Glavni urednik

HIDRODINAMIKA CEREBROSPINALNOG LIKVORA

HYDRODYNAMICS OF THE CEREBROSPINAL FLUID
Voditelj/ica projekta: dr. sc. Darko Orešković

Tel. ++385 1 4680 218   e-mail: [e-mail]

Suradnici na projektu:
Darko Orešković, doktor vet. znanosti, viši znanstveni suradnik, voditelj projekta

Tehnički suradnici:
Katarina Karlo, tehničarka

Suradnici iz druge ustanove:
Ana Froebe, magistrica med. znanosti, Klinička bolnica Sestre milosrdnice, Zagreb
Jurica Maraković, dr. med.; Nova bolnica, Zagreb

Program rada i rezultati na projektu:

Prema našem dosadašnjem istraživanju dovedena je u sumnju klasična hipoteza prema kojoj cerebrospinalni likvor nastaje unutar moždanih komora i poput spore rijeke teče prema mjestu apsorpcije na površini mozga. Budući da se stvaranje likvora, jedan od ključnih dijelova hipoteze, određuje pomoću općeprihvaćene metode perfuzije likvorskih prostora, metode koja nije dovoljno znanstveno vrednovana, razvili smo postupke za njezino vrednovanje. Stvaranje likvora tom metodom se određuje indirektno (pomoću jednadžbi) gdje razređenje test tvari dodanih u likvor predstavlja mjeru stvaranja likvora. Mi smo na eksperimentalnim životinjama (mačkama) uspjeli razviti novu metodu kod koje smo direktno mjerili volumen novostvorenog likvora i tako dobivene vrijednosti uspoređivali s izračunanim vrijednostima dobivenim tijekom istog pokusa. Dobiveni rezultati koji se međusobno značajno razlikuju jasno ukazuju da perfuziona metoda ne odražava stvaranje likvora te da je nužno nastaviti daljnje vrednovanje te općeprihvaćene metode.

Research programme and results:

According to our previous results a standard cerebrospinal fluid (CSF) hypothesis (which considers that the CSF is formed within brain ventricles, flows like a slow river down the CSF space towards the subarachnoid cortical space, where is being passively absorbed), has became dubious. Since a crucial part of this hypothesis, formation of the CSFas determined by perfusion of the CSF spaces has not been scientifically evaluated we have tested this generally accepted method. The formation of the CSF is calculated indirectly by equation where dilution of test substances added into the CSF represent the CSF formation rate (Vf). For this reason we have developed, in a cat, a new approach in which the Vf is measured directly. The results obtained by our method were compared to results calculated by the perfusion (indirect) method. Since these results where contradictory, it became obvious that perfusion method does not represent the nature of the CSF formation. Hence, it is necesary to continue further evaluation of the generally accepted method for measuring the CSF formation.

Oznaka: 0098070

ULOGA REKOMBINACIJE U POPRAVKU DNA I STABILNOSTI GENOMA

THE ROLE OF RECOMBINATION IN DNA REPAIR AND GENOME STABILITY
Voditelj/ica projekta: dr. sc. Erika Salaj-Šmic

Tel. ++385 1 4561 099   e-mail: [e-mail]

Suradnici na projektu:
Krunoslav Brčić-Kostić, doktor biol. znanosti, znanstveni suradnik
Gordana Čogelja-Čajo, magistrica biol. znanosti, asistent, znanstvena novakinja
Damir Đermić, doktor biol. znanosti, viši asistent, znanstveni novak
Nella Lerš, doktorica biol. znanosti, znanstvena suradnica
Erika Salaj-Šmic, doktorica kem. znanosti, znanstvena savjetnica, voditeljica projekta

Tehnički suradnici:
Blaženka Dumić, peračica suđa (1/2 radnog vremena)
Mirjana Filipović, tehničar
Mirela Kosinjski, tehničar (1/3 radnog vremena)

Suradnici iz druge ustanove:
Ivana Ivančić-Baće, magistrica biol. znanosti, znanstvena novakinja, Prirodoslovno-matematički fakultet, Zagreb
Robert G. Lloyd, Department of Genetics, School of Medicine, University of Nottingham, Velika Britanija (konzultant)

Program rada i rezultati na projektu:

