Ķīmiski modificēts mākslīgais zirnekļu zīds

• Veikts 3 gēnu sekvenču dizains, kuru pamatā ir trīs dažādu zirnekļa zīda proteīnu aminoskābju sekvences. Veikta gēnu klonēšana un ievietošana piemērotā vektorā.
• Veikti rekombinanto zirnekļa zīda proteīnu ekspresijas pētījumi ar šīm 3 dažādajām proteīnu sekvencēm. Salīdzināti ekspresijas iznākumi un analizēti apstākļi, kādos notiek proteīnu dimerizācija.
• Veikti proteīnu biokonjugācijas ar polietilēnglikolu pētījumi, izmantojot modeļsubstrātu – glutationu. Pētīta reakciju apstākļu ietekme uz biokonjugācijas efektivitāti.
• Pētīta proteīna stehiometrijas un koncentrācijas ietekme uz biokonjugācijas efektivitāti, reakcijas veicot iepriekš identificētos optimālajos apstākļos un produktus attīrot.

Detalizētu informāciju par projektu skatīt – http://nmr.osi.lv/lv/chemically-modified-artificial-spider-silk.

Publicēts: 06.12.2019.

• Noteikta FlagSp un TuSp zirnekļa zīda proteīnu N-gala domēnu trīsdimensionālā struktūra, lai izprastu to strukturālās izmaiņas pārejā no šķīduma uz cietām šķiedrām un noteiktu optimālos apstākļus kontrolētas pārejas realizācijai. Balstoties uz struktūrām, noteikti aminoskābju atlikumi, kas varētu atbildēt par šo pāreju. Veikta attiecīgo aminoskābju atlikumu mutēšana, lai pierādītu to lomu.
• Veikta zirnekļu zīda proteīnu biokonjugācijas eksperimenti iepriekš ar modeļsubstrātu (glutationu) identificētajos optimālajos apstākļos. Veikta dažādu analītisko metožu (hromatogrāfijas, masspektrometrijas, gēlu elektroforēzes) pielietojamības testēšana biokonjugācijas reakcijas kontrolei un iznākuma noteikšanai.

Detalizētu informāciju par projektu lūdzam skatīt – http://nmr.osi.lv/lv/chemically-modified-artificial-spider-silk.

Publicēts: 06.03.2020.

• Veikta lielapjoma ekspresija ar 3 gēnu konstrukcijām, kas testos deva augstāko ekspresiju E. coli. Raksturoti produkta zudumi dažādos attīrīšanas soļos. Noteikti precīzi rekombinanto proteīnu iegūšanas iznākumi.
• Veikta zirnekļu zīda proteīnu biokonjugācijas apstākļu optimizācija, jo modeļsubstrāta (glutationa) gadījumā identificētie optimālie apstākļi nebija pietiekami efektīvi. Testēti dažādi reakcijā izmantotie reducējošie aģenti, to koncentrācija un pievienošanas laiks.

Detalizētu informāciju par projektu lūdzam skatīt – http://nmr.osi.lv/lv/chemically-modified-artificial-spider-silk.

Publicēts: 05.06.2020.

• Balstoties uz iepriekš projektā iegūtajiem rezultātiem, veikts 3 jaunu gēnu sekvenču dizains, kurās apvienotas daļas no dažādiem zirnekļu zīda proteīniem, kas iepriekšējos pētījumos uzrādīja ekspresijas iznākumu paaugstinošu efektu. Veikti to ekspresijas pētījumi un salīdzināti iznākumi. Veikta lielapjoma ekspresija un noteikti precīzi iegūšanas iznākumi.
• Turpināta zirnekļa zīda proteīnu biokonjugācijas reakcijas optimizācija un reakcijas produktu analīzes metožu pielāgošana. Veikti biokonjugācijas eksperimenti ar plašāku zirnekļa zīda proteīnu konstrukciju klāstu, lai novērtētu to relatīvo reaģētspēju. Ievāktas dabiskās zirnekļa zīda šķiedras, lai pētītu to dabisko pārklājumu.
• Jūnijā izsludināts iepirkums (OSI 2020/12 AK ERAF) par uz mikrofluīdikas pielietojuma balstītas mākslīgā zirnekļu zīda vērpšanas ierīces projektēšanu.

