Поводом Светске недеље биофизике

 

 

Четвртак, 5. 3. 2020. у 18 часова

ФРАКТАЛНА АНАЛИЗА У ПРОУЧАВАЊУ  МОРФОЛОГИЈЕ И ДИНАМИКЕ ГЉИВА IN VITRO 

Предавачи др Катарина Рајковић, научни сарадник, Факултет за физичку хемију Универзитета у Београду

и др Небојша Милошевић, професор, Медицински факултет Универзитета у Београду

 

Четвртак, 12. 3. 2020. у 18 часова

ЕПР СПЕКТРОСКОПИЈА И ИМИЏИНГ У ПРОУЧАВАЊУ НЕУРОДЕГЕНЕРАТИВНИХ БОЛЕСТИ

Предавач др Александра Павићевић, асистент, Факултет за физичку хемију Универзитета у Београду

 

Четвртак, 19. 3. 2020. у 18 часова

ЕЛЕКТРОФИЗИОЛОГИЈА ЈОНСКИХ КАНАЛА КОД КОНЧАСТИХ ГЉИВА: ПРИЧА СА МНОГО ПОЧЕТАКА

Предавач др Мирослав Живић, професор, Биолошки факултет Универзитета у Београду

 

Четвртак, 26. 3. 2020. у 18 часова

МЕХАНИЧКИ СТИМУЛУСИ И ДРВЕНАСТЕ БИЉКЕ  – ЋЕЛИЈСКИ ЗИДОВИ ИЛИ ГРАЂЕВИНСКИ ИНЖЕЊЕРИ

Предавач др Јасна Симоновић Радосављевић, научни сарадник,

Институт за мултидисциплинарна истраживања, Универзитет у Београду

 

Четвртак, 2. 4. 2020. у 18 часова

СИСТЕМСКА БИОЛОГИЈА: БИОФИЗИЧКО МОДЕЛОВАЊЕ РЕГУЛАЦИЈЕ МАЛИХ ГЕНСКИХ МРЕЖА

Предавач др Анђела Родић, научни сарадник, Биолошки факултет Универзитета у Београду

 

Мала сала Коларчеве задужбине

Улаз слободан

 

 

ФРАКТАЛНА АНАЛИЗА У ПРОУЧАВАЊУ  МОРФОЛОГИЈЕ И ДИНАМИКЕ ГЉИВА IN VITRO 
Четвртак, 5. 3. 2020. у 18 часова
Aspergillus fumigatus је гљивични патоген који изазива озбиљне инфекције код људи а његова вируленција је у корелацији са растом хифа, које својим умрежавањем и преплитањем формурају структуре карактеристичне морфологије, познате као мицелијум Зато је врло важно разумевање улоге  раста хифа и мицелијума у патогенези и у прогресији болести. Међутим праћење динамике раста мицелијума је тешко изводљиво због његове сложене морфолошке структуре.
За проучавање сложене морфологије и динамике раста гљива in vitro примењују се два модела. Први модел заснива се на Манделбротовој фракталној геометрији живих облика које налазимо у природи. Фрактална природа мицелијума омогућује квантификовање сложене разгранате морфолошке структуре применом фракталне анализе њихових слика. Фракталном анализом одређује се фрактална димензија као мера сложености објекта на дводимензионалној слици. У токи раста гљива као што је A. fumigatus формирају се разгранате сложена морфолошке структуре које се квантификују мерењем фракталне димензије њихових дводимензионалних пројекција.
Други модел се заснива на математичком моделовању резултата фракталне анализе. Логистичким динамичким моделом моделује се промена фракталне димензије током раста сложене морфолошке структуре гљива. Један од параметара динамичког модела представља специфичну брзину раста фракталне димензије слике разгранате структуре гљива. Познавање овог параметра динамичког модела омогућује предвиђање брзине раста сложених морфолошких структура гљива. Предвиђена специфична брзина раста сложене морфолошке структуре A. fumigatus износи  0,23 х-1.
Примена фракталне анализе као директне методе за проучавању морфологије гљива и индиректне методе за проучавање динамике раста гљива, представља једноставну и неразорну методу. Зато фрактална анализа налази примену у лабораторијским анализама за испитивање патогенезе аспергилозе, као и за патогенезу других болести узрокованих плеснима.

