biochemijos instituto

V I L N I A U S U N I V E R S I T E T O

BIOCHEMIJOS INSTITUTO

2 0 1 3 M E T Ų

M O K S L I N Ė S V E I K LO S

ATA S K A I TA

BchI

V I L N I U S 2 0 1 4

Vilniaus universitetasBiochemijos institutas

S u d a r y m a s

Kastis KRIKŠTOPAITISValdas LAURINAVIČIUS

Gintaras VALINČIUSVirginija BUKELSKIENĖ

Regina JANČIENĖNarimantas ČĖNAS

Rūta NAVAKAUSKIENĖMindaugas VALIUS

TURINYS

DIREKTORIAUS ŽODIS APIE INSTITUTO VEIKLĄ . . . 3

BENDROSIOS ŽINIOS . . . 5

FINANSAVIMAS . . . 6

DARBUOTOJAI . . . 6

TARYBA . . . 7

APGINTOS DISERTACIJOS . . . 8

MOKSLINĖ VEIKLA . . . 8

Bioanalizės skyrius . . . 9

Bioelektrochemijos ir biospektroskopijos skyrius . . . 14

Biologinių modelių skyrius . . . 18 Bioorganinių junginių chemijos skyrius . . . 22

Ksenobiotikų biochemijos skyrius / Mokslinės informacijos skyrius . . . 27

Ląstelės molekulinės biologijos skyrius . . . 34

Molekulinės mikrobiologijos ir biotechnologijos skyrius . . . 39

Proteomikos centras . . . 46

PUBLIKACIJOS . . . 51

PROJEKTAI . . . 55

UŽSAKOMIEJI DARBAI . . . 58

KONFERENCIJOS, SEMINARAI . . . 60

PEDAGOGINĖ VEIKLA . . . 61

PASLAUGOS . . . 63

ANNUAL REPORT . . . 65

D I R E K T O R I A U S Ž O D I S A P I E I N S T I T U T O V E I K L Ą 3

DIREK TORIAUS ŽODIS APIE INSTITUTO VEIKLĄ

Biochemijos institutas, įsteigtas 1967 m. sujungus tuo metu buvusį Lietuvoje biocheminės krypties mokslinį

potencialą, iš pat pradžių buvo labai plataus profilio tyri-mų įstaiga: nuo fizikos iki medicinos, nuo spektroskopijos ir elektrochemijos iki prokariotinių ir eukariotinių ląstelių kultūrų bei laboratorinių gyvūnų. Biochemijos instituto tarpdiscipliniškumas buvo jo išskirtinumas mokslo pasau-lyje. Tuo metu tai buvo perspektyvu. Daugiadisciplinišku-mas, matyt, buvo viena priežasčių, nulėmusių tai, kad iš Biochemijos instituto mokslininkų 1975 m. buvo sudarytas Taikomosios enzimologijos instituto branduolys, o 1990 m. atsiskyrė Imunologijos institutas. Tarpdisciplininiai moks-liniai tyrimai aktualūs ir dabar, praėjus 46 metams po įkūri-mo ir pasikeitus bent dviem mokslininkų kartoms.

Mikroorganizmai sugeba metabolizuoti įvairius terša-lus – plastiką, sprogmenis, sintetinius vaistus ir kt. Šiuos procesus vykdo atitinkamos mikroorganizmų fermenti-nės sistemos. Tokius fermentus reikia aptikti, identifikuoti, išskirti ir, jei reikia, mikroorganizmus genetiškai pakeisti. Tai yra Molekulinės mikrobio logijos ir biotechnologijos skyriaus veiklos sritis. Išskirti fermentai naudojami kons-truojant biologinius jutiklius ir bioanalitines sistemas bei kuriant bioreaktorius, tai Bioanalizės skyriaus mokslinių tyrimų sritis. Šio padalinio darbuotojai kartu su Vilniaus universiteto (VU) Matematikos ir informatikos fakulte-to mokslininkais konstruoja heterogeninių biokatalitinių sistemų veikimo matematinius modelius, skirtus auto-matiniam šių sistemų valdymui. Galimybė manipuliuoti biokatalitiniais aktyvumais sudaro prielaidas tirti pačių įvairiausių medžiagų biodegradacijos ir detoksikacijos me-chanizmus, analizuoti citotoksinius procesus vėžinėse ląs-telėse – tai Ksenobiotikų biochemijos skyriaus moksliniai darbai. Glaudus mikrobiologų, biotechnologų ir fizikinės

Lietuvos mokslų akademijos tikrasis narys, profesorius, habil. dr. VALDAS

LAURINAVIČIUS

4 V I L N I A U S U N I V E R S I T E T O B I O C H E M I J O S I N S T I T U T O 2 0 1 3 M E T Ų M O K S L I N Ė S V E I K L O S A T A S K A I T A

chemijos bei spektroskopijos specialistų bendradarbiavimas leido efektyviai tyrinėti biomolekulių sąveikas ant heterogeninių paviršių, sudarė sąlygas konstruoti dirbtines biomembranas, įjungti į jas biomolekules bei tyrinėti ir valdyti jų funkciją – tai Bioe-lektrochemijos ir biospektroskopijos skyriaus mokslinė veikla. Šie darbai atvėrė kelius Alzheimerio ir kitų ligų atsiradimo ir vystymosi molekuliniams mechanizmams tirti.

Eukariotinių ląstelių funkcionavimo molekulinių mechanizmų tyrimai – Ląstelės molekulinės biologijos skyriaus veikla. Šio padalinio darbuotojai – ląstelės tyrimo pra-dininkai Lietuvoje, garbingai tęsia šią veiklą iki šiol. Jų akiratyje – fundamentinė ląstelių proliferacijos ir žūties proceso analizė. Šią veiklą svariai papildo Proteomikos centro darbai, atliekami naudojant bene pačią moderniausią baltymų tyrimo įrangą.

Specialistų tarpdiscipliniškumas sudarė sąlygas Biochemijos institute prieš 15 metų pradėti sėkmingus darbus su kamieninėmis ląstelėmis, kurie šiuo metu virto glaudžiu bendradarbiavimu su VU Fizikos fakulteto Lazerinių tyrimų centro mokslininkais ir VU Santariškių klinikų medikais kuriant dirbtinius audinius bei tiriant galimybes juos transplantuoti į organizmą. Tokie darbai, naudojant nevisiškai diferencijuotas ląsteles ir bandomuosius gyvūnus, vykdomi Biologinių modelių skyriuje.

Biocheminiams tyrimams reikalingus junginius, naujus substratus, slopiklius ir elektronų nešiklius Instituto biochemikams sintetina Bioorganinių junginių chemijos skyrius. Taip Instituto mokslininkai turi galimybę greitai gauti biologiškai aktyvius che-minius junginius, kurių nėra jokiuose reagentų kataloguose. Šio skyriaus mokslininkai ir specialistai vykdo sintezės darbus dar bent kelioms Lietuvos įmonėms ir užsienio farmacijos bendrovėms.

Naudojant Europos Sąjungos struktūrinių fondų lėšas Biochemijos institute sukur-tas Proteomikos centras, sukomplektuotas modernus optinės spektroskopijos centras, atsirado šiuolaikinių priemonių paviršiams paruošti ir tirti: magnetroninio garinimo įranga, atominės jėgos mikroskopų, paviršinių plazmonų rezonanso matavimo įranga. Tai sudarė sąlygas imtis Lietuvos ir užsienio mokslo fondų ir privačių firmų siūlomų užsakomųjų darbų. Uždirbamos lėšos kasmet didėja ir jau gerokai viršija valstybės ski-riamas lėšas, kurios, deja, tik mažėja.

Biochemijos institutui tapus Vilniaus universiteto kamieniniu padaliniu, atsirado geresnės galimybės į vykdomus tyrimus įtraukti studentus ir jaunus mokslininkus da-lyvauti specialistų rengimo procese – ruošti jaunimą tarpdisciplininiams moksliniams tyrimams, vykdomiems tarp biologijos, chemijos, fizikos ir matematikos mokslų. Kaip tik šioje tarpdisciplininėje erdvėje pasaulyje vyksta patys įspūdingiausi atradimai.

B E N D R O S I O S Ž I N I O S 5

BENDROSIOS ŽINIOS

Vilniaus universitetas, Biochemijos institutas

Mokslininkų g. 12, LT-08662 Vilnius

Tel. (8 5) 272 91 44

Faksas 85 272 91 96

El. paštas: [email protected]

Interneto puslapis: www.bchi.vu.lt

D i r e k t o r i u s

Lietuvos mokslų akademijos tikrasis narys,

profesorius, habil. dr. Valdas Laurinavičius

Tel. (8 5) 272 91 44,

el. paštas: [email protected]

D i r e k t o r i a u s p a v a d u o t o j a m o k s l u i

Dr. Virginija Bukelskienė

Tel. (8 5) 272 91 44,


D i r e k t o r i a u s p a v a d u o t o j a s p l ė t r a i

Dr. Kastis Krikštopaitis

Tel. (8 5) 272 91 95,


S e k r e t o r ė

Jekaterina Melichova

Tel. (8 5) 272 91 44,


A d m i n i s t r a t o r i u s

Eugenijus Jovaiša

Tel. (8 5) 272 91 83,


Biochemijos institutas Lietuvos mokslų akademijos (LMA) Prezidiumo 1966-11-23 nutarimu Nr. 470 įsteigtas 1967 m. sausio 1 d. Atkūrus Lietuvos nepriklausomybę, 1991-06-21 Lietuvos Respublikos Vyriausybės (LRV) nutarimu Nr. 245 jam suteiktas valstybi-nio mokslo instituto statusas.

2010-07-21 LRV nutarimu Nr. 1057 Biochemijos institutas reorganizuotas – pri-jungtas prie Vilniaus universiteto. Nuo 2010 -10-01 Biochemijos institutas tapo Vilniaus universiteto akademiniu kamieniniu padaliniu.


F INANSAVIMAS

Pajamos Tūkst. lt.

Valstybės biudžeto asignavimai 2 285,497

VU asignavimai 286,066

ŠMM tikslinės lėšos 60,0

Lėšos už paslaugas 242,27

Iš viso 2 873,833

Tarptautiniai projektai ir programos 34,362

LMT mokslo projektai 1 566,407

MITA mokslo projektai 143,119

MITA skatinimo lėšos 133,34

ESFA mokslo projektai 1 494,357

Užsienio ūkio subjektai 247,01

Lietuvos ūkio subjektai 288,91

Iš viso 3 907,505

Iš viso 6 781,338

DARBUOTOJAI

2013 m. pabaigoje Institute dirbo 96 darbuotojai (užimta 79,75 etato) ir studijavo 19 doktorantų. Mokslinėje veikloje dalyvavo 5 habilituoti daktarai ir 49 mokslų dakta-rai. Mokslo darbuotojų ir tyrėjų bei doktorantų amžiaus vidurkis – 44 metai.

2013 m. Institute mokslinių projektų veiklose buvo įdarbintas 61 Instituto darbuo-tojas ir doktorantas (27,3 etato) bei 20 kitų institucijų darbuotojų, užsakomųjų darbų veiklose buvo įdarbinti 5 darbuotojai.

Darbuotojai ir doktorantai

Mokslo darbuotojai 59

vyriausieji mokslo darbuotojai 8

vyresnieji mokslo darbuotojai 13

mokslo darbuotojai 23

jaunesnieji mokslo darbuotojai 15

Tyrėjai (specialistai) 4

Laborantai 19

Kiti darbuotojai 14

Doktorantai 19

T A R Y B A 7

TARYBA

Instituto taryboje (toliau – Taryba) yra 18 narių, iš jų du doktorantai. 2013 m. įvyko 14 Tarybos posėdžių, iš jų 6 virtualūs. Jų metu Taryba:• Apsvarstė ir patvirtino Instituto direktoriaus 2012 m. finansinę ataskaitą ir 2013 m.

biudžeto sąmatą.• Apsvarstė ir patvirtino Proteomikos centro 2012 m. ataskaitą.• Išklausė ir patvirtino 13-os doktorantų pusmečių ir metines ataskaitas.• Sprendė kitus su doktorantūra susijusius klausimus (disertacijos temos, egzaminų

keitimas).• Svarstė M. Jankunec, S. Kutanovo, N. Krestnikovos, E. Voitechovič, Ž. Strazdaitės-

Žielienės disertacijų gynimo klausimus – parengtumą, gynimo tarybų sudėtį, opo-nentų ir gynimo datų skyrimą – ir tam pritarė.

• Svarstė ir patvirtino 2013 m. įstojusių doktorantų mokslinius vadovus ir doktoran-tūros studijų planus.

• Išrinko Instituto Mokslinės informacijos skyriaus vedėją. • Apsvarstė ir iš dalies patvirtino darbo grupės parengtą Instituto darbuotojų skatini-

mo tvarką.• Pritarė Atviros prieigos centro, kuriame būtų subcentrai: Biologinių modelių cen-

tras, Proteomikos centras, Biokatalizės centras, steigimui.• Nutarė VU Senatui teikti prof. R. Navakauskienės, dr. G. Treigytės ir dr. J. Savickie-

nės kandidatūras konkursui Nacionalinei mokslo premijai gauti.• Apsvarstė Institute vykdomas VU mokslinių tyrimų ir eksperimentinės plėtros pro-

gramas (MTEP) ir nutarė 35-ą programą „Biokatalizatorių struktūros, funkcijos ir taikymo tyrimai“ sujungti su 36-a programa „Savitvarkių lipidų darinių ir membra-ninių baltymų struktūros bei funkcijos tyrimai“ ir naują programą pavadinti „Bio-katalizatorių ir savitvarkių sistemų tyrimai ir taikymas“.

• Svarstė ir aptarė kitus klausimus: informaciją apie Jungtinio gyvybės mokslų centro statybas, bendradarbiavimą su Lietuvos bendrojo lavinimo mokyklomis, ryšius su užsienio mokslininkais, bendradarbiavimą su kitais universitetais, Instituto rodi-klius VU kontekste, MTEP temas.


APGINTOS DISER TACIJOS

2013 m. penki Instituto darbuotojai apgynė fizinių mokslų srities biochemijos krypties daktaro disertacijas:

• M. Jankunec. „Lipidų skystakristalių vaistų nešiklių savybių ir jų sąveikų su ląs-telių membranų modeliais tyrimas“ (vad. dr. J. Barauskas).

• N. Krestnikova. „Žūties ir išgyvenimo signalinių mechanizmų tyrimai suaugusio organizmo raumens kamieninių ląstelių diferenciacijos metu“ (vad. dr. A. V. Kal-velytė).

• S. Kutanovas. „Tetrametilpirazino skaidymo Rhodococcus sp. TMP1 bakterijose tyrimas“ (vad. dr. R. Meškys).

• Ž. Strazdaitė-Žielienė. „Endoribonukleazių poveikio ankstyviesiems bakte-riofago T4 transkriptams tyrimas“ (vad. habil. dr. R. Nivinskas (2007–2010); dr. L. Truncaitė (2010–2013)).

• E. Voitechovič. „Oksidoreduktazių veikimo bioelektrocheminėse sistemose tyri-mas ir taikymas“ (vad. dr. J. Razumienė).

Instituto mokslininkai dalyvauja doktorantūros komitetų veikloje. Prof. habil. dr. J. Kulys ir dr. R. Meškys yra Chemijos inžinerijos krypties doktorantūros komiteto na-riai, prof. habil. dr. V. Laurinavičius, habil. dr. N. Čėnas ir prof. dr. R. Navakauskienė – Biochemijos krypties doktorantūros komiteto nariai.

2013 m. dvylika Instituto mokslininkų buvo dešimties daktaro disertacijų gynimo tarybos nariai, keturi iš jų buvo keturių gynimo tarybų pirmininkai. Penki instituto mokslininkai buvo šešių daktaro disertacijų oficialieji oponentai.

MOKSLINĖ VEIKLA

Vilniaus universiteto Senato 2012 m. patvirtinta Biochemijos instituto vykdomų moks-linių tyrimų sritis – „Genomika, biomolekulės ir biotechnologijos“.

2013 m. mokslo tiriamieji darbai buvo vykdomi pagal VU Senato 2012-04-27 nuta-rimu Nr. S-2012-4-2 patvirtintas ilgalaikes mokslinių tyrimų ir eksperimentinės plėtros programas:

• Biokatalizatorių struktūros, funkcijos ir taikymo tyrimai. • Signaliniai keliai ir epigenetinis reguliavimas navikinėse ir kamieninėse ląstelėse.• Savitvarkių lipidų darinių ir membraninių baltymų struktūros bei funkcijos ty-

rimai.

M O K S L I N Ė V E I K L A 9

2013-12-17 VU Senato nutarimu Nr. S-2013-8-3 buvo patvirtintos naujos ilgalai-kės MTEP programos. Biochemijos instituto mokslinė veikla bus vykdoma pagal šias MTEP programas:

• Biokatalizatorių ir savitvarkių sistemų tyrimai ir taikymas.• Signaliniai keliai ir epigenetinis reguliavimas navikinėse ir kamieninėse ląstelėse.

B I O A N A L I Z Ė S S K Y R I U S

Tel. (8 5) 272 90 68

Vedėjas – prof. habil. dr. Valdas LAURINAVIČIUS, Lietuvos mokslų akademijos tikrasis narys


Stovi: I. Šakinytė, A. Chaleckaja, L. Tetianec, V. Gurevičienė, J. Razumienė, J. Matulevič Ilinykh, I. Bratkovskaja, N. Baliuckienė, L. Ginotienė, M. Dagys, J. Puzas. Sėdi: J. Kulys, V. Laurinavičius, R. Vidžiūnaitė, V. Razumas, B. Kurtinaitienė, R. Šimkus

Mokslo darbuotojai

• Vyriausieji mokslo darbuotojai – prof. habil. dr. Valdas Laurinavičius, LMA tikrasis narys, prof. habil. dr. Juozas Kulys, LMA tikrasis narys, prof. habil. dr. Valdemaras Razumas, LMA tikrasis narys

• Vyresnieji mokslo darbuotojai – dr. Remigijus Šimkus, dr. Julija Razumienė, dr. Re-gina Vidžiūnaitė

• Mokslo darbuotojai – dr. Bogumila Kurtinaitienė, dr. Lidija Tetianec• Jaunesnieji mokslo darbuotojai – dr. Marius Dagys, Irina Bratkovskaja, Vidutė Gu-

revičienė


Doktorantai

Ieva Šakinytė, Audrius Laurynėnas, Ana Chaleckaja

SpecialistaiAlgimantas Jonuška, Juozas Puzas, Nijolė Baliuckienė, Jadvyga Matulevič Ilinykh, Lai-ma Ginotienė

Skyriaus mokslinė veikla

Skyriuje vykdoma VU Senate patvirtintos MTEP programos „Biokatalizatorių struk-tūros, funkcijos ir taikymo tyrimai“ tema „Biokatalizinės sistemos analizei ir sinte-zei (2011–2016 m.)“. Temos vadovas prof. habil. dr. V. Laurinavičius.

Šių tyrimų tikslas: ištirti fermentų ir polifermentinių sistemų veikimą heterogeninė-se sistemose; sukurti naujos kartos biojutiklius ir bioreaktorius.

• Oksidoreduktazių katalitinio aktyvumo ir specifiškumo bei jų panaudojimo bio-analitinėse ir biokatalitinėse konversijos sistemose tyrimas.

2013 m. buvo atliekami naujų oksidoreduktazių katali-tinio aktyvumo ir specifiškumo bei jų panaudojimo bioa-nalitinėse ir biokatalitinėse konversijos sistemose tyrimai. Naujų dehidrogenazių substratinis specifiškumas buvo tiriamas naudojant įvairius mediatorius. Buvo sukurtos ir apibūdintos bioelektrokatalizinės sistemos, naudojančios naujo tipo chinoninius mediatorius (L. Marcinkevičienė ir kt. (2013) Chemija 24, 48). Siekiant išsiaiškinti naujai išskirtų (Molekulinės mikrobiologijos ir biotechnologijos skyriuje) grybinių lakazių ir dehidrogenazių substratinį specifiškumą, buvo tirta kai kurių substratų oksidacija. Dauguma lakazių geriausiai oksidavo syringaldaziną ir ABTS, blogiausiai – ferocianidą, tačiau kai kurios naujos lakazės pasižymėjo išskirtiniu substratiniu specifiškumu. Tiriant pH įtaką lakazių ir dehidrogenazių aktyvumui pa-stebėta, kad aktyvumo priklausomybę nuo pH lemia ne

tik fermento, bet ir substrato prigimtis bei savybės. Tiriant inhibitorių poveikį lakazių ir dehidrogenazių aktyvumui nustatyta, kad halogenidų (Cl– ir F–) jonai mažina lakazių aktyvumą, bet nekeičia tirtų dehidrogenazių aktyvumo. Kuriant biokonversijos ir bioa-nalitines sistemas, naudojami įvairių oksidoreduktazių bifermentiniai kompleksai. Bio-konversinėse sistemose buvo naudojami natyvūs fermentai, o bioanalitinėse sistemose jie buvo imobilizuojami membranose ar ant biojutiklio paviršiaus. Tiek biokonversinių,

Jaun. mokslo darbuotoja V. Gurevičienė bioanalitinių tyrimų laboratorijoje


tiek imobilizuotų sistemų veikimas aprašytas taikant matematinį modeliavimą (J. Ku-lys ir kt. (2013) Electroanal. 25, 1491; R. Baronas ir kt. (2013) Chemometr. Intell. Lab. 126, 108; V. Ašeris ir kt. (2013) Informatica 24, 505). Toliau buvo tiriami oksidoreduk-tazių katalizuojami įvairių naujų sintetinių junginių virsmai. Tokie junginiai gali būti ir benz diazepino dariniai, kurie naudojami sintetinant vaistinius preparatus. Vaistinių preparatų fermentinė oksidacija yra mažai ištirta. Kita vertus, dėl plataus benzdiazepinų taikymo farmakologijoje jų degradacija tapo rimta problema aplinkosaugos požiūriu. Todėl, bandant spręsti šią problemą, buvo pradėti Bioorganinių junginių chemijos sky-riuje susintetintų benzdiazepinų darinių oksidacijos, katalizuojamos Polyporus pinsi-tus lakaze, pirminiai tyrimai. Rezultatai buvo pristatyti dviejose konferencijose. Atlie-kami tyrimai ne tik leis detaliau apibūdinti šiuos junginius, jų virsmų mechanizmus, bet ir praplės junginių, tinkančių biotechnologiniams procesams, tikslinės paieškos galimybes.

Skyriuje buvo vykdomi projekto „Biotechnologija ir biofarmacija: fundamentiniai ir taikomieji tyrimai“ (veikla 1.1.4.) darbai. Įgyvendinant šio projekto uždavinius – vykdy-ti naujomis savybėmis pasižyminčių oksidoreduktazių, lipazių, izomerazių bei aldolazių tikslinę atranką, siekiant sukurti naujas biokonversijos procesų ir jų kontrolės sistemas, veikiančias imobilizuotų fermentų ir multifermentinių sistemų pagrindu, buvo parinkti optimalūs organiniai ir neorganiniai nešikliai bei tirtos jų taikymo atrinktiems biokata-lizatoriams (gliukozei, fruktozės dehidrogenazėms bei ureazei) imobilizuoti galimybės (J. Razumienė ir kt. (2013) Proc. Biodevices 2013, 197). Buvo sukurta ir smulkiai aprašy-ta nauja karbamidinio biojutiklio sistema (V. Laurinavičius ir kt. (2013) IEEE Sens. J. 13, 2208). Fermentų imobilizavimo darbai naudojant naujus polimerinius nešiklius buvo pristatyti keturiose tarptautinėse konferencijose.

Heterogeninių biokatalizatorių veikimo mechanizmų tyrimai skyriuje vykdomi ke-letą metų. Naudojant originalų fermentinį elektrodą, sudarytą iš modifikuotų anglies nanovamzdelių, buvo sukurta nauja bereagentė elektrocheminė gliukozės nustatymo sis-tema. Šios sistemos veikimui paaiškinti buvo sukurtas matematinis veikimo modelis (J. Razumienė ir kt. (2013) Electroanal. 25, 166). Taip pat buvo sukurti ir aprašyti ma-tematiniai modeliai, rodantys, kaip kinta heterogeninės bioelektrokatalitinės sistemos veikimas, jei substratas ar registruojamas produktas degraduoja ar yra suvartojami pa-šalinėse reakcijose. Parodyta, kaip šiuo atveju bioanalitinės sistemos jautrį veikia difu-ziniai parametrai, biokatalitinės sistemos geometrija ir procesų greičiai (T. Meškauskas ir kt. (2013) J. Math. Chem. 51, 2491; T. Meškauskas ir kt. (2013) Proc. Eurosim 24). Šie tyrimai buvo vykdomi įgyvendinant projektą „Kompiuterinių metodų, algoritmų ir įrankių efektyviam sudėtingos geometrijos biojutiklių modeliavimui ir optimizavimui sukūrimas“ (visuotinė dotacija).


Atliekant projekto „Molekuliniai chinonų ir polifenolių toksiškumo ir priešnaviki-nio aktyvumo mechanizmai: fermentinės redokso reakcijos, citotoksiškumas, signa-lo perdavimas ir proteomika“ (visuotinė dotacija) ) užduotį – chinonų toksiškumo ir priešvėžinio aktyvumo mechanizmai, buvo tiriamas įvairių junginių kaip fermento tirozinazės substratų specifiškumas. Kai kurių chinoninių ir polifenolinių junginių ok-sidacija buvo tirta spektrofotometriniais ir elektrocheminiais metodais. Buvo ištirtas fermento substratinis specifiškumas ir nustatytos šių substratų virsmų biokatalitinės konstantos.

