FKKT

Bolonjski programi 1. stopnje

(BK = Biokemija, KE = Kemija, KI = Kemijsko inženirstvo)

• Molekularne osnove ved o življenju (KE, KI; Marko Novinec)
• Biološka kemija (KE; Gregor Gunčar)
• Temelji biokemije (BK; Miha Pavšič)
• Biokemijski praktikum (BK; Miha Pavšič)
• Biokemija (BK; Gregor Gunčar)
• Molekularna biologija (BK; Marko Dolinar)
• Biokemijska informatika (BK; Miha Pavšič)
• Struktura proteinov (BK; Miha Pavšič)
• Molekulsko kloniranje (BK; Marko Dolinar)
• Encimatika (BK; Marko Novinec)
• Celična in molekularna imunologija (BK; Gregor Gunčar)
• Biomakromolekule v industriji in medicini (BK, KE; Miha Pavšič)
• Molekularna evolucija in razvoj (BK; Vera Župunski)

Bolonjski program 2. stopnje – Biokemija

• Tehnologija DNA (Marko Dolinar)
• Metode določanja 3D strukture makromolekul (Kristina Djinović-Carugo, Janez Plavec)
• Molekularna humana genetika (Vera Župunski, Boris Rogelj)
• Sintezna biologija (Marko Dolinar)
• Biokemija večceličnih sistemov (Marko Novinec)
• Interakcije bioloških molekul (Marko Novinec)
• Bionanotehnologija (Gregor Gunčar)
• Izbrana poglavja iz biomedicinske kemije (Boris Turk)
• Moderni in komplementarni pristopi v strukturni biologiji (Janez Plavec, Kristina Djinović-Carugo)

Molekularna biotehnologija (Marko Dolinar)

Bolonjski program 3. stopnje - Kemijske znanosti

• Moderne metode in tehnike v biokemiji (Marko Dolinar)
• Sodobne računalniške metode v biokemiji (Marko Novinec)
• Biološka zdravila (Gregor Gunčar)
• Izbrana poglavja iz biokemije (Miha Pavšič)
• Sodobni NMR pristopi v karakterizaciji spojin (Janez Plavec)

Izven FKKT

Bolonjski program 1. stopnje Biotehniška fakulteta (BF)

• Encimska tehnologija (Boris Turk)

​​​​​​​Bolonjski program 2. stopnje Biotehniška fakulteta (BF)

• Molekularne in celične osnove nevrodegeneracije (Boris Rogelj)

Bolonjski program 3. stopnje Biomedicina

• Načela in tehnike v biokemiji in molekularni biologiji (Miha Pavšič)
• Eksperimentalne metode v raziskavah strukture nukleinskih kislin (Janez Plavec)
• Jedrska magnetna resonanca pri raziskavah bioloških makromolekul (Janez Plavec)
• Rekombinantni proteini (Marko Dolinar)
• Struktura proteinov (Gregor Gunčar)
• Glikozilacija proteinov (Gregor Gunčar)

Raziskovalno delo članov katedre poteka v okviru številnih raziskovalnih projektov ter štirih raziskovalnih programov: Toksini in biomembrane, Proteoliza in njena regulacija, Strukturna biologija ter Napredna organska sinteza in kataliza.

V programski skupini Proteoliza in njena regulacija (vodja prof. ddr. Boris Turk, IJS) naslavljamo proteolitične cepitve tumorskih označevalcev in z njimi povezane dogodke na molekulski ravni, ki so neposredno povezani s signaliziranjem in posledično povečano celično proliferacijo. Sodelujemo v programski skupini Strukturna biologija (vodja dr. Dušan Turk, IJS), kjer nas zanimajo odnosi struktura – funkcija pri proteinih. Sodelavci katedre raziskovalno delujemo tudi v okviru programske skupine Toksini in biomembrane (vodja prof. dr. Igor Križaj, IJS) ter pri tem razkrivamo molekulske mehanizme interakcij proteinov z membranami. Raziskujemo tudi vpliv edinega aktivnega človeškega retrotranspozona LINE1 na celične procese. V programski skupini Napredna organska sinteza in kataliza (vodja prof. dr. Jurij Svete, Katedra za organsko kemijo) pa preučujemo predvsem interakcije med sintetičnimi organskimi molekulami in proteini ter iščemo nove medicinsko zanimive spojine.

