Novica

Leto 2018 je bilo za Kemijski inštitut zelo uspešno. Mnoge znanstvene objave v najbolj prestižnih znanstvenih revijah, državna odlikovanja in mednarodna priznanja našim raziskovalkam in raziskovalcem, številni uspehi pri prijavah na evropske projekte, odlična vpetost v slovensko industrijsko okolje ter uspešno sodelovanje z nekaterimi tujimi podjetji – vse to nas uvršča med najuspešnejše raziskovalne ustanove v svetovnem merilu. V nadaljevanju tako izpostavljamo nekatere najpomembnejše dosežke preteklega leta.

IZBOR NAJPOMEMBNEJŠIH IZVIRNIH ZNANSTVENIH ČLANKOV GLEDE NA FAKTOR VPLIVA

Površinska difuzija določa potek fazne transformacije v litijevih baterijah

Fazne transformacije v trdnem so pojav, na katerem temeljijo pomembne tehnologije, kot so litijeve baterije, shranjevnje vodika, elektrokataliza in memristorji. Skupina raziskovalcev, ki prihajajo s treh vodilnih ameriških instituticij (Stanford University, Lawrence Berkeley National Laboratory, MIT), Univerze v Bathu (Združeno kraljestvo) in KI (Jože Moškon in Miran Gaberšček z Odseka D10) je pokazala, da v insercijskih baterijah na potek fazne tranformacije pomembno vpliva površinska difuzija aktivnih specij. Gre za pojav, ki je veljal za manjkajoči člen pri poskusih razlage prehoda iz režima trdne raztopine v režim fazne separacije, do katerega pride pri večanju tokovne obremenitve baterijske celice. Odkritje bo pomembno vplivalo na nadaljnjo optimizacijo insercijskih baterij, pa tudi na širše razumevanje mehanizmov transformacije v anizotropnih materialih.

Raziskava je bila objavljena v reviji Nature Materials > https://www.nature.com/articles/s41563-018-0168-4

IF = 39,235                            

LI, Yiyang, CHEN, Hungru, LIM, Kipil, DENG, Haitao D., LIM, Jongwoo, FRAGGEDAKIS, Dimitrios, ATTIA, Peter M., LEE, Sang Chul, JIN, Norman, MOŠKON, Jože, GUAN, Zixuan, GENT, William E., HONG, Jihyun, YU, Young-Sang, GABERŠČEK, Miran, ISLAM, M. Saiful, BAZANT, Martin Z., CHUEH, William C. Fluid-enhanced surface diffusion controls intraparticle phase transformations. Nature Materials, 2018, vol. 17, iss. 10, str. 915-922. [COBISS.SI-ID 6527002]

Usodna pomanjkljivost katalizatorjev na osnovi železa med redukcijo kisika v kislem mediju

Gorivne celice s protonsko prevodno membrano (PEMFC) so dosegle tehnološko zrelost, ki se odraža v hitro rastočih trgih povezanih z električnimi vozili in stacionarno uporabo. Dolgoročno pa bi sedanja uporaba precejšnjih količin plemenitih kovin, ki na katodi katalizirajo redukcijo kisika (ORR), lahko omejila njihovo širše izkoriščanje. Alternativna možnost je uporaba cenejših katalizatorjev na osnovi Fe-N-C, ki so v zadnjem času doživeli ogromen napredek in kažejo odlične lastnosti pri redukciji kisika, visoko stabilnost pri elektrokemijskem cikliranju v kislih elektrolitih, istočasno pa presenetljivo nizko stabilnost pri delovanju v gorivnih celicah. Boljše razumevanje degradacijskih mehanizmov med uporabo teh katalizatorjev je zato ključnega pomena za izboljšanje lastnosti.

V delu so raziskovalci pokazali, da so klastri FeNxCy v katalizatorju Fe-N-C strukturno stabilni, vendar elektrokemijsko nestabilni, ko so v kislem mediju izpostavljeni H2O2, ki je glavni stranski proizvod redukcije kisika. Izpostavljenost H2O2 ne vpliva na klastre FeNxCy, vendar zmanjšuje njihovo učinkovitost zaradi oksidacije površina ogljika. To oksidacijo povzročijo reaktivne kisikove specije, ki nastanejo ob razpadu H2O2. Ta proces je opazen v kislem, kar pomeni, da bi za povečanje stabilnosti katalizatorja morali uporabljati alkalne elektrolite.

