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.

Heterogenost abiotičke i biotičke životne sredine utiče na varijabilnost (na molekularnom, citološkom i morfološkom nivou kao i varijabilnost karakteristika životne istorije i ponašanja), populacionu strukturu i evolucione procese (genetičku specijalizaciju, fenotipsku plastičnost, proces specijacije) kod različitih grupa organizama (kičmenjaci, beskičmenjaci, biljke), delujući na stanje biodiverziteta i rasprostranjenje samosvojnih, a posebno introdukovanih i invazivnih vrsta. Istraživanja se prvenstveno vrše na prirodnim populacijama u prirodnim staništima, na organizmima i populacijama u nativnim i antropogenim staništima i na uzorcima iz prirodnih populacija gajenim u eksperimentalnim uslovima. Dobijeni rezultati se porede na: različitim nivoima organizacije (npr. molekularni i morfološki) kod populacija istih vrsta; populacijama iste vrste iz različitih sredina; srodnim a ekološkim različitim vrstama; različitim taksonima sa istog geografskog područja; egzotičnim vrstama, posebno onima sa već poznatom istorijom invazivnosti u drugim područjima. Dobijeni rezultati omogućiće procenu adekvatnosti pojedinih indikatora stepena narušenosti životne sredine i biće uključeni u filogeografske analize i instrumente ocene statusa ekosistema u regionu i Evropi.

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.

Eksperimentalni autoimunski encefalomijelitis (EAE) u Dark Agouti (DA) pacovima je jedan od modela multiple skleroze, inflamatorne, autoimunske bolesti centralnog nervnog sistema tokom koje dolazi do demijelinizacije nervnih vlakana i neurodegeneracije što za posledicu ima ispoljavanje neuroloških deficita. Multipla skleroza se u najvećem broju pacijenata ispoljava kao relapsno-remitentna, gde tokom vremena dolazi do smenjivanja faza neuroloških ispada i oporavka, a kod značajnog udela pacijenata bolest ima i hronični progresivni tok. Za razliku od toga, EAE u DA pacova je, prilikom adekvatnog imunizacionog protokola indukcije, akutna i monofazna bolest u kojoj pacovi prolaze kroz jasno definisane faze indukcije, razvoja, vrhunca bolesti i potpunog oporavka. DA pacovi su nakon oporavka izuzetno otporni na ponovne pokušaje indukcije EAE. Cilj ovog projekta je da se definišu ćelijske populacije i molekulski mehanizmi odgovorni za oporavak i otpornost DA pacova. Ovakva saznanja bi mogla da se iskoriste u cilju redizajniranja postojećih i uspostavljanja novih terapija za pacijente obolele od multiple skleroze.

Cilj projekta je ispitivanje efekata agenasa iz životne sredine na važan fiziološki homeostatski sistem, imunski sistem, kod mišolikih glodara. Ćelijski i molekulski mehanizmi imunomodulatornog potencijala dva ksenobiotika (kadmijuma, široko rasprostranjenog zagađivača spoljašnje sredine, iantikoagulanta varfarina, koji se koristi za kontrolu brojnosti glodara) se ispituju na laboratorijskim sojevima sivog pacova (Rattus norvegicus). Uticaj ovih ksenobiotika na imunski sistem se ispituje analizom njihovog efekta na bazalne imunske funkcije kao i u uslovima indukcije imunskog odgovora. Poseban aspekt predstavlja ispitivanje efekta ovih ksenobiotika na rezistenciju organizma na oportunističke infekcije, kao što je infekcija gljivom Aspergillus fumigatus. Jedinke sivog pacova iz prirodnih populacija, zbog prisustva velikog broja parazita i različitih mikrobnih infekcija, se smatraju prirodnim imunobiološkim modelom korisnim za ispitivanje odbrambenih mehanizama u uslovima višestruke infekcije. Analiza osnovnih parametara imunske funkcije, kao i oštećenja perifernih tkiva posredovanih imunskim efektorskim mehanizmima kod jedinki sivog pacova iz prirodnih populacija i poređenje sa istim aktivnostima kod jedinki nekoliko laboratorijskih sojeva pacova, daje uvid u efekat spoljašnje sredine na imunski sistem.

Posebnu oblast istraživanja predstavlja proučavanje regulacije zaštite od oksidacionih oštećenja aerobnih organizama u uslovima poremećene homeostaze. U okviru ovih proučavanja mogu se izdvojiti tri tematske celine:

1) Biomonitoring akvatičnih organizama. Molekularno fiziološki biomonitoring koji se zasniva na aktivnosti enzima antioksidacionog zaštitnog sistema kao biohemijskih biomarkera: superoksid-dismutaze, katalaze, glutation-peroksidaze, glutation-reduktaze, glutation-S-transferaze, koncentracije vitamina E, vitamina C, glutationa kod aerobnih organizama je pokazao prednost u odnosu na klasične metode ekološkog i toksikološkog biomonitoring.

2) Toksikologija. Ispitivaće se efekti akutnog i hroničnog tretmana prooksidanta kadmijuma i cisplatina i protektivna uloga antioksidanata: koenzima Q10, vitamina C i Е, selena i maslinovog ulja na promene biohemijskih biomarkera oksidacionog stresa u krvi i tkivima Wistar pacova.

3) Biomarkeri i patofiziološka stanja. Proučavaće se efekti estradiola i njegova uloga u preeklampsiji, procena oksidacionih oštećenja i antioksidacionog kapaciteta zdravih tkiva u odgovoru na terapijske doze zračenja u terapiji karcinoma dojke, kao i patogeneza gastrointestinalnih oboljenja.

Vodozemci i gmizavci, grupe sa ograničenom sposobnošću migracije, vezane za staništa i, usled toga, posebno osetljive na promene životne sredine, čest su objekt istraživanja evolucione i konzervacione biologije. To se posebno odnosi na vodozemce i gmizavce Balkanskog poluostrva, koje predstavlja složen refugijalni centar, sa velikim brojem taksona i visokom endemičnošću, koji su rezultat visoke stope alopatričkih i parapatričkih specijacija i velikog broja hibridnih zona. U okviru ovog projekta predviđena su integrativna istraživanja, u laboratoriji i u prirodnim populacijama, na grupama koje imaju odlike model-organizama. U oblasti evolucione biologije, osnovni pravci istraživanja bi obuhvatili: (1) analize promena veličine i oblika složenih morfoloških celina tokom ontogenije i tokom evolucione istorije grupa, (2) istraživanja evolucije životnih istorija, (3) studije filogeografske strukture različitih evolucionih linija, vrsta i kompleksa vrsta, (4) analize uticaja ekogeografskih faktora na rasprostranjenje taksona, filogeografskih linija i hibridnih zona. U oblasti konzervacione biologije, istraživanja bi išla u pravcu određivanja evoluciono i konzervaciono značajnih jedinica, kao i studija populacione ekologije, čime bi se došlo do podataka relevantnih za postavke strategija očuvanja autohtonih prirodnih populacija i vrsta.

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).

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.