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.

U savremenoj biologiji koriste se dva alternativna eksperimentalna pristupa za rešavanje osnovnih pitanja o evoluciji živog sveta – laboratorijska evolucija i studije u prirodi.

LABORATORIJSKA EVOLUCIJA - Eksperimentalna strategija laboratorijske evolucije bazira se na istraživanjima populacija kroz generacije u definisanim i strogo kontrolisanim uslovima. S ciljem istraživanja pravaca evolucije različitih životnih strategija formirana su četiri tipa laboratorijskih populacija pasuljevog žiška, Acanthoscelides obtectus, u okviru kojih su, tokom više od 200 generacija, razvijene po četiri populacije. Prva dva tipa populacija nalaze se pod režimom selekcije zavisne od gustine, odnosno, selektuju se na visokoj (К) i niskoj (r) gustini larvi, dok su druga dva tipa populacija selektovana za ranu (Е) ili kasnu (L) reprodukciju (tzv. uzrasno-specifična selekcija). Korišćenjem ovih populacija buduća istraživanja baziraće se na rasvetljavanju sledećih naučnih problema:1. Evolucione promene nastale u režimu selekcije zavisne od gustine, kao i uzrasno-specifične selekcije, 2. Kvantitativno-genetička osnova komponenti adaptivne vrednosti koje se nalaze pod delovanjem dva navedena tipa selekcije, 3. Еvolucija starenja i kasnih faza adultnog života i 4. Еvolucija mehanizama pre- i post-zigotske reproduktivne izolacije između različitih laboratorijskih populacija.

Cilj istraživanja je ispitati uticaj odabranih biljnih estrakata, fitoestrogena (genistein, daidzein), steroidnih (estradiol, progesteron, testosteron, deksametazon) i peptidnih hormona (somatostatin, kalcitonin, grelin) na neuroendokrini sistem i mineralnu homeostazu pacova. Alternativa hormonske supstitucione terapije u vidu biljnih i drugih dodataka ishrani intenzivno se reklamiraju za održavanje hormonske ravnoteže, prevenciju kardiovaskularnih problema, ateroskleroze i osteoporoze u oba pola. Procena delovanja ovih supstanci na: (i) hipotalamo-hipofizno -adrenalni, -somatotropni, tiroidni i gonadalni sistem; (ii) neuroendokrine C-ćelije, kosti, paraštitaste žlezde i bubrege i (iii) ćelijsku mehaniku, značajna je za evaluaciju njihovih željenih efekata u odnosu na rizike pri upotrebi u terapiji kancera, kardiovaskularnih i drugih bolesti. Istraživanja se sprovode na pacovima različite starosti (mladi, srednje stari i stari pacovi) i pola, a od posebnog značaja su animalni modeli andropauze i menopauze. Ispitivanja ćelijske mehanike obavljaju se u in vitro uslovima, na modelima eritrocita i ćelija kancera prostate. Glukokortikoidi se u medicinskoj praksi koriste u trudnoćama sa rizikom od prevremenog porođaja, kako bi se smanjio neonatalni mortalitet i morbiditet. Međutim, ovaj tretman ubrzavajući maturacione procese, dovodi do trajnih promena fizioloških sistema. Stoga, kratkoročni korisni efekti prenatalne glukokortikoidne terapije su u isto vreme ti koji povećavaju dugoročne rizike metaboličkih i endokrinih disregulacija, uključujući odgovor na stres, rast i reprodukciju. Efekti prenatalnog izlaganja glukokortikoidima ispituje se na pacovima od fetalnog do adultnog period života.

Balkansko poluostrvo na kome je i prostor Srbije pripada jednom od centara diverziteta dendroflore (IUCN) u kome se razvijaju i šume reliktnih, endemičnih, ekonomski važnih (ili potencijalno važnih) i ugroženih šumskih vrsta, neponovljivih u vremenu i prostoru. Posebno bogate rezervoare i riznice genofonda predstavljaju klisure, kanjonske doline i planinski masivi Srbije. Upravo ovi refugijumi su omogućili očuvanje i reprodukciju bogate i raznovrsne flore, posebno tercijernih relikata i endemorelikata i predstavljaju prave muzeje in vivo od posebnog značaja za nauku. Takođe od posebnog značaja jeste i diverzitet malih lokalnih populacija, kao i onih na ivicama šumskih pojasa, na najosetljivijim delovima ekosistema. Populacije koje naseljavaju ove prostore su pravi istraživački izazovi jer su njihova genetička struktura, hemijski sastav, morfofiziološka svojstva i reproduktivni potencijal još uvek malo poznati ili nepoznati. Projekat polazi od pretpostavke da šumska autohtona flora i vegetacija našeg dela Balkanskog poluostrva sadrži populacije koje svojim prisustvom, specifičnom genetičkom strukturom, hemijskim sastavom, morfofiziološkim i reproduktivnim svojstvima otkrivaju istoriju vegetacije i doprinose boljem razumevanju adaptivnog potencijala biljaka da opstanu u nepovoljnim uslovima životne sredine.