Članek je bil objavljen v reviji Energy & Environmental Science > https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/ee/c8ee01855c

IF = 30,067                          

CHOI, Chang Hyuck, LIM, Hyung-Kyu, CHUNG, Min Wook, CHON, Gajeon, SAHRAIE, Nastaran Ranjbar, ALTIN, Abdulrahman, SOUGRATI, Moulay Tahar, STIEVANO, Lorenzo, OH, Hyun Seok, PARK, Eun Soo, LUO, Fang, STRASSER, Peter, DRAŽIĆ, Goran, MAYRHOFER, Karl, KIM, Hyungjun, JAOUEN, Frédéric. The Achilles' heel of iron-based catalysts during oxygen reduction in an acidic medium. Energy & Environmental Science, 2018, vol. 11, iss. 11, str. 3176-3182. [COBISS.SI-ID 6517530]  

Odkritje prenosa signalnih kompleksov iz rakavih celic s pomočjo zunajceličnih veziklov

Raziskovalke in raziskovalci Odseka za sintezno biologijo in imunologijo Kemijskega inštituta so odkrili, da zunajcelični vezikli, ki jih sproščajo rakave celice, vsebujejo MyD88L265P. Ta signalni posrednik se lahko preko veziklov prenese v okoliške celice in jih aktivira, kar bi lahko povzročilo razširjanje raka. Pokazali so, da se MyD88L265P prenesen z EV sprosti v citoplazmo tarčnih celic, kjer tvori signalni kompleks z lastnim MyD88 in sproži vnetje. Vnos EV so opazili v miših, kjer so EV spremenili mikro-okolje v kostnem mozgu. MyD88 so zaznali tudi v EV, ki so bili izolirani iz kostnega mozga bolnikov z WM, kar dokazuje, da do tega procesa prihaja tudi v pacientih z rakom. Raziskovalci razlagajo, da odkritje predstavlja doslej neznan mehanizem prenosa signalnih kompleksov preko EV kot mehanizem medceličnega komuniciranja, ki lahko prispeva k širjenju vnetja, predstavlja pa tudi osnovo za morebitno smer zdravljenja raka.

Rezultati raziskave so bili objavljeni v reviji Blood > doi: https://doi.org/10.1182/blood-2017-09-805499 

IF = 15,132                      

MANČEK KEBER, Mateja, LAINŠČEK, Duško, BENČINA, Mojca, CHEN, Jiaji G., ROMIH, Rok, HUNTER, Zachary R., TREON, Steven P., JERALA, Roman. Extracellular vesicle-mediated transfer of constitutively active MyD88^L265P engages MyD88^wt and activates signaling. Blood, 2018, vol. 131, iss. 15, str. 1720-1729. [COBISS.SI-ID 6319130] 

Nov način stabilizacije oksidiranih G-kvadrupleksnih struktur s kratkimi sintetičnimi oligonukleotidi

V sodelovanju z japonskimi in korejskimi znanstveniki smo preučevali vpliv oksidativnega stresa na nekanonične strukture DNA. Oksidacija gvanina vodi do pričakovane destabiliztacije štiriverižnih struktur DNA, G-kvadrupleksov. Vendar pa ob dodatku kratkega sintetičnega oligonukleotida s konjugirano pirensko skupino le-ta nadomesti poškodovano regijo DNA kar vodi do ponovne vzpostavitve G-kvadrupleksne strukture.

Izsledki raziskave so bili objavljeni v reviji Journal of the American Chemical Society > https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.8b01577

IF = 14,357                         

TAKAHASHI, Shuntaro, KIM, Ki Tae, PODBEVŠEK, Peter, PLAVEC, Janez, KIM, Byeang Hyean, SUGIMOTO, Naoki. Recovery of the formation and function of oxidized g-quadruplexes by a pyrene-modified guanine tract. Journal of the American Chemical Society: JACS, 2018, vol. 140, iss. 17, str. 5774-5783. [COBISS.SI-ID 6386458]

Vpliv konformacije riboze na cepitev RNK preko interne transesterifikacije

Znanstevniki so z načrtovanjem konformacije riboznih preostankov pokazali, da cepitev RNK preko „South“ konformacije poteka veliko hitreje kot v primeru „North“ konformacije. To dokazuje, da ima konformacija riboznega preostanka pomemben vpliv na hitrost cepitve RNK preko interne transesterifikacije - ene temeljnih reakcij pri procesiranju in metaboliziranju RNK.

