Analize interakcij med molekulami s površinsko plazmonsko resonanco

Metoda, ki temelji na površinski plazmonski resonanci (ang. surface plasmon resonance, SPR) je sodobna biofizikalna analitska metoda za analizo interakcij med molekulami. Z metodo lahko analiziramo ali pride do interakcije in v realnem času okarakteriziramo kinetiko interakcij npr. med proteini, proteini in membranami, proteini in nukleinskimi kislinami, proteini in malimi molekulami (večjimi od 100 Da) in celo med proteini in virusi oziroma celimi celicami.

V okviru teoretičnega dela predmeta študent spozna:

1. Osnovne dele in princip delovanja aparata za merjenje interakcij na osnovi SPR
2. Osnovne parametre SPR analize: Ka, Kd, Rmax, KD, Chi2.
3. Nabor in kemijo SPR čipov za imobilizacijo makromolekul
4. Kako zasnovati poskus za analizo interakcij med molekulami
5. Načine imobilizacije molekule liganda na izbrani čip
6. Načine injiciranja analita preko liganda in sledenje interakciji v realnem času
7. Načine kako regenerirati površino čipa in zagotoviti ponovljivost rezultatov
8. Analiza podatkov – ugotoviti ali je prišlo do vezave med ligandom in analitom, analiza kinetike vezave.

Študent praktično izvede zasnovo, izvedbo in analizo eksperimenta interakcije med izbranimi molekulami.

Pridobitev znanja o zmožnosti analiz interakcij med (makro)molekulami z aparatom na osnovi SPR.

Zmožnost zasnove, izvedbe interakcij protein-protein, protein-membrana, protein-DNA, protein-RNA, protein-male učinkovine, celični lizat- protein ali virus-protein.

Študent se nauči kritične analize izmerjenih lastnosti interakcij.

Konzultacije in pomoč pri zasnovi, izvedbi in analizi SPR eksperimenta izbrane interakcije med molekulami. V dogovoru z mentorjem kandidata je mogoča izvedba dela raziskav v sklopu kandidatove doktorske naloge študenta v infrastrukturnem centru za merjenje molekulskih interakcij.

Študent izvede individualno raziskovalno nalogo in na primeru spozna lastnosti aparata, ki deluje na  principu površinske plazmonske resonance. Študent spozna kako zasnovati in analizirati pridobljene meritve – predvideni študijski rezultat je uspešna analiza izbrane interakcije med molekulami. Rezultati analiz študentu omogočijo zasnovo nadaljnjih poskusov, ki bi in vivo potrdili izsledke SPR analiz.

Matej Butala

1. BAHUN, Miha, JUKIČ, Marko, OBLAK, Domen, KRANJC, Luka, BAJC, Gregor, BUTALA, Matej, BOZOVIČAR, Krištof, BRATKOVIČ, Tomaž, PODLIPNIK, Črtomir, POKLAR ULRIH, Nataša. Inhibition of the SARS-CoV-2 3CLpro main protease by plant polyphenols. Food chemistry, 2022, vol. 373, št. članka 131594, doi: 10.1016/j.foodchem.2021.131594. [COBISS.SI-ID 84899331].

2. MRAVINEC, Martina, BAJC, Gregor, BUTALA, Matej. Surface plasmon resonance approach to study drug interactions with SARS-CoV-2 RNA-dependent RNA polymerase highlights treatment potential of suramin. Journal of virological methods, 2021, vol. 298, št. članka 114283, , doi: 10.1016/j.jviromet.2021.114283. [COBISS.SI-ID 76436739].

3. KOČAR, Eva, LENARČIČ, Tea, HODNIK, Vesna, PANEVSKA, Anastasija, HUANG, Yunjie, BAJC, Gregor, KOSTANJŠEK, Rok, NAREN, Anjaparavanda P., MAČEK, Peter, ANDERLUH, Gregor, SEPČIĆ, Kristina, PODOBNIK, Marjetka, BUTALA, Matej. Crystal structure of RahU, an aegerolysin protein from the human pathogen Pseudomonas aeruginosa, and its interaction with membrane ceramide phosphorylethanolamine. Scientific reports, 2021, vol. 11, article no. 6572, doi: 10.1038/s41598-021-85956-2. [COBISS.SI-ID 56737283].

4. MOLAN, Katja, PODLESEK, Zdravko, HODNIK, Vesna, BUTALA, Matej, OSWALD, Eric, ŽGUR-BERTOK, Darja. The Escherichia coli colibactin resistance protein ClbS is a novel DNA binding protein that protects DNA from nucleolytic degradation. DNA Repair, 2019, vol. 79, str. 50-54. doi: 10.1016/j.dnarep.2019.05.003. [COBISS.SI-ID 5079119].

5. CAVENEY, Nathanael A., PAVLIN, Anja, CABALLERO, Guillermo, BAHUN, Miha, HODNIK, Vesna, CASTRO, Liza de, FORNELOS, Nadine, BUTALA, Matej, STRYNADKA, Natalie C.J. Structural insights into bacteriophage GIL01 gp7 inhibition of host LexA repressor. Structure, 2019, vol. 27, str. 1094-1102.e4, doi: 10.1016/j.str.2019.03.019. [COBISS.SI-ID 5060431].

