Vilniaus universitetas

Proteomikos centras

Lietuvos biochemiku draugija
BEBS Skyriai

Bioelektrochemijos ir biospektroskopijos skyrius

Veikla

Plazminės ląstelės membranos susiformavimas laikomas vienu esmininių evolicijos procesų ir pagrindu toliau vystytis gyvybei. Membrana užtikrina erdvėskyrą tarp ląstelės išorinės ir vidinės terpės, o jos sudėtis ir struktūra lemia ląstelės formą ir atlieka apsauginę funkciją.

Plazminė membrana yra įvairių membraninių ląstelės komponentų (receptorių, medžiagų pernašos kanalų ir t.t.) lokalizacijos vieta. Tokia didelė plazminės membranos svarba ląstelės ir viso organizmo gyvybei nulemia ir tai, jog daugelis kenksmingų išorės veiksnių ar ligų sukelėjų veikia būtent per membranos pažaidą. Daugelį ligų, pasižyminčių dideliu sergamumu ir mirtingumu, sukelia bakterijos, sekretuojančios poras formuojančius toksinus (α-hemolizinas (αHL), Vaginolizinas (VLY), Pneumolizinas (PLY) ir t.t.), kurie suardo atakuojamos ląstelės plazminę membraną ir sutrikdo natūralią ląstelės homeostazę. Dėl šių priežasčių, toksinų bei membranų tyrimai yra labai svarbūs, norint efektyviau, greičiau ir paprasčiau diagnozuoti įvairias tokių toksinų sukeliamas ligas.

Plazminių membranų tyrimas yra itin sudėdingas procesas, todėl ilgainiui buvo sukurti įvairūs ląstelių membraną modeliuojantys dariniai – dirbtiniai fosfolipidinai membranos modeliai, kurie suteikia galimybę tirti jas žymiai paprastesniame lygyje.

Mūsų tyrimų grupė naudoja ir tobulina vieną tokių modelių – ant tauriojo metalo paviršiaus imobilizuotas fosfolipidines membranas (angl. tethered bilayer lipid membrane, tBLM). Pasitelkiant įvairius elektrocheminius ir spektroskopinius metodus bei tarptautinį bendradarbiavimą su kitomis laboratorijomis, šiame skyriuje tiriami baziniai gamtos mokslų uždaviniai bei vystomas tokių sistemų pritaikymas biomedicinoje, kuriant ultrajautrius biojutiklius įvairių endogeninių ir egzogeninių patogenų detekcijai.

Mūsų turimi ištekliai apima įvairius cheminius junginius savitvarkių molekulinių sistemų formavimui bei fosfolipidinių membranų kūrimui, plataus spektro elektrocheminę bei spektroskopinę įrangą, leidžiančią charaktrerizuoti tokias sistemas molekuliniame lygmenyje bei atlikti jautrią membranas pažeidžiančių agentų detekciją. Paviršių vizualizacijai sėkmingai naudojame fluorescencinę bei atominės jėgos mikroskopijas – turime tam tinkamą įrangą bei kompetencijas.

Pagrindiniai projektai (2007 – 2020):

  1. LMT finansuojamas MIP projektas, "Kiekybinė fosfolipidinių membranų pažaidos poras formuojančiais toksinais detekcija", projekto vadovas dr. G. Valinčius. 2019-2022 m.
  2. ESFA finansuotas ES SF projektas MiniFob (2013.04.18-2015.04.18). Projekto vadovas (G. Valinčius). Projekto partneriai - VU Biotechnologijos institutas ir KTU Panevežio institutas. Projekto biudžetas - 2.7 mln Lt. VU Biochemijos instituto dalis - 1.0 mln Lt.
  3. LMT finansuotas Nacionalinės mokslo programos "Lėtinės neinfekcinės ligos" projektas, LIG-12048, MALPALMA (2012-2014). Projekto partnerio dalies vykdytojas. Projekto parnerio dalis - 0.25 mln Lt. (Projekto vadovė: dr. R. Morkūnienė).
  4. LMT finansuotas MIP projektas, MIP-11395, IMFABITE (2011-2012). Projekto pagrindinis vykdytojas. Projekto biudžetas - 0.17 mln. Lt. (Projekto vadovas dr. G. Valinčius).
  5. LMT finansuotas "Aukštųjų technologijų plėtros" programos projektas, B-38, AMILOIDE. (2008-2010). Projekto vykdytojas. LMT skirtas biudžetas - 0.30mln.Lt. Projekto partneriai LSMU Biomedicininių tyrimų institutas, LSMU Neurologijos klinika, Biotechnologijos institutas, Chemijos institutas, Fizikos institutas. (Projekto vadovas dr. G. Valinčius).