U našim istraživanjima bavimo se izučavanjem uloge enzima RecBCD u metabolizmu DNA u bakteriji Escherichia coli. Enzim RecBCD sudjeluje u homolognoj genetičkoj rekombinaciji, popravku DNA, vijabilnosti stanica i razgradnji strane i vlastite DNA. Sposobnost nanošenja proteina RecA , helikazna i nukleazna aktivnost enzima RecBCD su potrebne za inicijaciju rekombinacije. U literaturi su postojali kontraverzni rezultati o rekombinacijskoj sposobnosti mutanta recB1080 kojem nedostaje nukleazna aktivnost i sposobnost nanošenja proteina RecA. U recF+ mutantu recB1080 mutacija je pokazivala rekombinacijsku deficijenciju, a u recF+ rekombinacijsku proficijenciju. U ovom radu mi smo testirali našu hipotezu da RecFOR sistem u recB1080 mutantu omogućava nanošenje proteina RecA i tako nadomješta defekt RecB1080CD enzima u recB1080 mutantu. Ispitivali smo rekombinacijsku sposobnost pomoću 3 in vivo testa. Usporedili smo rekombinacijsku sposobnost u jednostrukim mutantima recB1080, recO, recR i recF i u dvostrukim mutantima recB1080 recO, recB1080recR i recB1080 recF. Prema našim rezultatima, kao i ranijim podacima, tri osnovne aktivnosti za inicijaciju rekombinacije u mutantu recB1080 vrše se različitim proteinima, i.e. helikazna aktivnost pomoću RecB1080CD , 5’→3’ egzonukleazom RecJ a nastajanje RecA filamenta na jednolančanoj DNA pomoću proteina RecFOR.

Research programme and results:

We have studied the role of the RecBCD enzyme in the processes of DNA metabolism in Escherichia coli. RecBCD enzyme participates in homologous genetic recombination, DNA repair, cell viability and degradation of foreign and damaged host DNA. The RecA loading activity of the RecBCD enzyme, together with its helicase and 5' --> 3' exonuclease activities, is essential for recombination in Escherichia coli. One particular mutant in the nuclease catalytic center of RecB, i.e., recB1080, produces an enzyme that does not have nuclease activity and is unable to load RecA protein onto single-stranded DNA. There are, however, previously published contradictory data on the recombination proficiency of this mutant. In a recF(+) background the recB1080 mutant is recombination deficient, whereas in a recF(+) genetic background it is recombination proficient. A possible explanation for these contrasting phenotypes may be that the RecFOR system promotes RecA-single-strand DNA filament formation and replaces the RecA loading defect of the RecB1080CD enzyme. We tested this hypothesis by using three in vivo assays. We compared the recombination proficiencies of recB1080, recO, recR, and recF single mutants and recB1080 recO, recB1080 recR, and recB1080 recF double mutants. We show that RecFOR functions rescue the repair and recombination deficiency of the recB1080 mutant and that RecA loading is independent of RecFOR in the recB1080 recD double mutant where this activity is provided by the RecB1080C(D(-) enzyme. According to our results as well as previous data, three essential activities for the initiation of recombination in the recB1080 mutant are provided by different proteins, i.e., helicase activity by RecB1080CD, 5' --> 3' exonuclease by RecJ- and RecA-single-stranded DNA filament formation by RecFOR.

Oznaka: 0098071

REGULACIJA REKOMBINACIJE I REKOMBINACIJSKOG POPRAVKA

REGULATION OF RECOMBINATION AND RECOMBINATIONAL REPAIR
Voditelj/ica projekta: dr. sc. Mirjana Petranović

Tel. ++385 1 4680 945   e-mail: [e-mail]

Suradnici na projektu:
Senka Džidić, doktorica biol. znanosti, znanstvena suradnica

Ivan Mijaković, doktor biol. znanosti, viši asistent

Mirjana Petranović, doktorica kem. znanosti, znanstvena savjetnica
Ksenija Zahradka, doktorica biol. znanosti, znanstvena suradnica
Davor Zahradka, doktor biol. znanosti, znanstveni suradnik