Vykdant projekto „Naujų ir genetiškai modifikuotų oksidoreduktazių paieška biokuro elementų kūrimui (BIOFUELCELL)“ užduotis, buvo atliekama biokuro elementams, vei-kiantiems tiesioginės elektronų pernašos principu, konstruoti tinkamų fermentų paieška. Šie biokuro elementai, atrankiai oksiduojantys angliavandenius ir redukuojantys deguonį, gali būti naudojami kaip miniatiūrinių, į organizmą implantuojamų prietaisų galimi mai-tinimo šaltiniai. Nustatyta, kad kai kurios naujai išskirtos oksidoreduktazės tinka dide-lio srovės tankio (daugiau kaip 1 mA/cm2) aukso nanodalelėmis dengtiems elektrodams konstruoti. Sistema, sudaryta iš aukso nanodalelių ir dviejų fermentų, katalizuoja skirtin-go tipo oksidacines redukcines reakcijas (1 pav.). Jei toks elektrodas taikomas bioelektro-sintezės sistemoje, tai fermentinių reakcijų greičius galima reguliuoti keičiant darbinio elektrodo potencialą. Parodyta, kad fermentai, imobilizuoti ant aukso nanodalelių, gali veikti ir tirpale kaip katalitinis vienetas, ir adsorbuoti ant elektrodo. Rezultatai pristatyti konferencijoje.

1 pav. Biokatalitinio kuro elemento principinė veikimo schema

Vykdant Lietuvos mokslo tarybos (LMT) nacionalinės mokslo programos (NMP) „Sveikas ir saugus maistas“ projekto „Bičių produktų, praturtintų augaliniais kompo-nentais, sudėties ir savybių tyrimas“ užduotis, buvo atliekami darbai, susiję su bičių pro-duktų sudėties ir savybių tyrimais. Tyrimų tikslas – nustatyti bičių produktų mišinių su aliejais, mėlynaisiais dumbliais Spirulina platensis biologinės vertės priklausomumą


nuo augalinių priedų. Įvertintas mėginių antioksidacinis aktyvumas, taikant skirtingus metodus, tiriamas fenolinių junginių sudėties mėginiuose ryšys su šių junginių geba su-jungti laisvuosius radikalus. Šiuose mišiniuose nustatyti fenoliniams junginiams nepri-klausantys antioksidantai: vitaminas E, riebalų rūgštys, fermentas gliukozės oksidazė. Gauti rezultatai padės parinkti būdus, leidžiančius gaminti didesnio biologinio aktyvu-mo produktus, numatyti produktų veiksmingumą, remiantis jų sudėtimi ir biologiniu aktyvumu (V. Čeksterytė ir kt. (2013) P. Est. Acad. Sci. 62, 277).

Bakterijų (gyvų biosensorių), naudojamų bioanalizėje, savybių tyrimai. Bakte-rijos agreguojasi prie paviršių, ilgainiui sudarydamos primityvius daugialąsčio orga-nizmo analogus – bioplėveles. Deja, mažai yra žinoma, kaip inicijuojasi, formuojasi ir evoliucionuoja ląstelių tankio bei metabolitų koncentracijos gradientai iki bioplėvelių brandos. Bioliuminescencijos vaizdinimo metodu buvo tirtas lux genais žymėtų bakte-rijų organizavimasis prie paviršių ir trijų fazių kontakto linijų. Erdvinė-laikinė bioliu-minescencijos gradientų evoliucija buvo modeliuojama naudojant reakcijos-difuzijos-chemotaksio lygtis (R. Šimkus ir kt. (2013) Soft Matter 9, 4489; Ž. Ledas ir kt. (2013) Comput. Sci. Technol. 1, 103; V. Skakauskas ir kt. (2013) Nonlinear Anal-Model. 18, 227). Ištirtas E. coli organizavimasis mažuose cilindriniuose indeliuose: mikroplokštelių šu-linėliuose ir stikliniuose indeliuose. Paaiškėjo, kad švytinčiosios ląstelės koncentruojasi prie trijų fazių sąlyčio linijos, sudarydamos sudėtingus marginius, „chaotines“ bioliu-minescencijos bangas (2 pav.). Naudojant Kelerio ir Segelio bei Fisherio lygtis, sukurti nauji matematiniai bakterijų organizavimosi modeliai (KSF modeliai), kurie gerai apra-šo bioliuminescencijos vaizdinimo duomenis. Apibendrinus eksperimentinius ir mate-matinio modeliavimo rezultatus, manoma, kad bakterijų organizavimuisi ypač svarią įtaką gali turėti du veiksniai, kurie iki šiol nebuvo akcentuojami ląstelių organizavimo-si tyrimuose. Pirmas – tai ląstelių metabolinis lankstumas, gebėjimas greitai pereiti iš vienos metabolinės būsenos į kitą. Antras – bakterijų energotaksis, arba jų gebėjimas ieškoti ir rasti erdves, kuriose metabolizmas yra optimizuotas energijos sąnaudų požiū-riu. Atlikti darbai pristatyti dviejose konferencijose. Fizikiniai, cheminiai ir biologiniai ląstelių metabolinio lankstumo bei energotaksio mechanizmai kol kas nėra aiškūs. Šie mechanizmai reikalauja išsamesnių tyrimų, kurie bus vykdomi 2014 m.

2 pav. Nereguliarios (chaotinės) bioliuminescencijos bangos prie trijų fazių kontakto linijos (kairėje du eksperimentinių matavimų pavyzdžiai, dešinėje matematinis modelis)

Space, pixels Space, pixels x

Tim

e, m

in

Tim

e, m

in

t

0 0.5 1

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

0.0

≥0.2

0.0

A B


B I O E L E K T R O C H E M I J O S I R B I O S P E K T R O S K O P I J O S S K Y R I U S

Tel.: (8 5) 272 91 86

Vedėjas – dr. Gintaras VALINČIUS


Mokslo darbuotojai• Vyriausieji mokslo darbuotojai – dr. Gintaras Valinčius, habil. dr. Gediminas Niaura• Vyresnioji mokslo darbuotoja dr. Aušra Valiūnienė • Mokslo darbuotojai – dr. Olegas Eicher Lorka, dr. Žana Margarian• Jaunesnieji mokslo darbuotojai – dr. Rima Budvytytė, dr. Arūnas Bulovas, dr. Marija

Jankunec, dr. Božena Rakovska

Doktorantai

Mindaugas Mickevičius, Tadas Ragaliauskas, Martynas Talaikis, Nerijus Dzingelevičius

Specialistai

Algimantas Jonuška, Danutė Kurečkienė, Regimantas Saltanavičius

Studentai

Indrė Aleknavičienė, Tadas Penkauskas, Tomas Sabirovas, Viktorija Brasaitė

T. Ragaliauskas, M. Mickevičius, M. Jankunec, M. Talaikis, B. Rakovska, I. Aleknavičienė, G. Valinčius, L. Abariūtė, G. Niaura, D. Kurečkienė, A. Bulovas, A. Jonuška, R. Saltanavičius, V. Brasaitė, T. Penkauskas



Skyriuje vykdoma VU Senate patvirtintos MTEP programos „Savitvarkių lipidų da-rinių ir membraninių baltymų struktūros bei funkcijos tyrimai“ tema „Biologinių sistemų ir jų modelių spektroelektrocheminiai tyrimai (2011–2015 m.)“. Temos va-dovas dr. G. Valinčius.

Šių tyrimų tikslas – ištirti ląstelių membranų ir jų lipidinių modelių fizines ir funk-cines savybes.

Bioelektrochemijos ir biospektroskopijos skyriaus moksliniai interesai – biologinių ir į biologines panašių sistemų bei jų modelių struktūros ir funkcijos tyrimai. Skyriaus darbuotojų eksperimentinės bei duomenų analizės žinios ir patirtis apima daug elek-trocheminių bei vibracinės spektroskopijos metodų, ypač didelė kompetencija yra bio-sistemų fizinių savybių matavimų srityse, kaip antai elektrocheminės pilnutinės varžos spektroskopija ir Ramano spektroskopija. Kartu su Fizinių ir technologijos mokslų centru biomolekulių bei savitvarkių biopanašių sistemų tyrimams taikoma suminio dažnio gene-racijos spektroskopija, kuriai instrumentai sukurti Lietuvos lazerių technologijų įmonė-se. Bendradarbiaujant su Santaros slėnio programos dalyviais, skyriuje sukurtas unikalus spektroelektrocheminių metodų kompleksas, leidžiantis atlikti sudėtingus biomoleku-lių struktūros ir funkcijos tyrimus. Naudodamiesi galimybėmis, kurias suteikė Europos Komisijos parama atvirajai prieigai prie stambiųjų tarptautinių infrastruktūros centrų, skyriaus tyrėjai pirmieji Lietuvoje pradėjo taikyti neutronų sklaidos metodus biopanašių sistemų struktūrai tirti. 2013 m. skyrius kartu su partneriais vykdė keletą tyrimų projektų, kurių rezultatai paskelbti šešiuose straipsniuose tarptautiniuose referuojamuose mokslo žurnaluose, atliko mokslinių ir eksperimentinės plėtros projektų, finansuojamų LMT ir Europos Sąjungos (ES) struktūrinių fondų lėšomis, už 647 tūkst. Lt, taip pat ūkio subjektų (UAB „Altechna R&D“) užsakymų už 32 tūkst. Lt.

S av i t v a r k i ų b i s l u o k s n i ų m e m b r a n ų s t r u k t ū r o s t y r i m a i

2013 m. skyriuje atlikti struktūriniai paviršiuje imobi-lizuotų membranų ir jas fiksuojančių savitvarkių mo-nosluoksnių tyrimai. Nustatyta, kad paviršiuje imo-bilizuotų fosfolipidinių membranų sudėtis gali būti modifikuojama vykstant tiesioginei sąveikai su veziku-lėmis. Neutronų reflektometrijos tyrimai, atlikti „Rut-herford Appleton“ laboratorijoje Oksfordšyre (Jung-tinė Karalystė), parodė, jog fosfolipidai pernešami iš

Vykdant bisluoksnių membranų struktūros tyrimus NIST neutronų tyrimo centre (JAV). Skyriaus vedėjas dr. G. Valinčius (kairėje) su kolegomis dr. Frank Heinrich (viduryje) ir dr. Duncan McGillivray


terpėje suspenduotų vezikulių į paviršiuje imobilizuotą membraną asimetriškai (R. Bu-dvytytė ir kt. (2013) Langmuir 29, 4320). Taigi, pernaša iš vezikulių – vienas naujų tech-nologinių sprendimų, kuriant asimetriškus dirbtinius fosfolipidų bisluoksnius.

S av i t v a r k i a i m o n o s l u o k s n i a i b i s l u o k s n ė m s m e m b r a n o m s i m o b i l i z u o t i

Naudojant skyriaus partnerio dr. D. J. Vanderah laboratorijoje susintetintus nau-jus į lipidus panašius tiojunginius, nuodugniai ištirtas molekulinio inkaro HC18 su-daromų savitvarkių monosluoksnių struktūros ir funkcijos ryšys (R. Budvytytė ir kt.

(2013) Langmuir 29, 8645). Naudojant atspindžio IR spektroskopiją, parodyta, jog nesočiųjų jungčių in-karuojančiose grandinėse turintis HC18 formuoja netvarkius monosluoksnius, kurie pasižymi stipriu afiniškumu bisluoksniui, o paviršiuje imobilizuotos membranos defektų tankis mažesnis. Pastarasis para-metras yra svarbus (kuo mažiau, tuo geriau), kuriant naujos kartos fosfolipidų bisluoksnių jutiklius.

Va n d u o b a l t y m u o s e

Baltymų hidratacija turi didelę įtaką baltymų erdvinei struktūrai. Naudojant skyriuje turimą vibracinės spektroskopijos metodų įrangą ir bendradarbiaujant su Švedijos ty-rėjais, buvo atlikti išsamūs lizocimo struktūrinių pokyčių tyrimai (V. Kocherbitov ir kt. (2013) J. Phys. Chem. B, 117, 4981). Parodyta, kad hidratacija sukelia nemonotoniškus struktūrinius kitimus. Nustatyta, jog vibracinės fenilalanino (621 cm-1) ir CH2 grupių deformacinių virpesių juostos (1 448 cm-1) yra jautrios hidratacijos laipsniui, tai rodo, kad struktūriniai pokyčiai didžiausi baltymo paviršiuje. 2013 m. ES struktūrinių fondų lėšomis buvo modernizuotas IR spektrometras „Perkin Elmer Spectrum GX“ – jo peri-ferinė įranga papildyta sauso oro generatoriumi.

M i n i at i ū r i z u o t i f o s f o l i p i d i n i a i b i o j u t i k l i a i ( M i n i Fo b )

2013 m. skyriuje pradėtas vykdyti aukšto tarptautinio lygio mokslininkų tyrimo projek-tas „Miniatiūrizuoti fosfolipidiniai biojutikliai (MiniFob)“, kurio tikslas – pademons-truoti technologinę jutiklių, naudojančių fosfolipidinių bisluoksnių, pažeistų toksinų, koncepciją. Šie jutikliai bus jautrūs poras ląstelių membranose sudarantiems baltymams, kuriems priskiriama nuo cholesterolio priklausančių toksinų grupė (streptolizinas, in-termedilizinas, perfringolizinas, hemolizinas ir kt.). Kartu su partneriais atlikti tyrimai

Paviršiuje imobilizuotos membranos schema


parodė, kad tokia koncepcija, naudojant elektrocheminės pilnutinės varžos spektrosko-piją, gali būti taikoma vaginolizino detekcijai realiu laiku biologinėse terpėse (R. Budvy-tytė ir kt. (2013) Plos One 8, e82536). Projektui vykdyti 2013 m. skyriuje įdiegta nauja kompiuterizuota elektrocheminė darbo stotis „Zehnium“ (Vokietija).

Mo l e k u l i n i a i A l z h e i m e r i o l i g o s m e c h a n i z m a i

Molekuliniai Alzheimerio ligos mechanizmų tyrimai atliekami bendradarbiaujant su partneriais iš Lietuvos sveikatos mokslų universiteto Neuromokslų instituto ir VU Bio technologijos instituto. 2013 m. vykdyti bendri darbai parodė, kad monokloniniai antikūnai prieš toksiškąsias amiloido peptido oligomero formas ne tik nesumažino jų poveikio kultivuojamiems neuronams, bet netgi suaktyvino jų žūtį. Toks priešingas nei tikėtasi efektas gali būti eliminuotas, pašalinant antikūnų Fc dalį. Šis tyrimas paaiškino nesėkmingas klinikines pastangas sumažinti amiloidinių darinių krūvį Alzheimerio liga sergančių ligonių smegenyse, taikant pasyviosios imunizacijos metodus (R. Morkūnie-nė ir kt. (2013) J. Neurochem. 126, 604; I. Dalgedienė ir kt. (2013) J. Biomed. Sci. 20, 10). Apie atliekamus molekulinių Alzheimerio ligos mechanizmų tyrimus parengtas mokslo populiarinimo straipsnis žurnale „Mokslas ir technika“ (2013, Nr. 9). Šie tyrimai vykdo-mi įgyvendinant projektą „Molekuliniai Alzheimerio ligos patogenezės mechanizmai“ (NMP „Lėtinės neinfekcinės ligos“).

Užsienio tyrėjų moksliniai vizitai

2013 m. skyriuje naujų polimerinių kietųjų chromatografinių fazių Ramano tyrimus atliko Mohamed Guerrouache iš Université Paris Est Créteil Val-de-Marne, Institut de Chimie & Matériaux Paris Est, CNRS. Leonardo da Vinci programos lėšomis finansuo-jamą mokslinę praktiką tris mėnesius atliko studentė, Sevilijos universiteto (Ispanija) absolventė Maria Sanchez Mico.

Bendradarbiavimas

Skyrius projektinėse veiklose glaudžiai bendradarbiauja su VU Biotechnologijos insti-tutu (dr. A. Žvirblienė), Lietuvos sveikatos mokslų universiteto Neuromokslų institutu (dr. V. Borutaitė), taip pat su užsienio mokslo institucijomis – Merilendo universiteto (JAV) Biomokslų ir biotechnologijos institutu (dr. D. J. Vanderah), Carnegie Mellon uni-versiteto (JAV) Fizikos fakultetu (dr. M. Loesche), NIST neutronų tyrimo centru, JAV (dr. F. Heinrich). Skyriaus darbuotojai palaiko glaudžius ryšius su dr. B. Carrbonier (Institut de Chimie & Matériaux Paris Est, Université Paris Est Créteil), dr. V. Kocherbitov (Malmės universitetas), dr. D. J. McGillivray (Oklando universitetas), dr. V. Silin (Merilendo universitetas).


B I O L O G I N I Ų M O D E L I Ų S K Y R I U S

Tel. (8 5) 272 95 40

Vedėja – dr. Virginija BUKELSKIENĖ


Stovi: E. Balčiūnas, D. Kulbienė, L. Vaškevičienė, J. Burinskij, E. Šimoliūnas. Sėdi: V. Bukelskienė, V. Untanienė, I. Rinkūnaitė, R. Jarašienė, D. Baltriukienė, M. Pečiukaitytė

Mokslo darbuotojai• Vyresnioji mokslo darbuotoja dr. Virginija Bukelskienė• Mokslo darbuotoja dr. Daiva Baltriukienė• Jaunesnioji mokslo darbuotoja Rasa Jarašienė

Specialistai

Dalia Kulbienė, Vida Untanienė, Liudvika Vaškevičienė

Studentai

Evaldas Balčiūnas, Milda Pečiukaitytė, Egidijus Šimoliūnas, Jaroslav Burinskij, Ieva Rinkūnaitė, Gabrielė Širmenytė, Kristina Bastytė


Biologinių modelių skyriaus moksliniuose tyrimuose naudojamos dvi modelinės sistemos: eukariotinių ląstelių kultūros ir bandomieji gyvūnai. Šio skyriaus gyvūnų la-boratorija turi Lietuvos Respublikos valstybinės maisto ir veterinarijos tarnybos leidimą veisti, tiekti ir eksperimentiniame darbe naudoti bandomuosius gyvūnus. Daugiausia iš Biologinių modelių skyriaus ir VU Gamtos mokslų fakulteto Biofizikos ir neurobio-logijos katedros darbuotojų suformuota Vilniaus universiteto Gyvūnų gerovės taryba, kurios funkcija – rūpintis bandymuose naudojamų gyvūnų gerove.


2013 m. vykdyta VU Senate patvirtintos MTEP programos „Signaliniai keliai ir epi-genetinis reguliavimas navikinėse ir kamieninėse ląstelėse“ tema „Eukariotinių ląstelių proliferacijos, diferenciacijos bei apoptozės reguliavimo molekulinių me-chanizmų tyrimai (2011–2015)“, vadovė prof. dr. R. Navakauskienė. 2013 m. skyriaus užduotis – JNK signalinio kelio tyrimas kraujo kilmės ląstelėse po poveikio gamtiniais toksinais.

D i r b t i n i ų au d i n i ų k o n s t r av i m a s

Pagrindinė skyriaus veikla skirta nevisiškai diferencijuotoms ląstelėms tirti, jų praktinio naudojimo galimybėms analizuoti, dirbtiniams audiniams konstruoti ir tokių audinių savybėms studijuoti in vitro ir in vivo. Šie tyrimai vykdomi kartu su VU Fizikos fakul-teto Lazerinių tyrimų centro mokslininkais, kurie lazeriais konstruoja mikrostruktūri-zuotus polimerinius karkasus, skirtus ląstelėms auginti.

Lazeriu mikrostruktūrizuotas polimerinis karkasas (a – žvalgomojo (skenuojamojo) elektroninio mikroskopo nuotrauka) ir ant jo augančios ląstelės (b – bendražidinio (konfokalaus) mikroskopo nuotrauka)

2013 m. pradėtas naudoti 3D spausdintuvas, kuris suteikė karkasų formavimo ir dirbtinio audinio konstravimo naujų galimybių. Toliau buvo analizuojami nevisiškai diferencijuotų ląstelių, auginamų ant šių karkasų, proliferacijos, adhezijos klausimai, tiriamas tiek pačių polimerinių struktūrų, tiek tokių struktūrų ir autologinių ląstelių pa-grindu suformuoto audinio biologinis suderinamumas bandomųjų gyvūnų organizme. Vykdant šiuos darbus bendradarbiaujama su Vilniaus universiteto ligoninės Santariškių


klinikų gydytojais, VU Medicinos fakulteto Odontologijos instituto mokslininkais. Šio-je srityje vykdoma ES struktūrinės paramos finansuojamo projekto „Biotechnologija ir biofarmacija: fundamentiniai ir taikomieji tyrimai“ prof. R. Navakauskienės vado-vaujamos 1.1.3 veiklos „Eukariotinių ląstelių molekuliniai vyksmai: technologiniai ir medicininiai aspektai“ dalis, skirta suaugusio organizmo kamieninių ląstelių praktinio taikymo galimybėms analizuoti. Vykdant projektą nevisiškai diferencijuotos ląstelės buvo diferencijuojamos kaulinio ir raumeninio audinio kryptimis, vertintas tokių ląs-telių adhezijos efektyvumas. Gauta naujų žinių apie ląstelių sąveiką su dvimačiais ir tri-mačiais karkasais, pačių ląstelių genetinės modifikacijos ir diferenciacijos įtaką ląstelių prisitvirtinimui prie karkaso.

Bendradarbiaujant su VU Lazerinių tyrimų centru pirmą kartą buvo parodyta gali-mybė derinant 3D spausdinimo ir lazerinės daugiafotonės polimerizacijos technologi-jas sukonstruoti naujos kartos kompozicinius karkasus iš kelių skirtingų medžiagų. Tai nauja šių tyrimų kryptis, kuri toliau bus tęsiama, siekiant įvertinti ląstelių prisitvirtini-mo bei diferenciacijos ant tokių karkasų galimybes.

Šios veiklos srities rezultatai pateikti trijuose straipsniuose (Baltriukienė ir kt. (2013) J. Biomed. Mater. Res.; A. Danilevičius ir kt. (2013) Opt. Laser Technol. 45, 518; A. Kalvelytė ir kt. (2013) Cell Biol. Inter. 37, 292) ir konferencijoje „Tissue Engineering and Regenerative Medicine“ (TERMIS-EU 2013) Stambule (Turkija) 2013 m. birželio 17–20 d.

Suaugusio organizmo nevisiškai diferencijuotų ląstelių, augančių ant įvairių karkasų, vaizdai in vitro: A – šviesiniu, B – fluorescenciniu, C – bendražidiniu, D ir E – žvalgomuoju elektroniniu mikroskopais; F – dirbtinio audinio „guolio“ vieta


C h i n o n ų t o k s i n i o v e i k i m o t y r i m a s l ą s t e l i ų k u l t ū r o j e

Skyriaus mokslininkai šiuos tyrimus atlieka vykdydami ES struktūrinės paramos prie-monės „Parama mokslininkų ir kitų tyrėjų mokslinei veiklai“ (visuotinė dotacija) pro-jekto „Molekuliniai chinonų ir polifenolių toksiškumo ir priešnavikinio aktyvumo mechanizmai: fermentinės redokso reakcijos, citotoksiškumas, signalo perdavimas ir proteomika“ (vadovas habil. dr. N. Čėnas) dalį, skirtą chinonų toksinio veikimo mecha-nizmams analizuoti. Modeliu naudota pelės hepato-mos ląstelių kultūra MH-22A. Gauti rezultatai leidžia teigti, kad šioje ląstelių kultūroje didžiausiu citotoksi-niu efektyvumu pasižymėjo chinonas RH1, kurio pusę populiacijos žudanti tiriamo junginio koncentracija (LC50) buvo 0,08 µM, mažiau toksiški buvo junginiai MeDZQ ir DQ, kurių LC50 buvo nustatyti atitinkamai 0,31 µM ir net 50 µM. MeDZQ ir RH1 tirtoje ląste-lių kultūroje sukėlė apoptozinę ląstelių žūtį, o DQ in-dukavo ir nekrozę, ir apoptozę. Nustatyta, kad streso aktyvinama kinazė p38, paveikus RH1 ir MeDZQ, da-lyvavo ląstelių žūties procese, o paveikus DQ, ši kina-zė buvo atsakinga už ląstelių išgyvenimą. Tirtas JNK kelio etapas dalyvauja apsaugant MH-22A ląsteles nuo DQ, MeDZQ ir RH1 indukuojamos ląstelių žūties. Šio darbo rezultatus skyriaus darbuotojos R. Jarašienė ir M. Pečiukaitytė pristatė Barselonoje (Ispanija) 2013 m. liepos 10–13 d. vykusiame 12-ame Europos laboratorinių gyvūnų asociacijų federacijos kongrese „Animal rese-arch: better science from fewer animals“.

Užsakomieji darbai

Be mokslo tiriamojo darbo, skyriuje vykdomi ūkio subjektų užsakomieji tyrimai. 2013 m. atlikti darbai: „Vandens kokybės įtaka žiurkių patelėms, jų palikuonių embrio-genezei ir fizinei būklei“, užsakovas UAB „Vandens tyrimai“; hemoproliferacinio akty-vumo tyrimas, užsakovas UAB „Profarma“; tirpalo ECOTOL toksiškumo / biologinio aktyvumo tyrimas, užsakovas fizinis asmuo.

Kita veikla

Dr. D. Baltriukienė yra Baltijos šalių Laboratorinių gyvūnų mokslo asociacijos prezi-dentė, kasmet organizuoja šioje srityje dirbančių mokslininkų konferencijas. 2013 m.

Jaun. moks. darb. Rasa Jarašienė gyvūnų operacinėje


renginys buvo skirtas bandymuose naudojamų gyvūnų įvairovei aptarti. Dr. V. Bukels-kienė yra Jaunųjų biochemikų mokyklos mokslinė vadovė, aktyvi mokslo festivalio „Erd vėlaivis Žemė“ dalyvė, šiais metais ji skaitė paskaitą Šiaulių moksleiviams.

Bendradarbiavimas

Skyrius mokslinėje veikloje glaudžiai bendradarbiauja su VUL Santariškių klinikų Šir-dies chirurgijos centru (prof. habil. dr. V. Sirvydis, gyd. R. Širmenis), su VU Fizikos fakulteto Lazerinių tyrimų centru (prof. habil. dr. A. P. Piskarskas, dr. M. Malinaus-kas), taip pat skyriaus darbuotojai palaiko glaudžius ryšius su doc. dr. V. Rutkūnu (VU Medicinos fakultetas, Odontologijos institutas), dr. Ž. Gudlevičiene (VU Onkologijos institutas, Biobankas).

