NOVICE S PODROČJA MOLEKULARNE BIOLOGIJE IN BIOKEMIJE V LETU 2006:

• Medicinska biotehnologija s pridom izkorišča biokemijske interakcije za izdelavo sond, ki so sposobne v vzorcu tkiva ali krvi zaznati prisotnost rakavih celic. Evropska skupnost je za dokončanje projekta namenila 12 milijonov evrov. Sondo v obliki diska, ki ima premer < 0,1 mm, sestavlja čip, na katerega so nanesli molekule (DNA ali proteine), ki se vežejo samo na molekule, značilne za rakave celice. Ko pride do interakcije, se zaradi drugačne obtežitve površine sonde spremeni njen vibracijski vzorec, kar zaznavajo z ustreznimi detektorji. Zaradi izredne občutljivosti mora biti izdelava diska popolna, sicer nepravilno vibrira brez stika s tarčno molekulo. Načeloma je mogoče zaznati že vezavo ene same tarčne molekule! (Science Blog) (23.12.)
• Znanstvenike in širšo javnost že več tednov pretresa škandal glede (ne)resničnosti podatkov o kloniranju zgodnjih stadijev človeških zarodkov, iz katerih naj bi vzgojili celične linije za terapevtske namene. Članek je izšel maja 2005 v ugledni reviji Science, strokovni odbor, ki je preverjal resničnost obtožb, da so rezultati ponarejeni, pa je ugotovil, da nobena od 11 celičnih linij, o katerih poročajo v članku, v resnici ne predstavlja izvornih celic, ki so genetsko identične donorski DNA. Profesor Hvang, ki je zaradi objavljenih del slovel kot   vodilni znanstvenik na tem področju, je s tem postal eden največjih potvorjevalcev v znanosti. (New Scientist) (5.1.06)
• Uravnavanje izražanja genov je verjetno v veliki meri odvisno od delovanja malih molekul RNA v procesu, ki se imenuje RNA-interferenca. Ob vezavi kratkih zaporedij RNA na komplementarna mesta zapisov za proteine (mRNA) pride do razgradnje tega zapisa. V postopku zorenja malih molekul RNA sodeluje encim 'dicer', ki so ga odkrili šele leta 2001, zdaj pa so mu uspeli določiti prostorsko zgradbo. Analizirali so encim iz parazitskega organizma Girardia intestinalis, vednar kljub nekoliko manjši molekuli menijo, da je mehanizem delovanja, ki so ga predpostavili na osnovi dobljene kristalne strukture, enak tudi pri višje razvitih organizmih. Članek je izšel danes v reviji Science. (EurekAlert) (13.1.)
• Angleški raziskovalci so gen za citokrom P450 iz bakterij, ki so sposobne kot vir dušika izkoriščati molekulo razstreliva RDX, prenesli v rastline. Tako dobljene transgenske rastline so lahko črpale RDX - ta velja za okolju in zdravju ljudi zelo nevarno snov in je v okolju sicer zelo obstojna - preko korenin in ga razgrajevale, rast takih rastlin pa je bila hitrejša kot rast gensko nespremenjenih rastlin. Na ta način bi lahko vojaške poligone ozelenili in na preprost način razgradili ostanke okolju nevarnih razstreliv. Članek je izšel včeraj on-line v reviji Nature Biotechnology. (23.1.)
• Gensko zdravljenje danes gotovo zagotavlja večjo varnost kot pred leti, še vedno pa ni prišlo v splošno uporabo. Pomemben napredek pri razvoju genskih zdravil predstavljajo izboljšani vektorji za vnos DNA v obolele celice. Švicarski raziskovalci so kot vektorje pripravili lentiviruse in vanje vključili regulacijski signal, tako da lahko izražanje na novo vnesenega gena v celicah uravnavamo preko antibiotika. Članek je izšel 24.1. v on-line verziji časopisa Nature Methods (Biochemist) (30.1.) 