Tehnički suradnici:
Mirela Kosinjski, tehničarka

Suradnici iz druge ustanove:
Duško S. Ehrlich, doktor biol. znanosti, redovni profesor, Institut National de la Recherche Agronomique, Jouy-en-Josas, Francuska (konzultant)
Benedicte Michel, doktorica biol. znanosti, redovni profesor, Institut National de la Recherche Agronomique, Jouy-en-Josas, Francuska (konzultantica)
Miroslav Radman, doktor biol. znanosti, redovni profesor, Faculte de Medecine Necker - Enfants Malades, Universite Paris V, Paris, Francuska (konzultant)

Program rada i rezultati na projektu:

Bavili smo se istraživanjem genetičke rekombinacije i njezine uloge u popravku DNA, replikaciji DNA i vijabilnosti stanica. (i) Karakterizirali smo mutant holD kojemu nedostaje Psi podjedinica DNA polimeraze III, glavne replikativne polimeraze u bakteriji Escherichia coli. Pronašli smo da je Psi podjedinica neophodna za efikasnu replikaciju bakterijskog kromosoma te da inaktivacija ove podjedinice izaziva drastične morfološke deformacije i smrt stanica. Genetičkom analizom smo ustanovili da je ugibanje stanica s defektnom Psi podjedinicom posljedica SOS-indukcije translezijskih polimeraza Pol II i Pol IV. (ii) Dio istraživanja smo posvetili popravku krivo sparenih baza u DNA u bakteriji E. coli. Pratili smo kapacitet za popravak krivo sparenih baza kod antimutatorskog soja mud te pokazali da antimutatorski učinak mutacije mud nije rezultat povećanog kapaciteta za popravak krivo sparenih baza. (iii) Proučavali smo mehanizam popravka DNA kod bakterije Deinococcus radiodurans koja je poznata po svojoj iznimnoj otpornosti na zračenje. Osnovu radiorezistencije ove bakterije čini učinkovit popravak DNA, no mehanizam popravka nije poznat. Pronašli smo da nakon ozračivanja ekstremnom dozom gama zračenja, bakterija D. radiodurans popravlja svoje pocijepane kromosome u roku 3 sata te da Pol I-ovisna postiradijacijska sinteza DNA ima važnu ulogu u tom popravku.

Research programme and results:

The project deals with the investigation of genetic recombination and its role in DNA repair, replication and cell viability. (i) We have characterized the Escherichia coli holD mutant which is deficient for the Psi subunit of DNA polymerase III, the major replicative DNA polymerase in E. coli. We found that Psi is essential for efficient replication of the E. coli chromosome, and that Psi inactivation causes drastic morphological defects and cell death. We showed that lethality in holD mutants is caused by SOS-induction of translesion DNA polymerases Pol II and Pol IV. (ii) A part of our investigations has been focused on DNA mismatch repair in E. coli. We examined the capacity for mismatch repair in antimutator E. coli mud strain and showed that antimutator effect of mud mutation is not a consequence of the increased capacity for mismatch repair. (iii) We have studied the mechanism od DNA repair in Deinococcus radiodurans, the most radiation resistant organism known. A key to its radioresistance seems to be a highly efficient DNA repair, however the molecular mechanism of repair remained a mystery. We found that the reconstitution of D. radiodurans genome after 7 kGy gamma irradiation is accomplished within 3 hours of postirradiation incubation, and is accompanied by an extensive Pol I-dependent DNA synthesis.

Oznaka: 0098072

STUDIJ GENA I GENOMA EVOLUCIJSKI SAČUVANIH I GOSPODARSKI VAŽNIH ORGANIZAMA

GENES AND GENOMES OF EVOLUTIONARY CONSERVED AND ECONOMICALLY IMPORTANT SPECIES
Voditelj/ica projekta: dr. sc. Vera Gamulin

Tel. ++385 1 4561-115   e-mail: [e-mail]

Suradnici na projektu:
Helena Ćetković , doktorica biol. znanosti, viša asistentica, doktorirala 2003.
Ivan Ahel, doktor biol. znanosti, znanstveni novak, doktorirao 2003.
Sonja Durajlija Žinić, doktorica biol. znanosti, znanstveni novak, prestala s radom na projektu 1. 10. 2003.
Vera Gamulin, doktorica biol. znanosti, znanstvena savjetnica, voditeljica projekta
Matija Harcet, znanstveni novak, dipl. inž. ekologije
Lada Lukić Bilela, magistrica biol. znanosti, asistentica
Andreja Mikoč, doktorica biol. znanosti, viša asistentica, znanstveni novak
Dušica Vujaklija, doktorica biotehničkih znanosti, znanstvena suradnica

