Odseki

ARIS številka raziskovalnega programa: P1-0010

Obdobje: 1.1.2019 - 31.12.2027

Vodja: izr. prof. dr. Franci Merzel

Povzetek vsebine

Eden največjih znanstvenih izzivov ved o življenju je pridobivanje napovednih znanj o obnašanju kompleksnih bioloških sistemov, ki temeljijo na fizikalnih in kemijskih načelih. Karakterizacija strukture in notranje dinamike biomolekul, kot so proteini, je bistvenega pomena za razumevanje mehanizmov njihovih bioloških funkcij.

Naše raziskave se osredotočajo na razumevanje strukturnih in dinamičnih procesov v biomolekularnih sistemih ter na njihovo povezavo z inter- in intra-molekularnimi interakcijami. Natančneje raziskovalni program naslavlja pet izbranih raziskovalnih tematik: (1) vpliv hidrofobne/hidrofilne hidratacije na zvijanje in združevanje proteinov; (2) pomembnost dinamičnih vidikov vezave ligandov na proteine; (3) vlogo intrinzično neurejenih proteinskih segmentov; (4) sklopitev med transportom vode ali ionov in notranjim gibanjem proteinov pri membranskih proteinih; (5) učinek lokalnega okolja na težnjo proteinov, da agregirajo.

Za razumevanje, kako opazovani biomolekularni procesi, ki potekajo na širokih časovnih in prostorskih skalah, izhajajo iz dogodkov na molekulski ravni, predlagamo kombinirano uporabo eksperimentalnih in računskih pristopov, ki v glavnem zajemajo vibracijsko spektroskopijo, NMR spektroskopijo in napredne računalniške simulacijske tehnike, ki temeljijo na molekularni dinamiki z uporabo klasičnih polj sil in ab-inito kvantnih računov skupaj s teoretičnimi metodami. Da bi dosegli optimalno sinergijo med različnimi pristopi, razvijamo lastne računske metode, ki omogočajo neposredno primerjavo med eksperimenti in računalniškimi simulacijami. Kot skupina imamo vse potrebno strokovno znanje za izvajanje teoretičnega in eksperimentalnega dela. Jasno je, da je samo multidisciplinarni pristop, opisan v programu, najboljši način za približevanje opredeljenim znanstvenim ciljem. Novi pristopi in metodologije, ki jih nenehno razvijamo za reševanje problemov znotraj raziskovalnega programa, so na voljo raziskovalni skupnosti.

Rezultati v okviru tega raziskovalnega programa bodo predvsem zagotavljali temeljna znanja o osnovnih pojavih v biomolekularnih sistemih. Vse te teme so bistvenega pomena v našem življenju. Čeprav je težko predvideti takojšnjo in neposredno družbeno-ekonomsko ali kulturno relevantnost rezultatov raziskav, bodo le-ti dolgoročno gotovo pripomogli k reševanju ali razumevanju molekularne podlage bioloških pojavov. Razumevanje molekularnih pojavov, kot so agregacija beljakovin in napačno zvijanje, je pomembno za razumevanje molekularne podlage bolezni, poznavanje tridimenzionalne strukture proteinov in vezave liganda pa je potrebno za racionalno načrtovanje in razvoj zdravil.

RAZISKOVALCI (po abecednem vrstnem redu)

• Mohamed Elwy Abdelhamed Abdelmonaem, mladi raziskovalec (2023-…); SICRIS št.: 57590
• Simona Golič Grdadolnik, raziskovalka (2019-…); SICRIS št.: 08329
• Tjaša Goričan, raziskovalka (2024-…); SICRIS št.: 39078
• Jože Grdadolnik, raziskovalec (2019-…); SICRIS št.: 08523
• Anže Hubman, mladi raziskovalec (2023-…); SICRIS št.: 57986
• Franci Merzel, vodja (2019-…); SICRIS št.: 13627
• Urban Novak, raziskovalec (2019-…), SICRIS št.: 34527
• Iza Ogris, mlada raziskovalka (2019-…); SICRIS št.: 50459
• Francesca Paoletti, raziskovalka (2019-2022); SICRIS št.: 50851
• Neli Sedej, raziskovalka (2020-…); SICRIS št.: 54913
• Marko Sever, mladi raziskovalec (2019-2021); SICRIS št.: 39115
• Barbara Zupančič, raziskovalka (2019-…); SICRIS št.: 28608