Pagrindinės publikacijos (2007 – 2020):

  1. Pampuschenko K., R. Morkūnienė, T. Šneideris, V. Smirnovas, R. Budvytytė, G. Valinčius, GC. Brown, V. Borutaitė. 2020. Extracellular tau induces microglial phagocytosis of living neurons in cell cultures. Journal of Neurochemistry 154(3): 316-329.
  2. Penkauskas T., A. Zentelytė, S. Ganpule, G. Valinčius, G. Preta. 2020. Pleiotropic effects of statins via interaction with the lipid bilayer: A combined approach. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Biomembranes 1862: 183306.
  3. Preta G. 2020. New Insights Into Targeting Membrane Lipids for Cancer Therapy. Frontiers in Cell and Developmental Biology 8: AN 571237.
  4. Raila T., F. Andriulevičius, T. Penkauskas, M. Jankunec, T. Meškauskas, D. J. Vanderah, G. Valinčius. 2020. Clusters of protein pores in phospholipid bilayer membranes can be identified and characterized by electrochemical impedance spectroscopy. Electrochimica Acta 364: 137179.
  5. Sabirovas T., A. Valiūnienė, I. Gabriūnaitė, G. Valinčius. 2020. Mixed hybrid bilayer lipid membranes on mechanically polished titanium surface. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Biomembranes 1862: 183232.
  6. Talaikis M., G. Valinčius, G. Niaura. 2020. Potential-Induced Structural Alterations in the Tethered Bilayer Lipid Membrane-Anchoring Monolayers Revealed by Electrochemical Surface-Enhanced Raman Spectroscopy. Journal of Physical Chemistry C 124: 19033-19045.
  7. Tumėnas S., T. Ragaliauskas, T. Penkauskas, A. Valančiūtė, F. Andriulevičius, G. Valinčius. 2020. Solvent effects on composition and structure of thiolipid molecular anchors for tethering phospholipid bilayers. Applied Surface Science 509: AN 145268.
  8. Zaleskis G., S. Garberytė, B. Pavliukevičienė, G. Valinčius, D. Characiejus, M. Mauricas, J. A. Krasko, K. Žilionytė, M. Žvirblė, V. Pašukonienė. 2020. Doxorubicin uptake in ascitic lymphoma model: resistance or curability is governed by tumor cell density and prolonged drug retention. Journal of Cancer 11: 6497-6506.
  9. Penkauskas T., G. Preta. 2019. Biological applications of tethered bilayer lipid membranes. Biochimie 157: 131-141.
  10. Ragaliauskas T., M. Plečkaitytė, M. Jankunec , L. Labanauskas, L. Baranauskienė, G. Valinčius. 2019. Inerolysin and vaginolysin, the cytolysins implicated in vaginal dysbiosis, differently impair molecular integrity of phospholipid membranes. Scientific Reports 9: AN 10606.
  11. Raila T., T. Penkauskas, M. Jankunec, G. Dreižas, T. Meškauskas, G. Valinčius. 2019. Electrochemical impedance of randomly distributed defects in tethered phospholipid bilayers: Finite element analysis. Electrochimica Acta 299: 863-874.
  12. Gabriunaite I., A. Valiuniene, G. Valinčius. 2018. Formation and properties of phospholipid bilayers on fluorine doped tin oxide electrodes. Electrochimica Acta 283: 1351-1358.
  13. Sabirovas T, A. Valiūnienė, G. Valinčius. 2018. Mechanically Polished Titanium Surface for Immobilization of Hybrid Bilayer Membrane. Journal of the Electrochemical Society 165: G109-G115.
  14. Dagys M., A. Laurynėnas, D. Ratautas J. Kulys, R. Vidžiūnaitė, M. Talaikis, G. Niaura, L. Marcinkevičienė, R. Meškys, S. Shleev. 2017. Oxygen electroreduction catalysed by laccase wired to gold nanoparticle via trinuclear copper cluster. Energy&Environmental Science 10: 498-502 IF 29.518
  15. Preta G. 2017. Understanding the Dr. Jekyll and Mr. Hyde nature of apoptosis-inducing factor: future perspectives. Biomedical Journal 40: 239-240
  16. Ragaliauskas T., M. Mickevičius, B. Rakovska, T. Penkauskas, D.J. Vanderah, F.Heinrich, G. Valinčius. 2017. Fast formation of low-defect-density tethered bilayers by fusion of multilamellar vesicles. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes 1859: 669-678. IF 3.498
  17. Eicher-Lorka O., T. Charkova, A. Matijoska, Z. Kuodis, G. Urbelis, T. Penkauskas, M. Mickevičius, A. Bulovas, G. Valinčius. 2016. Cholesterol-based tethers and markers for model membranes investigation. Chemistry and Physics of Lipids 195: 71-86.
  18. Preta G., M. Jankunec, F. Heinrich, S. Griffin, I.M. Sheldon, G. Valinčius. 2016. Tethered bilayer membranes as a complementary tool for functional and structural studies: The pyolysin case. Biochimica et Biophysica Acta-Biomembranes 1858: 2070-2080.