• Pētīta repetitīvās zirnekļa zīda proteīnu daļas garuma ietekme uz ekspresijas iznākumu. Ģenētiski konstruētas 4 pagarinātas gēnu konstrukcijas, kas pēc uzbūves tuvākas dabiskajiem zirnekļa zīda proteīniem. Ar tām veikti ekspresijas pētījumi un salīdzināti iznākumi. Divām konstrukcijām veikta arī lielapjoma ekspresija un noteikti precīzi iegūšanas iznākumi. Analizēti un aprakstīti iepriekšējo pētījumu par FlagSp zirnekļa zīda proteīna N-gala domēnu rezultāti un sagatavots publikācijas manuskripts.
• Veikti pētījumi, lai identificētu ķīmiskās vielas, kas veido zirnekļu zīda šķiedru pārklājumu, ar mērķi vēlāk veidot analogu pārklājumu mākslīgajām šķiedrām biokonjugācijas ceļā. Pašu ievāktās, kā arī no citiem zinātniekiem iegūtās dabiskās zirnekļa zīda šķiedras mazgātas ar šķīdinātājiem un veikta nomazgātā vielu maisījuma analīze. Tāpat analizētas šķiedras pirms un pēc pārklājuma nomazgāšanas.
• Noslēgts līgums par uz mikrofluīdikas pielietojuma balstītas mākslīgā zirnekļu zīda vērpšanas ierīces projektēšanu. Veikti zirnekļa zīda proteīnu šķīdumu viskozitātes mērījumi, kas nepieciešami šķiedru veidošanās modelēšanai un iekārtas dizaina pielāgošanai.

• Veikta lielapjoma zirnekļu zīda proteīnu iegūšana, ko izmantot zīda vērpšanas ierīces testēšanai. Turpināti pētījumi par repetitīvās zirnekļa zīda proteīnu daļas garuma ietekmi uz ekspresijas iznākumu. Pētīta cisteīna atlikuma, ko izmanto biokonjugācijā, novietojuma ietekme uz zirnekļu zīda proteīnu ekspresijas iznākumu. Ģenētiski konstruētas 2 gēnu konstrukcijas, kurās cisteīna atlikums novietots proteīna N-galā vai C-gala pirmspēdējā pozīcijā. Veikta FlagSp zirnekļa zīda proteīna N-gala domēna kristāla struktūras noteikšana, ko pievienot publikācijas manuskriptam.
• Veikti biokonjugācijas reakcijas pētījumi, kā reaģējošo grupu reakcijā izmantojot dibrommaleimīdu. Izstrādāta biokojugācijas reakcijas produktu attīrīšanas metode.
• Veikta mākslīgās zirnekļu zīda vērpšanas ierīces izstrāde. Testēti vairāki ierīces dizaina varianti, nosakot šķidrumu plūsmas īpašības.

Informāciju par projektu lūdzam skatīt arī  – http://nmr.osi.lv/lv/chemically-modified-artificial-spider-silk.

Publicēts: 04.03.2021.

• Izpētīta cisteīna atlikuma novietojuma ietekme uz zirnekļu zīda proteīnu ekspresijas iznākumu, nozīmīga ietekme netika novērota. Noslēgti pētījumi par zirnekļu zīda N-gala domēna un repetitīvās zirnekļa zīda proteīnu daļas garuma ietekmi uz ekspresijas iznākumu, kā rezultātā izvēlētas divas perspektīvākās konstrukcijas zīda šķiedru iegūšanai. Veikta papildus lielapjoma zirnekļu zīda proteīnu iegūšana, ko izmantot zīda vērpšanas ierīces testēšanai.
• Veikti zirnekļa zīda proteīnu biokonjugācijas reakcijas pētījumi ar 8-roku polietilēnglikolu, tomēr novērotā efektivitāte bija zema. Lai noteiktu citas dabisko zirnekļa zīda šķiedru sastāvdaļas, pētīts no zirnekļiem savāktu šķiedru pārklājums un identificēti vairāki savienojumi tā sastāvā.
• Veikta mākslīgās zirnekļu zīda vērpšanas ierīces testēšana un pielāgošana.
• Sagatavota 1 zinātniskā publikācija, kas iesniegta žurnālā Journal of Biological Chemistry.

Informāciju par projektu lūdzam skatīt arī  – http://nmr.osi.lv/lv/chemically-modified-artificial-spider-silk.

Publicēts: 04.06.2021.

• Pētīta zirnekļa zīda proteīnu biokonjugācijas reakcijaar 8-roku polietilēnglikolu, kā rezultātā izdevies ievērojami uzlabot reakcijas iznākumu.
• Apmeklēta  laboratorija  Stokholmā un, izmantojot viņu šķiedru vērpšanas iekārtu, iegūtas pirmās mākslīgās zirnekļu zīda šķiedras no mūsu proteīnu biokonjugātiem. Veikta iegūto šķiedru mehānisko īpašību raksturošana.

Informāciju par projektu lūdzam skatīt arī  – http://nmr.osi.lv/lv/chemically-modified-artificial-spider-silk.

Publicēts: 03.09.2021.