Kooperativnost in alosterija pri encimih

Kontaktna oseba: prof. Marko Novinec

Večina encimov v naravi je oligomernih, torej so sestavljeni iz več podenot. Ena od prednosti oligomerne strukture je možnost kooperativnosti med podenotami. Naš cilj je ugotoviti, ali bi tudi encimi, ki so v naravi monomeri, imeli koristi od oligomerizacije in kooperativnosti.

Alosterično uravnavanje je pomemben mehanizem uravnavanja proteinov, pri katerem vezava liganda na eno mesto povzroči konformacijske in funkcionalne spremembe drugega, prostorsko oddaljenega mesta. Ciljanje alosteričnih mest v proteinih je vse bolj uveljavljena strategija pri načrtovanju zdravilnih učinkovin. Naš namen je raziskati, kako se alosterična komunikacija prenaša med oddaljenimi mesti v papainu podobnih peptidazah in odkriti nove alosterične efektorje teh encimov.

Dipeptidilpeptidaza I (DPPI) je edinstvena med človeškimi papainu podobnimi peptidazami, saj je tetramer in ne monomer. Tetramerizacijo omogoča dodatna izključitvena domena, ki hkrati določa tudi dipeptidilpeptidazno aktivnost encima. Raziskujemo evolucijsko zgodovino in raznolikost oligomernih oblik DPPI pri različnih organizmih.

Interakcije proteinov z malimi molekulami

Kontaktna oseba: prof. Marko Novinec

Naš cilj je identifikacija in karakterizacija novih interakcij med proteini in malimi molekulami s poudarkom na odkritju novih antibiotikov in zdravil proti raku.

Mehanizmi celične smrti

Kontaktna oseba: doc. dr. Gregor Gunčar

Nekatere celice v posebnih razmerah odmrejo na kontroliran način, ki ima delno lastnosti nekroze in delno apoptoze. V tem reguliranem procesu, ki se imenuje nekroptoza, želimo pojasniti efektorsko vlogo proteina MLKL.

Kontaktna oseba: Katarina Petra van Midden

Pri enoceličnih organizmih poteka celična smrt na drugačen način kot pri višjih organizmih. Raziskujemo proteinske molekule, ki sodelujejo v tem procesu pri cianobakterijah (kot prvi smo opisali encim ortokaspazo) in zelenih algah.

Tumorski označevalci

Kontaktna oseba: doc. dr. Miha Pavšič

Ukvarjamo se z raziskavami homolognih tumorskih označevalnih proteinov EpCAM in Trop2, ki sta značilna za zarodne ter normalne epitelijske in karcinomske celice. Kot prvi smo določili njuni kristalni strukturi in pokazali, da protein EpCAM sam ne omogoča homofilnih medceličnih povezav. Trenutno se osredotočamo na njun interaktom tako zunaj kot znotraj celice, s signaliziranjem povezano regulirano znotrajmembransko cepitvijo obeh proteinov ter na signalne komplekse, v katere sta vključena. Z raziskavami želimo osvetliti njuno vlogo pri signaliziranju v normalnih in rakastih celicah.

Aktinski citoskelet

Kontaktna oseba: doc. dr. Miha Pavšič

Raziskujemo citoskeletni protein α-aktinin, ki veže aktinske filamente, osredotočamo se pa na ne-mišični izoobliki (α-aktinin-1 in -4). Le-ti sta prisotni v vseh celicah in igrata pomembno vlogo pri povezovanju aktinskih filamentov v snope in mreže v različnih celičnih strukturah. Zanima nas mehanizem regulacije njune aktin-povezovalne aktivnosti, predvsem preko vezave kalcijevih ionov in heterodimerizacije, kar raziskujemo z različnimi biokemijskimi in biofizikalnimi metodami. Raziskave izvajamo v tesnem sodelovanju s skupino prof. dr. Kristine Djinović-Carugo (Univerza na Dunaju, Avstrija), pomembne so pa tako z bazičnega vidika kot tudi za razumevanje razvoja bolezni kot sta makrotrombocitopenija in fokalna segmentna glomeruloskleroza.

