Makroautofagija (u daljem tekstu autofagija) je proces razgradnje unutarćelijskih proteina u autofagolizozomima koji omogućava uklanjanje oštećenih proteina, očuvanje energije i preživljavanje u nepovoljnim uslovima, odnosno dovodi do smrti ćelije u slučaju neadekvatne ili preterane aktivacije. Osnovni cilj projekta je ispitivanje uloge autofagije u regulaciji terapijom indukovane smrti tumorskih ćelija. Prisustvo autofagije i molekularni mehanizmi odgovorni za njenu indukciju se ispituju u tumorskim ćelijama tretiranim različitim konvencionalnim (npr. cisplatin, taksol, citarabin, idarubicin) ili eksperimentalnim antitumorskim agensima (npr. metformin, statini, indometacin, azot monoksid, nanočestice).

Industrijsko-tehnološki napredak je praćen sve većom učestalošću magnetnih polja različitih karakteristika u sredini u kojoj živimo i radimo. U okviru potprojekta "Neurofiziološki i bihejvioralni odgovori različitih vrsta na spoljašnja magnetna polja" (rukovodilac dr Branka Petković) ispituju se efekti magnetnih polja, posebno na nivou neuroendokrinog sistema, kod insekata (Drosophila sp., Musca domestica, Tenebrio molitor, Baculum extradentatum, Morimus funereus,...), puža (Helix pomatia) i sisara (Rattus sp., Meriones unguiculatus). Predviđena su elektrofiziološka istraživanja in vitro i in vivo, histološke i biohemijske analize (parametri oksidativnog stresa, koncentracija nukleotida, metabolizam gasova, aktivnost enzima i receptora), praćenje razvića i ponašanja kod izabranih model sistema. Ovi rezultati doprinose razumevanju mehanizama magnetorecepcije kod evolutivno udaljenih vrsta i razjašnjenju da li je biološki odgovor u prisustvu magnetnih polja kao ekofiziološkog faktora jedinstven ili specifičan za vrstu.

Plastični potencijal mozga omogućava mozgu konstantno prilagođavanje zahtevima sredine. Kapacitet za plastične promene je naročito izražen u razviću, a kompromitovan u starosti. Cilj naših istraživanja je da se ispita potencijal mozga za plastične promene u različitim životnim dobima pod uticajem generalnog anestetika (Propofol) i razlicitih dijetarnih rezima. U okviru projekta istraživanja se odvijaju kroz dva potprojekta:

Predmet istraživanja ovog projekta je neurobiologija spavanja i disanja u toku spavanja u pacovskim modelima starenja i neuropatologije najčešćih neurodegenerativnih bolesti starenja (Alchajmerova bolest (AB), Parkinsonova bolest (PB), razni tipovi demencija), sa ciljem rasvetljavanja i boljeg razumevanja mehanizama normalnog i poremećenog spavanja, posebno poremećaja disanja u toku spavanja kao što je apneja.

Populacije žutogrlog miša, Apodemus flavicollis, karakteriše prisustvo jedinki sa B hromozomima u gotovo svim populacijama širom areala vrste. Frekvence B hromozoma često su stabilne iz godine u godinu, ali njihov doprinos genetičkoj i fenetičkoj strukturi populacija i njihovo održavanje u odsustvu mehanizma akumulacije je generalno slabo poznato. U tekućem projektu genetičko-fenetička struktura populacija biće analizirana preko molekularnih markera i geometrijskom analizom oblika lobanje u ekološki različitim staništima i mapirana u odnosu na demografske i karakteristike životne istorije, prevalencu parazita i frekvencu B hromozoma. Očekujemo da dobijeni podaci, uz analizu transmisije B hromozoma u kavezima postavljenim u prirodnim uslovima, omoguće ocenu doprinosa ovog hromozomskog polimorfizma genetičkoj raznovrsnosti i adaptibilnosti u različitim sredinama, kao i razumevanju mehanizama održavanja B hromozoma u populacijama.

Balkansko poluostrvo predstavlja jedan od glavnih centara biodiverziteta u Evropi i odlikuje se velikim brojem endemičnih rodova i vrsta biljaka. Postoji potreba za razvijanjem novih i unapređenjem postojećih metoda zaštite retkih i ugroženih biljnih vrsta sa ovog područja i za intenziviranjem istraživanja koja bi omogućila racionalno upravljanje biljnim resursima, njihovo plansko i kontrolisano iskorišćavanje, kao i očuvanje prirodnih staništa. Kao rešenje dela ovog problema, projekat predlaže stvaranje ex situ strategija zaštite za odabrane retke i/ili ugrožene biljne vrste. Istraživanja u okviru projekta podrazumevaju utvrđivanje genetičkog diverziteta u postojećim populacijama biljnih vrsta analizom molekularnih i fitohemijskih markera, kao i uspostavljanje i održavanje kolekcija germplazme (semena i/ili in vitro kultura), u kojima je održana genetička varijabilnost ovih vrsta.