• Plašāk pētīta reakcijas izejvielu stehiometrijas ietekme uz reakcijas iznākumu. Noteikti optimālie biokonjugācijas reakcijas apstākļi un izejvielu daudzumi reakcijām ar 2-, 4- un 8-roku PEG.
• Veikta jauna tipa mākslīgās zirnekļu zīda vērpšanas ierīces izveide un testēšana. Izdevies gandrīz pilnībā novērst kanālu aizsprostošanos.
• Sagatavota publikācija par zirnekļu zīda proteīnu N-gala domēna spēju veidot hidrogēlus, kas tika negaidīti novērota eksperimentos. Publikācija iesniegta žurnālā Nature Communications.

Informāciju par projektu lūdzam skatīt arī  – http://nmr.osi.lv/lv/chemically-modified-artificial-spider-silk.

Publicēts: 03.12.2021.

• Veiktas perspektīvāko zirnekļa zīda proteīnu (F2M, F4M, F6M, F1F) biokonjugācijas reakcijas ar 2-, 4- un 8-roku PEG lielā apjomā, lai iegūtu biokonjugātus šķiedru vērpšanai.
• Pētīta modificēta mākslīgā zirnekļa zīda šķiedru materiāla struktūra, lai izprastu modifikāciju ietekmi uz struktūras- mehānisko īpašību likumsakarībām. Par rezultātiem Sadarbībā ar Karolinska institūta zinātniekiem sagatavota un iesniegta publikācija par modificēta mākslīgā zirnekļa zīda šķiedru struktūras un mehānisko īpašību likumsakarībām. Publikācija iesniegta žurnālā Advanced Functional Materials.

Informāciju par projektu lūdzam skatīt arī  – http://nmr.osi.lv/lv/chemically-modified-artificial-spider-silk.

Publicēts: 03.03.2022.

• Apkopotas zināšanas atskaitē par to, kā veikt rekombinantu spidroīnu biokonjugāciju un  noteikti optimālie biokonjugācijas reakcijas apstākļi, kas jāizmanto turpmākiem pētījumiem.
• Sagatavots un iesniegts Starptautiskā patenta pieteikums.
• Publicēts raksts (23.03.2022.) Engineered Spider Silk Proteins for Biomimetic Spinning of Fibers with Toughness Equal to Dragline Silks Tina Arndt, Gabriele Greco, Benjamin Schmuck, Jessica Bunz, Olga Shilkova, Juanita Francis, Nicola M Pugno, Kristaps Jaudzems, Andreas Barth, Jan Johansson, and Anna Rising*  – Advanced Functional Materials, DOI: 10.1002/adfm.202200986;
• Pulicēts raksts (07.04.2022.) The dimerization mechanism of the N-terminal domain of spider silk proteins is conserved despite extensive sequence divergence; Médoune Sarr1 , Kristine Kitoka2 , Kellie-Ann Walsh-White1 , Margit Kaldmäe3 , Rimants Metlans2 , Kaspar Tars4 , Alessandro Mantese5 , Dipen Shah5 , Michael Landreh3 , Anna Rising6,7 , Jan Johansson1,7, Kristaps Jaudzems2,*, and Nina Kronqvist1,7,*; Published by Elsevier Inc on behalf of American Society for Biochemistry and Molecular Biology,   https://doi.org/10.1016/j.jbc.2022.101913;
•  Sagatavots Informatīvais buklets.

Informāciju par projektu lūdzam skatīt arī  – http://nmr.osi.lv/lv/chemically-modified-artificial-spider-silk.

Publicēts: 03.06.2022.

• Publicēts raksts (14.06.2022.) Solution Structure of Tubuliform Spidroin N-Terminal Domain and Implications for pH Dependent Dimerization; Megija Šede, Jēkabs Fridmanis , Martins Otikovs 1 , Jan Johansson , Anna Rising , Nina Kronqvist  and Kristaps Jaudzems*; Frontiers in Molecular Biosciences; https://doi.org/10.3389/fmolb.2022.936887;
• Publicēts raksts (15.08.2022.) Spidroin N-terminal domain forms amyloid like fibril based hydrogels and provides a protein immobilization platform; Tina Arndt , Kristaps Jaudzems, Olga Shilkova , Juanita Francis, Mathias Johansson , Peter R. Laity, Cagla Sahin , Urmimala Chatterjee , Nina Kronqvist, Edgar Barajas-Ledesma, Rakesh Kumar , Gefei Chen , Roger Strömberg , Axel Abelein , Maud Langton , Michael Landreh , Andreas Barth, Chris Holland , Jan Johansson1 & Anna Rising ; https://doi.org/10.1038/s41467-022-32093-7
• Sagatavota un publicēta preses relīze: (https://www.delfi.lv/campus/raksti/neparastie-biomateriali-latvija-izstrada-medicina-izmantojamu-zirnekla-zida-gelu?id=54676256

Informāciju par projektu lūdzam skatīt arī  – http://nmr.osi.lv/lv/chemically-modified-artificial-spider-silk.

Publicēts:05.09.2022.