B I O O R G A N I N I Ų J U N G I N I Ų C H E M I J O S S K Y R I U S

Tel. (8 5) 272 90 61

Vedėja – dr. Regina JANČIENĖ


R. Rozenbergas, K. Vitkauskas, A. Peteraitienė, Z. Staniulytė, O. Sivova, L. Kosychova, A. Palaima, A. Klimavičius, R. Jančienė, J. Meškauskas, I. Levutienė


Mokslo darbuotojai

• Vyresnieji mokslo darbuotojai – dr. Regina Jančienė, dr. Algirdas Palaima• Mokslo darbuotojai – dr. Kazimieras Algirdas Klimavičius, dr. Lidija Kosychova,

dr. Zita Staniulytė• Jaunesnysis mokslo darbuotojas dr. Romualdas Sirutkaitis

Specialistai

Ilona Levutienė, Jonas Meškauskas, Stanislava Palaikienė, Ala Peteraitienė, Daiva Podė-nienė, Ričardas Rozenbergas, Olga Sivova, Kazimieras Vitkauskas


Skyriuje vykdoma VU Senate patvirtintos MTEP programos „Biokatalizatorių struk-tūros, funkcijos ir taikymo tyrimai“ tema „Biologinių procesų moduliatorių ir kata-lizatorių sintezės, struktūros, praktinio panaudojimo tyrimai (2011–2013)“. Temos vadovė – dr. R. Jančienė.

Šių tyrimų tikslas yra ištirti stereoizomerinių dipavaduotų cikloheksano darinių ir kondensuotųjų N-heterociklinių junginių sintezės būdus, nustatyti jų fizikochemines savybes, struktūrą ir praktinio naudojimo galimybes.

S t e r e o i z o m e r i n i ų a m i n o c i k l o h e k s a n a c t o r ū g š t i e s d a r i n i ų s i n t e z ė s t y r i m a s

Izomeriškai grynos cis- ir trans-4-aminocikloheksankarboksirūgštys yra plačiai nau-dojamos biologiškai aktyviems peptidams sintetinti kaip gamtinių aminorūgščių imi-tacija arba kaip linkerinė grupė. Šio tyrimo tikslas – sukurti patogų preparatinį cis/trans-aminocikloheksanacto rūgšties sintezės ir gryninimo metodą. Įvairiai pakeistos cikloheksankarboksirūgštys gali būti gaunamos iš atitinkamų aromatinių darinių. Šia-me darbe buvo tiriama 4-nitrofenilacto rūgšties katalizinio hidrinimo reakcija, naudo-jant įvairius katalizatorius (Ru/C, Rh/C, Ru/Al2O3, Rh/Al2O3, Re/Ni) ir modifikuojant redukcijos sąlygas (temperatūra, slėgis, proceso trukmė). Surastos stereospecifinės hi-drinimo sąlygos, leidžiančios gauti 4-aminocikloheksanacto rūgštį, iki 80 % prisodrintą cis- arba trans-izomero. Buvo nustatyta, kad naudojant Ru/C arba Rh/C katalizatorius, kai temperatūra 40 oC, o slėgis 60 atm, susidaro izomerų mišinys, kuriame yra 85 % cis-aminocikloheksanacto rūgšties. Baigus nitrofenilacto rūgšties natrio druskos kata-lizinį hidrinimą, naudojant Re/Ni katalizatorių, kai yra 140 oC temperatūra ir 90 atm slėgis, susidaro atitinkama aminocikloheksanrūgštis, kurioje yra 80 % trans-izomero. Taip pat buvo nustatyta, kad cis- ir trans-aminorūgščių druskų tirpumas acetono / van-dens (10 %) mišinyje nevienodas. Remiantis tuo, buvo sukurtas efektyvus ir paprastas


4-aminocikloheksanacto rūgšties cis-/trans-izomerų gryninimo būdas. Šių izomerų struktūra ir santykis nustatomi naudojant 1H BMR spektrus, ypač informatyvus yra acto rūgšties fragmento metileno grupės signalas.

Tyrimo vykdytojai – dr. A. Palaima, dr. Z. Staniulytė, S. Palaikienė.

Įv a i r i ų ap s au g i n i ų g r u p i ų n au d o j i m o p o l i e t i l e n g l i k o l i o d a r i n i a m s s i n t e t i n t i t y r i m a s

Pastaruoju metu įvairiose pramonės šakose, nuo detergentų gamybos ir farmacijos iki elektronikos, labai didėja monodispersinių polietilenglikolių poreikis, palyginti su po-lidispersinių polietilenglikolių naudojimo didėjimu. Nors etilenglikolio polimerizaci-ją galima gana griežtai kontroliuoti, produkto polidispersiškumas yra nemažas. Todėl aktualūs yra sintezės metodų, leidžiančių sintetinti didelio grynumo polietilenglikolių frakcijas, tyrimai. Vienas tokio tyrimo uždavinių yra gauti grynus diskretinius oligo-merus, kuriuos toliau būtų galima naudoti didesnėms polietilenglikolių frakcijoms sintetinti. Tokie oligomerai gali būti labai gryni diblokuoti konkretaus polimerizacijos laipsnio (n = 4÷10) polietilenglikolio dariniai. Blokuojančia grupe buvo pasirinkta me-zilo (metansulfonil) grupė. Literatūros, skirtos dipakeistų didelio grynumo diskretinių oligomerų sintezei, nėra daug, todėl labai gryno dimezil-nonaetilenglikolio sintezės ty-rimas yra aktualus ir sudaro tinkamas sąlygas sintetinti kitus monodispersinius polieti-lenglikolius. Šio tyrimo tikslas – ištirti nonaetilenglikolio mezilinimo būdus ir sąlygas, nustačius optimalias proceso atlikimo sąlygas sukurti technologiją, leidžiančią sintetinti didelius kiekius (kilogramus) nonaetilenglikolio dimetansulfonato. Nonaetilenglikolio mezilinimas metansulfochloridu gali vykti susidarant tiek mono-, tiek dipakeistiems produktams. Net maži monopakeisto darinio kiekiai galutiniame produkte sudarys daug problemų naudojant jį tolesnei didesnių frakcijų polietilenglikolių sintezei ir ne-leis pasiekti didelio frakcijų grynumo. Todėl reikėjo išsamiai ištirti mezilinimo reakcijos sąlygas, norint nustatyti veiksnius, kurie lemia dipakeisto produkto grynumą. Tokie pa-rametrai yra tirpiklio bei bazinio reagento prigimtis ir kiekis, reagentų sudėjimo tvarka, reakcijos temperatūra. Kiekvienas šių parametrų (temperatūra, šarmo perteklius) taip pat veikia polimerizacijos procesą ir nonaetilenglikolio degradaciją. Parinkus optima-lias reakcijos sąlygas šių procesų vyksmą pasisekė sumažinti iki minimumo. Sintetinant didesnius nonaetilenglikolio kiekius svarbu yra sukurti paprastą ir efektyvią produkto gryninimo technologiją. Buvo pasiūlyta šiame etape atskyrimui nuo dervingų priemai-šų naudoti ekstrakciją, o dideliems produkto kiekiams gryninti pirmą kartą buvo pritai-kyta kaskadinė nenutrūkstamo srauto ekstrakcija.

Tyrimo vykdytojai – dr. A. Klimavičius, J. Meškauskas, R. Rozenbergas, D. Podė-nienė.


Nau j ų t r i c i k l i ų k o n d e n s u o t ų j ų 1 , 5 - b e n z d i a z e p i n o d a r i n i ų , k u r i u o s e d i d e l i s h e t e r o at o m ų t a n k i s , s i n t e z ė

Tęsiant naujų policiklių kondensuotųjų 1,5-benzdiazepinų darinių sintezės tyrimą buvo susintetinti naujos triciklės heterosistemos dariniai – [1,3,5,2]oksadiazofosfolo[3,4-a][1,5]benzdiazepinai. Fosforo organiniai junginiai yra aktualus tyrimo objektas dėl įvai-riapusiškų biologinių savybių. Kai kurie jų yra žinomi alkilinantys priešvėžiniai prepa-ratai (ciklofosfamidas, ifosfamidas). Pastaruoju metu daug dėmesio skiriama fosfoindo-lo dariniams, kurie yra nauja ŽIV atvirkštinę transkriptazę slopinančių junginių klasė. Žinoma, kad pagrindinis oksadiazofosfolų sintezės būdas yra aromatinių aminoalkoho-lių darinių ciklizacija su atitinkamais fosforo rūgšties dichloranhidridais, o ciklo dydis ir heteroatomų padėtis priklauso nuo amino- ir hidroksilgrupių išsidėstymo pradinia-me junginyje. Šio tyrimo tikslas – naujų 5-pakeistų 1,3,4,5-tetrahidro-2H-1,5-benz-diazepino darinių, kurių heterociklo „a“ padėtyje yra kondensuotas oksadiazofosfolo žiedas, sintezė. Tokiems junginiams sintetinti reikia prekursorių, kurių struktūroje būtų ir amino-, ir hidroksilgrupė. Ištyrus 5-pakeistų 1,5-benzdiazepin-2-tionų sąveiką su hi-droksilaminu, buvo susintetinti atitinkami benzdiazepino oksimai. Veikiant oksimus ekvimoliniu fosforo rūgšties dimetilamido dichloranhidrido kiekiu buvo gauti okadia-zofosfolo benzdiazepinai. Naujų junginių struktūra ir jos ypatybės ištirtos naudojant IR ir BMR spektroskopiją.

Toliau buvo tiriama policiklių 6,7-dihidrochinazolino[3,2-a][1,5]benzdiazepino darinių sintezė. Ankstesnių metų eksperimentiniai ir teoriniai (kvantocheminiai reak-tingumo deskriptorių skaičiavimai, VU TFAI, dr. A. Vektarienė) tyrimai parodė, kad mūsų ištirta redukcinės N-heterociklizacijos metodika leidžia sintetinti įvairius 5- ir 6-pakeistus (alkil- ir acilgrupės) chinazolinobenzdiazepinus, bet analogiški 7-metil-pakeisti dariniai nesusidaro, heterociklizacija nevyksta dėl sumažėjusio 2-C atomo elektrofiliškumo. Elektrofiliškumas yra vienas svarbiausių veiksnių, nulemiančių re-akcijos vyksmą pagal pasiūlytą mechanizmą. Be to, buvo nustatyta, kad 3-metil-1-(2-nitrobenzoil)-5-R(R=acil arba alkil)-1,3,4,5-tetrahidro-2H-1,5-benzdiazepinonų struktūroje esanti aromatinė nitrogrupė nesiredukuoja iki aminogrupės (katalizinis hidrinimas, redukcija Zn/AcOH). Šis išskirtinis nitrojunginių elgesys suformavo idė-ją ciklizacijos reakcijoje naudoti antranilinės rūgšties darinius, t. y. susintetinti ben-zoilamidus, turinčius aminogrupę, ir bandyti juos ciklinti. Bandymai gauti blokuotus antranilinės rūgšties chloranhidridus nebuvo sėkmingi. Blokavimui buvo bandyta pa-naudoti benziloksikarbonil- ir trifluoracetilgrupes. Blokavimo metu arba sintetinant chloranhidridą su tionilo chloridu susidaro cikliniai junginiai – benzoksazino dari-niai. Šie tyrimai bus tęsiami.


Bendradarbiaujant su Lietuvos agrarinių ir miškų mokslo centro Vokės filialu (dr. R. Asakavičiūtė, dr. Z. Maknickienė) buvo ištirtas įvairių 1,5-benzdiazepino darinių poveikis augalams. Žinoma, kad 1,4-benzdiazepindionai turi herbicidinių savybių, o pirazolo[3,4-b] ir tiazino[4,5-b][1,5]benzdiazepinai pasižymi insekticidiniu bei fungi-cidiniu aktyvumu. Mūsų atlikti tyrimai parodė, kad 1-nitrobenzoilpakeisti benzdiazepi-nono dariniai pasižymi siauralapio lubino (Lupinus angustifolius L.) augimą skatinančiu ir fungicidiniu poveikiu.

Tyrimo vykdytojai – dr. R. Jančienė, dr. L. Kosychova, D. Podėnienė.

Projektiniai moksliniai tyrimai

Skyriaus darbuotojai dr. A. Klimavičius ir J. Meškauskas dalyvavo vykdant LMT finan-suojamą projektą „Baeyer-Villiger monooksigenazių atrankos ir biosintezės metodų kū-rimas“ (vadovas dr. R. Meškys). Jų uždavinys šiame projekte – įvairių pakeistų indolo darinių ir kitų organinių medžiagų, chromoforų, kurie naudojami kaip Baeyer-Villiger monooksigenazių substratai, prekursorių sintezė ir eksperimentinių pavyzdžių paruo-šimas. Dr. R. Sirutkaitis dalyvavo vykdant MITA finansuojamą projektą „Biologiškai aktyvios tvarkingos erdvinės struktūros audinių molekulinei bioinžinerijai sukūrimas (BIO-MATRIX)“ (Instituto dalies vadovas dr. M. Valius). Šiame projekte dr. R. Sirutkai-tis tyrė galimybes kovalentiškai prijungti augimo faktorių PDGF prie femtosekundine spinduliuote polimerinamų erdvinių struktūrų, suformuotų naudojant silicio organi-nius-akrilatinius oligomerus. Ištirtas silicio organinių paviršių cheminis funkcionali-zavimas amino-, merkapto- ir akrilatinėmis grupėmis. Polimerų paviršinis reaktingu-mas su homo- ir heterobifunkciais organiniais reagentais tirtas aktyvinant termiškai arba selektyviai tam tikrose vietose paveikiant femtosekundine lazerine spinduliuote. Dr. R. Sirutkaitis dalyvavo ir vykdant ESFA finansuojamą projektą „Naujos kartos pra-moninių lazerinių medžiagų apdirbimo procesų, panaudojant ultratrumpųjų impulsų lazerinius šaltinius, sukūrimas ir panaudojimas pramoniniams taikymams“ (vadovė dr. D. Kaškelytė, VU LTC Kvantinės elektronikos katedra). R. Sirutkaičio uždavinys šiame projekte – ištirti mikrofluidikos jutiklių paruošimo sąlygas, chemiškai ėsdinant skai-drias medžiagas, modifikuotas femtosekundiniais impulsais. Nustatytos kvarco apšviti-nimo femtosekundiniais impulsais sąlygos, kuriomis gaunamas reikiamas ėsdinimo HF rūgštimi selektyvumas.

Užsakomieji darbai

2013 m. buvo atlikta užsakomųjų darbų (sutartys su užsienio ir Lietuvos ūkio subjek-tais) už 344,21 Lt. Darbų vadovas dr. A. Palaima, vykdytojai – dr. A. Klimavičius,


dr. Z. Staniulytė, J. Meškauskas, R. Rozenbergas, D. Podėnienė, S. Palaikienė. Vykdant Ramidus AB (Švedija) užsakomuosius tyrimus buvo bendradarbiaujama su FTMC Chemijos instituto Organinės sintezės laboratorija (habil. dr. L. Labanauskas). 2013 m. pagal nacionalinę programą „Valstybinių mokslo ir studijų institucijų vykdomų ūkio subjektų MTEP užsakymų skatinimas“ MITA mūsų užsakomiesiems darbams skatinti skyrė 84,051 tūkst. Lt.

K S E N O B I O T I K Ų B I O C H E M I J O S S K Y R I U S

Tel. (8 5) 272 90 42

Vedėjas – habil. dr. Narimantas ČĖNAS


M O K S L I N Ė S I N F O R M A C I J O S S K Y R I U S

Tel. (8 5) 272 91 95

Vedėjas – dr. Kastis KRIKŠTOPAITIS


V. Miliukienė, G. Mikulskienė, N. Čėnas, R. Kemėšienė, A. Marozienė, B. Valiauga, S. Belik, Ž. Anusevičius, K. Krikštopaitis, E. Polmickaitė, L. Misevičienė, V. Mackevič, H. Nivinskas, V. Gičevskienė, J. Šarlauskas


Mokslo darbuotojai• Vyriausiasis mokslo darbuotojas habil. dr. Narimantas Čėnas • Vyresnieji mokslo darbuotojai – dr. Žilvinas Anusevičius, dr. Jonas Šarlauskas,

dr. Kastis Krikštopaitis • Mokslo darbuotojai – dr. Audronė Marozienė, dr. Valė Miliukienė, dr. Lina Misevi-

čienė, dr. Henrikas Nivinskas, dr. Gema Mikulskienė

DoktorantaiEvelina Polmickaitė, Rasa Jarašienė

SpecialistaiSvetlana Belik, Vera Mackevič, Vanda Gičevskienė, Rima Kemėšienė, Jonas Liokaitis

StudentaiBenjaminas Valiauga


Skyriuose vykdoma VU Senate patvirtintos MTEP programos „Biokatalizatorių struk-tūros, funkcijos ir taikymo tyrimai“ tema „Redoks aktyvių ksenobiotikų fermen-tinės aktyvacijos, detoksifikacijos, biodegradacijos ir citotoksiškumo molekuliniai mechanizmai (2011–2016)“. Temos vadovas – habil. dr. N. Čėnas.

Šių tyrimų tikslas yra ištirti įvairių chinoninių bei nitroaromatinių priešnavikinių ir antiparazitinių agentų, nitroaromatinių bei nitroalifatinių didelės energijos junginių bei polifenolinių antioksidantų fizikochemines savybes, reakcijas su fiziologiškai svarbiais flavininiais fermentais, nustatyti šių reakcijų vaidmenį jų poveikiui ląstelei, kurti naujas šių junginių struktūras.

P r i e š n av i k i n i o a g e n t o t i r ap a z a m i n o i r j o a n a l o g ų r e d o k s o s av y b i ų i r c i t o t o k s i š k u m o t y r i m a i

Tirapazaminas (TPZ, 3-amino-1,2,4-benzotriazino-1,4-dioksidas) ir jo analogai (1 pav.) yra potencialūs priešnavikiniai agentai. Yra atlikti 3-iosios fazės klinikiniai jų tyrimai (S. S. Shinde ir kt. (2010) J. Amer. Chem. Soc. 132, 2591; J. Yin ir kt. (2012) Chem. Res. Toxicol. 25, 620 ir ten pateiktos nuorodos). Aptariami du TPZ ir jų analogų veikimo mechanizmai: a) „oksidacinis stresas“ (flavininių elektrontransferazių katalizuojama junginių 1e– -redukcija į radikalus, susidarant aktyvintosioms deguonies formoms), ir b) DNR pažaida, sukelta antrinių redukcijos produktų, taip pat nuo laisvųjų radikalų atskilusio OH.. Įdomu, kad TPZ citotoksiškumas didėja hipoksinėmis sąlygomis, t. y. jis specifiškas hipoksiškiems navikams. Tačiau nėra pakankamai aišku, kaip TPZ ir jo ana-logų citotoksiškumas koreliuoja su jų elektronoakceptorinėmis savybėmis, pavyzdžiui,


jų vienelektroninės redukcijos potencialu (E17)

ir 1e– fermentinės redukcijos greičiais, be to, kaip jų citotoksiškumą veikia 2e– fermentinė redukcija.

Šiame etape susintetinome TPZ (E17 = –0,45 V

vs. NHE), jo 3-H darinį (E17 = –0,32 V vs. NHE)

ir 3-NHCOCH3, 3-NHCOCF3, 3-NHSO2CH3 bei 3-NHSO2CF3 analogus. Be to, susintetinti 6,7-Cl2-, 6,7-(CH3)2- ir 6,7-(OCH3)2- pa-vaduoti TPZ. Nustatyta, kad šių junginių elektrocheminė redukcija yra negrįžtamoji (2 pav.), o redukcijos maksimumai (Ep) ciklinėse voltamperogramose kinta nuo –415 mV iki –600 mV vs. Ag/AgCl. Lygiagrečiai, in vacuo kvantomechaniniais metodais apskai-čiuotos TPZ darinių mažiausios vakantinės elektroninės orbitalės energijos (E(LUMO)), kintančios (–1,33 V)–(–2,34 V) intervale (AM1), ir (–1,44 V)–(–2,26 V) intervale (PM3). Tačiau nepastebėta priklausomybės tarp E(LUMO) ir Ep reikšmių.

Ištyrus junginių redukciją 1e– perne-šančiu flavininiu fermentu NADPH – citochromo P-450 reduktaze (P-450R) ir FeS baltymu adrenodoksinu (ADX), nustatyta, kad aerobinėmis sąlygomis TPZ dariniams yra būdingi cikliniai re-dokso virsmai, t. y. susidariusį radikalą greitai reoksiduoja deguonis, ir kur kas daugiau nei stechiometrinė NADPH ok-sidacija. Junginių reaktingumai (kcat/Km) kito 3,2 × 103–4,3 × 105 M–1s–1 intervale (P-450R) ir 6,6 × 104–4,0 × 106 M–1s–1 intervale (ADX). Nepastebėta ryšio tarp junginių reaktingumo ir jų Ep ar E(LUMO). Tačiau, kadangi yra žinomos TPZ ir jo 3-H darinio E1

7 reikšmės, galima teigti, kad šių junginių reaktingumas yra artimas chinonų, kurių panašios E1

7 reikšmės, reaktingumui, ir yra daug didesnis nei panašaus redukcijos potencialo nitroaromatinių junginių reak-tingumas (N. Čėnas ir kt. (1994) Arch. Biochim. Biophys. 315, 400; J. Marcinkevičienė ir kt. (1990) Biomed. Biochim. Acta 49, 167).

Ištyrus junginių redukciją 2e– pernešančiu flavininiu fermentu DT-diaforaze (NQO1) nustatyta, kad TPZ darinių kcat/Km kinta 9,1 × 104–7,5 × 102 M–1s–1 intervale. Šių junginių redukcija nėra lydima jų ciklinių redokso virsmų. Nepastebėtas reaktingu-mo ryšys su TPZ darinių Ep ar E(LUMO). Paprastai NQO1 katalizuojamose reakcijose oksidatorių reaktingumas yra labai jautrus jų erdviniams parametrams, kurie šiame

1 pav. TPZ struktūra

2 pav. 6,7-Cl2-TPZ ciklinė voltamperograma, pH 7.0, v = 50 mV/s


etape nebuvo detaliai apibūdinti. Tačiau galima teigti, kad TPZ darinių reaktingumas šiuo atveju yra tarpinis tarp vidutinio tūrio (VdWvol = 200–300 Å3) chinonų ir nitro-aromatinių junginių, kurių panašios E1

7 reikšmės (Ž. Anusevičius ir kt. (2002) Arch. Biochem. Biophys. 404, 254; L. Misevičienė ir kt. (2006) Acta Biochim. Polon. 53, 569).

Ištyrus TPZ darinių aerobinį citotoksiškumą žinduolių ląstelių kultūrose, nustaty-ta, kad jų koncentracijos, sukeliančios 50 % ląstelių nekrotinę žūtį (cL50), kinta gana siaurame intervale, 5,3–13,8 µM (pirminiai pelių splenocitai, 24 val.), ir 8,1–37,5 µM (pelių MH-22a hepatoma, 24 val.), ir menkai priklauso nuo jų elektronoakceptorinių savybių. Tačiau galima teigti, kad TPZ ir jo 3-H darinio ir galbūt kitų TPZ darinių aerobinis citotoksiškumas šiose ląstelių kultūrose yra 1–2 eilėmis didesnis nei chinonų arba nitroaromatinių junginių, turinčių panašias E1

7 reikšmes (V. Miliukienė & N. Čė-nas (2008) Z. Naturforsch. C 63, 445; V. Miliukienė, R. Jarašienė, A. Nemeikaitė-Čė-nienė (neskelbta)). Be to, TPZ darinių cL50 nekoreliuoja su jų E(LUMO) ar Ep, kurie gali tam tikra prasme atspindėti jų elektronoakceptorines savybes. Toliau detalizuojant TPZ poveikį nustatyta, kad antioksidantas N,N‘-difenil-p-fenilendiaminas, Fe-chela-torius desferalis ir NQO1 inhibitorius dikumarolas mažina TPZ toksiškumą MH-22a ląstelėse. Tai rodo, kad TPZ citotoksiškumas šioje ląstelių linijoje yra nulemtas tiek „oksidacinio streso“ (1e– pernešančių flavofermentų reakcijos), tiek 2e– pernešančios NQO1 katalizuojamų reakcijų, kurių produktai ir jų citotoksinis poveikis šiame eta-pe lieka neapibūdinti. Pastarieji duomenys tačiau kontrastuoja su trumpo (4–6 val.) citotoksiškumo tyrimo duomenimis hepatocituose dalinės hipoksijos sąlygomis, ku-riomis, teigiama, NQO1 apsaugo nuo TPZ poveikio (S. Khan & P. J. O’Brien (1995) Br. J. Cancer 71, 780).

Šie duomenys leidžia suformuluoti preliminarias išvadas ir implikuoja šių junginių vėlesnių tyrimų kryptis, kurios bus tęsiamos:

• TPZ ir jo darinių voltamperometrinės charakteristikos ir kvantomechaniniais me-todais in vacuo apskaičiuoti jų E(LUMO) gali nepakankamai gerai atspindėti jų vienelektroninės redukcijos energetiką vandeninėje terpėje;

• TPZ ir jo darinių reaktingumas vienelektroninės fermentinės redukcijos sistemose (P-450R, ADX) gali būti artimas chinonų reaktingumui;

• TPZ ir jo darinių reaktingumas dvielektroninėje NQO1 katalizuojamoje redukcijo-je yra tarpinis tarp chinonų ir nitroaromatinių junginių serijų;

• TPZ ir jo darinių aerobinis citotoksiškumas žinduolių ląstelių kultūrose yra daug didesnis, nei chinonų ar nitroaromatinių junginių, kurių E1

7 reikšmės panašios;• TPZ citotoksiškumą sukelia ir oksidacinis stresas, inicijuotas 1e– fermentinių reak-

cijų, ir TPZ 2e– fermentinė redukcija, kurios mechanizmas ir poveikis kol kas lieka


neišaiškinti. Tačiau menkai išreikštas TPZ darinių citotoksiškumo ryšys su jų redokso aktyvumu rodo, kad pagrindinis citotoksiškumo faktorius gali būti antrinės reakcijos, vykstančios po fermentinės redokso aktyvacijos, pavyzdžiui, DNR pažeidžia redukci-jos produktai, ir / ar OH., eliminuojamo iš laisvųjų radikalų, greitis / poveikis.

