Odseki

Šifra projekta: Z1-1857

Obdobje trajanja projekta: 1.7.2019 - 30.6.2021

Vodja: dr. Katja Pirc

1. VSEBINSKI OPIS PROJEKTA:
   Patogeni mikroorganizmi lahko okužijo številne najpomembnejše kulturne rastline, kar vodi v enormno gospodarsko škodo in predstavlja resno grožnjo za svetovno prehransko varnost. NLP proteini (proteini, podobni peptidu 1, ki povzročajo nekrozo in sproščanje etilena, angl. (Nep1)-like proteins) predstavljajo eno največjih mikrobnih proteinskih družin. NLP-ji so zelo razširjeni med taksonomsko nesorodnimi organizmi (bakterije, glive in oomicete), ter kažejo neobičajno gostiteljsko selektivnost, saj delujejo toksično le na dvokaličnice. Nedavno smo pokazali, da do toksičnega učinka NLP proteinov pri dvokaličnicah, ne pa tudi pri enokaličnicah, pride zaradi razlik v lipidni sestavi plazemske membrane teh dveh skupin rastlin (Lenarčič in sod., Science, 2017). Kot tarčno molekulo za vezavo NLP-jev na rastlinsko plazemsko membrano smo identificirali glikozilinozitol fosforilceramide (GIPC), ki so najbolj zastopani sfingolipidi v rastlinski plazemski membrani. Pojasnili smo prve korake interakcije med NLP proteinom in rastlinsko membrano in molekulsko osnovo gostiteljske selektivnosti.

   Glavni cilj predlaganega projekta je pojasniti molekulski mehanizem preko katerega NLP proteini poškodujejo lipidno membrano. V raziskovalnem projektu želimo doprinesti nova spoznanja k razumevanju citotoksičnega mehanizma proteinov NLP na molekulskem nivoju. NLP-ji predstavljajo prvo in edino mikrobno proteinsko družino, ki deluje citotoksično preko porušenja integritete rastlinske plazemske membrane. Zaradi tega in zaradi izjemne kompleksnosti rastlinske membrane, pričakujemo, da bomo odkrili nov, še nepojasnjen mehanizem poškodbe membrane. Nedavno odkritje specifičnega rastlinskega receptorja za NLP-je bo omogočilo uporabo številnih biofizikalnih pristopov z namenom razumevanja lastnosti lipidnih membran, ki vsebujejo GIPC, in molekulskega mehanizma preko katerega se proteini iz družine NLP vežejo na membrano in jo poškodujejo. Tako bodo rezultati te študije (i) prispevali nov vpogled v strukturo membran, ki vsebujejo GIPC, in (ii) pomembno prispevali k razumevanju interakcije med NLP-ji in gostiteljsko rastlino, kar predstavlja ključni korak v nastanku nekroze in drugih simptomov bolezni.

2. Osnovni podatki glede financiranja:
   Projekt financira ARRS v okviru cenovne kategorije B za obdobje dveh  let v obsegu 1700  letnih ur. Pričetek financiranja je 1. 7. 2019.
    
3. Sestava projektne skupine s povezavami na SICRIS:
   Podoktorski raziskovalni projekt; nosilka projekta na Kemijskem inštitutu:
   30762; Katja Pirc
    
4. Faze projekta in njihova realizacija

    

   Projekt traja dve leti. Faze projekta so razdeljene v tri vsebinske sklope (cilje). Do začrtanih ciljev bomo prišli z uporabo sodobnih biokemijskih in biofizikalnih pristopov ter metod molekularne biologije.

   Cilj 1: Priprava in karakterizacija rastlinskih GIPC in modelnih membran, ki vsebujejo GIPC (prvo leto)

   Cilj 2: Priprava in karakterizacija rekombinantnih NLP proteinov (prvo in drugo leto)
   - Načrtovanje, kloniranje in izražanje NLP proteinov
   - Biokemijska in biofizikalna karakterizacija proteinov

   Cilj 3: Mehanizem interakcije NLP proteinov z GIPC (prvo in drugo leto)
   - Razvoj modelnih membran, ki vsebujejo GIPC (fitosterole itd.)
   - Preučitev interakcije NLP-GIPC oz. NLP-lipidna membrana z uporabo biofizikalnih pristopov