• Pri človeku, tako kot pri drugih živalih, razmnoževanje v veliki meri uravnavajo hormoni. Osrednjo vlogo ima pri tem gonadotropin-sprostitveni hormon (GnRH), ki nastaja v možganih in stimulira hipofizo, da izloča gonadotropin, ta pa deluje na razmnoževanje preko testosterona in estradiola. Zdaj pa so - najprej pri ptičih, nato pa tudi pri sesalcih - odkrili peptidni hormon, ki so ga imenovali gonadotropin-zavirajoči hormon (GnIH). Že prej so vedeli, da estradiol in testosteron povratno delujeta na hipofizo, ki začenja sproščati manj gonadotropina, niso pa vedeli, kako do tega pride. Ugotovili so, da estradiol deluje na možganske celice, da sintetizirajo GnIH, ta pa deluje na celice, ki sicer sproščajo GnRH, da se njegova sinteza zmanjša. Raziskava je kot predčasna objava dostopna na spletni strani revije PNAS. (EurekAlert) (7.2.)   
• Prionski protein (PrP), ki se zvije na neobičajen način, povzroči pri govedu BSE, pri človeku pa neozdravljivo Creutzfeld-Jakobovo bolezen. Glede na to, da je PrP prisoten v največji koncentraciji v možganih, so predvidevali, da je njegova glavna fiziološka vloga prav tam, ni pa bilo znano, čemu PrP služi. Nedavna raziskava, ki je objavljena v reviji PNAS, je pokazala, da PrP vpliva na razvoj nevronov. Raziskovalci so opazovali razvoj mišjih živčnih celic z izbitim genom za PrP, celic, ki so prekomerno izražale PrP in gensko nepremenjene prekurzorske živčne celice. Ugotovili so, da so se živčne celice najhitreje razvile pri tistih, ki so izražale večje količine PrPin je torej fiziološka vloga PrP v tem, da uravnava nevrogenezo. (Biochemist e-volution) (17.2.)
• Za zaznavanje petih osnovnih okusov imamo ljudje receptorske celice, ki imajo življenjsko dobo okrog 10 dni. Za študij delovanja teh celic in interakcij med receptorji in ligandi pa je to zelo kratek čas, saj bi želeli ves čas opazovati iste celice, gojene v kulturi. Raziskovalcem je šele pred kratkim uspelo vzgojiti take čutne celice, ki obstanejo v kulturi dalj časa in so primerne za raziskovalno delo. Bistveno je bilo, da so izhajali iz prekurzorskih bazalnih celic, pri tem pa so ugotovili, da za njihov razvoj v zrelo receptorsko celico niso pomembni signali iz živčevja kot so dolgo domnevali. (EurekAlert) (24.2.)
• Skupaj s Kemijskim inštitutom naša katedra organizacijsko sodeluje pri delu študentske ekipe ljubljanske univerze, ki bo pripravila raziskovalno nalogo v okviru mednarodnega tekmovanja iGEM 2006. Raziskovalne naloge študentov so usmerjene v pripravo genetsko spremenjenih celic z novimi uporabnimi lastnostmi ('sintezna biologija'). Pomembna je interdisciplinarnost, inovativnost in motiviranost za delo. Tekmovalo bo okoli 30 ekip z vsega sveta, naša ekipa pa je ena od petih evropskih, ki so se doslej že prijavile. Te dni kandidati za ekipo pripravljajo svoje projekte, ki bodo osnova za izbor, saj se je na razpis prijavilo več kot 30 študentov različnih študijskih smeri. (2.3.)
• Ko so lani določili genom šimpanza, so potrdili predhodne domneve, da je razlika med človekom in šimpanzom v manj kot 2 % nukleotidov, s čimer pa je težko razložiti velike razlike med obema vrstama. Natančnejše genomske raziskave, ki so jih objavili v reviji Nature (9.3.) so pokazale, da je kljub navidez majhni razliki med genomoma prišlo v zadnjih 5 milijonih let, odkar se je evolucijsko človek ločil od ostalih primatov, v uravnavanju nekaterih genov do pomembnih sprememb. Za razlike med človekom in opicami so pretežno odgovorni transkripcijski faktorji, proteini, ki so se nenavadno hitro spremenili glede na razvoj ostalih genov v 70 milijonov let dolgi evoluciji opic. Nekateri znanstveniki menijo, da je za hitro evolucijo transkripcijskih faktorjev najpomembnejša sprememba prehranjevalnih navad in prehod človeka na kuhano hrano. (Biochemist E-volution) (14.3.)