Ju n g i n i ų s t r u k t ū r o s t y r i m a i B M R s p e k t r o s k o p i j o s i r m o l e k u l i n ė s m e c h a n i k o s m e t o d a i s

2013 m. buvo tęsiami naujai susintetintų junginių, turinčių azoto, sieros, deguonies, fluo-ro heteroatomus, struktūros tyrimai branduolinio magnetinio rezonanso (BMR) spek-troskopijos ir kompiuterinio molekulių modeliavimo molekulinės mechanikos (MM2) metodais. BMR spektrai analizuoti, remiantis Granto ir Polo cheminio poslinkio pakaitų adityvumo teorija, linijų intensyvumu ir multipletiškumu, panašių junginių BMR spektrų indentifikavimo rezultatais, plačiai taikant šiuolaikinių dvimačių BMR spektrų analizės išvadas. MM2 metodu buvo nustatytos tiriamų junginių modelių erdvinės struktūros cha-rakteristikos, parodytas gautų rezultatų suderinamumas su BMR tyrimų duomenimis.

Naujai susintetintų 1-(2-nitrobenzoil)-1,5-benzdiazepin-2-ono bei redukcinės heterociklizacijos būdu gautų 6,7-dihidrochinazolino-[3,2-a][1,5]benzdiazepino da-rinių struktūros ypatybės patvirtintos, išanalizavus šių darinių HMBC spektrus (3 pav.). 1H, 13C BMR meto-dais parodyta, kad tiriamų junginių savybes nulemia pakaitų prie N-1, N-5, C-3, C-4 prigimtis ir jų išsidėsty-mas erdvėje, taip pat linijų išplitimas skirtingose spek-tro srityse, susiskaidymas į du rinkinius ir intensyvumo persiskirstymas, sąlygotas dinaminių procesų, vyks-tančių šių medžiagų mole-kulių tirpaluose. Pagal sukinio-sukinio konstantų vertes, pritaikius Niumano schemas ir Karpluso lygtį, buvo įvertinta septynnario heterociklo erdvinė struktūra, 3-CH3 arba 4-CH3 pakaitų išsidėstymas erdvėje ir padarytos išvados apie galimų izomerų santykį. Molekulių modeliavimo metodu buvo ištirtas sukimasis apie (N-1)-(1-CO),

3 pav. 1-(2-nitrobenzoil)-1,5-benzdiazepin-2-ono darinio aromatinės srities HMBC spektras, leidžiantis nustatyti ciklų susijungimą

300

250

200

150

100

50

pt(t1)

8.50 8.00 7.50 7.00ppm(t2)


(C-1’)-(1-CO) bei (N-5)-(5-C) jungtis ir šio sukimosi įtaka molekulių erdvinės struktū-ros charakteristikoms: p-ryšių eilei, krūvio pasiskirstymui, dvisieniams kampams, jung-čių ilgiams bei nekovalentinių sąveikų per erdvę susidarymui.

Ištirti 3-(6,11-dioksobenz[b]fenotiazin-12-il)propano rūgšties darinių 1H ir 13C BMR spektrai, įrodyta šių junginių struktūra bei molekulių modeliavimo metodu pa-tvirtinti egzistuojantys izomerai.

Ištirti bis azolo, diazolo ir triazolo darinių, gautų iš N-(4-chloro/iodofenilo)-N-kar-boksietilo-b-alanino dihidrazidų, spektrai. Patvirtintas junginių susidarymas, MM2 metodu įvertintas šių junginių molekulių vienodų šoninių grandinių skirtingas išsidės-tymas erdvėje.

Ištirti įvairių 1-(4-halogenfenil)-5-oksopirolidin-3-karbohidrazidų kondensacijos reakcijos produktų spektrai, išaiškintos priežastys, sąlygojančios papildomų lini-jų atsiradimą BMR spektruose, skirtin-gas tirpiklių poveikis, vienareikšmiškai identifikuotos karbonilo grupės, nusta-tyta ir modeliavimo metodu patvirtinta, kad pirolidinono žiedo (4 pav.), turinčio 1-NHCO ir 4-COOH pakaitus, anglies ir vandenilio atomai yra labiau ekranuo-ti, nei pirolidinono žiedo su 1-fenil- ir 4-CONH pakaitais.

Ksenobiotikų biochemijos ir Mokslinės informacijos skyrių mokslininkai dalyvavo šiose projektinėse veiklose:

• ES struktūrinės paramos priemonė „Parama mokslininkų ir kitų tyrėjų mokslinei veiklai“ (visuotinė dotacija): „Molekuliniai chinonų ir polifenolių toksiškumo ir priešnavikinio aktyvumo mechanizmai: fermentinės redokso reakcijos, cito-toksiškumas, signalo perdavimas ir proteomika“ (2011–2015 m., 1 588 661 Lt, vadovas habil. dr. N. Čėnas, dalyviai – dr. J. Šarlauskas, dr. K. Krikštopaitis, dr. H. Nivinskas, dr. V. Miliukienė). Projekte tiriamos eilės aziridinil-pavaduotų chinonų, modelinių chinonų ir polifenolinių junginių fermentinės, elektroche-minės ir citotoksinės savybės, atlikta jų sintezė.

• Lietuvos ir Prancūzijos integruotos veiklos programa „Žiliberas“: „Chino-nai ir nitroaromatiniai junginiai kaip subversyvūs flavohemoglobinų subs-tratai: mechanizmai ir biomedicininė reikšmė“ (vad. habil. dr. N. Čėnas,

4 pav. E izomero modelių (susietų NH–CO vandeniliniais ryšiais), optimizuotų iki visuotinio erdvinės energijos minimumo Hiukelio erdvinio paviršiaus pusiau skaidrus vaizdas, parodantis labiau ekranuotą pirolidinono žiedą


dalyviai – dr. J. Šarlauskas, dr. K. Krikštopaitis, dr. H. Nivinskas, dr. V. Miliukie-nė). 2013–2014 m., partneris – Paryžiaus Pietų (Orsay) universitetas). Projek-te tiriama chinonų ir nitroaromatinių junginių sąveika su flavohemoglobinu ir modeliniu fermentu flavocitochromu b2, siekiant aptikti naujus antimikrobinius agentus.

• Lietuvos ir Baltarusijos dvišalio bendradarbiavimo mokslo ir technologijų sri-tyje programa: „Tarpbaltyminės sąveikos ir redukcijos ekvivalentų pernešimo moduliatorių steroidhidroksilazinėse sistemose charakterizavimas“ (vad. dr. Ž. Anusevičius, 2013–2014 m., partneris – BMA Bioorganinės chemijos insti-tutas (Minskas). Projekte tiriama įvairių moduliatorių, įskaitant ir redokso ak-tyvius ksenobiotikus, sąveika su steroidhidroksilazinių ir kt. sistemų flavininiais fermentais ir FeS baltymais.

2013 m. Ksenobiotikų biochemijos skyriuje savaitę dirbo dr. Laura Baciou ir doktorantė Myriam Mouassoui (Orsay universitetas, Paryžius), taip pat BMA Bioorganinės chemijos instituto (Minskas) laboratorijos vedėjas dr. Aleksei Jancievič bei vyr. m. darbuotojas dr. Andrei Gilep. Jie susipažino su flavofermentų katalizuo-jamos NAD(P)H oksidacijos ksenobioti-kais tyrimo metodika ir su nestacionariais reakcijų tyrimo metodais.

2013 m. skyriaus darbuotojai habil. dr. N. Čėnas, dr. Ž. Anusevičius, dr. J. Šarlaus-kas ir dr. L. Misevičienė lankėsi ir dirbo BMA Bioorganinės chemijos institute Minske (baltymų raiška, HPLC/MS metabolitų analizė). Habil. dr. N. Čėnas ir dr. Ž. Anusevičius dar lankėsi ir dirbo Orsay universitete (Paryžius) (flavohemoglobino gryninimas, susipažinimas su nestacionarios fermentų kinetikos tyrimais anaerobinėmis sąlygomis). Šių vizitų metu N. Čėnas skaitė praneši-mus „Polifenolių prooksidantinis citotoksiškumas“ (Minskas) ir „Molekuliniai chinonų citotoksiškumo mechanizmai“ (Orsay).

Studentas B. Valiauga atlieka fermentinės kinetikos matavimus


L Ą S T E L Ė S M O L E K U L I N Ė S B I O L O G I J O S S K Y R I U S

Tel. (8 5) 272 93 27

Vedėja – prof. habil. dr. Rūta NAVAKAUSKIENĖ


Mokslo darbuotojai• Vyriausioji mokslo darbuotoja prof. dr. Rūta Navakauskienė• Vyresnioji mokslo darbuotoja dr. Audronė Valerija Kalvelytė• Mokslo darbuotojai – dr. Veronika Viktorija Borutinskaitė, dr. Gražina Treigytė,

dr. Jūratė Savickienė, dr. Aušra Imbrasaitė• Jaunesnysis mokslo darbuotojas Aurimas Stulpinas

Pirmoje eilėje (iš kairės): S. Baronaitė, A. Stulpinas, G. Valiulienė, antroje eilėje: R. Navakauskienė, V. V. Borutinskaitė, J. Savickienė, A. V. Kalvelytė, G. Treigytė, N. Krestnikova, A. Imbrasaitė, D. Andriūnienė, D. Jakutienė


Doktorantai

Giedrė Valiulienė, Sandra Baronaitė

Specialistai

dr. Natalija Krestnikova, Daiva Andriū-nienė, Danutė Jakutienė

Studentai

Ilona Zaikova, Giedrė Gudelytė, Ieva Stirblytė, Kristina Baltrūnaitė, Monika Jasnauskaitė, Sandra Bakutytė, Tomas Užusienis, Martynas Smičius


Vykdoma VU Senate patvirtintos MTEP programos „Signaliniai keliai ir epigenetinis reguliavimas navikinėse ir kamieninėse ląstelės“ tema „Eukariotinių ląstelių proli-feracijos, diferenciacijos bei apoptozės reguliavimo molekulinių mechanizmų tyri-mai (2011–2015)“. Temos vadovė prof. dr. R. Navakauskienė.

Skyriaus vykdomų darbų tikslas – išaiškinti kamieninių ir vėžinių ląstelių diferencia-cijos bei apoptozės reguliacijos signalinius ir epigenetinius mechanizmus, jų panaudo-jimo individualizuotai medicinai galimybes.

B a l t y m ų i r e p i g e n o m i n i ų t y r i m ų g r u p ė

Vadovė – vyriausioji mokslo darbuotoja prof. dr. Rūta Navakauskienė, grupėje dirba mokslo darbuotojos dr. Veronika Viktorija Borutinskaitė, dr. Gražina Treigytė, dr. Jūra-tė Savickienė, tyrėja Ilona Zaikova, doktorantės Giedrė Valiulienė ir Sandra Baronaitė, vyresnioji laborantė Daiva Andriūnienė.

Epigenetiniai pokyčiai atlieka svarbų vaidmenį vėžinių ligų, tarp jų ir leukemijos patogenezės procese. Dėl to cheminiai junginiai, gebantys modifikuoti epigenetinius procesus, pastaruoju metu yra vertinami kaip daug žadančios leukemijos gydymo stra-tegijos. Skyriuje tiriamas DNR ir histonų metiltransferazių bei histonų deacetilazių slo-piklių kartu su retinoine rūgštimi poveikis žmogaus ūmios promielocitinės leukemijos ląstelių granulocitinei diferenciacijai, genų ir baltymų raiškos pokyčiams. Šiuose tyri-muose naudojami epigenetiniai agentai iki šiol nebuvo taikomi mieloidinės leukemijos diferenciacinei terapijai. 2013 m. vykdytas nacionalinės mokslo programos „Lėtinės ne-infekcinės ligos“ projektas „Leukemijos kompleksinis molekulinių persitvarkymo bio-žymenų tyrimas“. Jo metu gauti rezultatai patvirtino HDAC inhibitoriaus belinostato

Jaunieji ląstelės reguliacijos molekulinių mechanizmų tyrėjai – studentai T. Užusienis, I. Stirblytė, S. Bakutytė, M. Jasnauskaitė, I. Zaikova, K. Baltrūnaitė


potencines priešvėžines savybes: leukemijos ląstelių augimo stabdymą ir granulocitinės diferenciacijos efektyvinimą, veikiant chromatino struktūros pokyčius, kurie lemia di-ferenciaciją ar išgyvenimą sąlygojančių genų raišką.

2013 m. buvo vykdytos nacionalinės mokslo programos „Sveikas ir saugus maistas“ projekto „Bičių produktų, praturtintų augaliniais komponentais, sudėties ir savybių ty-rimas“ veiklos. Atlikta baltymų, išskirtų iš bičių bei rankomis rinktų dobilų, sodų ir kitų augalų žiedadulkių, lyginamoji analizė.

Tais pat metais pradėtas vykdyti LMT mokslininkų grupių projektas „Vaisiaus van-denų citologiniai, molekuliniai ir epigenetiniai tyrimai“. Projekto tikslas – nustatyti vai-siaus vandenų citologinius, molekulinius ir epigenetinius skirtumus, būdingus norma-liam ir kai yra rizikos faktorius nėštumui. Dėl vaisiaus vandenų kompleksinės sudėties tiriama šių vandenų ir iš jų išskirtų mezenchiminių kamieninių ląstelių genų ir baltymų raiška bei epigenetiniai skirtumai normalaus ir patologinio nėštumo atvejais.

Kamieninės ląstelės, išskirtos iš vaisiaus vandenų

Diferencijuotos į granulocitus NB4 ląstelės

Apoptuojančios NB4 ląstelės

Nediferencijuotos leukeminės NB4 ląstelės

Vykdant NKP projektą „Biotechnologija ir biofarmacija: fundamentiniai ir taiko-mieji tyrimai“, įvertintas DNR metiltransferazių ir histonų acetiltransferazių aktyvumas kraujo vėžinėse ir sveikose ląstelėse.

2013 m. pagal visuotinės dotacijos priemonę dalyvauta projekto „Kompleksinė nau-jų priešvėžinių junginių paieška: nuo fundamentaliųjų tyrimų iki kryptingų modeliavi-mo ir sintezės“ (koordinatorius – VU Chemijos fakultetas, vadovė – dr. I. Čekutienė) veiklose. Buvo tirtas naujai susintetintų priešvėžinių junginių poveikis vėžinių ląstelių dauginimuisi, ląstelių ciklui, apoptozei.

Prof. dr. R. Navakauskienė ir dr. V. V. Borutinskaitė dalyvauja COST CM1106 vei-kloje „Chemical approaches to targeting drug resistance in cancer stem cells / Cheminių metodų taikymas siekiant įveikti vėžinių kamieninių ląstelių atsparumą vaistams“, kuri vyks iki 2015 m.

Vėžinių ląstelių diferenciacijos tyrimuose buvo naudojama 2013 m., parėmus ES struktūriniams fondams, gauta ląstelės atskyrimo ir jos komponentų frakcionavimo sis-tema su priedais.


Ap o p t o z ė s s i g n a l i n i ų k e l i ų t y r i m o g r u p ė

Vadovė – vyresnioji mokslo darbuotoja dr. Audronė Kalvelytė, grupėje dirba mokslo darbuotoja dr. Aušra Imbrasaitė, jaunesnysis mokslo darbuotojas Aurimas Stulpinas, vyr. specialistė dr. Natalija Krestnikova, laborantė Danutė Jakutienė.

Apoptozės signalų tyrimo grupės mokslininkai tiria apoptozės reguliavimo kelius ir individualių signalinių molekulių vaidmenį skirtinguose vėžinių ir kamieninių ląs-telių modeliuose in vitro. Programuotos žūties indukcija vėžinėse ląstelėse yra vienas iš esminių vėžio terapijos uždavinių. Žinoma, kad vėžinės ligos skiriasi tiek ląsteline, tiek molekuline kilme, taip pat vėžinės ląstelės ligos metu keičiasi. Skirtingi ir jų žūties regu-liacijos mechanizmai. Kartu, gydant vėžines ligas, svarbu apsaugoti sveikas ląsteles, ypač kamienines, nuo toksinio vaistų poveikio. Kamieninių ląstelių žūties tyrimai – nauja vaistų kūrimo ir toksikologijos kryptis.

Tiriant suaugusio organizmo kamieninių ląstelių žūties ir išgyvenimo signalinius mechanizmus nustatyta, kad iš raumens gautų linijų ląstelės pasižymi daugiagališkumu ir geba diferencijuotis miogenine, adipogenine, osteogenine bei neurogenine krypti-mis. Žūties tyrimai parodė, kad miogeninės, adipogeninės bei osteogeninės diferenci-acijos metu ląstelės tampa atsparesnės apoptoziniams cisplatinos, vandenilio peroksi-do ir azoto monoksido donoro NOC-18 poveikiams nei proliferuojančios ląstelės. Šis atsparumas buvo susietas su padidėjusiu AKT fosforilinimu diferencijuotose ląstelėse (A. Kalvelytė ir kt. (2013) Cell Biol. Inter. 37, 292). Taip pat nustatyta, kad apoptozę reguliuojančio JNK signalinio kelio vaidmuo diferenciacijos proceso metu gali keistis iš proapoptozinio į antiapoptozinį. Aiškinantis JNK veikimo diferencijuotose Myo ląs-telėse mechanizmus, nustatyti galimi jos antiapoptozinio veikimo taikiniai – parodyta, kad JNK apsauginis vaidmuo gali pasireikšti mitochondrinio apoptozės iniciacijos kelio slopinimu ir išgyvenimo kinazės AKT aktyvinimu. Gauti rezultatai leidžia daryti išva-dą, kad derinant taikinių terapiją, nukreiptą į atskiras signalines molekules, su ląstelių terapija, taip pat vaistų toksiškumo tyrimuose yra svarbu atsižvelgti į ląstelių diferencia-cijos stadiją. Šių tyrimų pagrindu N. Krestnikova apgynė daktaro disertaciją „Žūties ir išgyvenimo signalinių mechanizmų tyrimai suaugusio organizmo raumens kamieninių ląstelių diferenciacijos metu“.

Apoptozės signalų tyrimo grupė 2013 m., vykdydama visuotinės dotacijos projektą „Molekuliniai chinonų ir polifenolių toksiškumo ir priešnavikinio aktyvumo mecha-nizmai: fermentinės redokso reakcijos, citotoksiškumas, signalo perdavimas ir prote-omika“ (vadovas habil. dr. N. Čėnas) tyrė priešvėžiniu aktyvumu pasižyminčio aziri-dinil- benzochinono RH1 indukuotus signalus ir jų vaidmenį apoptozės indukcijoje


A549 linijos (nesmulkialąstelinio plaučių vė-žio) ląstelėse, turinčiose laukinio tipo naviko supresoriaus p53 geną ir aukštą DT-diaforazės (NQO1) raiškos lygį. Parodyta, kad nuo RH1 priklausomi reaktyvių deguonies darinių ir DNR pažaidų signaliniai keliai skirtingai daly-vauja sukeliant A549 ląstelių apoptozę.

Vykdant projekto „Biotechnologija ir bio-farmacija: fundamentiniai ir taikomieji tyri-mai“ veiklos 1.1.4. užduotis, 2013 m. buvo ti-riami anoikio (ląstelių žūties netekus sąveikos su substratu) mechanizmai vėžinėse A549 ir raumeninės kilmės kamieninėse ląstelėse. Pa-rodyta, kad vėžinės ląstelės, kaip ir miogenine kryptimi diferencijuotos kamieninės ląstelės, yra atsparesnės ląstelių žūties indukcijai nete-kus substrato, negu proliferuojančios kamie-ninės ląstelės. Ląstelių užląstelinių kontaktų poveikio gyvybingumui tyrimai yra svarbūs terapiniu požiūriu – naudojant kamienines ląsteles transplantacijoje, susiduriama su ląste-lių, netekusių sąveikų su savo natyviais („gim-taisiais“) paviršiais, žūties problema, o štai vėžio atveju ląstelių anoikio nebuvimas yra atsakingas už metastazių atsiradimą ir išpliti-mą. Šiuose tyrimuose dalyvavo ir VU studen-tai – Tomas Užusienis bei Kristina Baltrūnaitė, kurių veiklai buvo skirta LMT SMTP parama.

Apoptozės tyrimuose buvo naudojami pagal ES struktūrinių fondų paramą gauti prietaisai: invertuotas kompiuterizuotas fluorescencinis mikroskopas EVOS FL („Life Technologies“) ir fluorescencinis mikroskopuojantis vaizduoklis JuLi (NanoEntek), skirtas gyvoms ląstelėms filmuoti CO2 aplinkoje.

Dr. Natalija Krestnikova (antra iš kairės) su bendradarbėmis, taip pat apgynusiomis disertacijas iš apoptozės signalų tyrimų srities. Dr. A. Imbrasaitė (pirma iš kairės), dr. A. Kalvelytė (darbo vadovė) ir dr. D. Baltriukienė

Jaunesnysis mokslo darbuotojas Aurimas Stulpinas kompiuterizuotu mikroskopu EVOS analizuoja A549 ląstelių, paveiktų RH1, žūties pobūdį


M O L E K U L I N Ė S M I K R O B I O L O G I J O S I R B I O T E C H N O L O G I J O S S K Y R I U S

Tel. (8 5) 272 91 49

Vedėjas – prof. dr. Rolandas MEŠKYS


Pirmoje eilėje (iš kairės): J. Vaitekūnas, V. Petkevičius, K. Janušytė, R. Meškys, A. Krutkis; antroje eilėje: J. Urbonavičius, D. Tauraitė, L. Kalinienė, E. Šimoliūnas, N. Uždavinienė, R. Meškienė, R. Stanislauskienė; trečioje eilėje: R. Rutkienė, L. Marcinkevičienė, R. Gasparavičiūtė, I. Bachmatova, G. Janilionytė, A. Aučynaitė; ketvirtoje eilėje: V. Dzekevičienė, J. Naprytė, J. Stankevičiūtė, A. Zajančkauskaitė, M. Stasilo, L. Juškienė, R. Ražanas, L. Truncaitė

Mokslo darbuotojai

• Vyriausiasis mokslo darbuotojas prof. dr. Rolandas Meškys• Vyresnieji mokslo darbuotojai – dr. Irina Bachmatova, dr. Lidija Truncaitė, dr. Jau-

nius Urbonavičius• Mokslo darbuotojai – dr. Vida Časaitė, dr. Renata Gasparavičiūtė, dr. Liucija Mar-

cinkevičienė, dr. Rasa Rutkienė, dr. Daiva Tauraitė, dr. Aurelija Zajančkauskaitė• Jaunesnieji mokslo darbuotojai – dr. Laura Kalinienė, Rita Meškienė, dr. Simona

Povilonienė, dr. Rūta Stanislauskienė


Doktorantai

Agota Aučynaitė, Laura Adamonytė, Jonita Stankevičiūtė, Živilė Strazdaitė-Žielienė, Eugenijus Šimoliūnas, Justas Vaitekūnas

Specialistai

Simonas Kutanovas, Virginija Dzekevičienė, Lina Juškienė, Algimantas Krutkis, Jonas Kiuberis, Nijolė Uždavinienė

Studentai

Vytautas Petkevičius, Gerda Janilionytė, Kristė Janušytė, Algirdas Noreika, Arūnas Krikštaponis, Rytis Ražanas, Miroslav Stasilo, Justina Naprytė, Augustinas Juškauskas, Julija Dabužinskaitė, Lukas Gudaitis, Lukas Vanagas, Pijus Stankevičius


Molekulinės mikrobiologijos ir biotechnologijos skyriaus (MMBS) mokslinės veiklos sritis – mikroorganizmų ir jų bakteriofagų genetinės ir biocheminės įvairovės tyrimai. Skyriuje vykdomos dvi VU Senate patvirtintos MTEP programos „Biokatalizatorių struktūros, funkcijos ir taikymo tyrimai“ temos. Viena tema – „Bakterinių ląste-lių nukleorūgščių metabolizmo pokyčiai virulentinių bakteriofagų infekcijų metu (2011–2015 m.)“, jos vadovė dr. L. Truncaitė. Darbo tikslas yra tirti nukleorūgščių me-tabolizmo ir jame dalyvaujančių fermentų pokyčius bakterinių ląstelių virusinių infek-cijų metu. Kita tema – „Mikroorganizmų katabolinių kelių tyrimas (2011–2014)“, jos vadovas dr. R. Meškys. Darbo tikslas yra: tirti katabolinių kelių įvairovę, juos koduo-jančius genus ir dalyvaujančius fermentus bei kurti biokatalizės procesus.

Skyriaus darbuotojų eksperimentinio darbo patirtis apima nemažai molekulinės bio logijos, mikrobiologijos, genų inžinerijos, biokatalizės bei cheminių junginių sinte-zės metodų. Skyriuje sukaupta unikalių bakteriofagų ir mikroorganizmų kolekcija bei sukurta tyrimų infrastruktūra tinka naujiems biokatalizatoriams identifikuoti ir kurti – pradedant mikroorganizmų išskyrimu ir baigiant rekombinantinių fermentų katalizi-nių savybių analize. 2013 m. MMBS kartu su partneriais vykdė keletą tyrimų projektų, kurių rezultatai paskelbti šešiuose straipsniuose referuojamuose mokslo žurnaluose, atliko mokslinių ir eksperimentinės plėtros projektų, finansuojamų LMT, ūkio subjektų ir ES struktūrinių fondų lėšomis už daugiau kaip 1 mln. Lt.

B a k t e r i o f a g ų t y r i m a i

Bakteriofagai (arba bakterijas infekuojantys virusai) yra bene seniausia ir gausiausia vi-rusų grupė, o Myoviridae (uodeguotųjų fagų) šeimos atstovai – didžiausia bakterinių


virusų populiacija. Jau daugelį metų šie virusai yra tyrimų objektas molekulinės bio-logijos ir su ja susijusių mokslo sričių vystymui, tačiau pastaruoju metu, vis dažniau susiduriant su antibiotikams atsparių bakterijų problema, fagai tapo ypač aktualūs kaip natūrali antibakterinė biologinė sistema.