Suradnici iz druge ustanove:
Werner E.G. Müller, doktor biol. znanosti, Sveučilište Johannes Gutenberg, Mainz, Njemačka (konzultant)

Program rada i rezultati na projektu:

Proučavanje primarne strukture, genomske organizacije, te načina ekspresije gena i funkcije gen-produkata kod bakterija iz roda Streptomyces - najznačajnijih industrijskih mikroorganizama, i jadranskih spužava - najjednostavnije građenih mnogostaničnih životinja (u suradnji s Njemačkom).

Određivanje primarne strukture mitohondrijskog genoma spužve Suberites domuncula.

Translacija genetičke informacije: molekularne osnove procesa koji osiguravaju vjernost sinteze proteina i evolucijske strategije u razvoju biosintetskog aparata (u suradnji sa SAD).

Genetička karakterizacija zaštićene, autohtone pasmine domaće “Turopoljske” svinje.

Rezultati istraživanja su objavljeni u 6 CC registriranih znanstvenih radova i 2 disertacije, te su izloženi na znanstvenim skupovima u Hrvatskoj i inozemstvu na 12 postera/usmenih izlaganja i jednom pozvanom predavanju (vidi priloge).

Research programme and results:

Investigation of the structure, genomic organization and mode of the expression of genes from streptomycetes, the most important industrial microorganisms, and marine sponges (Porifera), the most simple extant multicellular animals (in cooperation with Germany).

Determination of the primary structure of Suberites domuncula mitochondrial genome.

Translation of the genetic information: molecular basis for fidelity in protein synthesis and evolutionary strategies in the development of biosynthetic apparatus (in cooperation with U.S.A.).

Genotyping of the autochthonous and protected Croatian "Turopolje pig" breed.

Results of the above research are published in 6 CC registered articles and 2 Ph D theses and were presented at meetings in Croatia and abroad on 12 posters/oral presentations and 1 invited lecture (see list of activities).

Oznaka: 0098073

STRUKTURA I FUNKCIJA PLASTIDA I CITOSKELETA

STRUCTURE AND FUNCTION OF PLASTIDS AND CYTOSKELETON
Voditelj/ica projekta: dr. sc. Nikola Ljubešić

Tel. ++385 1 4680 238   e-mail: [e-mail]

Suradnici na projektu:
Morana Biljaković, dipl. inž. biologije, mlađi asistent
Hrvoje Fulgosi, doktor biol. znanosti, znanstveni suradnik
Nikola Ljubešić, doktor biol. znanosti, redovni profesor, znanstveni savjetnik
Tatjana Prebeg, magistrica biol. znanosti, viša asistentica
Igor Weber, doktor fiz. znanosti, viši znanstveni suradnik
Mercedes Wrischer, doktorica biol. znanosti, znanstveni savjetnik, (konzultantica)

Program rada i rezultati na projektu:

Pokusi provedeni na listićima mahovine Polytrichum pokazali su njihovu iznimno veliku sposobnost prilagodbe na najekstremnije okolišne uvjete. Istražen je utjecaj niskih temperatura i pomanjkanja vode na strukturu kloroplasta listića te njihovu fotosintetsku aktivnost. Pokusima u kulturi cvjetnih pupova in vitro, istražena je uloga tame te biljnih hormona, giberelina GA3 i citokinina 6-benziladenina, u regulaciji diferencijacije kromoplasta u laticama krastavca (Cucumis sativus L.).

Nastavljena su i istraživanja proteina TROL (Thylakoid Rhodanese-Like protein). Konstruirana je i u biljke Arabidopsis thalyana unesena kaseta za antisense utišavanje gena at4g01050. Biljke kod kojih je došlo do utišavanja ekspresije ovog gena podvrgnute su funkcionalnim mjerenjima fotosinteze te analizi ultrastrukture. Dio proteina TROL heterologno je eksprimiran u stanicama E. coli, a pročišćeni rekombinantni protein poslužio je za dobivanje antitijela.