  19. Talaikis M., O. Eicher-Lorka, G. Valinčius, G. Niaura. 2016. Water-Induced Structural Changes in the Membrane-Anchoring Monolayers Revealed by Isotope-Edited SERS. Journal of Physical Chemistry C 120: 22489-22499
  20. Valinčius G., M. Mickevičius, T. Penkauskas, M. Jankunec. 2016. Electrochemical Impedance Spectroscopy of Tethered Bilayer Membranes: An Effect of Heterogeneous Distribution of Defects in Membranes. Electrochimica Acta 222: 904-913.
  21. Rakovska B., T. Ragaliauskas, M. Mickevičius, M. Jankunec, G. Niaura, D.J. Vanderah, G. Valinčius. 2015. Structure and function of the membrane anchoring self-assembled monolayers. Langmuir 31: 846-857.
  22. Ragaliauskas T., M. Mickevičius, R. Budvytytė, G. Niaura, B. Carbonnier, G. Valinčius. 2014. Adsorption of b-amyloid oligomers on octadecanethiol monolayers. Journal of Colloid and Interface Science 425: 159-167.
  23. Budvytytė R., M. Mickevičius, D.J. Vanderah, F. Heinrich, G. Valinčius. 2013. Modification of tethered bilayers by phospholipid exchange with vesicles. Langmuir 29: 4320-4327.
  24. Budvytytė R., M. Plečkaitytė, A. Žvirblienė, D. J. Vanderah, G. Valinčius. 2013. Reconstitution of cholesterol-dependent vaginolysin into tethered phospholipid bilayers: implications for bioanalysis. PLOS ONE. 8: e82536.
  25. Budvytytė R., G. Valinčius, G. Niaura, V. Voiciuk, M. Mickevičius, H. Chapman, H.Z. Goh, P. Shekhar, F. Heinrich, S. Shenoy, M. Losche, D.J. Vanderah. 2013. Structure and properties of tethered bilayer lipid membranes with unsaturated anchor molecules. Langmuir 29: 8645-8656.
  26. Valincius G., T. Meskauskas, F. Ivanauskas. 2012. Electrochemical impedance spectroscopy of tethered bilayer membranes. Langmuir 28: 977-990.
  27. Voiciuk V., G. Valincius, R. Budvytyte, A. Matijoska, I. Matulaitiene, G. Niaura. 2012. Surface-enhanced Raman spectroscopy for detection of toxic amyloid beta oligomers adsorbed on self-assembled monolayers. Spectrochimica Acta Part A-molecular and Biomolecular Spectroscopy 95: 526-532.
  28. Cizas P., R. Budvytyte, R. Morkuniene, R. Moldovan, M. Broccio, M. Loesche, G. Niaura, G. Valincius, V. Borutaite. 2010. Size-dependent neurotoxicity of beta-amyloid oligomers Archives of Biochemistry and Biophysics 496:84-92.
  29. K. J. Kwak, G. Valincius, W.-C. Liao, X. Hu, X. Wen, A. Lee, B. Yu, D. J. Vanderah, W. Lu and L. J. Lee. 2010. Formation and finite element analysis of tethered bilayer lipid structures. Langmuir 26:18199-18208.
  30. McGillivray D., G. Valincius, F. Heinrich, J. Robertson, D. Vanderah, W. Febo-Ayala, I. Ignatjev, M. Lösche, J. Kasianowicz. 2009. Structure of functional Staphylococcus aureus alpha-hemolysin channels in tethered bilayer lipid membranes. Biophysical Journal 96: 1547-1553.
  31. Kazakevičienė, B., G. Valinčius, M. Kažemėkaitė, V. Razumas. 2008. Self-assembled redox system for bioelectrocatalytic assay of L-ascorbylphosphate and alkaline phosphatase activity. Electroanalysis 20: 2235-2240.
  32. Valincius, G., F. Heinrich, R. Budvytyte, D.J. Vanderah, Y. Sokolov, J.E. Hall, M. Loesche. 2008. Soluble amyloid ß oligomers affect dielectric membrane properties by bilayer insertion and domain formation: Implications for cell toxicity. Biophysical Journal 95: 4845-4861.
  33. McGillivray, D. J., G. Valinčius, D. J. Vanderah, W. Febo-Ayala, J. T. Woodward, F. Heinrich, J. Kasianowicz, M. Losche. 2007. Molecular-scale structural and functional characterization of sparsely tethered bilayer membranes. Biointerphases 2: 21-33.

Bendradarbiavimas:

Ilgalaikiai projektai su tyrėjų grupėmis Merilando Universiteto (JAV) Biotechnologijos ir Biomokslų tyrimų institute, Carnegie Mellon Universitete (JAV) ir NIST Neutronų tyrimu Centre (JAV) bei Niels Bohr Institute Kopenhagos Universitete (Danija).
Swansea Universitetas, Velsas, JK: biological and biophysical approaches for the characterization of the cholesterol-dependent cytolysins Pyolysin (PLO).
Haifa Universitetas, Izraelis: using biophysical approaches (EIS and AFM) to study the structure and function of the pro-apoptotic protein BAX.
Malmö Universitetas, Švedija: prof. Johan Engblom. Dermal Drug Delivery - Increasing bioavailability in viable skin.