Biološki označevalci bolezni

Kontaktna oseba: doc. dr. Aljaž Gaber

Sodelujemo pri projektu Bradikininski angioedem: novi biološki označevalci in genetska predispozicija. Angioedem je bolezen, za katero je značilen nenaden pojav lokalizirane otekline podkožja ali sluznic. Največjo oviro pri zdravljenju predstavlja razlikovanje med alergijskim (H-AE) in nealergijskim angioedemom (Bk-AE), saj je od tega odvisna ustrezna izbira terapije. Naši raziskovalci sodelujejo pri analizi bioloških označevalcev, na osnovi katerih bi bilo mogoče razviti nov diagnostični test, ki bi pomagal pri razlikovanju med tema dvema vrstama angioedemov.

Retrotranspozoni

Kontaktna oseba: doc. dr. Vera Župunski

Retrotranspozon LINE1 predstavlja kar 17 % človeškega genoma. Raziskujemo mehanizem delovanja tega retrotranspozona, predvsem njegov jedrni transport in vpliv na patološke procese v celici. Določili smo RNA in proteinske interaktorje proteina ORF1p iz LINE1, kar nam bo pomagalo razložiti nekatere dele mehanizma retrotranspozicije LINE1.

Mehanizmi nevrodegenerativnih bolezni

Kontaktna oseba: doc. dr. Vera Župunski

Preučujemo nastanek nevrodegenerativnih bolezni kot sta amiotrofična lateralna skleroza in frontotemporalna demenca. Za obe je značilno kopičenje jedrnih proteinov (npr. TDP-43) v citoplazmi motoričnih nevronov, kar je povezano z odmiranjem nevronov. Iščemo interakcijske partnerje proteinov, ki so povezani z ALS in FTD, da bi pojasnili procese prehoda proteinov iz jedra in v jedro, nastanka brezmembranskih organelov v celici, proteinskih agregatov v citoplazmi in napak pri translaciji. Ugotovili smo, da protein TDP-43 prehaja v jedro s kompleksom jedrnih receptorjev KPNA/KPNB. Določili smo proteinske partnerje različnim proteinom in poskušamo razložiti njihovo fiziološko vlogo pri tvorbi organelov in agregaciji.

Cianobakterijski sistemi toksin-antitoksin

Kontaktna oseba: prof. dr. Marko Dolinar

Bakterije so v evoluciji razvile kompleksen sistem toksinov in antitoksinov (TA), ki uravnavajo preživetje celic v stresnih razmerah. Pri nekaterih cianobakterijah kaže, da obstaja lahko celo več kot 100 parov TA, preplet njihovega medsebojnega uravnavanja pa je praktično neznan. Zato z našimi raziskavami poskušamo razumeti vlogo modulov TA predvsem na osnovi zgradbe sodelujočih makromolekul in s tem odpiramo možnosti za npr. inducirano odstranjevanje cianobakterij pri cvetenju voda.

Sintezna biologija in molekularna biotehnologija

Kontaktna oseba: prof. dr. Marko Dolinar

Vodimo aplikativni projekt, ki ima za cilj vzpostavitev postopka za modularno sestavljanje odsekov DNA, ki bi jih uporabili pri naprednih postopkih zdravljenja in v proizvodnji novih generacij učinkovin. Gre za pripravo kompleksnih genetskih konstruktov, pri kateri bi izrabili rekombinacijski potencial kvasovk ter pristope urejanja genoma.

S področja biotehnologije je tudi aplikativni projekt, v katerem želimo ovrednotiti ekstrakte in očiščene biološko aktivne molekule iz solinskih mikroorganizmov, ki bi jih bilo možno vključiti v kozmetične formulacije in bi tam delovale zaščitno proti UV-sevanju, oksidativnim razgradnim procesom in procesom staranja kože. Naša naloga je, da identificiramo in izoliramo bioaktivne molekule ter razvijemo postopke za določanje njihove aktivnosti in vitro.

Za podporo okoljskim in biološkim raziskavam razvijamo pristope določanja črtne kode DNA, npr. za razumevanje raznolikosti cianobakterij, za prepoznavanje med seboj sorodnih nevretenčarskih organizmov in za razlikovanje med sortami kulturnih rastlin na osnovi značilnih genomskih zaporedij. .