• Cepljenje proti Alzheimerjevi bolezni? Morda se še vedno sliši kot znanstvena fantastika, a poskusi na miših so pokazali, da je to mogoče in to celo bolj preprosto, kot bi si mislili. Raziskovalci iz Teksasa so pripravili zapis za amiloid beta 42 (peptid, ki se pri bolnikih zleplja v skupke, ki nato povzročijo poškodbe možganov), z njim pa so nato prekrili mikroskopska zlata zrnca in jih večkrat zapored z 'gensko pištolo' kontrolirano izstrelili mišim v uhlje. Miši so nato same začele proizvajati amiloidni peptid in protitelesa proti njemu, ta protitelesa pa so močno zavrla nastajanje amiloidnih skupkov v možganih poskusnih miši. (EurekAlert) (30.3.)
• Pred dobrim mesecem je znanstvenike presenetila novica, da je pri kliničnem preizkušanju zdravila, ki naj bi bilo usmerjeno proti revmatoidnemu artritisu in diabetesu tipa I, prišlo do zelo hudih komplikacij pri šestih sicer zdravih prostovoljcih. Zdravilo TGN1412 (monoklonsko protitelo) je pri poskusih na živalih delovalo samo na regulatorne T-celice, ki uravnavajo vnetni in avtoimunski odziv, saj je delovalo kot superagonist za receptorje CD28. Pri ljudeh pa je prišlo do hudih reakcij, ki so jih šele kasneje pripisali tako imenovanemu 'citokinskemu neurju', do katerega je prišlo, ker je zdravilo pri človeku delovalo tudi na T-celice pomagalke. Te so nekontrolirano izločale citokine, ki so porušili ravnotežje imunskega odziva do take mere, da so prostovoljci še vedno na oddelku za intenzivno nego. Bodočnost razvoja superprotiteles je povsem negotova, veliko vprašanje pa je tudi, do kakšne mere lahko poskusne opice uporabimo kot model za človeške bolezni. (Nature News) (13.4.)
• V reviji Science bo kmalu izšel članek, ki predstavlja prvi veliki uspeh sintezne biologije, novega raziskovalnega področja, ki poskuša na osnovi biokemijskih in molekularnobioloških znanj ustvariti organizme z želenimi lastnostmi. Ameriškim raziskovalcem je uspelo genom bakterije E. coli z več usmerjenimi obsežnimi delecijami zmanjšati za približno 15 %, pri tem pa so bakterije obdržale vse tiste lastnosti, ki so pomembne za obstoj, razmonoževanje in izdelovanje rekombinantnih proteinov. Nove seve je lažje elektroporirati, tuja DNA pa je v njih bolj stabilna.  (EurekAlert in ScienceXpress) (28.4.)
• V biotehnoloških krogih v ZDA se te dni veliko govori o patentiranju. MIT in Inštitut Whitehead sta pravice do izkoriščanja patenta na transkripcijski faktor NF-kapaB prodala družbi Ariad Pharmaceuticals. Farmacevtski velikan Eli Lilly pa proizvaja dve vrsti zdravil (proti sepsi in osteoporozi), ki delujeta na ta transkripcijski faktor in po mnenju sodnikov so s tem kršili Ariadove patentne pravice. Ker NF-kapaB deluje kot regulator vsaj 175 različnih genov, so mnogi strokovnjaki menili, da tako širokega patenta ni mogoče uveljavljati. Zadnja odločitev sodišča pa kaže prav nasprotno, čeprav bo pravni boj verjetno še dolg zaradi velikih vložkov denarja. Po zdajšnji razsodbi bi proizvajalec obeh zdravil moral imetniku patentnih pravic plačati več kot 65 milijonov dolarjev in še 2,3 % vrednosti prodaje zdravil do leta 2019. (Science) (12.5.)
• V včerajšnji številki revije Nature je izšel članek o tem, kako lastnosti ne dedujemo samo z DNA, pač pa, presenteljivo, tudi z RNA. Že dalj časa je bil pojav tako imenovanih paramutacij znan iz rastlinskega sveta, zdaj pa so ga opazili tudi pri miših. Svetle kožne lise na nogah in repu se niso dedovale v skladu z Mendlovimi načeli, pač pa so homozigoti z neokvarjenim genom Kit vseeno imeli lise, značilne za mutante. Ugotovili so, da se je lastnost prenesla z gamet na zigoto preko RNA, to pa postavlja pod vprašaj tudi razumevanje gena kot enote za prenos genetske informacije na potomce. (Nature) (26.5.) 