Lietuvoje išskirtas Klebsiella spp. infekuojantis bakteriofagas (fagas) vb_KleM_RaK2 (RaK2) yra unikalus daugeliu savo savybių. Visų pirma, tai yra antras pagal dydį Kleb-siella bakterijas infekuojantis fagas, aprašytas mokslinėje spaudoje, ir ketvirtas / penktas pagal dydį Myoviridae šeimos atstovas, kurio genomas – 345.809 bp dvigrandinė DNR molekulė. Šio viruso genome aptikti 534 atviro skaitymo rėmeliai (ASR), iš kurių net 272 ASR koduoja jokių homologų duomenų bazėse neturinčius unikalius baltymus. Pa-lyginamoji genomo analizė parodė, kad, vadovaujantis Myoviridae fagų klasifikavimo kriterijais, RaK2 negali būti priskirtas jokiam aprašytam šios šeimos virusų pošeimiui, t. y. šis bakteriofagas formuoja atskirą, kol kas tik vieną narį turintį, į RaK2 panašių virusų pogrupį.

Dar viena unikali šio viruso savybė – itin siauras šeimininkų ratas. RaK2 buvo išskir-tas iš veterinarinio Klebsiella izoliato KV3 ląstelių ir kol kas tai yra vienintelis nustatytas šio fago šeimininkas. Viena iš tai paaiškinančių priežasčių ga-lėtų būti vėlgi ganėtinai unikali fago RaK2 struktūrinė ypaty-bė – didžiųjų ataugėlių galuose esantys „šukučių“ formos dari-niai (1 pav.).

Uodeguotųjų fagų didžiųjų ataugėlių galai yra su ląstelės re-ceptoriais sąveikaujančios sritys (antireceptoriai), kurias sudaro vienas struktūrinis baltymas. Įdomu, kad analizuojant RaK2 genomą nustatyti mažiausiai 5 genai, koduojantys struktūriškai į fagų antireceptorius panašius baltymus, o atlikus viriono baltymų proteominę analizę (bendradarbiaujant su BchI Proteomikos centro mokslininkais), buvo aptikti visi minėti 5 baltymai. Be to, būtent šiuo metodu buvo nustatyta, kad RaK2 virioną sudaro mažiausiai 54 struktūriniai baltymai, iš kurių net 28 neturi jokių lig šiol žinomų kitų organizmų struktūrinių baltymų pirminės struktūros atitikmenų.

1 pav. Fago RaK2 elektroninės mikroskopijos nuotraukose – didžiųjų ataugėlių galuose „šukučių“ formos dariniai


2013 m. šie duomenys paskelbti straipsnyje PLOS ONE žurnale (E. Šimoliūnas ir kt. (2013) PLOS One 8, e60717). Į šį unikalų bakteriofagą dėmesį atkreipė mokslinė visuo-menė ir informacija apie skyriuje vykdomus mokslinius tyrimus buvo paskelbta žurnale „LabTimes“ (I. Torres, A Unique Giant, LabTimes, 2013, 4: 26–27. http://www.labtimes.org/labtimes/issues/lt2013/lt04/lt_2013_04_26_27.pdf).

2013 m. gruodžio 17 d. Ž. Strazdaitė-Žielienė (darbo vadovė dr. Lidija Truncaitė) apgynė disertaciją „Endoribonukleazių poveikio ankstyviesiems bakteriofago T4 trans-kriptams tyrimas“, kurioje nagrinėjo bakteriofago vystymuisi svarbių T4 ir Escherichia coli ribonukleazių įtaką.

Vykdant LMT finansuojamos programos „Sveikas ir saugus maistas“ projektą „Pato-geninių bakterijų detekcija maisto grandinėje molekuliniais metodais“ (projekto vadovė prof. dr. E. Sužiedėlienė, VU GMF) buvo atrenkami ir tiriami bakteriofagai, atrankiai atpažįstantys skirtingus E. coli variantus. Kad išvengtume žalingų genų (pvz., virulen-tiškumo faktoriai, genai, koduojantys baltymus, kurie gali daryti įtaką ląstelės šeimi-ninkės antigeniškumui ar sąlygoti atsparumą antibiotinėms medžiagoms) pernešimo į ląstelių genomą rizikos, konstruojant patogeninių bakterijų detekcijai skirtas sistemas rekomenduojama naudoti tik virulentiškus bakterinius virusus, kurių genomų seka yra visiškai nustatyta bei anotuota. Bakteriofago VR7 genomo seka buvo nustatyta ir pa-skelbta anksčiau (L. Kalinienė ir kt. (2011) Arch. Virol. 156, 1913), o fagų VR5, VR20, VR25 ir VR26 genomų sekoskaita buvo atlikta vykdant šį projektą. Išanalizavus genomų sekoskaitos duomenis nustatyta, kad VR grupės fagų genomai nekoduoja jokių potenci-aliai žalingų baltymų. Bioinformatinė genomų analizė parodė, kad šie bakteriofagai turi panašaus dydžio (~ 170 kb) ir struktūros genomus, kurių nukleotidų seka yra ypač ho-mologiška. Bioinformatinė VR grupės bakteriofagų genomų analizė parodė, kad šiuos virusus būtų galima suskirstyti į dvi grupes: tuos, kurių adhezinas yra koduojamas 37 geno galinėje dalyje (fagai VR7 ir VR25), ir tuos, kurių adhezinas koduojamas atskiro geno 38 (fagai VR5, VR20 ir VR26).

P i r a z i n ų s k a i d y m a s b a k t e r i j o s e

Skyriuje tiriami mikroorganizmai, skaidantys įvairius N-heterociklinius junginius. Pi-razinai yra N-heterocikliniai aromatiniai junginiai, šešianariame žiede turintys du azoto atomus para padėtyse. Pirazinai plačiai paplitę gamtoje ir aptinkami visuose gyvuosiuo-se organizmuose – bakterijose, grybuose, augaluose ir gyvūnuose. Sintetiniai ir biologi-nės kilmės pirazinai naudojami maisto pramonėje, žemės ūkyje ir medicinoje. Įvairius N-heterociklinius junginius skaidantys mikroorganizmai kelia didelį susidomėjimą, nes jų fermentai gali būti panaudoti biosintezės reakcijoms ir gauti junginius, kurių chemi-nė sintezė yra sudėtinga ir brangi. Iki šiol pirazinų, ypač tetrametilpirazino, skaidymas ir jo metaboliniai keliai yra labai menkai ištirti.


2013 m. birželio 28 d. Simonas Kutanovas apgynė disertaciją „Tetrametilpirazino skaidymo Rhodococcus sp. TMP1 bakterijose tyrimas“ (darbo vadovas dr. R. Meškys). Pagrindiniai tyrimo rezultatai paskelbti straipsnyje „Applied and Environmental Micro-biology“ žurnale (S. Kutanovas ir kt. (2013) Appl. Environ. Microbiol. 79, 3649). Šioje publikacijoje pirmą kartą aprašytos aerobinio tetrametilpirazino skaidymo reakcijos ir rekonstruota Rhodococcus jostii TMP1 tetrametilpirazino katabolizmo seka – pirmasis patvirtintas alkilpirazinų skaidymo kelias bakterijose (2 pav.).

Reikėtų pažymėti, kad šis tyrimas buvo įvertintas Nature grupės žurnale (C. Good-man. Making the cut. (2013) Nature Chemical Biology 9, 348 doi:10.1038/nchem-bio.1262), nurodant jį kaip įdomų ir dėmesio vertą laimėjimą.

B i o k at a l i z at o r i ų a t r a n k a , k ū r i m a s i r t y r i m a s

Vykdant LMT finansuojamą mokslininkų grupių projektą „Baeyer-Villiger monooksi-genazių atrankos ir biosintezės metodų kūrimas“ (vadovas dr. R. Meškys) buvo kuriami nauji fermentų atrankos metodai bei identifikuojamos naujos oksidoreduktazės.

Vykdant LMT finansuojamos programos „Sveikas ir saugus maistas“ projektą „Nau-jo tipo prebiotinių oligosacharidų kūrimas termofilinių fermentų pagalba“ (projekto va-dovė dr. N. Kuisienė, VU GMF) buvo sukurti ksilooligosacharidų sintezės ir biokonver-sijos metodai, naudojant rekombinantines ksilanazes ir nuo PQQ priklausomą aldozių dehidrogenazę.

2013 m. skyriuje pradėtas vykdyti visuotinės dotacijos projektas „Keiskis arba mirk: oksidoreduktazių perkonstravimas (CHORD)“ (vadovas dr. R. Meškys), kurio tikslas – tikslingai atrinkti, kurti ir panaudoti piridino žiedą atakuojančias oksigena-zes. Vykdant šį projektą sukaupta naujos unikalios informacijos apie N-heterociklinių junginių katabolizme dalyvaujančius genus ir fermentus. Pirmą kartą identifikuotas

2 pav. Apibendrintas tetrametilpirazino (TTMP) katabolizmo kelias Rhodococcus jostii TMP1 bakterijose. TTMP (1), (Z)-N,N’-(but-2-ene-2,3-diil)diacetamidas (2), N-(3-oksobutan-2-il)acetamidas (3), N-(3-hidroksibutan-2-il)acetamidas) (4), 3-amino-2-butanolis (5). Punktyrinės rodyklės žymi hipotetines reakcijas. Raudonai aprėminta unikalios monooksigenazės katalizuojama reakcija


5-hidroksipikolino rūgšties 2-monooksigenazės genas. Pirmą kartą identifikuotas 2-hi-droksipiridino katabolizmą (per 2,5-dihidroksipiridiną) koduojantis operonas. Pirmą kartą parodyta, kad 2-hidroksipiridiną skaidantis mikroorganizmas gali konvertuoti įvairius 2-hidroksipiridino ir 2-aminopiridino darinius, atrankiai hidroksilindamas penktoje padėtyje. Be to, tokios bakterijos gali būti panaudotos N-oksidų sintezei. Pa-rodyta, kad dėl savo regioselektyvumo ir švelnių katalizės sąlygų hidroksilintų piridino darinių sintezė, naudojant intaktines heterociklinius junginius skaidančių mikroorga-nizmų ląsteles, yra patraukli organinei sintezei.

Biokatalizatorių tyrimai buvo vykdyti ir bendrovės „Bayer Technology Service GmbH“ užsakymu.

B e s t u b u r i ų ž a r ny n o m i k r o b i o m o s t y r i m a i

Vykdant LMT finansuojamos programos „Lietuvos ekosistemos: klimato kaita ir žmogaus poveikis“ projektą „Invazinių rūšių adaptacija ir jų poveikis įvairaus sudėtingumo van-dens ekosistemoms“ (projekto vadovas dr. K. Arbačiauskas, Gamtos tyrimų centras) buvo tiriama plačiažnyplio vėžio (Astacus astacus) ir invazinio rainuotojo vėžio (Orconectes li-mosus) žarnyno mikroorganizmų įvairovė. Buvo nustatyta daugiau kaip 130 000 16S RNR koduojančių sekų. Atlikus jų analizę buvo patvirtinta išvada, kad rainuotasis vėžys yra naujos simbiontų grupės šeimininkas. Filogenetinė analizė rodo, kad VI grupės bakteri-jos priklauso naujai mikoplazmų grupei, giminingai mikoplazmoms, rastoms vėžiagyvių ir žuvų žarnyne. Be to, reikėtų pažymėti, kad VI grupės bakterijų nepavyko aptikti pla-čiažnyplio vėžio žarnyne, o rainuotojo vėžio žarnyne jos sudaro apie 44 % visų nustatytų mikroorganizmų. Astacus astacus specifiniai mikroorganizmai formuoja IV grupę, kurios atstovų nepavyko identifikuoti rainuotojo vėžio žarnyne. Kitos identifikuotos bakterijų rūšys buvo būdingos ir vienai, ir kitai vėžio rūšiai. Tolesniuose tyrimuose bus bandoma nustatyti, ar tokia mikroorganizmų sudėtis yra susijusi su invazinės rūšies plitimu.

Mo d i f i k u o t ų j ų n u k l e o t i d ų m e t a b o l i z m o t y r i m a i

Vienas svarbiausių genų raiškos etapų – mRNR dekodavimas ribosomose. Šiame pro-cese, be kitų svarbių biologinių komponentų, dalyvauja ir tRNR, kurių antikodonai at-pažįsta kodono tripletus ir įjungia tam tikras aminorūgštis. Ribonukleotidai yra gausiai ir skirtingai modifikuojami po tRNR genų transkripcijos visuose organizmuose. Nuo šių modifikacijų ar jų kombinacijų priklauso transliacijos tikslumas ir efektyvumas, taip sukuriamas dar vienas genų raiškos reguliavimo lygis. Šiuo metu nustatyta daugiau nei 100 skirtingų tRNR modifikacijų. tRNR modifikuojančių fermentų biochemija, modi-fikuotųjų ribonukleozidų anabolizmo (biosintezės) keliai bei modifikuotų tRNR svarba reguliaciniuose procesuose tiriami jau daugiau nei 60 metų (> 2 000 publikacijų). tRNR


skaidymas ląstelėse iki ribonukleotidų yra bent jau pradėtas tirti, o apie tolesnį modifi-kuotų ribonukleotidų katabolizmą beveik nieko nėra žinoma. Vykdant LMT finansuo-jamą proveržio idėjų projektą „Modifikuotųjų ribonukleotidų apykaitos paradoksas“ (projekto vadovas dr. R. Meškys), pirmą kartą parodyta, kad gamtoje egzistuoja įvairūs iki šiol nežinoti modifikuotųjų nukleozidų ar jų bazių katabolizmo keliai, o dirvožemio mikroorganizmų bendrijos sugeba skaidyti 2-tiouracilą, 2,4-diaminopirimidiną, 2-tio-citoziną, izobarbitūro rūgštį, dihidrouracilą, 1- ir 7-metilguaniną ir 4-tiouracilą.

Vykdant LMT finansuojamą mokslininkų grupių projektą „tRNR modifikavimo ke-liai – fermentų evoliucijos atspindys“ (vadovas dr. J. Urbonavičius) buvo tiriami viozino biosintezės archėjose keliai (3 pav.).

3 pav. Viozino darinių biosintezės keliai


Atlikta klonuotų šešių archėjų genų, galbūt dalyvaujančių viozino darinių biosinte-zėje, raiškos E. coli ląstelėse analizė. Visi šeši baltymai buvo išgryninti iki > 95 % grynu-mo Ni jonų afininės chromatografijos būdu. Buvo nustatytas keturių iš šešių išgrynintų baltymų fermentinis aktyvumas.

Bendradarbiavimas

2013 m. skyriuje lankėsi dr. Henri Grosjean (Molekulinės genetikos centras, Paryžius), buvo aptariami modifikuotųjų nukleotidų metabolizmo tyrimai. Projektinėse veiklose glaudžiai bendradarbiaujama su VU Gamtos mokslų fakultetu (prof. dr. E. Sužiedėlie-nė, dr. S. Serva, dr. N. Kuisienė), VU Biotechnologijos institutu (dr. D. Matulis), Gamtos tyrimų centru (dr. K. Arbačiauskas, dr. E. Servienė). Skyrius palaiko glaudžius ryšius su Lundo universiteto (Švedija) Fizikinės chemijos fakultetu (prof. Tommy Nylander), Mak-so Planko sausumos mikrobiologijos institutu, Marburgas (dr. Sonia Albers).

P R O T E O M I K O S C E N T R A S

Tel. (8 5) 272 91 87

Vedėjas – dr. Mindaugas VALIUS


Pirmoje eilėje: T. Akopova, D. Kučiauskas, M. Ger, N. Šumilova, A. Androšiūnaitė. Antroje eilėje: M. Narmuntas, M. Valius, A. Kaupinis, K. Žemaitis


Mokslo darbuotojai

• Mokslo darbuotojai – dr. Mindaugas Valius, dr. Algirdas Kaupinis• Jaunesnioji mokslo darbuotoja dr. Marija Ger

Doktorantai

Dalius Kučiauskas, Austėja Androšiūnaitė, Zigmantas Žitkus

Specialistai

Tatjana Akopova

Studentai

Nadežda Šumilova, Matas Narmuntas, Kristijonas Žemaitis, Nerijus Raicevičius


Skyriuje 2013 m. buvo vykdoma VU Senate patvirtintos MTEP programos „Signaliniai keliai ir epigenetinis reguliavimas navikinėse ir kamieninėse ląstelėse“ tema „Euka-riotinių ląstelių proliferacijos, diferenciacijos bei apoptozės reguliavimo molekuli-nių mechanizmų tyrimai (2011–2015)“, vadovė – prof. dr. R. Navakauskienė.

Proteomikos centras turi visą reikiamą kompleksinę įrangą ir žmogiškuosius išteklius atlikti didelio pajėgumo kiekybinę proteominę analizę. 2013 m. buvo pradėtas naudoti vie-nas moderniausių šiuo metu pasaulyje masių spektrometras HDMS Synapt G2 (Waters, Jungtinė Karalystė) ir atlikta nemažai giluminės proteomos analizių vykdant du projektus („Biotechnologija ir biofarmacija: fundamentiniai ir taikomieji tyrimai“ ir „Molekuliniai chinonų ir polifenolių toksiškumo ir priešnavikinio aktyvumo mechanizmai: fermentinės redokso reakcijos, citotoksiškumas, signalo perdavimas ir proteomika“).

Ištirtos radiacijai jautrių ir atsparių žmogaus krūties naviko linijų MCF7 (sukurtos prof. dr. K. Sužiedėlio laboratorijoje VU Onkologijos institute) giluminės proteomos. Identifikuota daugiau kaip 7 000 baltymų ir nustatyti jų kiekiai pirminėje ląstelių lini-joje bei radiacijai atsparioje MCF7 linijoje. Nustatyta daugiau kaip 500 baltymų, kurių kiekis šiose linijose skyrėsi. Atlikta šių baltymų bioinformatinė analizė ir nustatytos baltymų grupės (klasteriai) pagal jų anotuotas funkcijas, biologinius procesus, lokali-zaciją ląstelėje ir kt. savybes. Visa tai leido išryškinti procesus, kurie galbūt yra pakitę radiacijai atspariose ląstelėse. Pavyzdžiui, nustatyta daug baltymų, kurie susiję su ląs-telių judėjimu ir proliferacija. Patikrintos šių ląstelių citoskeleto organizacijos ir jų au-gimo charakteristikos, kurios, kaip ir prognozuota, buvo pakitusios. Darbas tęsiamas, tikimasi atrasti naujus procesus ir juos lemiančius baltymus, kurie sąlygoja žmogaus krūties naviko ląstelių atsparumą radiacijai ir kurie gali būti terapiniai taikiniai bei pro-gnostiniai biožymenys.


Radiacijai atsparių ląstelės baltymų klasterinės analizės programa STRING pavyzdys

Giluminė kiekybinė proteoma gali būti panaudota nustatant ir atsparumo chemote-rapijai molekulinius mechanizmus bei atrandant prognostinius tokio atsparumo žyme-nis. Tirtas eksperimentinio priešnavikinio preparato (II pakopos klinikiniai tyrimai) 2,5-di(aziridin-1-il)-3-(hidroksimetil)-6-metilcikloheksa-2,5-dieno-1,4-dionas (RH1) poveikis jam jautrioms ir atsparioms žmogaus promiocitinės leukemijos HL60 linijoms bei jautrioms ir atsparioms pelės hepatomos MH22A ląstelių linijoms. Kaip ir atspa-rių radiacijai linijų atveju, atlikta giluminė kiekybinė šių linijų palyginamoji proteomų analizė: identifikuoti baltymai, kurių ekspresija skyrėsi 1,5 karto ir daugiau. Sudaryta tokių baltymų metaduomenų bazė, atlikta jų bioinformatinė analizė ir nustatytos bal-tymų, dalyvaujančių tam tikruose procesuose, grupės. Visa tai leido HL60 ir MH22A ląstelių linijose rasti panašias ir skirtingas baltymų grupes, kurios galbūt sąlygoja atspa-rumą RH1 vaistui. Toliau bus atliekamas šių baltymų validavimas daugialypių reakcijų


stebėsenos masių spektrometrijos metodu (angl. Multiple Reaction Monitoring, MRM) ir bus siekiama patvirtinti naujai atrastų biologinių procesų vaidmenį atsparumui įprastiniais metodais.

Proteominės analizės metu gauti diagnostiniai bei gydymo prognozės baltymai žy-menys gali būti panaudoti naujiems nanovaistams ir nanodetekcijos priemonėms kurti. 2013 m. buvo tęsiami didelio fluorescencijos našumo nanodarinių – kvantinių taškų – tyrimai. Nustatyta, kad nemodifikuoti kvantiniai taškai patenka į ląsteles endocitozės būdu, o juos mikroinjekavus į ląsteles, jie nesikaupia vezikulėse (Damalakienė ir kt. (2013) Int. J. Nanomed. 8, 555; bendradarbiavimo projektas su prof. habil. dr. R. Ro-tomskiu, VU Onkologijos institutas). Taip pat toliau buvo tęsiami projekto „Specializuotų nanodarinių kūrimas ir charakterizavimas ankstyvai navikų diagnostikai“ (vadovas dr. M. Valius) darbai nustatant, kaip kvantinių taškų paviršius lemia jų patekimo į ląsteles mechanizmus ir jų biologinius povei-kius. Nustatyta, kad kvantiniai taškai, kurių paviršius nėra modifikuotas, patenka nuo kaveolino / lipidinių raftų priklausoma endocitoze, kerta ankstyvųjų vezikulių kompartmentą ir kaupiasi multivezikuliniuose kūneliuose bei slopina ląstelių migraciją, chemotaksį. O kovalentiškai modifikavus kvantinius taškus augimo faktoriumi PDGF, jie patenka į ląsteles nuo klatrino priklausoma endocitoze, kerta ankstyvųjų vezikulių kompartmen-tą, multivezikulinius kūnelius ir kaupiasi lizosomose bei aktyvina PDGF receptorių ir ląstelių mitogenezę (Karabanovas ir kt. (2014) J. Biomed. Nanotechnol. 10, 775). Toles-niuose tyrimuose bus panaudotos šios kvantinių taškų savybės kuriant atrankiai vėži-nes ir atsparias terapijai ląsteles atpažįstančias sistemas.

Sveikos ir navikinės ląstelės gyvena trimatėse struktūrose, kurios sudaro audinius, o šie – organus. Maža to, tarpląstelinis matriksas ir ląstelių išsidėstymo erdvėje geome-trija formuoja mikrostruktūras, reguliuojančias molekulių gradientus, kurie veikia au-dinių vystymąsi. Deja, bet mūsų žinios apie ląstelės funkcionavimą daugiausia remiasi tyrimais, kurie atliekami naudojant dviejų dimensijų ląstelių kultūrų modelius. Kaip he-terogeninė trijų dimensijų aplinka (geometrija) veikia sveikų ir vėžinių ląstelių gyveni-mą? Tai galima suprasti tik sukūrus tokią struktūrų formavimo technologiją, kuri leistų pasirinktinai keisti jų geometriją ir atrankiai dekoruoti (kovalentiškai modifikuoti) jas

Kvantinių taškų patekimo į ląsteles mechanizmai ir jų biologinis poveikis


baltymais reguliatoriais. Bendradarbiaujant su UAB „Altechna“ ir VU Lazerinių tyrimų centru buvo sukurta tokia technologija (projektas „Biologiškai aktyvios tvarkingos er-dvinės struktūros audinių molekulinei bioinžinerijai sukūrimas“ (BIO-MATRIX), dar-bo grupės vadovas dr. M. Valius). Ji remiasi dvifotonio lazerio indukuota biomatrikso polimerizacija (atliekama VU Lazerinių tyrimų centre, dr. M. Malinauskas) ir vėlesne lazerine preaktyvacija tam tikrų linkerinių molekulių pasirinktinose biomatrikso vieto-se, kurios leidžia kovalentiškai sujungti biologiškai aktyvų baltymą – augimo faktorių. Parodytas tokio matrikso veikimas: ląstelės, aplipusios matriksą, gavo augimo signalą selektyvioje vietoje. Ši technologija, ją vėliau ištobulinus, leis dekoruoti matriksą pasi-rinktose vietose keliais biologiškai aktyviais baltymais. Šiuo metu vyksta šios technolo-gijos tarptautinio patento paraiškos rengimo darbai.

Skyriaus teikiamos proteominių tyrimų paslaugos

Proteomikos centras vienintelis Lietuvoje teikia didelės apimties baltymų identifikavi-mo, de novo sekos nustatymo, posttransliacinių modifikacijų nustatymo paslaugas.

Šiais metais atlikome daugiau kaip 800 proteominių matavimų vidaus ir išorės vartotojams. Iš jų galima paminėti VU Biochemijos institutą (dr. R. Meškys, prof. dr. R. Navakauskienė, prof. habil. dr. V. Laurinavičius), VU Biotechnologijos institutą (dr. R. Slibinskas, dr. A. Žvirblienė, dr. G. Vilkaitis), VU Gamtos mokslų fakulteto Mole-kulinės biologijos ir biochemijos katedrą (prof. dr. V. Kirvelienė, prof. dr. E. Sužiedė-lienė), VU Onkologijos institutą (prof. dr. K. Sužiedėlis), Lietuvos sveikatos mokslų universiteto Neuromokslų institutą (prof. dr. V. Borutaitė), „Thermo Fisher Scientific“ (D. Mažeika).

Dr. M. Ger ir dr. A. Kaupinis atlieka proteominius tyrimus MALDI TOF/TOF ir HDMS Synapt G2 masių spektrometrais

P U B L I K A C I J O S 51

Proteomikos centro darbuotojai (dr. M. Ger, dr. A. Kaupinis ir dr. M. Valius) atliko proteominius fago baltymų tyrimus, kurių rezultatus Molekulinės mikrobiologijos ir bi-otechnologijos skyriaus (dr. R. Meškys) mokslininkai panaudojo bendroje publikacijoje (Šimoliūnas ir kt. (2013) Plos ONE 8, e60717).