Kontaktna oseba: doc. dr. Gregor Gunčar

Razvijamo nanosenzorje na osnovi hipervariabilnih domen kameljih protiteles. Te domene smo že izrazili v bakterijah in dokazali njihovo specifično vezavo na tarčni antigen. Raziskave nadaljujemo s pripravo nanodelcev, funkcionaliziranih z nanotelesi, ki bodo služili enostavni detekciji različnih molekul.

V navezavi s katedro potekajo tudi raziskave skupine prof. ddr. Borisa Turka (Odsek za biokemijo, molekularno in strukturno biologijo Instituta »Jožef Stefan«), prof. dr. Borisa Roglja (Odsek za biotehnologijo Instituta »Jožef Stefan«), prof. dr. Janeza Plavca (Nacionalni center za NMR spektroskopijo visoke ločljivosti, Kemijski inštitut) in prof. dr. Kristine Djinović-Carugo (Univerza na Dunaju, Oddelek za strukturno in računalniško biologijo, Skupina za strukturno biologijo citoskeleta).

Opisi trenutno financiranih projektov:

• Uvedba kooperativnosti v peptidaze za izboljšanje njihove aktivnosti in uravnavanja (ARRS N1-0211, obdobje 2021-2024, vodja prof. dr. Marko Novinec)
• Hierarhično sestavljanje DNA za napredno uporabo v proizvodnji biofarmacevtikov in celični terapiji (ARRS L4-3181, obdobje 2021-2024, vodja prof. dr. Marko Dolinar)
• Biotehnološki potencial izbranih mikroorganizmov iz Sečoveljskih solin za uporabo v kozmetičnih izdelkih (ARRS L4-4564, obdobje 2022-2025; vodja dr. Ana Rotter, NIB)
• Molekularni mehanizmi s kalcijem reguliranega α-aktinina (ARRS N1-0191, obdobje 2021–2024; vodja doc. dr. Miha Pavšič)
• Bradikininski angioedem: novi biološki označevalci in genetska predispozicija (ARRS J3-2532, obdobje 2020-2023; vodja dr. Matija Rijavec, Univerzitetna klinika za pljučne bolezni in alergijo Golnik)
• Vpliv bakteriofaga na razvoj in larvicidno aktivnost bakterije Bacillus thuringiensis s parazitom podobno modulacijo (ARRS J1-4394, obdobje 2022–2025; vodja izr. prof. dr. Matej Butala, UL BF)
• Napredni 3D celični modeli: Premostitev vrzeli med in vitro in in vivo poskusnimi sistemi (hep3DGenTox) (ARRS J1-2465, obdobje 2020–2023; vodja dr. Bojana Žegura, NIB)
• Nepravilnosti v translaciji, ki so podlaga za amiotrofično lateralno sklerozo in frontotemporalno demenco, povezano z mutacijo v genu C9orf72 (ARRS J3-4503, obdobje 2022–2025; vodja prof. dr. Boris Rogelj, IJS)

Seznam opreme

• laboratoriji za delo z gensko spremenjenimi organizmi v 1. varnostnem razredu
• termostatirani inkubatorji za gojenje bakterij, alg, insektnih in sesalskih celic
• PCR-aparature
• elektroporator
• rotacijski in ultrazvočni homogenizer
• hlajene centrifuge in mikrocentrifuge
• spektrofotometri UV/VIS
• fluorimetri
• kristalografski laboratorij: pipetirni robot in inkubator
• čitalnik mikrotitrskih ploščic za merjenje absorbance in fluorescence
• naprave za elektroforezno analizo proteinov in prenos Western
• naprave za agarozno gelsko elektroforezo DNA ter transiluminatorji
• sistem za slikanje gelov in membran
• stereomikroskopi
• konfokalni mikroskop
• sistemi za tekočinsko kromatografijo za hitro ločevanje proteinov (FPLC)
• sistem za tekočinsko kromatografijo visoke ločljivosti (HPLC)
• vakuumski koncentrator
• ledomat za drobljeni led
• suhi sterilizator, avtoklav
• sistem za čisto vodo
• zamrzovalnik -80 °C
• rotavapor