 

ЕПР СПЕКТРОСКОПИЈА И ИМИЏИНГ У ПРОУЧАВАЊУ НЕУРОДЕГЕНЕРАТИВНИХ БОЛЕСТИ
Четвртак, 12. 3. 2020. у 18 часова
Електронска парамагнетна резонанција (ЕПР) је веома корисна физичкохемијска техника, специфична по томе што се њеном применом могу детектовати хемијске врсте са најмање једним неспареним електроном, у које спадају слободни радикали и прелазни метали. ЕПР се, стога, успешно користи за процену нивоа слободних радикала у живим организмима (in vivo), у ткивима и органима (ex vivo), као и у ћелијским културама (in vitro). На основу ових резултата може се закључити у којој мери је нарушен баланс између слободних радикала и антиоксиданаса при различитим патолошким стањима, као што су малигне, метаболичке и неуродегенеративне болести. Такође, ЕПР пружа могућност за директну детекцију металних јона и утврђивање врсте комплекса које формира са различитим протеинима. Овакве информације су од посебног значаја за проучавање механизама настајања различитих патолошких стања, с обзиром на то да поједини метални јони могу да доприносе производњи слободних радикала.

 

ЕЛЕКТРОФИЗИОЛОГИЈА ЈОНСКИХ КАНАЛА КОД КОНЧАСТИХ ГЉИВА: ПРИЧА СА МНОГО ПОЧЕТАКА
Четвртак, 19. 3. 2020. у 18 часова
Све живе ћелије су у контакту са спољашњом средином преко ћелијске мембране. Она је основно место на којем ћелија са спољашњом средином размењује материје, енергију и информације. Јони су један од основних носилаца сваког од ова три типа размене. Како је ћелијска мембрана липидне природе она је практично непропустљива за наелектрисане јоне, те се њихов транспорт врши преко више врста специјализованих протеинских молекула, од којих су свакако најзаступљенији јонски канали. О значају јонских канала најбоље говори чињеница да не постоји готово ни један физиолошки процес који, бар у неком од својих делова, не укључује активност јонских канала. Управо зато код животињских ћелија је описано више хиљада јонских канала, код биљних више стотина, али код трећег царства еукариотских организама – гљива свега двадесетак. Од тога највећи број код квасаца, док је код кончастих гљива, које чине више од 98% од окупног броја врста гљива, свега 6. Упркос готово три деценије константног истраживања познавање јонских канала у ћелијској мембрани кончастих гљива се још увек налази на самом почетку. Основни разлог томе је специфична структура ћелијског зида гљива која је условила да је, за разлику од биљних ћелија, примена основне технике за проучавање активности јонских канала – методе наметнуте волтаже на делићу мембране, практично немогућа на нативној ћелијској мембрани кончастих гљива, пошто мерна електрода не може да успостави контакт довољно високе отпорности са ћелијском мембраном протопласта добијених после ензимске хидролизе ћелијског зида.
Три методска приступа су успела да превазиђу овај проблем, али сваки од њих се показао веома ограниченим у својој примени. Први је ласерско исецање ћелијског зида у комбинацији са плазмолизом/деплазмолизом које је омогућило делимичну карактеризацију 43пС ањонског излазног канала у нативној ћелијској мембрани Aspergillus niger. Други је хетеролога експресија гена за одговарајући јонски канал из кончасте гљиве у ћелију пекарског квасца. На овај начин су окарактерисан 16pSK+ излазни исправљач из ћелијске мембране хифе Neurospora crassa и 16.3pS ањонски излазни канал из ћелијске мембране хифе A. nidulans. Трећи методски приступ је развијен у нашој групи и представља цитоплазматске капи изоловане из спорангиофора гљиве Phycomyces blakesleeanus. Мембрана ових капи се синтетише de novo и показано је да функционално одговара ћелијској мембрани гљиве. У њој су до сада окарактерисане две јонске струје: излазно исправљена ањонска струја која се активира при деполаризацији мембране и има јединичну проводљивост од 10pS и излазно исправљена брзоинактивирајућа тренутна струја која се такође активира при деполаришућим потенцијалима али у хипоосмотским условима. Поред тога, у мембрани цитоплазматских капи је регистровано још пет јонских струја чија је карактеризација у току.

