Načrtovani biomolekularni kondenzati na podlagi interakcij med gradniki ovitih vijačnicRamšak, Maruša (Avtor) Jerala, Roman (Mentor) obvite vijačnicetekočinska fazna separacijabiomolekularni kondenzatisintetični kondenzatiTekočinska fazna separacija (ang. liquid-liquid phase separation, LLPS) predstavlja temeljni biofizikalni proces, pri katerem se homogena raztopina molekul spontano loči v dve ali več različnih tekočih faz, kjer je vsaka faza obogatena z različnimi komponentami. Ta pojav je ključnega pomena v kontekstu celične biologije, saj omogoča organizacijo in regulacijo biokemičnih procesov brez potrebe po membransko omejenih organelih. LLPS tako deluje kot nadvse pomembno orodje za celično kompartmentalizacijo, ki omogoča celicam da preko nastanka biomolekularnih kondenzatov oz. brezmembranskih organelov učinkovito regulirajo in ločujejo različne biokemične procese v različnih delih celice. V okviru doktorske naloge je bilo osrednje zanimanje usmerjeno v raziskovanje in manipulacijo procesov LLPS z načrtovanjem in izdelavo sintetičnih proteinov, ki temeljijo na gradnikih iz obvitih vijačnic. Ti načrtovani proteini, sestavljeni iz različno dolgih gradnikov obvitih vijačnic, medsebojno povezanih z različnimi povezovalci in fluorescenčnih proteinov, omogočajo vizualizacijo in natančno spremljanje dinamike kondenzatov. Delo je temeljilo na modularnem pristopu, ki omogoča sistematično spreminjanje moči in vrste interakcij med obvitimi vijačnicami, kar neposredno vpliva na lastnosti nastalih kondenzatov, kot sta npr. mobilnost molekul in s tem povezana dinamičnost kondenzatov. Eksperimentalni pristop je omogočil razvoj širokega spektra biomolekularnih kondenzatov, vključno s tistimi, sestavljenimi iz dveh ali samo ene polipeptidne verige. Posebno pozornost smo namenili manipulaciji moči interakcije med obvitimi vijačnicami, kar omogoča natančno uravnavanje prehoda med tekočimi, difuznimi in trdnimi stanji kondenzatov. Eno od ključnih odkritij je bila možnost soobstoja večih ortolognih kondenzatov v isti celici, kar odpira vrata za kompleksne eksperimentalne sisteme in biološke modele. Poleg tega smo razvili strategije za kemično inducirano regulacijo nastanka in razpada kondenzatov, kar omogoča natančno časovno in prostorsko kontrolo nad procesi LLPS. Rezultati doktorske naloge prinašajo nove vpoglede v mehanizme LLPS in razširjajo razumevanje možnosti za uravnavanje celičnih procesov na molekularni ravni. To ne le izboljšuje naše osnovno znanje o bioloških sistemih, ampak odpira tudi obetavne možnosti za aplikacije v medicini, biotehnologiji in sintezni biologiji, kjer bi lahko načrtovani biomolekularni kondenzati služili kot platforme za dostavo zdravil, kot senzorji celičnega stanja ali kot orodja za reprogramiranje celičnega odziva.20242024-07-13 07:15:08Doktorsko delo/naloga159588sl