Članek je bil objavljen v reviji Journal of the American Chemical Society > https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.8b06313

IF = 14,357    

GUO, Fengmin, YUE, Zekun, TRAJKOVSKI, Marko, ZHOU, Xiaoping, CAO, Dong, LI, Qiang, WANG, Baifan, WEN, Xin, PLAVEC, Janez, PENG, Qian, XI, Zhen, ZHOU, Chuanzheng. Effect of ribose conformation on RNA cleavage via internal transesterification. Journal of the American Chemical Society: JACS, 2018, vol. 140, iss. 38, str. 11893-11897. [COBISS.SI-ID 6522138]

ERC ADVANCED GRANT

Eden najpommebnejših dosežkov je nedvomno pridobitev ERC Advanced Grant 2017. V izjemno močni konkurenci je bil v financiranje izbran projekt uveljavljenega znanstvenika, profesorja Romana Jerale, vodje Odseka za sintezno biologijo in imunologijo na Kemijskem inštitutu. Petletni projekt z naslovom »MaCChines - Molekulski stroji na osnovi proteinskega origamija iz obvitih vijačnic, je vreden 2,5 milijona evrov evropskih sredstev.

Ob tem naj poudarimo, da gre za prvi slovenski ERC projekt na področju ved o življenju in kemiji. S tem projektom se Kemijski inštitut utrjuje na svetovnem nivoju kot vodilna inštitucija na področju raziskav ved o življenju in kemiji.

Več : https://erc.europa.eu/news/erc-advanced-grants-2017-project-examples

ZOISOVA NAGRADA IN ZOISOVO PRIZNANJE NAŠIMA ZNANSTVENIKOMA

Dva naša znanstvenika sta v letu 2018 prejela najvišji državni nagradi za dosežke na področju znanstvenoraziskovalnega dela in razvojne dejavnosti.

Izr. prof. dr. Mojca Benčina je prejela Zoisovo priznanje za pomembne dosežke na področju imunologije in sintezne biologije. Njeno področje raziskav so molekulski mehanizmi prepoznavanja agonistov Tollu podobnih receptorjev in sintezna biologija. Opredelila je vlogo zunajcelične DNA pri aktivaciji receptorja TLR9 in z njim povezanega vnetnega odziva ter vpliv sintetičnih agonistov DNA na delovanje receptorja in možnost uporabe pri novi generaciji cepiv. S sintezno-biološkim pristopom je sintezno biologijo povezala z biotehnologijo ter sodelovala pri pripravi sintetičnih DNA-ogrodij, ki omogočajo prostorsko in časovno organizacijo encimov v živih celicah, in gensko kodiranih senzorjev za merjenje pH v celicah.

Prof. dr. Robert Dominko je prejel Zoisovo nagrado za vrhunske dosežke na področju materialov za razvoj novih baterijskih konceptov.  Delo Prof. dr. Dominka je usmerjeno v razvoj novih akumulatorskih konceptov in razumevanje njihovega delovanja. Prvi segment raziskav so raziskave litij-žveplovih akumulatorjev, kjer je s partnerji prispeval k razumevanju njihovega delovanja in postavil temelje za njihovo komercializacijo. Raziskave na področji litij-ionskih akumulatorjev so usmerjene k sintezi novih katodnih materialov in proučevanju mehanizmov prenosa naboja. Tretji segment so raziskave alternativnih akumulatorskih sistemov, ki ne temeljijo na litiju. V tem sklopu delo na razvoju magnezijevih akumulatorjev izdatno podpira podjetje Honda.

REKTORJEVA NAGRADA ZA NAJ INOVACIJO UNIVERZE V LJUBLJANI

Raziskovalci z Odseka za molekularno biologijo in nanobiotehnologijo so skupaj s sodelavci iz Pisarne za prenos znanja sodelovali v zmagovalnem timu tekmovanja 'Rektorjeva nagrada za naj inovacijo Univerze v Ljubljani'.  Nagrado so osvojili, ker so razvili nov način zaščite pred propadanjem ekonomsko najbolj pomembnih rastlin.

ZLATI PRIZNANJI ZA NAJ INOVACIJE GZS

Dve inovaciji s Kemijskega inštituta sta prejeli zlati priznanji na natečaju za naj inovacije GZS osrednjeslovenske regije. Prijavljeni inovaciji sta osvojili 1. in 3. mesto, glavna izumitelja pa sta prejela posebni priznanji za potencialne inovacije v krožnem gospodarstvu.