6. FORNELOS, Nadine, BROWNING, Douglas F., PAVLIN, Anja, PODLESEK, Zdravko, HODNIK, Vesna, SALAS, Margarita, BUTALA, Matej. Lytic gene expression in the temperate bacteriophage GIL01 is activated by a phage-encoded LexA homologue. Nucleic acids research, 2018, vol. 12, str. 9432-9443, doi: 10.1093/nar/gky646. [COBISS.SI-ID 4764239].

Kristina Sepčić

1. KOČAR, Eva, LENARČIČ, Tea, HODNIK, Vesna, PANEVSKA, Anastasija, HUANG, Yunjie, BAJC, Gregor, KOSTANJŠEK, Rok, NAREN, Anjaparavanda P., MAČEK, Peter, ANDERLUH, Gregor, SEPČIĆ, Kristina, PODOBNIK, Marjetka, BUTALA, Matej. Crystal structure of RahU, an aegerolysin protein from the human pathogen Pseudomonas aeruginosa, and its interaction with membrane ceramide phosphorylethanolamine. Scientific reports, ISSN 2045-2322, 2021, vol. 11, article no. 6572, str. 1-12, https://www.nature.com/articles/s41598-021-85956-2.pdf, https://www.nature.com/articles/s41598-021-85956-2, doi: 10.1038/s41598-021-85956-2. [COBISS.SI-ID 56737283].
2. MILIJAŠ JOTIĆ, Matej, PANEVSKA, Anastasija, IACOVACHE, Ioan, KOSTANJŠEK, Rok, MRAVINEC, Martina, SKOČAJ, Matej, ZUBER, Benoît, PAVŠIČ, Ana, RAZINGER, Jaka, MODIC, Špela, TRENTI, Francesco, GUELLA, Graziano, SEPČIĆ, Kristina. Dissecting out the molecular mechanism of insecticidal activity of ostreolysin A6/pleurotolysin B complexes on western corn rootworm. Toxins : Elektronski vir, ISSN 2072-6651, 2021, vol. 13, no. 7, str. 1-16. https://www.mdpi.com/2072-6651/13/7/455, doi: 10.3390/toxins13070455. [COBISS.SI-ID 68691203].
3. NOVAK, Maruša, KRPAN, Teja, PANEVSKA, Anastasija, SHEWELL, Lucy K., DAY, Christopher J., JENNINGS, Michael P., GUELLA, Graziano, SEPČIĆ, Kristina. Binding specificity of ostreolysin A6 towards Sf9 insect cell lipids. Biochimica et biophysica acta, Biomembranes, ISSN 0005-2736. [Print ed.], 1 Sep. 2020, vol. 1862, iss. 9, str. 1-10, doi: 10.1016/j.bbamem.2020.183307. [COBISS.SI-ID 13431555].
4. NOVAK, Maruša, ČEPIN, Urška, HODNIK, Vesna, NARAT, Mojca, JAMNIK, Maja, KRAŠEVEC, Nada, SEPČIĆ, Kristina, ANDERLUH, Gregor. Functional studies of aegerolysin and MACPF-like proteins in Aspergillus niger. Molecular microbiology, ISSN 0950-382X, Oct. 2019, vol. 112, iss. 4, str. 1253-1269. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/mmi.14360, doi: 10.1111/mmi.14360. [COBISS.SI-ID 4280456].ž
5. PANEVSKA, Anastasija, HODNIK, Vesna, SKOČAJ, Matej, NOVAK, Maruša, MODIC, Špela, PAVLIC, Ivana, PODRŽAJ, Sara, ZARIĆ, Miki, RESNIK, Nataša, MAČEK, Peter, VERANIČ, Peter, RAZINGER, Jaka, SEPČIĆ, Kristina. Pore-forming protein complexes from Pleurotus mushrooms kill western corn rootworm and Colorado potato beetle through targeting membrane ceramide phosphoethanolamine. Scientific reports, ISSN 2045-2322, 2019, vol. 9, str. 1-14. https://doi.org/10.1038/s41598-019-41450-4, doi: 10.1038/s41598-019-41450-4. [COBISS.SI-ID 5013839].
6. VEZOČNIK, Valerija, HODNIK, Vesna, SITAR, Simona, OKUR, Halil I., TUŠEK-ŽNIDARIČ, Magda, LÜTGEBAUCKS, Cornelis, SEPČIĆ, Kristina, KOGEJ, Ksenija, ROKE, Sylvie, ŽAGAR, Ema, MAČEK, Peter. Kinetically stable triglyceride-based nanodroplets and their interactions with lipid-specific proteins. Langmuir, ISSN 0743-7463, 2018, vol. 34, no. 30, str. 8983-8993, doi: 10.1021/acs.langmuir.8b02180. [COBISS.SI-ID 4754255]

Pregledni in izvirni članki iz področja.

Review and original articles from the field.