Projektová činnosť

Medzinárodné

SUPRA-SIGHT – Štúdium štruktúry a dynamiky supramolekulárnych amyloidných štruktúr jednomolekulovou mikroskopiou a modelovaním pomocou strojového učenia
Exploring Protein Amyloid Superstructures and Dynamics Using Single-Molecule Microscopy with the Deep-Learning Modeling
Program:	JRP
Zodpovedný riešiteľ:	RNDr., Ing. Šipošová Katarína, PhD.
Doba trvania:	1.1.2025 – 31.12.2027

PHOTON – Príprava a charakterizácia proteínových hydrogélov s 3D zobrazovaním pomocou pokročilej nelineárnej optickej mikroskopie
Fabrication and Characterization of Protein-based Hydrogels with Rapid 3D Imaging via Advanced Nonlinear Optical Microscopy
Program:	Bilaterálne – iné
Zodpovedný riešiteľ:	RNDr., Ing. Šipošová Katarína, PhD.
Anotácia:	Proteíny, vďaka pozoruhodným štrukturálnym a funkčným vlastnostiam, ako je biokompatibilita, biologická odbúrateľnosť a znížená schopnosť indukovať imunitné a tkanivové zápalové reakcie, majú veľký potenciál na výrobu hydrogélov. Navyše, všetky proteíny majú potenciál byť zosieťované, a preto pri použití fyzikálnych, chemických a enzymatických úprav sú proteíny schopné tvoriť hydrogély. Amyloidné proteíny sú kategóriou programovateľných samo-sa usporiadavajúcich makromolekúl a vďaka týmto vlastnostiam je možné racionálne manipulovať a programovať vznikajúce štruktúry. Samousporiadanie môže navyše prebiehať aj pri kombinácii viacerých stavebných blokov (typov makromolekúl), čo vedie k vzniku štrukturálne zložitejších zostáv, ktoré môžu mať odlišné fyzikálno-chemické vlastnosti od vlastností pôvodných monoštruktúr. Preto v rámci stratégie riadeného samousporiadania a zosieťovania je možné malými úpravami v reakčných podmienkach kontrolovať výsledné fyzikálno-chemické vlastnosti hydrogélov na báze amyloidných vlákien. Predkladaný projekt je zameraný na základný aj aplikovaný výskum, v rámci ktorého máme dva hlavné ciele: a) príprava hydrogélov tvorených jedným amyloidogénnym proteínom; b) výroba zmiešaných proteínových hydrogélov dopovaním systému hybridmi DNA-proteín, čo by mohlo viesť k vývoju nových materiálov s bezprecedentnými štrukturálnymi a funkčnými vlastnosťami; (c) aplikácia pokročilej nelineárnej optickej mikroskopie na rýchle 3D multifotónové fluorescenčné zobrazovanie a zobrazovanie pomocou generácie druhej harmonickej frekvencie na skúmanie hydrogélových štruktúr; a (d) integrácia techník vylepšenia obrazu založených na hlbokom učení na zlepšenie kvality 3D obrazu a zachytenie detailných štrukturálnych informácií.
Doba trvania:	1.7.2025 – 30.6.2027

Národné

SelfNano – Programovateľné samo-usporiadanie hybridných DNA-proteín nanosystémov pre kontrolovateľné viazanie a uvoľnovanie biologicky aktívnych látok
Programmable self-organization of hybrid DNA-protein nanosystems for controlled binding and release of biologicals
Program:	APVV
Zodpovedný riešiteľ:	RNDr., Ing. Šipošová Katarína, PhD.
Anotácia:	Samo-usporiadanie proteínov je proces založený na autonómnych, nekovalentných interakciách medzi rôznymi stavebnými blokmi bez potreby externých zdrojov energie. Možnosť chemickej modifikácie pripojením funkčných ligandov na samostatne sa zostavujúce peptidy alebo proteíny kladie základ pre vývoj nových materiálov s bezprecedentnými štruktúrnymi a funkčnými vlastnosťami. Obzvlášť použitie sekvenčne adresovateľných DNA a teda synergickou kombináciou samo-usporadúvajúcich sa systémov DNA-proteín, môže viesť k vzniku jedinečných a sofistikovaných funkčných hybridných nanoštruktúr. Tieto štruktúry, ktoré sú vysoko programovateľné, vykazujúce pozoruhodné vlastnosti, ponúkajú nové príležitosti na vytváranie materiálov na nanoúrovni. Inšpirovaní jedinečnou schopnosťou proteínov samozostavovať sa do amyloidných vlákien, plánujeme použiť rekombinantný pavúčí proteín eADF4(C16), inzulín, Aβ peptid a lyzozým, aby sme demonštrovali všestrannosť konceptu samo-organizácie fibrilárnych štruktúr do vyššie usporiadaných systémov za pomoci DNA. Budeme skúmať dva dynamické asociačné režimy, teplotne riadenú hybridizáciu krátkych prekrývajúcich sa sekvencií DNA a vysoko špecifickú väzbu DNA-aptamér na ligand, riadenú afinitou ligandu. Vo všeobecnosti predpokladáme použiteľnosť nami navrhovaného systému nanohybridných štruktúr DNA-proteín na konštrukciu nanoštruktúrnych materiálov v biomedicínskom výskume na viazanie a uvoľňovanie biologicky aktívnych činidiel, vytváranie viacerých proteínových usporiadaní pre účinné enzymatické kaskády, ale aj možnosť viazania farbív pre systémy zachytávania žiarenia.
Doba trvania:	1.7.2024 – 30.6.2028