Projekat obuhvata sledeće istraživačke zadatke kojima je zajedničko korišćenje tehnika gajenja in vitro:

Morfogeneza in vitro: Istraživanja regeneracije i multiplikacije izdanaka, rizogeneze, somatske embriogeneze i androgeneze vrše se na Allium schoenoprassum, Frittilaria meleagris, Iris reichenbachii, Arabidopsis thaliana, Pinus peuce, Pinus heldreichii i gajenim vrstama: pšenici, žutom zvezdanu i kupusima. Uspostavljaju se protokoli za precizno razdvajanje i definisanje različitih puteva organogeneze i zaokružuju histološkim i citološkim analizama. Istražuje se efekat GA3 na regenerativni kapacitet spanaća i grananje žutog zvezdana. Svetlosna i skening elektronska mikroskopija i in situ hibridizacija se koriste za proučavanje interakcije GA3 sa ostalim hormonima i praćenje ekspresije transkripata gena za GA 20 oksidazu, KNOX/STM gena i LAS ortologa. Na listovima duvana istražuje se senescencija i apoptoza.

Sazrevanje spermatozoida do stepena potentnih, fertilno sposobnih ćelija, sama fertilizacija i razvoj embriona in vivo i tokom in vitro fertilizacije (IVF) su redoks senzitivni procesi. Reaktivne vrste kiseonika i azota (engl. reactive oxygen i nitrogen species, ROS i RNS), superoksid anjon radikal (O2•─) i azot oksid (•NO), imaju važnu regulatornu ulogu na nivou svih stupnjeva fertilizacije, inicijatori su kapacitacije i efektori fertilizacije.

Sistemi koji produkuju O 2•─ i •NO specifični su u reproduktivnim ćelijama, njihova regulacija takođe. Bez O2•─ i •NO nema novog života, ali se o mehanizmima redoks regulacije tokom fertilizacije nedovoljno zna.

Redoks regulacija je fundametalni princip kontrole ćelijskih procesa. Čvrsto je spregnuta sa energetskim metabolizmom. To zahteva orkestriranu akciju od nivoa unutarćelijskih organela do tkiva i organa: belo i mrko masno tkivo, jetra, mišići, pankreas, mozak. Redoks regulacija energetskog metabolizma uključena je u održanje homeostaze fizioloških stanja koja se karakterišu povećanim zahtevima za energijom: aklimacija na nisku temperaturu, hibernacija, kao i brojnih patoloških stanja: dijabetes, gojaznost, metabolički sindrom.

U ovom projektu, u navedenim fiziološkim i patofiziološkim stanjima, sa posebnim akcentom na belo i mrko masno tkivo, ispitivaće se odgovor adipocita na strukturnom, metaboličkom i endokrinom nivou u specifičnim animalnim modelima i humanim studijama. Istraživanja će biti usmerena ka esencijalnim ćelijskim procesima: proliferaciji i diferencijaciji adipocita, ćelijskoj smrti, mitohondriogenezi, oksidativnoj fosforilaciji i termogenezi. Integracija metaboličke kontrole između adipoznih tkiva i neadipoznih organa/tkiva i odgovor u njima, proučavaće se sa fokusom na adipocitokine i njihovo autokrino/parakrino i delovanje kao hormona.

Najnovija istraživanja pokazuju da su se evolutivno razvili različiti, nedovoljno istraženi mehanizmi kojima reaktivne vrste kiseonika (reactive oxygen species, eng: ROS skr.) osim izazivanja oksidativnih oštećenja ćelija, deluju i kao oksidaciono/redukcioni prekidači u procesima redoks signalinga pri održavanju homeosteze. Količina ROS je određena balansom stope stvaranja i aktivnošću antioksidativnog sistema i u dinamičkoj je interakciji sa metaboličkim putevima regulacije homeostaze. Stoga je cilj ovog projekta da se bliže ispitaju mehanizmi redoks signalinga posredovani sa ROS i odredi njihov značaj i povezanost sa drugim regulacionim putevima u procesima održavanja homeostaze, adaptaciji i izvesnim patološkim stanjima. Planirana istraživanja bi se vršila na dobro standardizovanim model sistemima dosad već primenjivanim od strane istraživača ovog projekta (holometabolni insekti, izolovani organi, krv ljudi). Upotrebom biohemijskih, molekularno-bioloških i farmakoloških tehnika identifikovale bi se dominantne ROS, odredio status antioksidativne odbrane, i njihov uticaj na funkcionalno stanje ćelijskih receptora i ekspresiju gena vezanih za procese metaboličke adaptacije. Na osnovu ovih istraživanja dobili bi se podaci koji bi se mogli koristiti za analizu različitih patoloških stanja, s tim da bi se na ovom projektu usredsredili na šizofreniju i kancer za koje je radovima istraživača ovog projekta pokazano da u patologiji imaju redoks poremećaj sa disbalansom ROS.