PUBLIK ACIJOS

Instituto mokslininkai 2013 m. paskelbė 32 mokslines publikacijas periodiniuose lei-diniuose, įtrauktuose į TR WoS (Thomson Reuters Web of Science) duomenų bazę ir turinčiuose cituojamumo rodiklius. Pažymėtini šie gerą cituojamumo rodiklį (pagal TR JCR 2012 (Thomson Reuters Journal Citation Reports)) turintys ir esantys pirmame TR JCR mokslo kategorijos kvartilyje (Q1) žurnalai – „Langmuir“ (4,187), „Journal of Neu-rochemistry“ (3,973), „Soft Mater“ (3,909), „Plos One“ (3,730), „Applied and Environ-mental Microbiology“ (3,678), „Journal of Nanomedicine“ (3,463), „Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems“ (2,291). Straipsniai buvo skelbti įvairiuose žurnaluose, priklausančiuose 57-ioms skirtingoms mokslo kategorijoms. Daugiausia publikuota šių mokslo kategorijų žurnaluose: daugiadisciplinė chemija (5), fizikinė chemija (4), bio-chemija ir molekulinė biologija (3), analitinė chemija (3), daugiadiscipliniai mokslai (3), tarpdisciplininis matematikos taikymas (3). Daugiausia mokslinių darbų 2013 m. paskelbė šie instituto mokslininkai: dr. G. Valinčius (5), habil. dr. J. Kulys (4), dr. R. Meš-kys (4), dr. R. Budvytytė (4).

Mokslo straipsniai periodiniuose leidiniuose, įtrauktuose į TR WoS duomenų bazę

• Anusevičius K., R. Vaickelionienė, V. Mickevičius, G. Mikulskienė. 2013. Synthesis of bis azole, diazole, and triazole derivatives from n-(4-chloro/iodophenyl)-n-carbo-xyethyl-beta-alanine dihydrazides. Journal of Heterocyclic Chemistry 50: 309–314.

• Anusevičius Ž., H. Nivinskas, J. Šarlauskas, M.-A. Sari, J.-L. Boucher, N. Čėnas. 2013. Single-electron reduction of quinone and nitroaromatic xenobiotics by recom-binant rat neuronal nitric oxide synthase. Acta Biochimica Polonica 60: 217–222.

• Ašeris V., R. Baronas, J. Kulys. 2013. Computational modeling of bienzyme biosen-sor with different initial and boundary conditions. Informatica 24: 505–521.

• Baltriukienė D., V. Sabaliauskas, E. Balčiūnas, A. Melninkaitis, E. Liutkevičius, V. Bukelskienė, V. Rutkūnas. 2013. The effect of laser-treated titanium surface on human gingival fibroblast behavior. Journal of Biomedical Materials Research A. doi: 10.1002/jbm.a.34739


• Baronas R., J. Kulys, A. Žilinskas, A. Lančinskas, D. Baronas. 2013. Optimization of the multianalyte determination with biased biosensor response. Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems 126: 108–116.

• Budvytytė R., M. Mickevičius, D. J. Vanderah, F. Heinrich, G. Valinčius. 2013. Mo-dification of tethered bilayers by phospholipid exchange with vesicles. Langmuir 29: 4320–4327.

• Budvytytė R., M. Plečkaitytė, A. Žvirblienė, D. J. Vanderah, G. Valinčius. 2013. Reconstitution of cholesterol-dependent vaginolysin into tethered phospholipid bi-layers: implications for bioanalysis. PLOS ONE. 8: e82536

• Budvytytė R., G. Valinčius, G. Niaura, V. Voiciuk, M. Mickevičius, H. Chapman, H. Z. Goh, P. Shekhar, F. Heinrich, S. Shenoy, M. Losche, D. J. Vanderah. 2013. Structure and properties of tethered bilayer lipid membranes with unsaturated an-chor molecules. Langmuir 29: 8645–8656.

• Čeksterytė V., B. Kurtinaitienė, J. Balžekas. 2013. Pollen diversity in honey collected from Lithuania’s protected landscape areas. Proceedings of the Estonian Academy of Sciences, 62: 277–282.

• Dalgedienė I., R. Lasickienė, R. Budvytytė, G. Valinčius, R. Morkūnienė, V. Boru-taitė, A. Žvirblienė. 2013. Immunogenic properties of amyloid beta oligomers. Jour-nal of Biomedical Science 20: 10.

• Damalakienė L., S. Bagdonas, V. Karabanovas, M. Valius, R. Rotomskis. 2013. Intra-cellular distribution of nontargeted quantum dots after natural uptake and microin-jection. International Journal of Nanomedicine 8: 1–14.

• Danilevičius P., S. Rekštytė, E. Balčiūnas, A. Kraniauskas, R. Širmenis, D. Baltriu-kienė, V. Bukelskienė, R. Gadonas, V. Sirvydis, A. Piskarskas, M. Malinauskas. 2013. Laser 3D micro/nanofabrication of polymers for tissue engineering applications. Optics and Laser Technology 45: 518–524.

• Ivanec-Goranina R., J. Kulys. 2013. Effects of rhamnolipid biosurfactant JBR425 and synthetic surfactant Surfynol465 on the peroxidase-catalyzed oxidation of 2-na-phthol. Journal of Environmental Sciences-China 25: 1431–1440.

• Jančienė R., A. Vektarienė, G. Mikulskienė, T. Javorskis, G. Vektaris, A. Klima-vičius. 2013. A combined experimental and theoretical study of the synthesis of quinazolino[3,2-a][1,5]benzodiazepin-13-ones. ARKIVOC 4: 57–75.

• Kalvelytė A., N. Krestnikova, A. Stulpinas, V. Bukelskienė, D. Bironaitė, D. Bal-triukienė, A. Imbrasaitė. 2013. Long-term muscle-derived cell culture: multipoten-cy and susceptibility to cell death stimuli. Cell Biology International 37: 292–304.

P U B L I K A C I J O S 53

• Karvelis L., R. Gasparavičiūtė, A. Klimavičius, R. Jančienė, J. Stankevičiūtė, R. Meškys. 2013. Pusillimonas sp. 5HP degrading 5-hydroxypicolinic acid. Biode-gradation DOI 10.1007/s10532-013-9636-3.

• Kocherbitov V., J. Latynis, A. Misiūnas, J. Barauskas, G. Niaura. 2013. Hydration of lysozyme studied by Raman spectroscopy. Journal of Physical Chemistry B. 17: 4981–4992.

• Kulys J., I. Bratkovskaja, V. Ašeris, R. Baronas. 2013. Electrochemical peroxidase-catalase Clark-type biosensor: computed and experimental response. Electroanaly-sis DOI: 10.1002/elan.201300070

• Kutanovas S., R. Rutkienė, G. Urbelis, D. Tauraitė, J. Stankevičiūtė, R. Meškys. 2013. Bioconversion of methylpyrazines and pyridines using novel pyrazines-degra-ding microorganisms. Chemija 24: 67–73.

• Kutanovas S., J. Stankevičiūtė, G. Urbelis, D. Tauraitė, R. Rutkienė, R. Meškys. 2013. Identification and characterization of tetramethylpyrazine catabolic pathway in Rhodococcus jostii TMP1. Applied and Environmental Microbiology 79: 3649–3657.

• Laurinavičius V., J. Razumienė, V. Gurevičienė. 2013. Bio-electrochemical con-version of urea on carbon black electrode and application. IEEE Sensors Journal 6: 2208–2213.

• Marcinkevičienė L., R. Vidžiūnaitė, D. Tauraitė, R. Rutkienė, I. Bachmatova, M. Morkūnas, J. Razumienė, V. Časaitė, R. Meškienė, J. Kulys, R. Meškys. 2013. Characterization of laccase from Coriolopsis byrsina GRB13 and application of the enzyme for synthesis of redox mediators. Chemija 24: 48–58.

• Meškauskas T., F. Ivanauskas, V. Laurinavičius. 2013. Degradation of substrate and/or product: mathematical modeling of biosensor action. Journal of Mathematical Chemistry 51: 2491–2502.

• Morkūnienė R., A. Žvirblienė, I. Dalgedienė, P. Čižas, S. Jankevičiūtė, G. Baliulytė, R. Jokubka, M. Jankunec, G. Valinčius, V. Borutaitė. 2013. Antibodies bound to Aβ oligomers potentiate the neurotoxicity of Aβ by activating microglia. Journal of Neurochemistry 126: 604–615.

• Razumienė J., V. Gurevičienė, I. Šakinytė, J. Barkauskas, K. Petrauskas, R. Baro-nas. 2013. Modified SWCNTs for reagentless glucose biosensor: electrochemical and mathematical characterization. Electroanalysis 25: 166–173.

• Skakauskas V., P. Katauskis, R. Šimkus, F. Ivanauskas. 2013. Phenomenological mo-del of bacterial aerotaxis with a negative feedback. Nonlinear Analysis: Modelling and Control 18: 227–249.


• Strazdaitė-Žielienė Ž., A. Zajančkauskaitė, L. Kalinienė, R. Meškys, L. Truncaitė. 2013. A mutation in the gene for polynucleotide kinase of bacteriophage T4 K10 affects mRNA processing. Archives of Virology. DOI 10.1007/s00705-013-1800-x.

• Šarlauskas J., A. Nemeikaitė-Čėnienė, L. Misevičienė, K. Krikštopaitis, Ž. Anu-sevičius, N. Čėnas. 2013. Redox properties and prooxidant cytotoxicity of a neu-roleptic agent 6,7-dinitrodihydroquinoxaline-2,3-dione (DNQX). Acta Biochimica Polonica 60: 227–231.

• Šimkus R., R. Baronas, Ž. Ledas. 2013. A multi-cellular network of metabolically active E. coli as a weak gel of living Janus particles. Soft Matter 9: 4489–4500.

• Šimoliūnas E., L. Kalinienė, L. Truncaitė, A. Zajančkauskaitė, J. Staniulis, A. Kau-pinis, M. Ger, M. Valius, R. Meškys. 2013. Klebsiella phage vB_KleM-RaK2 – a giant singleton virus of the family Myoviridae. PLoS One 8: e60717.

• Zimkus A., A. Misiūnas, L. Chaustova. 2013. Li+ effect on the cell wall of the yeast Saccharomyces cerevisiae as probed by FT-IR spectroscopy. Central European Jour-nal of Biology 8: 724–729.

• Vaickelionienė R., V. Mickevičius, G. Mikulskienė. 2013. Synthesis and characteri-zation of 4-substituted 1-(4-halogenophenyl)pyrrolidin-2-ones with azole and azine moieties. Heterocycles 87: 1059–1074.

Mokslo straipsniai kitose tarptautinėse duomenų bazėse referuojamuose leidiniuose

• Araminaitė V., R. Šimkūnaitė-Rizgelienė, V. Žalgevičienė, V. Bukelskienė, J. Tutku-vienė. 2013. Nutritional peculiarities during the prenatal period and physical status of the offspring: a pilot experimental study. Acta Medica Lituanica 20: 13–18.

• Asakavičiūtė R., Z. Maknickienė, R. Jančienė, T. Javorskis. 2013. 1,5-Pakeistų 1,3,4,5-tetrahydro-2H-1,5-benzdiazepin-2-ono darinių poveikis siauralapių lubi-nų (Lupinus angustifolius L.) augimui ir produktyvumui. Cheminė technologija 63: 21–27.

• Krikštopaitis K., L. Misevičienė, Ž. Anusevičius, S. Zeman, A. Elbeih, N. Čėnas, H. Nivinskas, V. Miliukienė, M. Talaikis, J. Šarlauskas. 2013. Cyclic nitroamines: investigation of their electrochemical properties, cytotoxicity and enzymatic re-actions. Proceedings of the 16th Seminar on New Trends in Research of Energetic Materials. p. 735–743.

• Ledas Ž., R. Baronas, R. Šimkus. 2013. Computational modeling of luminous bacte-ria self-organization on the cylindrical container side surface. Computational Scien-ce and Techniques 1: 103–111.

P R O J E K T A I 55

• Meškauskas T., F. Ivanauskas, V. Laurinavičius. 2013. Numerical modeling of multi-layer biosensor with degrading substrate and product. In: CD-ROM Proceedings of 8 th EUROSIM Congress on Modelling and Simulation. p. 24–29.

• Razumienė J., I. Šakinytė, T. Kochane, S. Mačiulytė, A. Strakšys, S. Budrienė, J. Bar-kauskas. 2013. Carbon electrode based urea sensor – modification of graphite and new polymeric carriers for enzyme immobilization. Proceedings of the International Conference on Biomedical Electronics and Devices. p. 197–201.

• Šarlauskas J. 2013. Preparation and properties of 6,7,8,9-tetranitro-3,4-dihy-dro-2H-1,5-benzodiazepine (TNDX), a potential new high energy material. Pro-ceedings of the 16th Seminar on New Trends in Research of Energetic Materials. p. 915–926.

PROJEK TAI

Instituto mokslininkai 2013 m. dalyvavo įvairiose tarptautinių bei nacionalinių mokslo programų ir projektų vykdymo veiklose.

2013 m. buvo pasirašytos ES struktūrinių fondų finansuojamos Žmogiškųjų išteklių plėtros veiksmų programos sutartys dėl mokslinio projekto „Miniatiūrizuoti fosfolipidi-niai biojutikliai – „MiniFOB“ (vadovas dr. G. Valinčius) įgyvendinimo už 2 757 338 Lt ir mokslinio projekto „Keiskis arba mirk: oksidoreduktazių perkonstravimas“ (vado-vas dr. R. Meškys) įgyvendinimo už 999 857,31 Lt. Toliau buvo tęsiami šios programos projektų „Molekuliniai chinonų ir polifenolių toksiškumo ir priešnavikinio aktyvumo mechanizmai: fermentinės redokso reakcijos, citotoksiškumas, signalo perdavimas ir proteomika“ (vadovas habil. dr. N. Čėnas) ir „Biotechnologija ir biofarmacija: funda-mentiniai ir taikomieji tyrimai“ (veiklų vadovės prof. dr. R. Navakauskienė ir dr. J. Ra-zumienė) veiklų darbai.

Instituto mokslininkai dalyvavo Lietuvos mokslo tarybos finansuojamų nacionalinių mokslo programų „Sveikas ir saugus maistas“, „Lietuvos ekosistemos: klimato kaita ir žmogaus poveikis“, „Lėtinės neinfekcinės ligos“ ir kitų priemonių projektuose. 2013 m. buvo tęsiamas Mokslo, inovacijų ir technologijų agentūros (MITA) finansuojamas Pra-moninės biotechnologijos plėtros programos projektas. 2013 m. šiems tyrimams vykdy-ti Institutas gavo 1 168,8 tūkst. Lt.


Tarptautiniai projektai ir programos

• ES Mokymosi visą gyvenimą programa (LLP), Leonardo da Vinci projektas „Food Industry-Food Legislation, Impact Analysis, Training and Cooperation Network in Europe-E-Learning“ (Maisto pramonė – maisto įstatymai, poveikio analizė, mo-kymų ir bendradarbiavimo tinklas Europos e. mokymų sistemoje), 2012-1-TR1-LEO05-35116.

Koordinatorius Gaziantepo universitetas, Turkija. Dalyviai: Vokietija, Lietuva, Ru-munija, Bulgarija. Lietuvos dalies vadovas prof. habil. dr. V. Laurinavičius. 2012–2014 m. Projekto vertė 286 850 eurų. Instituto dalis 110 486 Lt.

COST veikla• CM1106 „Chemical approaches to targeting drug resistance in cancer stem cells

(StemChem)“ (Cheminių metodų taikymas siekiant įveikti vėžinių kamieninių ląs-telių atsparumą vaistams). Koordinatorius Universita degli Studi di Milano, Italija. Lietuvos atstovės dr. R. Navakauskienė ir dr. V. Borutinskaitė. 2012–2015 m.

• CM0804 „Chemical Biology with Natural Products“ (Gamtinių junginių cheminė biologija). Koordinatorius Institut fur Organische Chemie, Universitat Tubingen, Vo-kietija. Lietuvos atstovė dr. D. Tauraitė. 2009–2013 m.

Nacionaliniai projektai

Europos socialinio fondo agentūros administruojami projektai

ES struktūrinės paramos priemonė „Aukšto tarptautinio lygio mokslinių tyrimų skatinimas“

• „Miniatiūrizuoti fosfolipidiniai biojutikliai „MiniFOB“, vadovas dr. G. Valinčius, 2013–015 m. Projekto vertė 2 757 338 Lt.

ES struktūrinės paramos priemonė „Mokslinių tyrimų ir eksperimentinės plėtros veiklų vykdymas pagal nacionalinių kompleksinių programų tematikas“

• „Biotechnologija ir biofarmacija: fundamentiniai ir taikomieji tyrimai“, va-dovas K. Sasnauskas (Biotechnologijos institutas). 2012–2015 m. Projekto vertė 4 926 352 Lt.– veikla „Eukariotinių ląstelių molekuliniai vyksmai: technologiniai ir medicininiai

aspektai“, temos vadovė prof. R. Navakauskienė, – veikla „Biokatalizatorių ir biokatalizinių procesų kūrimas angliavandenių biokon-

versijai“, temos vadovė dr. J. Razumienė.

P R O J E K T A I 57

Lietuvos mokslo tarybos administruojami projektai

ES struktūrinės paramos priemonė „Parama mokslininkų ir kitų tyrėjų mokslinei veiklai (visuotinė dotacija)“

• „Keiskis arba mirk: oksidoreduktazių perkonstravimas (CHORD)“, mokslinis va-dovas dr. R. Meškys. 2013–2015 m. Projekto vertė 999 857,31 Lt.

• „Molekuliniai chinonų ir polifenolių toksiškumo ir priešnavikinio aktyvumo me-chanizmai: fermentinės redokso reakcijos, citotoksiškumas, signalo perdavimas ir proteomika“, mokslinis vadovas habil. dr. N. Čėnas. 2011–2015 m. Projekto vertė 1 586 661 Lt.

Nacionalinė mokslo programa „Lėtinės neinfekcinės ligos“

• „Leukemijos kompleksinis molekulinių persitvarkymo biožymenų tyrimas“, vado-vė dr. R. Navakauskienė, 2012–2014 m. Projekto vertė 577,7 tūkst. Lt.

• „Molekuliniai Alzheimerio ligos patogenezės mechanizmai“, Instituto dalies vado-vas dr. G. Valinčius (projekto vykdytojas LSMU, vadovė dr. R. Morkūnienė), 2012–2014 m. Projekto vertė 968,7 tūkst. Lt.

Nacionalinė mokslo programa „Sveikas ir saugus maistas“

• „Bičių produktų, praturtintų augaliniais komponentais, sudėties ir savybių tyri-mas“, vadovė dr. B. Kurtinaitienė. 2012–2015 m. Projekto vertė 675,9 tūkst. Lt.

• „Patogeninių bakterijų detekcija maisto grandinėje molekuliniais metodais“, Ins-tituto dalies vadovas dr. R. Meškys (projekto vykdytojas VU GMF, vadovė dr. E. Su-žiedėlienė). 2012–2015 m. Projekto vertė 597,2 tūkst. Lt.

• „Naujo tipo prebiotinių oligosacharidų kūrimas termofilinių fermentų pagalba“, Instituto dalies vadovas dr. R. Meškys (projekto vykdytojas VU GMF, vadovė dr. N. Kuisienė). 2011–2013 m. Projekto vertė 810 tūkst. Lt.

Nacionalinė mokslo programa „Lietuvos ekosistemos: klimato kaita ir žmogaus poveikis“

• „Invazinių rūšių adaptacija ir jų poveikis įvairaus sudėtingumo vandens ekosiste-moms“, Instituto dalies vadovas dr. R. Meškys (projekto vykdytojas Gamtos tyrimų centras, vadovas dr. K. Arbačiauskas). 2012–2014 m. Projekto vertė 974,5 tūkst. Lt.

Proveržio idėjų projektai

• „Modifikuotųjų ribonukleotidų apykaitos paradoksas“, vadovas dr. R. Meškys, 2012–2013 m. Projekto vertė 49,9 tūkst. Lt.


Mokslininkų iniciatyva vykdomų mokslinių tyrimų projektai• „Vaisiaus vandenų citologiniai, molekuliniai ir epigenetiniai tyrimai“, vadovė

dr. G. Treigytė, 2013–2015 m. Projekto vertė 343,8 tūkst. Lt.• „Baeyer-Villiger monooksigenazių atrankos ir biosintezės metodų kūrimas“, vado-

vas dr. R. Meškys, 2012–2014 m. Projekto vertė 349,2 tūkst. Lt.• „tRNR modifikavimo keliai – fermentų evoliucijos atspindys“, vadovas dr. J. Urbo-

navičius, 2012–2014 m. Projekto vertė 349,5 tūkst. Lt.

Lietuvos ir Prancūzijos integruotos veiklos programa „Žiliberas“

• „Chinonai ir nitroaromatiniai junginiai kaip subversyvūs flavohemoglobinų subs-tratai: mechanizmai ir biomedicininė reikšmė“, habil. dr. N. Čėnas, 2013–2014 m. Projekto vertė 18,7 tūkst. Lt.

Lietuvos ir Baltarusijos dvišalio bendradarbiavimo mokslo ir technologijų srityje programa

• „Tarpbaltyminės sąveikos ir redukcijos ekvivalentų pernešimo moduliatorių steroid-hidroksilazinėse sistemose charakterizavimas“, dr. Ž. Anusevičius, 2013–2014 m. Projekto vertė 17,6 tūkst. Lt.

Mokslo, inovacijų ir technologijų agentūros administruojami projektai

Pramoninės biotechnologijos plėtros 2011–2013 m. programa• „Biologiškai aktyvios tvarkingos erdvinės struktūros audinių molekulinei bioin-

žinerijai sukūrimas (BIO-MATRIX)“, Instituto dalies vadovas dr. M. Valius (pro-jekto vykdytojas UAB „Altechna“, vadovas V. Stočkus) 2012–2013 m. Projekto vertė 593,9 tūkst. Lt.

UŽSAKOMIE J I DARBAI

2013 m. buvo pasirašytos užsakomųjų darbų sutartys su keturiomis užsienio bendro-vėmis („Bayer MaterialScience AG“ ir „Bayer Technology Service GmbH“, Vokietija, Ramidus AB, Švedija, „Bapeks“ SIA, Latvija) ir atlikti įvairūs eksperimentinės plėtros darbai šių sutarčių bei kitų užsienio bendrovių („Synthon Chemicals GmbH“, Vokietija, „Admiral Chemicals“, LLC, JAV) užsakymams vykdyti. Užsakomuosius darbus atliko Bioorganinių junginių chemijos skyriaus (vad. R. Jančienė) ir Molekulinės mikrobio-logijos ir biotechnologijos skyriaus (vad. R. Meškys) mokslininkai ir tyrėjai. Iš viso 2013 m. šiems darbams vykdyti Institutas gavo 247,01 tūkst. Lt.

U Ž S A K O M I E J I D A R B A I 59

Sutartys ir užsakomieji darbai su užsienio ūkio subjektais moksliniams tyrimams ir eksperimentinei plėtrai vykdyti

• „Metagenomic gene libraries and screening for decarboxylases“ (Metagenominės bi-bliotekos ir dekarboksilazių atranka), „Bayer MaterialScience AG“, Vokietija, 2013-04-16, dr. R. Meškys, sutarties vertė 30 000 eurų.

• „Selection of enzymes through uracil auxotrophic E. coli strains“ (Fermentų selekci-ja panaudojant auksotrofinius uracilui E. coli kamienus), „Bayer Technology Service GmbH“, Vokietija, 2013-10-09, dr. R. Meškys, sutarties vertė 25 000 eurų.

• „Research in development of new methods for mesylations of diols“ (Diolių mezili-nimo metodų tyrimas), Ramidus AB, Švedija, 2013-06-21, dr. A. Palaima, sutarties vertė 7 200 eurų.

• „Research in development of new methods for monobenzylation of diols“ (Diolių monobenzilinimo metodų tyrimas), Ramidus AB, Švedija, 2013-12-16, dr. A. Palai-ma, sutarties vertė 36 000 eurų.

• „Development of synthetic method for diaminopiperazine“ (Diaminopiperazi-no sintezės metodo tyrimas), Ramidus AB, Švedija, 2013-06-05, dr. A. Palaima, 3,23 tūkst. Lt.

• „Development of viable methods for the synthesis of various organic compounds and preparation of their experimental batches“ (Įvairių organinių junginių sintezės metodų tyrimas ir eksperimentinių pavyzdžių paruošimas), „Synthon Chemicals GmbH“, Vokietija, 2013 m., dr. A. Palaima, 47,51 tūkst. Lt.

• „Development of viable methods for the synthesis of 5-amino-2-nitrobenzoic acid and preparation of its experimental batches“ (Perspektyvių metodų sukūrimas dipa-vaduotos benzoinės rūgšties dariniams sintetinti), „Bapeks“ SIA, Latvija, 2013-12-06, dr. A. Palaima, sutarties vertė 6 000 eurų.

• „Synthesis of 1,3-dithiane“ (1,3-ditiano sintezė), „Admiral Chemicals“, LLC, JAV, 2013 m., dr. A. Palaima, 3,95 tūkst. Lt.

2013 m. Institute buvo vykdomi ir Lietuvos ūkio subjektų užsakyti įvairūs moksli-nių tyrimų ir eksperimentinės plėtros darbai. Didžiausios apimties darbai buvo atlikti vykdant UAB „Fermentas“, „Altechna R&D“, UAB „Vilniaus Ventos puslaidininkiai“ ir UAB „Profarma“ užsakymus. Iš viso 2013 m. šiems darbams vykdyti Institutas gavo 288,91 tūkst. Lt.

Sutartys ir užsakomieji darbai su Lietuvos ūkio subjektais moksliniams tyrimams ir eksperimentinei plėtrai vykdyti

• ECOTOL toksiškumo / biologinio aktyvumo tyrimas, A. Berenshteyn, 5,4 tūkst. Lt, vykdytojas Biologinių modelių skyrius.


• Hemoproliferacinio aktyvumo tyrimas, UAB „Profarma“, 13,46 tūkst. Lt, vykdytojas Biologinių modelių skyrius.

• Vandens kokybės įtaka žiurkių patelėms, jų palikuonių embriogenezei ir fizinei bū-klei, UAB „Vandens tyrimai“, 1,34 tūkst. Lt, vykdytojas Biologinių modelių skyrius.

• Pantetino-4,4’-difosfato sintezė, UAB „Fermentas“, 208,12 tūkst. Lt, vykdytojas Bio-organinių junginių chemijos skyrius.

• Emulgatoriaus-soliubilizatoriaus paruošimas, UAB „Ekochemeta“, 3,63 tūkst. Lt, vykdytojas Bioorganinių junginių chemijos skyrius.

