Projekti / Programi
Študije 3D struktur promotorskih zaporedij in njihovih interakcij z ligandi
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.04.02 |
Naravoslovje |
Kemija |
Strukturna kemija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| B002 |
Biomedicinske vede |
Biofizika |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 1.04 |
Naravoslovne vede |
Kemija |
DNA, z gvanini bogata zaporedja, promotorji, kvadrupleks, povezovalne zanke, NMR spektroskopija, 3D struktura
Raziskovalci (8)
Organizacije (3)
Povzetek
Nukleinske kisline za izvajanje različnih bioloških funkcij od transporta genetskih informacij do katalize in regulacije privzemajo veliko množico topologij vključno z več verižnimi vijačnimi strukturami. Namen predlaganega raziskovalnega projekta je razširiti poznavanje strukturnih značilnosti genomske DNA bogate z gvanini, ki ima možnost tvorbe G-kvadrupleksnih struktur. Bioinformacijske analize so pokazale, da se v človeškem genomu nahaja preko 376.000 ločenih zaporedij, ki bi lahko tvorili G-kvadruplekse. Osredotočili se bomo predvsem na promotorske regije genov. O njihovih strukturnih motivih je znanega zelo malo v primerjavi s telomernimi zaporedji. V številnih promotorskih regijah človeškega genoma, vključno s pomembnimi proto-onkogeni kot so c-myc, VEGF, HIF-1alfa, ret, KRAS, bcl-2, c-kit, PDGF-A in c-myb so našli z gvanini bogata območja, ki lahko tvorijo G-kvadrupleksne strukture. Številna spoznanja napeljujejo na misel, da lahko tvorba in razgradnja G-kvadrupleksov prispeva k regulaciji izražanja genov. Osnovni gradnik G-kvadrupleksov je gvaninski kvartet, v katerem so štiri gvaninske baze med seboj povezane z osmimi Hoogsteenovimi vodikovimi vezmi v planarno strukturo. G-kvadrupleksi se lahko tvorijo iz ene, dveh ali celo iz štirih oligonukleotidnih verig. Dosedanje študije so pokazale, da so G-kvadrupleksi visoko polimorfni, kar povezujemo s specifiko različnih oligonukleotidnih zaporedij, kakor tudi s pogoji v raztopini. Pri stabilizaciji kvadrupleksnih struktur igrajo zelo pomembno vlogo tudi povezovalne zanke, ki lahko potekajo diagonalno, po robu G-kvartetne ravnine ali pa zasedejo t.i. "double-chain reversal" orientacijo, ki poteka preko stranske ploskve G-kvadrupleksnega jedra. Sama narava in sestava povezovalnih zank je zelo pomembna tudi z vidika interakcij med DNA molekulo in ligandi (potencialnimi zdravili), zato jim bomo pri našem raziskovalnem delu namenili še posebno pozornost. Primarna metoda, ki jo bomo uporabljali bo visoko ločljiva NMR spektroskopija. Rezultate bomo dopolnjevali z UV, CD in drugimi (spektroskopskimi) metodami. Poleg določitve 3D strukture z atomsko resolucijo bomo študirali dinamiko posameznih delov struktur predvsem povezovalnih zank. Informacije o strukturah bomo uporabili pri načrtovanju novih nizko-molekularnih ligandov, ki bodo potencialno vplivali na regulacijo ekspresije gena preko (de)stabilizacije G-kvadrupleksne strukture.
Pomen za razvoj znanosti
Pričakovani rezultati naših raziskav bodo pripomogli k razširitvi in poglobitvi znanja o zvijanju promotorskih zaporedij v kvadrupleksne strukture in njihovi dinamiki. Do sedaj je zelo malo znanega o samih strukturnih motivih takšnih G-kvadrupleksnih struktur. Takšno znanje pa je pomembno za razumevanje regulacije izražanja genov in pri načrtovanju novih organskih molekul, ki bi lahko specifično stabilizirale določeno G-kvadrupleksno strukturo. To bo pripomoglo v boju proti raznim oblikam raka in mnogim virusnim obolenjem. Prispevali bomo tudi k razvoju eksperimentalnih metod za določitev DNA struktur.
Pomen za razvoj Slovenije
Naše študije bodo potencialno pripomogle pri razvoju novih področij znanstvenih raziskav znotraj Slovenije, v glavnem na področju raziskav kvadrupleksnih strukur, ki se lahko tvorijo v promotorskih delih genov. Iskanje povezav med strukturo in funkcijo je pomembno za farmacevtsko industrijo. Pričakujemo, da bo naše delo pripomoglo k razumevanju novih strukturnih elementov kvadrupleksnih struktur, ki jih bo možno uporabljati kot tarče za razvoj novih zdravil. Nova zdravila bi lahko spodbudila farmacevtska podjetja k še večjemu zanimanju za to področje in posledično k odpiranju novih delovnih mest v Republiki Sloveniji.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2011,
2012,
2013,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2011,
2012,
2013,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