Analizirana je dinamička lokalizacija proteinske kinaze DPAKa i C-terminalnog fragmenta talina A u živim stanicama Dictyosteliuma tijekom kretanja, endocitoze i diobe. Pokazano je da protein DdLimE regulira dinamiku mikrotubula tijekom mitoze. Krioelektronska tomografija je primjenjena na oslikavanje makromolekulskih kompleksa i ultrastrukture aktinskog citoskeleta u intaktnim vitrificiranim stanicama.

Research programme and results:

Experiments performed on leaves of the moss Polytrichum showed their extraordinary ability of accomodating to extreme environmental conditions. The effects of low temperatures and water defficiency on the structure of leaf chloroplasts and their photosynthetic activity were studied. The roles of light exclusion and of the plant hormones, GA3 (gibberellin) and 6-benzyladenine (cytokinin), in the regulation of chromoplast biogenesis, were studied using in vitro culture of flower buds of cucumber (Cucumis sativus L.).

Research on the function of the TROL (Thylakoid Rhodanese-Like protein) protein was continued by constructing antisense silencing cassete. Construct for silencing of at4g01050 gene was introduced into Arabidopsis thalyana plants. Individual plants with suppressed expression of the gene have been subjected to functional measurements of photosynthesis and ultrastructural analyses. Part of the TROL protein was heterologously expressed in E. coli cells, and the purfied recombinant protein was used for antibody production.

Dynamic localization of the protein kinase DPAKa and a C-terminal talin A fragment was analyzed in living Dictyostelium cells during motility, endocytosis and cytokinesis. It was demonstrated that protein DdLimE regulates microtubule dynamics during mitosis. Cryoelectron tomography was applied to image macromolecular complexes and ultrastructure of the actin cytoskeleton in intact vitrified cells.

Oznaka: 0098074

EVOLUCIJSKA DINAMIKA SATELITSKIH DNA

EVOLUTIONARY DYNAMICS OF SATELLITE DNA
Voditelj/ica projekta: dr. sc. Đurđica Ugarković

Tel. ++385 1 4561083   e-mail: [e-mail]

Suradnici na projektu:
Branka Bruvo, doktorica biol. znanosti, viša asistentica
Tomislav Domazet-Lošo, doktor biol. znanosti, viši asistent, znanstveni novak
Nevenka Meštrović, doktorica biol. znanosti, viša asistentica, znanstveni novak
Đurđica Ugarković, doktorica kem. znanosti, znanstvena savjetnica, voditeljica projekta
Suradnici iz druge ustanove:
Carlos Juan, doktor biol. znanosti, redovni profesor, University of Balearic Islands, Palma de Mallorca, Španjolska
Martina Podnar, magistrica biol. znanosti, znanstvena novakinja, Hrvatski prirodoslovni muzej, Zagreb

Program rada i rezultati na projektu:

Istraživanje evolucije satelitskih DNA kukaca roda Pimelia rezultiralo je radom objavljenim u časopisu Gene (Bruvo et al. 2003). Rad je zasnovan na rezultatima iz doktorske disertacije Branke Bruvo obranjene 2001. godine. Dio rezultata vezanih uz istraživanje ovih satelitskih DNA, a napravljenih u suradnji s kolegama iz Španjolske (University of Balearic Islands) i Engleske (Natural History Museum), poslan je u časopis Heredity. Rezultati koji obrađuju nastanak i međusobne odnose satelitskih DNA vrsta roda Tribolium (Mravinac et al.) uobličeni su u rad poslan krajem godine u časopis Gene.

Pokrenuto je istraživanje u evolucijskoj genomici i bioinformatici s problematikom gena bez porijekla (eng. Orphan genes; Domazet-Lošo&Tautz, Genome Res. 2003). Istraživanje je dio sveobuhvatnijih nastojanja za poticanjem, uvođenjem i unaprijeđenjem bioniformatike i in silico biologije na IRB-u. Aktivnosti vezane uz gene bez porijekla na IRB-u su nastavak istraživanja obavljenih tijekom doktorata T. Domazet-Loše na Sveučilištu u Köln-u kod Prof. dr. Dietharda Tautza s kojim je nastavljena suradnja. U cilju prijenosa znanja u istraživanje su uključena i dva studenta Biološkog odjela PMF-a, Sveučilišta u Zagrebu.