• Ištirti butilacetato ir negatyvinio ryškalo regeneravimo sąlygas bei pateikti paga-mintos produkcijos bandymines partijas, UAB „Vilniaus Ventos puslaidininkiai“, 23,56 tūkst. Lt, vykdytojas Bioorganinių junginių chemijos skyrius.

• Spektroskopiniai ir elektrocheminiai biologinių ir modelinių savitvarkių sistemų tyrimai, UAB „Altechna R&D“, 16,7 tūkst. Lt, vykdytojas Bioelektrochemijos ir biospektroskopijos skyrius.

• Paviršiuje suaktyvintos Ramano spinduliuotės padėklų taikymų tyrimai, UAB „Al-techna R&D“, 16,7 tūkst. Lt, vykdytojas Bioelektrochemijos ir biospektroskopijos skyrius.

KONFERENCIJOS, SEMINARAI

Instituto mokslininkai ir doktorantai aktyviai dalyvavo užsienyje ir Lietuvoje organi-zuotose tarptautinėse ir nacionalinėse mokslinėse konferencijose bei seminaruose. Da-lyvauta 21-oje tarptautinėje konferencijoje, jose pristatyti 32 pranešimai (žodiniai arba stendiniai). 6 nacionalinėse konferencijose pristatyti 14 pranešimų.

Žodiniai ir stendiniai pranešimai buvo pristatomi įvairiose pasaulio šalyse organi-zuojamose labai skirtingos tematikos tarptautinėse konferencijose bei seminaruose, kaip antai EMBO konferencija „Chromatin and Epigenetics“, Heidelbergas, Vokietija, 5-asis FEMS Europos mikrobiologų kongresas, Leipcigas, Vokietija, FELASA ir SECAL kon-gresas „Animal Research: Better Science from Fewer Animals“, Barselona, Ispanija, kon-ferencijos „Bio-sensing Technology“, Sitges, Ispanija, „TERMIS-EU (Tissue Engineering and Regenerative Medicine International Society)“, Stambulas, Turkija, „Protein Electron Transfer: From Fundamentals to Application for Health“, Modena, Italija, „Signalling 2013: From Structure to Function“, Jorkas, Didžioji Britanija, „Numerical Computations: Theory and Algorithms“, Falerna, Italija, „Medicinal Redox Inorganic Chemistry Confe-rence“ 2013, Erlangenas, Vokietija, 20-oji Evergreen tarptautinė fagų konferencija, Olim-pija, JAV, seminaras „New Trends in Research of Energetic Materials“, Pardubicė, Čekija, simpoziumas „Acute Promyelocytic Leukemia“, Roma, Italija, 4-oji tarptautinė kosmoso konferencija „Space Economy in the Multipolar World, 2013“, Vilnius, ir kitos.

P E D A G O G I N Ė V E I K L A 61

PEDAGOGINĖ VEIKLA

Dėstymas universitetuose

15 instituto mokslininkų keturiuose šalies universitetuose (VU, VGTU, VDU, KU) skai-tė 23 disciplinų paskaitas bei vadovavo laboratorinių darbų pratyboms bakalaurantams ir magistrantams.

Vilniaus universitete paskaitas skaitė:

• prof. habil. dr. V. Laurinavičius, „Fizikiniai ir cheminiai metodai biologijoje“ (mole-kulinės biologijos bakalauro studijos), „Šiuolaikiniai biocheminiai tyrimo metodai“ (biochemijos magistrantūra);

• prof. dr. R. Meškys, „Molekuliniai simbiozės mechanizmai“ (molekulinės mikrobio-logijos magistrantūra), „Biotechnologija“ (medicininės biologijos magistrantūra);

• dr. D. Baltriukienė, „Ląstelių technologijos (2/3)“ (molekulinės biologijos magis-trantūra);

• dr. V. Bukelskienė, „Laboratorinių (bandomųjų) gyvūnų mokslas“ (neurobiologijos, zoologijos, genetikos magistrantūros), vadovaujantis Valstybinės maisto ir veterina-rijos tarnybos sprendimu šio kurso klausytojai gauna pažymėjimus, suteikiančius teisę eksperimentuoti su gyvūnais ES šalių mokslo laboratorijose, „Ląstelių tech-nologijos (1/3)“ ir „Molekulinės biologijos modelinės sistemos (laboratorinė pelė)“ (molekulinės biologijos magistrantūra);

• dr. L. Kalinienė, „Molekulinė virusologija“ (molekulinės mikrobiologijos magistran-tūra);

• dr. A. Kaupinis, „Stuburinių zoologija“ (ekologijos bakalauro studijos);• dr. M. Valius, „Signalų molekulinė biologija“ (molekulinės biologijos magistrantūra);• J. Stankevičiūtė, „Enzimologija“ (molekulinės biologijos bakalauro studijos).

Vilniaus Gedimino technikos universitete paskaitas skaitė:

• prof. habil. dr. J. Kulys, „Pramoninė biotechnologija“ (bioinžinerijos ir nanobiotech-nologijos magistrantūra), „Biocheminė inžinerija“ (bioinžinerijos magistrantūra), „Diagnostinė nanobiotechnologija“ (nanobiotechnologijos magistrantūra),

• prof. dr. R. Navakauskienė, „Proteomika“ (bioinžinerijos magistrantūra),• dr. J. Urbonavičius, „Biochemijos pagrindai“ (bioinžinerijos bakalauro studijos),• dr. G. Valinčius, „Cheminė kinetika“ ir „Cheminė termodinamika“ (bioinžinerijos

bakalauro studijos).

Vytauto Didžiojo universitete dr. R. Meškys skaitė paskaitų kursą „Molekulinė bio-technologija“ (molekulinės biologijos ir biotechnologijos magistrantūra).


Dr. L. Kosychova Klaipėdos universitete Jūrų technikos fakultete skaitė keturis pas-kaitų kursus: „Gamtinių junginių chemija“ ir „Fizikiniai cheminiai tyrimo metodai“ (cheminės inžinerijos bakalauro studijos), „Naftos chemija ir technologija“ ir „Naftos atliekų nukenksminimo technologijos“ (cheminės inžinerijos magistrantūra).

Dr. M. Ger vadovavo VU studentų laboratoriniams darbams „Taikomoji ląstelių ir molekulinė biologija“ (molekulinės biologijos magistrantūra) ir VDU biocheminės ana-lizės magistrantams vedė seminarus „Visuminė biologinių sistemų analizė“. Dr. A. Kau-pinis vadovavo VU studentų mokomajai praktikai (ekologijos ir molekulinės biologijos bakalauro studijos), vedė biologijos bakalaurantams stuburinių zoologijos laboratori-nius darbus. Dr. R. Vidžiūnaitė Vilniaus Gedimino technikos universiteto magistran-tams (bioinžinerija) vedė inžinerinės enzimologijos laboratorinius darbus, vadovavo bakalaurantų vasaros gamybinei praktikai Institute.

Vadovavimas studentams

2013 m. Institute mokslinius tyrimus, eksperimentinius darbus ir baigiamuosius dar-bus ruošė 48 VU (biochemijos, chemijos, biofizikos, molekulinės biologijos, genetikos), LEU (biologijos) ir VGTU (bioinžinerijos) studentai. 19 bakalaurantų ir 6 magistran-tai, vadovaujami 21 Instituto mokslo darbuotojo ir doktoranto, parengė baigiamuosius darbus ir juos sėkmingai apgynė. VGTU Fundamentinių mokslų fakulteto keturiems studentams, ruošiantiems baigiamuosius darbus, vadovavo keturi Instituto mokslinin-kai, VU Chemijos fakulteto devyniems studentams vadovavo devyni mokslininkai ir doktorantai, VU Gamtos fakulteto dešimčiai studentų vadovavo devyni mokslininkai ir doktorantai. Taip pat vadovauta vieno Klaipėdos universiteto bakalauro ir vieno ma-gistro darbui.

15 Instituto mokslininkų ir doktorantų vadovavo 24-ioms studentų mokslinėms praktikoms.

Dr. L. Kosychova buvo Klaipėdos universiteto cheminės inžinerijos bakalauro darbų gynimo komisijos pirmininkė.

V. Bukelskienė, K. Krikštopaitis, V. Laurinavičius skaitė paskaitas Neakivaizdinės jaunųjų biochemikų mokyklos klausytojams, V. Laurinavičius vedė paskaitų praktinių darbų ciklą „Analitikos problema“ Nacionalinės moksleivių akademijos sesijoje Nidoje. Dr. R. Meškys renginyje „DNR diena 2013“ skaitė paskaitą „XNR, aptamerai, XNR-zi-mai, origami ir kiti nukleorūgščių panaudojimai biotechnologijose“.

Instituto darbuotojai V. Borutinskaitė, V. Bukelskienė, V. Gurevičienė, M. Jankunec, R. Meškys, I. Šakinytė, A. Stulpinas, G. Valiulienė, M. Valius skaitė paskaitas ir vedė eks-kursijas Institute įvairių Lietuvos mokyklų (V. Sirokomlės, Nidos vidurinės mokyklos, Visagino „Verdenės“ gimnazijos, Klaipėdos socialinių mokslų kolegijos moksleiviams).

P A S L A U G O S 63

PASLAUGOS

Atviros prieigos centrai

Mokslo, inovacijų ir technologijų agentūros (MITA) direktoriaus 2013-07-01 įsakymu Nr. 2v-109 Atviros prieigos centrų registre buvo įregistruotas Jungtinio gyvybės mokslų centro APC, į kurio sudėtį įeina Biochemijos instituto subAPC: Biokatalizės, Biologinių modelių ir Proteomikos.

Naudojant Biokatalizės subAPC turimus išteklius, atviros prieigos centre teikiamos šios paslaugos:• Vakuuminis magnetroninis metalinių sluoksnių formavimas.• Naudojimosi Ramano mikroskopu su priedais paslauga.• Elektrocheminiai tyrimai ir testavimas.• Plonų plėvelių dengimas centrifuginiu įrenginiu.• Matavimas atominės jėgos mikroskopu.• 405 nm nuolatinės veikos diodinio lazerio naudojimo paslauga.• Naudojimosi 266 nm nuolatinės veikos kietojo kūno lazeriu paslauga.• Naudojimosi 532 nm nuolatinės veikos kietojo kūno lazerio paslauga.• Naudojimosi 457 nm nuolatinės veikos kieto kūno lazeriu paslauga.• Paviršiaus modifikavimas Langmuiro ir Blodgett metodu.• Naudojimosi UV ir matomos spektro srities impulsinio kietojo kūno lazeriu paslauga.• Drėkinimo kampo matavimas.• Mikropipečių gaminimas.

Naudojant Proteomikos subAPC turimus išteklius, atviros prieigos centre teikiamos masių spektrometrinės proteomų analizės paslaugos:• Baltymo identifikavimas peptidų masių spektrometrija (MS/MS).• Baltymo modifikacijų paieška bei identifikavimas.• Peptidų sekos nustatymas (sekvenavimas) de novo.• Baltymo molekulinio svorio nustatymas.

Naudojant Biologinių modelių subAPC turimus išteklius, atviros prieigos centre tei-kiamos paslaugos:• Laboratorinių pelių pardavimas ir jų laikymas gyvūnų laboratorijoje.• Laboratorinių žiurkių pardavimas ir jų laikymas gyvūnų laboratorijoje.• Laboratorinių triušių pardavimas ir jų laikymas gyvūnų laboratorijoje.• Toksikologiniai tyrimai naudojant peles (1 tiriama koncentracija).• Hemoproliferacinio aktyvumo tyrimas naudojant žiurkes (4 koncentracijos).


Ekspertinė veikla

Instituto mokslininkai yra paskirti EK 7 BP komitetų ekspertais:• prof. habil. dr. V. Laurinavičius – 7 BP specifinės programos „Idėjos“ Lietuvos komi-

teto ekspertas; • dr. G. Valinčius – 7 BP specifinės programos „Pajėgumai“ Lietuvos komiteto atsto-

vas temai „Mokslinių tyrimų infrastruktūra“.

Instituto mokslininkai dalyvavo EK 7BP projektų vertinimuose, ekspertavo nacio-nalinius LMT ir MITA administruojamų programų projektus (prof. habil. dr. V. Lauri-navičius, habil. dr. N. Čėnas, prof. habil. dr. J. Kulys, dr. R. Meškys, dr. J. Urbonavičius ir kt.).

Dr. G. Valinčius yra Europos strategijos forumo infrastruktūrų plėtrai (European strategy formum for research infrastructures) Lietuvos atstovas bei Europos Komisijos ty-rimų infrastruktūrų konsorciumo komiteto (ERIC – European consortium for research infrastructure commitee) Lietuvos atstovas.

Instituto mokslininkai dalyvauja Lietuvos sumaniosios specializacijos prioritetinių krypčių rengimo veiklose. Dr. G. Valinčius yra prioritetinės krypties „Sveikatos techno-logijos ir biotechnologijos“ prioritetų rengimo grupės vadovas, dr. R. Meškys – priori-tetinės krypties „Agroinovacijos ir maisto technologijos“ prioritetų rengimo ekspertų grupės narys.

Prof. habil. dr. V. Razumas yra Lietuvos mokslų akademijos prezidentas, Aukštojo mokslo tarybos pirmininkas, Lietuvos mokslo tarybos valdybos narys. Prof. habil. dr. J. Kulys yra LMT Gamtos ir technikos mokslų komiteto narys, Europos biotechnologi-jos federacijos narys, žurnalo „Biosensors & Bioelectronics“ redaktorius.

Lietuvos mokslų akademijos tikrieji nariai yra keturi instituto mokslininkai: prof. habil. dr. V. Razumas, prof. habil. dr. V. Laurinavičius, prof. habil. dr. J. Kulys, habil. dr. G. Niaura.

A N N U A L R E P O R T 65

2013 ANNUAL REPOR T

INSTITUTE OF BIOCHEMISTRY

VILNIUS UNIVERSIT Y

Institute of Biochemistry is a research centre more than 40 years

focusing on investigation of biochemical and genetic principles of cell

functioning (biocatalysis and cell regulation), design and development

of biosensors as well as synthesis of the biologically active compounds.

A d d r e s s

Mokslininkų str. 12, LT-08662 Vilnius

Ph. (+370 5) 272 91 44

E-mail: [email protected]

http://www.bchi.vu.lt

D i r e c t o r Prof. Habil. Dr. Valdas Laurinavičius

S t a f f . Total staff number 96. 63 research

fellows (54 holding research degree),

19 doctoral students. Average age – 44.

Financing LTL thousands EUR thousandsState and VU subsidy 2 631.6 761.2Services 242.3 70.1Total 2 873.9 831.3Foreign grants and contracts 281.4 81.4Research Council of Lithuania 1 566.4 453.1Agency of Science, Innovation and Technology 276.4 80.0European Social Fund Agency, Lithuania 1 494.4 432.3Lithuanian economic entities 288.9 83.6Total 3 907.5 1 130.4Total 6 781.4 1 961.7

Main research areas

• Investigation of structure, function and application of biocatalyst• Signaling pathways and epigenetic regulation of tumor and stem cells• Study of the structure and function of self-assembled structures of lipids and proteins


Doctoral dissertations maintained in 2013

• M. Jankunec. Investigation of properties of lipid liquid crystalline drug carriers and their interactions with model cell membranes.

• N. Krestnikova. Investigation of differentiated muscle-derived stem cell death and survival signaling mechanisms

• S. Kutanovas. Investigation of tetramethylpyrazine degradation in Rhodococcus sp. TMP1 bacteria

• E. Voitechovič. Oxidoreductases in bioelectrochemical systems: investigation and application

• Z. Strazdaitė-Žielienė. Investigation of the impact of endoribonucleases on bacte-riophage T4 early transcripts

D E P A R T M E N T O F B I O A N A L Y S I S

Head – Prof. Habil. Dr. Valdas Laurinavičius

Staff

• Chief research associates, professors: prof. Habil. Dr. V. Laurinavičius, prof. Habil. Dr. V. Razumas, prof. Habil. Dr. J. Kulys

• Senior research associates: Dr. J. Razumienė, Dr. R. Šimkus, Dr. R. Vidžiūnaitė• Research associates: Dr. B. Kurtinaitienė, Dr. L. Tetianec • Junior research associates: Dr. M. Dagys, I. Bratkovskaja, V. Gurevičienė• Doctoral students: A. Chaleckaja, A. Laurynėnas, I. Šakinytė• Technical staff: A. Jonuška, N. Baliuckienė, L. Ginotienė, J. Matulevič, J. Puzas

Research interests

• Investigation of bioelectrochemical properties of biomolecules and electron transport in biomolecules

• Creation of biosensors and bioreactors• Investigation of the mechanism of action of biomolecules and cells in heterogeneous

systems and mathematical modeling

Research projects carried out in 2013

P r o j e c t S u p p o r t e d b y Un i v e r s i t y B u d g e t

• Biocatalytic systems for analysis and synthesis. Prof. Habil. Dr. V. Laurinavičius– Investigation of the catalytic activity and specificity of the oxidoreductases and

application them in bioanalytical systems and bioreactors.


– Investigation of the bioelectrocatalytical parameters of fungal laccases. – Develop mathematical models of bioelectrocatalysis.

Novel methods for efficient fungal laccase adsorption on the surfaces in order to achieve direct electron transfer bioelectrocatalysis were investigated.

High current density direct electron transfer based biocathodes were created by using fungal laccases and gold nanosurfaces. New chemically modified carbon black-based matrixes were synthesized for the efficient wiring of oxidases and dehydrogenases. Mathematical modeling of bioelectrocatalytical systems were performed and mathe-matical models of the systems with unstable signal were derived.1 . Meškauskas T., F. Ivanauskas, V. Laurinavičius. Degradation of substrate and/or product:

mathematical modeling of biosensor action. J. Math. Chem. 51: 2491–2502, 2013.2. Meškauskas T., F. Ivanauskas, V. Laurinavičius. Numerical modeling of multilayer biosensor

with degrading substrate and product. Proc. 8-th EUROSIM Congress Model. Simul. p. 24–29, 2013.

3 . Šimkus R., R. Baronas, Ž. Ledas. A multi-cellular network of metabolically active E. coli as a weak gel of living Janus particles, Soft Matter 9: 4489–4500, 2013.

Nat i o n a l R e s e a r c h P r o j e c t s

• Research Council of Lithuania. Bee products enriched with plant components, the composition and properties. Dr. B. Kurtinaitienė, 2012–2015.Evaluated enzyme activity and anti-oxidant activity of a number of bee products.

Optimized method of the extraction of the proteins from the pollen for the certification of honey nature. 1 . Čeksterytė V., B. Kurtinaitienė, J. Balžekas. Pollen diversity in honey collected from Lithuania’s

protected landscape areas. Proc. Est. Acad. Sciences, 62: 277–282, 2013.

• Participation in the project supported by the European Social Fund under National Integrated Programme. Biotechnology and Biopharmacy: fundamental and applied research, 2012–2015. Action 1.1.4. Creation of biocatalysts and biocatalytic processes for bioconversion of carbohydrates. Head of Action Dr. J. Razumienė.Aiming to create new bioconversion and controlling systems using immobilized

biocatalysts – enzymes organic and inorganic supports promising for immobilization have been synthesized and investigated. The screening of new oxidoreductases, lipases, isomerases and aldolases possessing beneficial features has been performed. The investigations of biocatalysts in terms to stabilize those using newly synthesized supports are carrying on. 1 . Laurinavičius V., J. Razumienė, V. Gurevičienė. Bioelectrochemical conversion of urea on

carbon black electrode and application. IEEE Sens. J. 13: 2208–2213, 2013.


2 . Razumienė J., I. Šakinytė, T. Kochane, S. Mačiulytė, A. Strakšys, S. Budrienė, J. Barkauskas. Carbon electrode based urea sensor – modification of graphite and new polymeric carriers for enzyme immobilization. Proc. Inter. Conference Biomed. Electronics&Devices, p. 197–201, 2013.

In t e r n at i o n a l R e s e a r c h P r o j e c t s

• Life Long Learning programme, Leonardo da Vici. “Food Industry – Food Legislation, Impact Analysis, Training and Cooperation Network in Europe -E-Learning”, 2012–2014. Head of the Part of VU Prof. Habil. Dr. V. Laurinavičius.Food safety training courses were translated into Lithuanian language and distributed

among food producers. Seminar about modern methods in bioanalysis was organized at the National Food and Veterinary Risk Assessment institute.

D E P A R T M E N T O F B I O E L E C T R O C H E M I S T R Y A N D B I O S P E C T R O S C O P Y

Head – Dr. Gintaras Valinčius

Staff

• Chief research associates: Dr. G. Valinčius, Habil. Dr. G. Niaura• Junior research associates: Dr. A. Bulovas, Dr. R. Budvytytė, Dr. M. Jankunec • Doctoral students: T. Ragaliauskas, M. Talaikis, N. Dzingelevičius, J. Latynis,

M. Mickevičius

Research interests

• Spectroelectrochemistry of proteins and biologically relevant redox species • Self-organizing lipid systems, including phospholipid bilayer membranes and

interaction with proteins • Development of measurement techniques: electrochemical impedance spectroscopy,

modulated surface stress, sum-frequency generation, and surface enhanced Raman spectroscopy


P r o j e c t s S u p p o r t e d b y Un i v e r s i t y B u d g e t

• Spectroelectrochemical studies of biological systems and their models. Dr. G. Valinčius


– Electrochemical study of peptides, proteins, and redox active compounds entrapped into the tethered model cell membranes as well as membranes designed from the compositions of natural lipids.

– Vibrational spectroscopic study of membrane relevant self-assembled monolayers formed on silver and structured metal surfaces prepared by laser ablation.

The applicability of artificial tethered bilayer membranes (tBLMs) as a bioanalytical platform for the detection of the activity of the cholesterol-dependent cytolysin vaginolysin was demonstrated. The monolayers of new unsaturated lipidic molecule (HC18) for formation of tBLMs were studied by spectroscopic and electrochemical methods. Our data indicate that HC18 results in tBLMs with improved physical properties for the incorporation of integral membrane proteins. 1 . Budvytytė R., M. Plečkaitytė, A. Žvirblienė, D. J. Vanderah, G. Valinčius. Reconsti tution

of cholesterol-dependent vaginolysin into tethered phospholipid bilayers: implications for bioanalysis. PLOS One 8: e82536, 2013.

2 . Kocherbitov V., J. Latynis, A. Misiūnas, J. Barauskas, G. Niaura. Hydration of lysozyme studied by Raman spectroscopy. J. Phys. Chem. B, 117: 4981–4992, 2013.

3 . Budvytytė R., M. Mickevičius, D. J. Vanderah, F. Heinrich, G. Valinčius. Modification of tethered bilayers by phospholipid exchange with vesicles. Langmuir 29: 4320–4327, 2013.


• Research Council of Lithuania. Molecular mechanisms of Alzheimer pathogenesis. Joint project with Lithuanian University of Health Sciences headed by dr. R. Morkūnienė, 2012–2014.Project aims at establishing molecular scale factors that triggers Alzheimer’s

pathogenesis. In particular amyloid beta oligomers, their physical and chemical properties are studied in parallel to their biological activity.1 . Morkūnienė R., A. Žvirblienė, I. Dalgedienė, P. Čižas, S. Jankevičiūtė, G. Baliutytė, R. Jokubka,

M. Jankunec, G. Valinčius, V. Borutaitė. Antibodies bound to Aβ oligomers potentiate the neurotoxicity of Aβ by activating microglia. J. Neurochem. 126: 604–615, 2013.

2. Dalgedienė I., R. Lasickienė, R. Budvytytė, G. Valinčius, R. Morkūnienė, V. Borutaitė, A. Žvirblienė. Immunogenic properties of amyloid beta oligomers. J. Biomed. Sci. 20: 10, 2013.

3 . Budvytytė R., G. Valinčius, G. Niaura, V. Voiciuk, M. Mickevičius, H. Chapman, H.-Z. Goh, P. Shekhar, F. Heinrich, S. Shenoy, M. Lösche, D. J. Vanderah. Structure and properties of tethered bilayer lipid membranes with unsaturated anchor molecules. Langmuir 29: 8645–8656, 2013.

• European Social Fund Agency. Miniaturized phospholipid biosensors, Dr. G. Valinčius, 2013–2015.Project aims at development of new generation of miniaturized devices for the

detection of toxic proteins such as hemolysin, streptolysin, pneumolysin and others. We utilize the technology based on tethered bilayer membranes. Electrochemical impedance response is used to detect membrane damaging events.


Cooperation

• Institute of Biomedical Research of LSMU, Kaunas (Lithuania)• “Altechna R&D Co.”, Vilnius (Lithuania)• Univ Paris Est, Inst Chim & Mat Paris Est (France) • Carnegie Melon University, Pittsburgh, PA (USA)• National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD (USA)• University of Maryland Institute of Biotechnology, Rockville, MD (USA)• University of Cracow, Cracow (Poland)

D E P A R T M E N T O F B I O L O G I C A L M O D E L S

Head – Dr. Virginija Bukelskienė

Staff

• Senior research associate: Dr. V. Bukelskienė• Research associate: Dr. D. Baltriukienė• Junior research associate: R. Jarašienė• Assistants: D. Kulbienė, V. Untanienė, L. Vaškevičienė

Research interests

• Laboratory animals for cellular technologies• Stem cell biologyResearch projects carried out in 2013


• Study of the mechanisms of eukaryotic cell proliferation, differentiation and apoptosis (Joint project with Department of Molecular Cell Biology and Proteomics centre). Prof. Dr. R. Navakauskienė.– Study of JNK signaling in blood-derived cells after the effect with natural toxins. Dr.

V. BukelskienėJNK signaling was studied in natural toxin ochratoxin A-induced apoptosis in

permanents blood and renal as well as hepatic cells. The data obtained show that blood cells are more than 10 times sensitive to the tested mycotoxin treatment than other studied cells. The role of JNK kinase was also evaluated.



• Participation in the project supported by the European Social Fund under National Integrated Programme. Biotechnology and Biopharmacy: fundamental and applied research, 2012–2015. Action 1.1.3. Molecular processes in eukaryotic cells: the technological and medical aspects. Head of Action Prof. Dr. R. Navakauskienė.Biocompatibility of various polymeric scaffolds was tested, differentiation and pro li-

feration of adult stem cells grown on the laser microstructured scaffolds was evaluated.1 . Baltriukienė D., V. Sabaliauskas, E. Balčiūnas, A. Melninkaitis, E. Liutkevičius, V. Bukelskienė,

V. Rutkūnas. The effect of laser-treated titanium surface on human gingival fibroblast behavior. J. Biomed. Mater. Res. A. doi: 10.1002/jbm.a.34739, 2013.

