pripravlja in ureja dr. Zoran Levnajić s Fakultete za informacijske študije v Novem mestu.

Približno enkrat mesečno skuša širši javnosti približati vrhunske dosežke slovenskih raziskovalcev in raziskovalk, ki so po njegovem mnenju pogosto spregledani. #TOPobjave

Več od Dr. Zoran Levnajić

TOP objave (april 2016)

V rubriki TOP objave, ki jo pripravljamo v sodelovanju s Fakulteto za informacijske študije v...
Beri dalje