Modulacija imunskog odgovora i ćelijske smrti je ključna strategija u terapiji kancera i inflamatornih bolesti poput multiple sklepoze, dijabetesa tipa 1 ili 2. U cilju prevencije i/ili usmerene modulacije ovih poremećaja neophodno je razumevanje osnovnih molekularnih mehanizama njihove kontrole, što je i cilj ovog projekta. Stoga se ispituje uloga i način delovanja biološki aktivnih molekula mikrosredine (citokina, reaktivnih vrsta kiseonika i azota, hormona) i genetskih faktora u regulaciji proliferacije, diferencijacije, funkcije i umiranja imunskih i ćelija ciljnih tkiva u fiziološkim i patološkim uslovima. Da bi se utvrdili osnovni kontrolni mehanizmi inflamacije, imunskog odgovora na (auto)antigene i rezistencije na anti-tumorski imunski odgovor, uloga relevantnih intercelularnih medijatora i intracelularnih signalnih puteva, koriste se animalni modeli humanih bolesti na miševima i pacovima visokosrodnih i/ili genetički modifikovanih sojeva, i primarne i transformisane ćelijske populacije različitog porekla. Pored ovoga, ispituju se citotoksična, citoprotektivna i imunomodulatorna svojstva različitih farmakoloških agenasa ili prirodnih produkata biljnog i životinjskog porekla, kao i intra- i intercelularni mehanizmi odgovorni za njihove biološke efekte, što bi u perspektivi moglo doneti dobrobit pacijentima obolelim od ovih bolesti.

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.

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.

Na antropogeno degradiranim staništima biljke su često limitirane multipnim faktorima stresa koji deluju istovremeno i ugrožavaju funkcionisanje biljaka i iscrpljuju njihov adaptivani potencijal.

Naša istraživanja su bazirana na proučavanju fiziološko-biohemijskih i morfoloških odgovora biljaka na efekte multipnih stresora koji određuju njihov adaptivni kapacitet da opstanu i/ili razviju toleranciju na stres na takvim staništima. Previđena istraživanja obavićemo u dva tipa takvih staništa: deponije pepela termoelektrana „Nikola Tesla-A" u Obrenovcu (inicijalno biološki prazni prostori opterećeni polutantima) i urbane zone u Beogradu (degradirani prostori opterećeni polutantima).

Diabetes mellitus je kompleksan metabolički poremećaj koji se manifestuje u dva osnovna oblika, dijabetes tip 1 (DT1) i mnogo češći oblik, dijabetes tip 2 (DT2). Iako oba tipa dijabetesa imaju različite etiologije, oba karakteriše hiperglikemija zbog poremećene homeostaze glukoze. Hiperglikemija je posledica nedovoljne koncentracije insulina u krvi, što je slučaj u DT1, ili neosetljivosti ciljnih ćelija na delovanje insulina u DT2. U osnovi DT1 je autoimuno oboljenje koga karakteriše potpuni gubitak β ćelija pankreasa koje proizvode insulin. Nestanak β ćelija u DT1 odvija se relativno brzo u poređenju sa smanjenjem broja funkcionalnih β ćelija u DT2 koga karakteriše progresivan gubitak funkcionalnosti β ćelija i potepeno smanjenje njihovog broja. Razjašnjenje molekularnih mehanizama koji regulišu funkcionalnost β ćelija i patološke molekularne procese u dijabetesu, leži u osnovi paradigme za terapiju dijabetesa koja predviđa primenu strategija usmerenih na poboljšanje funkcionalnosti i vijabilnosti β ćelija supresijom citotoksičnih signalnih puteva i sprečavanjem aktivacije procesa ćelijske smrti. Istraživanja Odeljenja za molekularnu biologiju fokusirana su na β ćelije, kao i na hepatocite i kardiomiocite u kontekstu dijabetičnih komplikacija. Eksperimentalni sistemi koje koristimo su in vivo model streptozotocinom (STZ)-indukovanog dijabetesa kod laboratorijskih pacova i in vitro modeli bazirani na različitim kulturama ćelijskih linija.

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.