2 . Danilevičius P., S. Rekštytė, E. Balčiūnas, A. Kraniauskas, R. Širmenis, D. Baltriukienė, V. Bukelskienė, R. Gadonas, V. Sirvydis, A. Piskarskas, M. Malinauskas. Laser 3D micro/nanofabrication of polymers for tissue engineering applications. Opt. Laser Technol. 45: 518–524, 2013.

3 . Kalvelytė A., N. Krestnikova, A. Stulpinas, V. Bukelskienė, D. Bironaitė, D. Baltriukienė, A. Imbrasaitė. Long-term muscle-derived cell culture: multipotency and susceptibility to cell death stimuli. Cell Biol. Int. 37: 292–304, 2013.

• Participation in Global grant “Molecular mechanisms of the toxicity and antitumour activity of quinones and polyphenols: enzymatic redox reactions, cytotoxicity, signal transduction and proteomics”, Habil. Dr. N. Čėnas, 2011–2015.Quinone RH-1-resistant cells were prepared, cell cycle analysis of these cells was

performed.

C o n t r a c t u a l R e s e a r c h

• “Water quality impact on female rats and embryogenesis and physical condition of their offspring”, UAB “Vandens tyrimai”, Dr. V. Bukelskienė

• “Study of hemoproliferative activity”, UAB “Profarma”, Dr. V. Bukelskienė• “Study of biological activity/toxicity of substance ECOTOL”, private contract,

Dr. D. Baltriukienė

Cooperation

• Vilnius University, Faculty of Physics, Laser Research Centre• Vilnius University, Hospital “Santariškių klinikos”, Centre of Heart Surgery• Vilnius University, Faculty of Medicine, Institute of Odontology• Vilnius Gediminas Technical University, Faculty of Fundamental Sciences, Department

of Chemistry and Bioengineering• Vilnius University Institute of Oncology• UAB “Prodentum”• UAB “Centrinis parkas”• UAB “Profarma”


D E P A R T M E N T O F B I O O R G A N I C C O M P O U N D S C H E M I S T R Y

Head – Dr. Regina Jančienė

Staff

• Senior research associates: Dr. A. Palaima, Dr. R. Jančienė• Research associates: Dr. A. Klimavičius, Dr. Z. Staniulytė, Dr. L. Kosychova• Junior research associate: Dr. R. Sirutkaitis

Research interests

• Synthesis of heterocyclic, amino acid and polyether derivatives



• Investigation of the synthesis and structure, study of the practical usage of modulators and catalysts of biological processes. Dr. R. Jančienė– Investigation of the synthesis of stereoisomeric aminocyclohexaneacetic acid

derivatives– Study of the usage of various protecting groups for the synthesis of polyethylene

glycol derivatives,– Synthesis of new tricyclic fused 1,5-benzodiazepine derivatives with high heteroatom

density. Stereospecific conditions of catalytic hydrogenation of phenylacetic acid derivatives

were investigated and 4-aminocyclohexaneacetic acid saturated by 80% with cis- or trans-isomer was obtained. Taking advantage of different solubility of isomers or their hydrochlorides, purification method was proposed.

Nonaethylene glycol mesylation reaction was investigated and factors essential for the purity of disubstituted product were established. Optimal conditions enabling to synthesize bigger quantities of pure oligomere were chosen.

The derivatives of a new heterosystem, [1, 3, 5, 2]oxadiazaphospholo[3, 4-a][1,5]benzodiazepin-1-amine-1-oxides, were synthesized via interaction of 5-substituted 1,3,4,5-tetrahydro-2H-1,5-benzodiazepin-2-one oximes with dimethylamidophosphoric dichloride.1 . Jančienė R., A. Vektarienė, G. Mikulskienė, T. Javorskis, G. Vektaris, A. Klimavičius. A

combined experimental and theoretical study of the synthesis of quinazolino[3,2-a][1,5]benzodiazepin-13-ones. ARKIVOC 4: 57–75, 2013.


C o n t r a c t u a l R e s e a r c h :

• Synthesis of pantetine-4’ “4”-diphosphate. UAB Fermentas/ UAB “Thermo Fisher Scientific Baltics”. Dr. A. Palaima.

• Investigation of synthesis methods for various organic compounds. Synthon Chemicals GmbH (Germany), Dr. A. Palaima.

• Investigation of synthesis of isomerically pure cis/trans cyclohexane derivatives. “Bapeks” SIA (Latvia). Dr. A. Palaima.

• Research in development of new methods for mesylations of diols. Ramidus AB (Sweden), Dr. A. Palaima.

• Investigation of regeneration conditions of butylacetate and negative developer and manufacturing of their experimental batches. UAB “Vilniaus Ventos puslai-dininkiai”. Dr. A. Klimavičius.

Cooperation

• UAB “Thermo Fisher Scientific Baltics” (Lithuania)• Ramidus AB (Sweden)• Polypure AS (Norway)• Synthon Chemicals GmbH & Co.KG (Germany)• Center of Physical Sciences and Technology (Lithuania)

D E P A R T M E N T O F M O L E C U L A R C E L L B I O L O G Y

Head – Prof. Dr. Rūta Navakauskienė

Staff

• Chief research associate: Prof. Dr. R. Navakauskienė• Senior research associate: Dr. A. Kalvelytė• Research associates: Dr. G. Treigytė, Dr. J. Savickienė, Dr. V. V. Borutinskaitė, Dr.

A. Imbrasaitė • Junior research associates: A. Stulpinas• Senior specialist: Dr. N. Krestnikova• Doctoral students: S. Baronaitė, G. Vištartaitė

Research interests

• Studies of molecular mechanisms in normal and cancer cells to determine new possibilities of leukemia differentiation therapy


• Identification of proteins that might be involved in signaling events that mediate cancer cell differentiation

• Studies of apoptosis signaling in cancer and adult stem cell models in vitro



• Study of the mechanisms of eukaryotic cell proliferation, differentiation and apoptosis (Joint project with Proteomics Centre and Department of Biological models). Prof. dr. R. Navakauskienė.– To examine the effects of epigenetic modifiers EGCG and Bml-210 on the expression

of p16 in human cancer and stem cells. Epigenetic changes such as histone acetylation and DNA methylation play an

important role in human cancer cells. In our study we have used epigenetic modifiers EGCG and Bml-210. We focused on epigenetic status of cell cycle regulating biomolecule – p16. We showed that the methylation level in promoter region of the p16 gene is considerably higher in leukemic KG1 cells, representing blocked differentiation at an early stage of hematopoietic development and lower in human hematopoietic progenitor CD34+ cells. The effect of EGCG and Bml-210 at the concentrations used was negligible on the muscle derived stem cells.1 . Kalvelytė A., N. Krestnikova, A. Stulpinas, V. Bukelskienė, D. Bironaitė, D. Baltriukienė,

A. Imbrasaitė. Long-term muscle-derived cell culture: multipotency and susceptibility to cell death stimuli. Cell Biol. Int. 37: 292–304, 2013.


• Research Council of Lithuania. Multiplexed molecular biomarker study for leukemia, Prof. Dr. R. Navakauskienė, 2012–2014.Changes in the epigenetic landscape play a crucial role in leukemia pathogenesis.

In this study we investigated the effect of histone methyltransferase (HMT) inhibitors BIX, 3-DZNeplanocin A and histone deacetylases (HDAC) inhibitor Belinostat in combination with retinoic acid on human acute promyelocytic leukemia NB4 cells granulocytic differentiation.

• Research Council of Lithuania. Cytological, molecular and epigenetic studies of amniotic fluid, Dr. G. Treigytė, 2013–2015.Project goal – to study amniotic fluid cytological, molecular and epigenetic

differences between normal and pathologic pregnancy. In this study, the proteome of human amniotic fluid of normal and pathologic pregnancy are profiled and analyzed.


• Research Council of Lithuania. Partners in project Bee products enriched with plant components, the composition and properties, Dr. B. Kurtinaitienė, 2012–2015.Honey samples were selected from various Lithuanian regions. Protein extraction

from pollen conditions were optimized. A protein precipitation with acetone solution was chosen and protein extractions in 1D and 2D systems were performed. That will allow further pollen protein qualitative fractionation and honey species identification.

• Participation in the project supported by the European Social Fund under National Integrated Programme. Biotechnology and Biopharmacy: fundamental and applied research, 2012–2015. Action 1.1.3. Molecular processes in eukaryotic cells: the technological and medical aspects, Head of Action Prof. Dr. R. Navakauskienė.The aim of the action is develop new diagnostic and therapeutic tools for the

management of molecular processes and the mechanisms in stem and cancer cells.

• Participation in Global grant “Molecular mechanisms of the toxicity and antitumour activity of quinones and polyphenols: enzymatic redox reactions, cytotoxicity, signal transduction and proteomics”, Habil. Dr. N. Čėnas, 2011–2015.Cell death-signaling mechanisms of bioreductively-activated aziridinyl-substituted

RH-1 quinone in DT- diaphorase bearing lung cancer A549 line cells are studied.

In t e r n at i o n a l S c i e n c e P r o g r a m s a n d P r o j e c t s

• COST Action CM1106: Chemical approaches to targeting drug resistance in cancer stem cells (StemChem). Prof. Dr. R. Navakauskienė, 2011–2015.This COST Action aims to unite researchers with expertise in rational drug

design and the medicinal chemistry with biomedical investigators dedicated to the understanding the mechanisms governing drug resistance in cancer stem cells. The Action aim is to develop new, effective methods for identifying novel compounds that target drug-resistant cancer stem cells.

Cooperation

Linköping University, Sweden


DEPAR TMENT OF XENOBIOTICS BIOCHEMISTRYa

andDEPAR TMENT OF SCIENTIFIC INFORMATION b Heads – Habil. Dr. Narimantas Čėnasa,

Dr. Kastis Krikštopaitisb

Staff

• Chief research associate: Habil. Dr. N. Čėnas• Senior research associates: Dr. Ž. Anusevičius, Dr. K. Krikštopaitis, Dr. J. Šarlauskas• Research associates: Dr. A. Marozienė, Dr. G. Mikulskienė, Dr. V. Miliukienė, Dr.

L. Misevičienė, Dr. H. Nivinskas• Doctoral students: R. Jarašienė, E. Polmickaitė

Research interests

• Molecular mechanisms of enzymatic activation, detoxification, biodegradation, and cytotoxicity of redox active xenobiotics.



• Synthesis, studies of physicochemical properties, enzymatic reactions and cytotoxicity of quinones and nitroheterocyclic compounds possessing anti-parasitic activity. Habil. Dr. N. Čėnas.– The studies of redox properties and cytotoxicity of the antitumour agent tirapazamine

and its analogues.We characterized the electrochemistry of 9 derivatives of antitumour agent

tirapazamine (TPZ). The reactivity of TPZs towards the single-electron transferring flavoenzymes which is related to their oxidative stress-type cytotoxicity, correlated with their electron accepting potency, which was not characteristic for the two-electron transferring DT-diaphorase. The mammalian cell cytotoxicity of TPZs is weakly influenced by their electron accepting potency. The toxicity of TPZ was partly prevented by the antioxidants, and the inhibitor of NQO1. These data point to a mixed character of cytotoxicity of TPZs. 1 . Šarlauskas J., A. Nemeikaitė-Čėnienė, L. Misevičienė, K. Krikštopaitis, Ž. Anusevičius,

N. Čėnas. Redox properties and prooxidant cytotoxicity of a neuroleptic agent 6,7-dinitro-dihydroquinoxaline-2,3-dione (DNQX). Acta Biochim. Pol. 60: 227–231, 2013.


2 . Anusevičius K., R. Vaickelionienė, V. Mickevičius, G. Mikulskienė. Synthesis of bis azole, diazole, and triazole derivatives from n-(4-chloro/iodophenyl)-n-carboxyethyl-beta-alanine dihydrazides. J. Heterocyclic Chem. 50: 309–314, 2013.

3 . Vaickelionienė R., V. Mickevičius, G. Mikulskienė. Synthesis and characterization of 4-substituted 1-(4-halogenophenyl)pyrrolidin-2-ones with azole and azine moieties. Heterocycles 87: 1059–1074, 2013.


• Research Council of Lithuania. “Quinones and nitroaromatic compounds as the subversive substrates for flavohemoglobin: mechanisms and biomedical implications”, bilateral French-Lithuanian program Gilibert, Habil. Dr. N. Čėnas, 2013–2014. We purified the recombinant flavohemoglobin (flavoHb) (Vilnius and Orsay teams

at Orsay), studied its steady-state quinone reductase reactions (Vilnius team in Vilnius), and its presteady-state reduction under the aerobiosis (Vilnius and Orsay teams in Vilnius). Besides, a member of Vilnius team studied the techniques of the presteady-state reduction under anaerobiosis at Orsay, as well as the analysis of flavin content in the enzymes under guanidine chloride denaturing conditions.

• Research Council of Lithuania. “The characterization of the interprotein interaction and the modulators of the redox equivalent transfer in steroid hydroxylation systems”, bilateral Belarus–Lithuanian program, Dr. Ž. Anusevičius, 2013–2014. Recombinant flavoenzymes participating in steroid hydroxylation were purified in

Minsk (Minsk and Vilnius teams). Their reactions with quinoidal and nitroaromatic compounds as the possible modulators of the electron transfer were studied in Vilnius by Vilnius team. The Minsk team in Vilnius performed the stopped-flow studies of substrate and inhibitor binding to cytochromes P-450. A next stay of Vilnius team in Minsk involved the hplc/ms studies of the nitroreductase reaction products of flavoenzymes participating in steroid hydroxylation systems, and some model flavoenzymes.

• Research Council of Lithuania. Global grant “Molecular mechanisms of the toxicity and antitumour activity of quinones and polyphenols: enzymatic redox reactions, cytotoxicity, signal transduction and proteomics”, Habil. Dr. N. Čėnas, 2011–2015. Several analogues of the antitumour agent BZQ were synthesized, their redox and

cytotoxicity properties were studied. We identified NO-synthase as a source for the oxidative stress-type cytotoxicity of quinones. We obtained two cell sublines resistant to the antitumour agent RH1 with the markedly decreased levels of DT-diaphorase. Their proteomic studies are underway. The studies of apoptosis induction by the prooxidant


action of H2O2, duroquinone, RH1, and quercetin revealed some differences in the expression of kinases and phosphatases participating in the signal transduction. 1 . Anusevičius Ž., H. Nivinskas, J. Šarlauskas, M.-A. Sari, J.-L. Boucher, N. Čėnas.

Single-electron reduction of quinone and nitroaromatic xenobiotics by recombinant rat neuronal nitric oxide synthase. Acta Biochim. Pol. 60: 217–222, 2013.

Cooperation

• Université de Paris-Sud (Orsay, France)• Université de Rene Descartes (Paris, France) • Université Lorraine (Nancy, France)• The Manchester University (UK)• Institute of Bioorganic Chemistry of the NAS of Belarus (Minsk, Belarus)

D E P A R T M E N T O F M O L E C U L A R M I C R O B I O L O G Y A N D B I O T E C H N O L O G Y

Head – Dr. Rolandas Meškys

Staff

• Chief research associate: Dr. R. Meškys• Senior research associates: Dr. L. Truncaitė, Dr. I. Bachmatova, Dr. J. Urbonavičius• Research associates: Dr. A. Zajančkauskaitė, Dr. L. Kalinienė, Dr. L. Marcinkevičienė,

Dr. R. Rutkienė, Dr. V. Časaitė, Dr. D. Tauraitė• Junior research associates: Dr. R. Gasparavičiūtė, R. Meškienė, Dr. S. Povilionienė,

Dr. R. Stanislauskienė, J. Stankevičiūtė• Senior assistants: Dr. J. Kiuberis, S. Kutanovas• Doctoral students: Ž. Strazdaitė-Žielienė, E. Šimoliūnas, J. Vaitekūnas, L. Adamonytė,

A. Aučynaitė

Research interests

• Molecular biology and genetics of bacteria and bacteriophages• Genetic and biochemical diversity of microorganisms, enzyme biotechnology




• Changes in metabolism of bacterial nucleic acids during the infection of virulent bacteriophages. Dr. L. Truncaitė– The use of RegB endoribonuclease for the degradation of plasmid-induced

transcripts. Expression of the sequence-specific RegB endoribonuclease of either phage T4

or RB49 have been induced from recombinant plasmids along with the transcripts carrying RegB targets. Transcriptional analysis showed that RegB can cleave specific targets carried by plasmid-induced transcripts. Degradation of such transcripts can be further stimulated by simultaneous induction of the cloned T4 polynucleotide kinase. The amounts of transcripts can be modulated by mutagenesis of RegB targets. 1 . Šimoliūnas E., L. Kalinienė, L. Truncaitė, A. Zajančkauskaitė, J. Staniulis, A. Kaupinis, M. Ger,

M. Valius, R. Meškys. Klebsiella phage vB_KleM-RaK2 – a giant singleton virus of the family Myoviridae. PLOS One 8: e60717, 2013.

2 . Strazdaitė-Žielienė Ž., A. Zajančkauskaitė, L. Kalinienė, R. Meškys, L. Truncaitė. A mutation in the gene for polynucleotide kinase of bacteriophage T4 K10 affects mRNA processing. Arch. Virol. 159: 327–331, 2014. Doi: 10.1007/s00705-013-1800-x (2013)

• Investigation of microbial catabolic pathways. Dr. R. Meškys.– Screening and identification of coumarins-degrading microorganisms. Several coumarin-induced proteins were isolated and identified from Rhodococcus

sp. strains K5 and TMP1. Rhodococcus sp. K5 produced coumarin-inducible 3-(2-hydroxyphenyl) propionic acid 3-monooxygenase and 2-hydroxy-6-ketonona-2,4-dienedioic acid hydrolase. Both enzymes are involved in degradation of 3-(2-hydroxyphenyl)propionic acid, which is the main intermediate of coumarin biodegradation. The genes, encoding coumarin degrading enzymes in Rhodococcus jostii TMP1 and K5, were identified.1 . Kutanovas S., R. Rutkienė, G. Urbelis, D. Tauraitė, J. Stankevičiūtė, R. Meškys. Bioconversion

of methylpyrazines and pyridines using novel pyrazines-degrading microorganisms. Chemija 24: 67–73, 2013.

2 . Karvelis L., R. Gasparavičiūtė, A. Klimavičius, R. Jančienė, J. Stankevičiūtė, R. Meškys. Pusillimonas sp. 5HP degrading 5-hydroxypicolinic acid. Biodegradation 25: 11–19, 2014. DOI 10.1007/s10532-013-9636-3 (2013).

3 . Kutanovas S., J. Stankevičiūtė, G. Urbelis, D. Tauraitė, R. Rutkienė, R. Meškys. Identification and characterization of tetramethylpyrazine catabolic pathway in Rhodococcus jostii TMP1. Appl. Environ. Microbiol. 79: 3649–3657, 2013.



• Research Council of Lithuania. Development of methods for screening and expression of Baeyer-Villiger monooxygenases. Dr. R. Meškys, 2012–2014.During implementation of the OXYMORON project new and unique data on Baeyer-

Villiger monooxygenases has been collected, new potential substrates for these enzymes have been prepared, new inducible promoters applicable for non-standard hosts have been identified and characterized. Novel Ochrobactrum strain converting 3-acetylindole into indigo dye has been screened. Ten novel Baeyer-Villiger monooxygenases have been identified and their encoding genes have been cloned by using substrates prepared during this study.1 . Marcinkevičienė L., R. Vidžiūnaitė, D. Tauraitė, R. Rutkienė, I. Bachmatova, M. Morkūnas,

J. Razumienė, V. Časaitė, R. Meškienė, J. Kulys, R. Meškys. Characterization of laccase from Coriolopsis byrsina GRB13 and application for synthesis of redox mediators. Chemija 24: 48–58, 2013.

• Research Council of Lithuania. tRNA modification pathways – evidence of the enzyme evolution. Dr. J. Urbonavičius, 2012–2014.Aim of the project is the biochemical investigation of the enzymes in pathways,

leading to formation of the wyosine derivatives in tRNRPhe in Archaea. During the course of this project, following results have been obtained in 2013. The expression of previously cloned six Archaeal genes, possibly involved in the biosynthesis of the wyosine derivatives, was optimized in the E. coli host cells. All six recombinant proteins were purified to >95% purity using the Ni ion affinity chromatography. The enzymatic activity of four out of six purified proteins was demonstrated

• Research Council of Lithuania. Partners in project Adaptation of invasive species and their impact on aquatic ecosystems of different complexity. Dr. R. Meškys 2012–2015.This project aims to investigate adaptation of invasive species and their impacts

on aquatic ecosystems. For the first time the comparative investigation of symbionts and intestine microflora of these crayfish species has been undertaken to reveal their differences in microbial functional diversity. The specific for the spiny-cheek crayfish were symbionts from the mycoplasma group, while that for the noble crayfish were microorganisms from the separate (IV) group.


C o n t r a c t u a l R e s e a r c h

• “Generation of metagenomic gene libraries and screening for decarboxylases”, Bayer MaterialScience AG, Germany, Dr. R. Meškys

• “Selection of enzymes through uracil auxotrophic E. coli strains”, Bayer Technology Services GmbH, Germany, Dr. R. Meškys

Cooperation

• Centre for Physical Sciences and Technology (Lithuania)• Nature Research Centre (Lithuania)• Bayer Technology Services GmbH (Germany)

P R O T E O M I C S C E N T R E

Head – Dr. Mindaugas Valius

Staff

• Research associates: Dr. M. Valius, Dr. A. Kaupinis• Junior research associate: Dr. M. Ger• Doctoral students: D. Kučiauskas, A. Androšiūnaitė

Research interests

• High throughput proteomics analysis of cell signaling• Elucidation of artificial microstructures and nanoparticles on cell functioning• Studies of RAS-dependent signaling pathways in various cell culture models



• Study of the mechanisms of eukaryotic cell proliferation, differentiation and apoptosis (Joint project with Department of Molecular Cell Biology and Department of Biological models). Prof. Dr. R. Navakauskienė– Investigation of Nck1 interactome by mass spectrometry. Dr. M. ValiusRecently we have demonstrated that adaptor protein NCK1 directly interacts and

activates the RASA1 protein, which is a key regulator of the Ras-dependent signaling pathway. Now we asked what other proteins may interact with NCK1. We performed


high throughput proteomic analysis of NCK1 interactome and identified over 20 proteins that form complex with NCK1. Bioinformatics analysis of these proteins revealed that NCK1 might be involved in endocytosis processes.1 . Damalakienė L., S. Bagdonas, V. Karabanovas, M. Valius, R. Rotomskis. Intracellular

distribution of nontargeted quantum dots after natural uptake and microinjection. Int. J. Nanomed. 8: 555–68, 2013.

2 . Šimoliūnas E., L. Kalinienė, L. Truncaitė, A. Zajančkauskaitė, J. Staniulis, A. Kaupinis, M. Ger, M. Valius, R. Meškys. Klebsiella phage vB_KleM-RaK2 – a giant singleton virus of the family Myoviridae. PLOS One 8: e60717, 2013.

3 . Karabanovas V., Z. Žitkus, D. Kučiauskas, R. Rotomskis, M. Valius. Surface properties of quantum dots define their cellular endocytosis routes, mitogenic stimulation and suppression of cell migration. J. Biomed. Nanotechnol. 10: 775–786, 2014.


• Agency for Science, Innovation and Technology. Creation of biologically active regular three-dimensional structures for tissue molecular bioengineering, Dr. M. Valius, 2012–2013.We have developed a new method to create and decorate 3D micro-structures with

biologically active molecules (proteins). The method is based on laser-guided photo-polymerization and photo-chemical activation of 3D surfaces.

• Research Council of Lithuania. Partners in project “Molecular mechanisms of the toxicity and antitumour activity of quinones and polyphenols: enzymatic redox reactions, cytotoxicity, signal transduction and proteomics”, Habil. Dr. N. Čėnas, 2011–2015.We have performed high throughput proteomics analysis of a few blood tumor cell

lines sensitive and resistant to the experimental cancer drug RH1. We have identified and quantitated over 7 000 proteins; over 500 protein quantity changed 1.5 times and more. These proteins were analyzed by various bioinformatics tools and clustered into functional groups that represent biological processes. A few new biological processes were found to be attributed to the drug resistance.

• Participation in the project supported by the European Social Fund under National Integrated Programme. Biotechnology and Biopharmacy: fundamental and applied research, 2012–2015. Action 1.1.3 – Molecular processes in eukaryotic cells: the technological and medical aspects. Head of Action Prof. Dr. R. Navakauskienė.We have applied quantitative label-free proteomics analysis to find differences in

protein expression level of ionization-sensitive and ionization-resistant human breast


cancer tumor cell lines and found over 1 000 proteins that expression were changed significantly. Bioinformatics analyses of these proteins are underway.

Cooperation

• Swiss Institute of Bioinformatics (Geneva, Switzerland)• Regionshospitalet Viborg (Skive, Denmark)• Schepens Eye Research Institute, Harvard Medical School (Boston, USA)

VILNIAUS UNIVERSITETO

BIOCHEMIJOS INSTITUTO

2013 METŲ

MOKSLINĖS VEIKLOS

ATASKAITA

S u d a r y m a s

Kastis KRIKŠTOPAITIS, Valdas LAURINAVIČIUS,Gintaras VALINČIUS, Virginija BUKELSKIENĖ,

Regina JANČIENĖ, Narimantas ČĖNAS, Rūta NAVAKAUSKIENĖ, Mindaugas VALIUS

Viršelio dailininkė Audronė UzielaitėLietuvių kalbos redaktorė Gražina Indrišiūnienė

Maketuotoja Vida Vaidakavičienė

4,75 aut. l. 5,25 sp. l. Tiražas 150 egz.Išleido Vilniaus universiteto leidyklaUniversiteto g. 3, LT-01513 Vilnius

Spausdino UAB „Baltijos kopija“Kareivių g. 13B, LT-09109 Vilnius

ISBN 978-609-459-324-6

biochemijos instituto

Documents