 

МЕХАНИЧКИ СТИМУЛУСИ И ДРВЕНАСТЕ БИЉКЕ  – ЋЕЛИЈСКИ ЗИДОВИ ИЛИ ГРАЂЕВИНСКИ ИНЖЕЊЕРИ
Четвртак, 26. 3. 2020. у 18 часова
Дрво је најстарији и један од најчешће коришћених материјала на свету, како због ниске цене, тако и због високе специфичне снаге (дрво се одликује великом крутошћу, али и великом еластичношћу). Ћелијски зидови биљака могу се сматрати нано-композитним материјалом, у којем су целулоза, хемицелулозе и лигнин, заједно са малом количином пектинских супстанци комплексно повезани, а њихова количина, врста и организација се разликују од типа дрвета. Разумевање распореда и оријентације односно уређености полимера у ћелијском зиду је важно за разумевање механичких својства дрвета, што као одговора биљке на механички стрес тако и за могућу примену дрвета као извора нових биоматеријала. На основу својих структурних особина, дрво се може поделити у две основне групе: на тврдо дрво (четинари) и меко дрво (лишћари). Одговор дрвенастих биљака на механичке стимулусе подразумева промене у структури и облику ћелијских зидова, чији је резултат формирање реакционог дрвета (RW) које се код четинара назива компресионо дрво (CW), док се код лишћара оно назива тензионо дрво (ТW). С обзиром да степен изражености особина РW има значајан утицај на механичке и хемијске особине дрвета и да РW има ограничену вредност за дрвну индустрију, пожељно је моћи одредити степен изражености РW у узорку. Ми смо развили неколико не-морфометријских метода за процену изражености особина RW у узорку одређивањем анизотропије применом поларизоване FTIR микро-спектроскопије и диференцијално поларизоване флуоресцентеа микроскопије,  тестираних на узорцима  различитих дрвенастих врста.

 

СИСТЕМСКА БИОЛОГИЈА: БИОФИЗИЧКО МОДЕЛОВАЊЕ РЕГУЛАЦИЈЕ МАЛИХ ГЕНСКИХ МРЕЖА
Четвртак, 2. 4. 2020. у 18 часова.
Биолошки системи ‒ као што је нпр. ћелија ‒ се типично састоје из великог броја различитих, често мултифункционалних компоненти. Специфичан скуп њихових интеракција, које су изразито селективне и нелинеарне, производи одређени излазни одговор, односно понашање система. Због те инхерентне сложености биолошких система, њихово понашање се често не може интуитивно разумети нити предвидети на основу познатих особина појединачних компоненти. У последњих неколико деценија, молекуларна биологија је, захваљујући појави моћних експерименталних техника, донела бројна сазнања о структури, особинама и функцији биолошких молекула, док је развој рачунарске технологије обезбедио методе за обједињавање и анализу великог броја различитих података. Захваљујући томе, системска биологија, о чијем су приступу биологији научници сањарили још од самих почетака физиологије, је направила брз пробој и постаје равноправан партнер молекуларној биологији и биохемији у све већем броју мултидисциплинарних истраживања, а подупрла је и развој нових дисциплина, као што је синтетичка биологија.1 Као илустрацију овог концепта представићу своје истраживање у коме користим методе рачунске системске биологије да бих објаснила понашање бактеријских рестрикционо-модификационих (Р-М) система. Р-M системи представљају мале, компактне генске мреже, често у потпуности кодиране кружним молекулима ДНК (плазмидима). На плазмиду, систем може да уђе у нову бактеријску ћелију и у њој обезбеди контролисану синтезу два ензима помоћу којих је штити од инфективне ДНК, истовремено не нападајући ДНК домаћина. Између осталог, говорићу о нашем запажању да се регулација гена у различитим Р-М системима ослања на различите комбинације регулаторних компоненти, док, међутим, понашање система у времену, какво захтева његова функција, прати неколико једноставних правила која су робусна у односу на промене услова раста бактерија. Објaшњење архитектуре и регулације (дизајна) механистички наизглед веома различитих биолошких система помоћу малог броја једноставних правила (принципа дизајна) је и један од најважнијих циљева системске биологије, који може да се оствари путем биофизичког моделовања.
  1. Kitano, H. (2002). Computational systems biology. Nature, 420(6912):206-210.