• Ameriški biofiziki so odkrili, da je najbolj elastično od vseh naravnih vlaken, kar jih poznamo, fibrin, ne pa na primer pajkova mreža. Fibrinska vlakna so sestavljena iz kovalentno povezanih fibrinskih monomerov, ki nastanejo po encimski aktivaciji fibrinogena. Vlakna so debela 100 nm in se lahko raztegnejo skoraj na trikratno dolžino ter ponovno skrčijo, preden se raztrgajo pa se lahko raztegnejo 4 - 6-krat. Poznavanje teh lastnosti bo pomagalo razumeti proces celjenja ran, pa tudi pri razvoju zdravil proti krvnim strdkom, ki lahko povsem zamašijo žile. Članek je  objavljen v današnji številki revije Science. (EurekAlert) (4.8.)
• Raziskovalci s Harvarda so ugotovili, da je izvorne celice mogoče stimulirati k delitvi in diferenciaciji v živčne celice. Predvidevajo, da bi bilo morda v prihodnje možno zdraviti bolezni, pri katerih so nevroni poškodovani ali kako drugače okvarjeni. Za stimulacijo je pomemben protein TLB4, ki je regulator delitve različnih tipov celic, sodeluje pa tudi pri vnetnih reakcijah. Ugotovili so, da povzroči hitrejšo sintezo molekul, ki so povezane s celičnim ciklom in rastjo celic (ciklini, receptor za epidermalni rastni faktor), zavira pa sintezo tistih, ki sodelujejo pri programirani celični smrti (npr. kaspaza 8). Članek bo izšel v septembrski številki FASEB Journal. (EurekAlert) (1.9.)
• Gozdovi predstavljajo 90 % biomase kopenskih ekosistemov, zato ni čudno, da so se biokemiki lotili določitve genoma drevesa. Rezultati štiriletnih analiz genoma topola so objavljeni v reviji Science. Topol zaradi svoje hitre rasti predstavlja industrijsko pomembno rastlino za proizvodnjo papirja in v bodoče morda tudi bioetanola. Genom topola je približno štirikrat večji od genoma rastline Arabidopsis thaliana in vsebuje na 19 kromosomih zapise za okrog 45.000 genov. S svojimi 485 milijoni nukleotidov pa je ta genom kljub vsemu skoraj 50-krat manjši od genoma bora. (ScienceDaily) (18.9.)
• 2. oktobra so v Stockholmu razglasili dobitnika letošnje Nobelove nagrade za fiziologijo oziroma medicino. Dobila sta jo Andrew Fire in Craig Mello, ki sta opisala in razložila mehanizem utišanja genov z RNA-interferenco. Ključni članek je izšel leta 1998 v reviji Nature, v njem pa sta razjasnila dotlej nasprotujoče si rezultate uravnavanja izražanja genov pri črvu Caenorhabditis elegans. V zadnjih treh letih so raziskave na področju interferenčne RNA izrazito napredovale in so omogočile študij inaktivacije točno določenih genov v živem organizmu. Več o tem na straneh Nobelove fundacije. (4.10.)
• Pri Alzheimerjevi bolezni se v možganih nabirajo agregati tako imenovanega amiloidnega peptida, ki je zelo odporen proti razgradnji. Vendar pa v naravi obstaja encim, ki ga je sposoben razcepiti. Imenuje se inzulin-razgrajujoči encim (IDE). V reviji Nature bo 19. oktobra izšel članek, v katerem bodo avtorji razložili njegovo prostorsko zgradbo. Čeprav so encim prvič opisali že leta 1949, so šele sedaj uspeli določiti način interakcije s substrati in drugimi molekulami. Strukturne analize so pokazale, katere aminokislinske ostanke bi bilo smiselno mutirati, da bi dobili bolj učinkovit encim. Na tak način so pripravili do 40-krat bolj aktivne molekule. Morda bi lahko delovale kot zdravilo, ki bi učinkovito razgradilo amiloidni peptid, še preden bi se začel agregirati.  (EurekAlert) (13.10.)

obnovljeno 19. januarja 2007 // urednik