U suradnji s prof. dr. Smiljom Kalenić s KBC Rebro završena je izrada magistarskog rada dipl. inž. Stjepana Katića koji radi na genotipizaciji bakterijskih sojeva – uzročnika bolničkih infekcija metodom elektroforeze u pulsirajućem polju. Obrana ovog rada se očekuje početkom 2004. godine.

Research programme and results:

Investigation of evolution of satellite DNAs belonging to insect genus Pimelia resulted in a scientific paper published in Gene (Bruvo et al. 2003). The paper is based on results from Branka Bruvo Ph.D. thesis finished in 2001. Part of the results of this investigation performed in collaboration with groups from Spain (University of Balearic Islands) and England (Natural History Museum) was sent to publication in Heredity. Results dealing with genesis and relation of Tribolium satellites (Mravinac et al.) were sent at the end of the year to Gene.

Investigation in evolutionary genomics and bionformatics was started dealing with orphan genes (Domazet-Lošo&Tautz, Genome Res. 2003 ). This investigation is part of a larger project aimed to introduce, support and improve bioinformatics and in silico biology at RBI. The reseach of orphan genes at RBI represents continuation of Ph.D. project of T. Domazet-Lošo performed at the University Köln under supervision of prof. dr. Diethard Tautz. In this investigation, two undergraduate students of biology from University of Zagreb are included.

In collaboration with prof. dr. Smilja Kalenić from the Clinical Hospital Rebro investigation dedicated to genotyping of bacterial strains which cause hospital infections, using pulsed field gel electrophoresis was continued. The investigation represents master thesis of Stjepan Katić which will be finished in 2004.

Oznaka: 0098075

ORGANIZACIJA HETEROKROMATINSKIH SEKVENCI DNA U GENOMIMA BESKRALJEŠNJAKA

ORGANIZATION OF HETEROCHROMATIC DNA SEQUENCES IN INVERTEBRATES
Voditelj/ica projekta: dr. sc. Miroslav Plohl

Tel. ++385 1 4561 083   e-mail: [e-mail]

Suradnici na projektu:
Branka Bruvo, doktorica biol. znanosti, viša asistentica
Brankica Mravinac, magistrica biol. znanosti, asistentica, znanstveni novak
Vlatka Petrović, dipl. inž. biotehnologije, mlađi asistent, znanstveni novak
Miroslav Plohl, doktor biol. znanosti, viši znanstveni suradnik, voditelj projekta

Đurđica Ugarković, doktorica kem. znanosti, znanstvena savjetnica

Suradnici iz druge ustanove:
Luis Cornudella, doktor kem. znanosti, znanstveni savjetnik, (konultant)

Program rada i rezultati na projektu:

Glavni cilj projekta je istražiti sastav i glavna organizacijska svojstva sekvenci DNA u centromernom i telomernom heterokromatinu te odrediti krajnje telomerne sekvence odabranih vrsta beskralješnjaka: kukaca iz porodica Tenebrionidae i Curculionidae (Coleoptera), oblića roda Meloidogyne te morskih školjkaša. Sve odabrane vrste predstavljaju gospodarski zanimljive organizme, bilo kao štetnici, bilo kao izvori hrane. Pretpostavlja se kako heterokromatinske sekvence ponovljene u malom broju kopija tvore "biblioteku" satelitnih DNA, čiji su elementi rasprostranjeni u genomima vrsta udaljenih srodnika iz drugih rodova. Nekoliko novih satelitnih DNA detektirano je u analiziranim organizmima i karakterizirana su osnovna svojstva njihove genomske organizacije. Preliminarni rezultati pokazuju postojanje biblioteke satelitnih sekvenci i kod partenogenetskih organizama te pokazuju sličnosti genomske dinamike ponovljenih sekvenci kao i u amfimiktičnim vrstama. Nejednolika razdioba mutacija kod divergentnih podporodica satelitnih DNA školjkaša Donax trunculus kao i satelitnih DNA analiziranih vrsta kukaca ukazuju na funkcionalni pritisak u evoluciji satelitnih monomera.