Počkejte prosím...

Ústav biochemie a mikrobiologie

Vypsané disertační práce

Analýza transkripce genů na úrovni jednotlivých buněk

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Analýza jednotlivých buněk je atraktivním a náročným oborem moderní molekulární biologie a medicíny, jejíž hlavním cílem je studium biologických otázek s jednobuněčným rozlišením. Tento přístup pomáhá charakterizovat heterogenitu buněk a popsat komplexní odezvu organismu na různé fyziologické a patofyziologické podněty. Reverzní transkripce PCR (RT-qPCR) a RNA sekvenování (RNA-seq) jsou nejčastěji používané technologie pro analýzu jednotlivých buněk. Ačkoli obě technologie jsou již běžnými nástroji pro analýzu genové exprese, jejich aplikace na úrovni jenotlivých buněk je stále náročná. Cílem disertační práce práce bude zavést a experimentálně validovat efektivní protokol pro analýzu jednotlivých buněk pomocí techniky RT-qPCR a RNA-Seq zahrnující laboratorní část a analýzu dat. Faktory ovlivňující účinnost každého kroku budou pečlivě monitorovány a posouzen jejich vliv na výsledek experimentu. Protokol analýzy jednotlivých buněk bude aplikován v oblasti neurobiologie, zejména ke studiu vlivu různých poranění mozku a neurodegenerativních onemocnění na funkci gliových buněk. Výsledky této práce zlepší současné porozumění biologie gliových buněk a zvýší reprodukovatelnost a účinnost studií využívající analýzu jednotlivých buněk.

Benefiční systémové účinky metabolizmu tukové tkáně

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Vedoucí práce: MUDr. Jan Kopecký, DrSc.

Anotace

U savců včetně člověka rozlišujeme dva typy tukové tkáně: bílou (WAT) a hnědou tukovou tkáň (BAT), které plní dvě hlavní, protichůdné funkce - ukládání energie ve formě triacylglycerolů (zejména ve WAT) a uvolňování energie (v BAT). Naše práce je zaměřena na studium konceptu "zdravých adipocytů" ve WAT, což jsou poměrně drobné tukové buňky, které mají vysokou kapacitu pro mitochondriální oxidativní fosforylaci, cyklování triacylglycerolů a mastných kyselin a de novo lipogenezi. Tyto "zdravé adipocyty" mohou být ve WAT indukovány různými faktory, které si žádají bližší charakterizaci. "Zdravé adipocyty" vykazují benefiční lokální i systémové účinky, které přispívají ke stavu "metabolicky zdravé obezity", a jejichž studium vyžaduje další pozornost. Cílem tohoto PhD projektu je charakterizace metabolizmu tukové tkáně ve zvířecích modelech během její stimulace a inaktivace (např. během chladové expozice nebo u myší s dietou indukovanou obezitou). Pro stanovení metabolického obratu výše zmíněných procesů bude použito značení nově vznikajících lipidů a metabolitů pomocí stabilních izotopů. Pro posouzení role jednotlivých regulačních drah bude použito ovlivňování genové exprese konkrétních proteinů prostřednictvím genového přenosu pomocí AAV (adeno-associated viruses) a to jak in vivo, tak v tkáňových kulturách. Základní stipendium bude posléze doplněno úvazkem z grantových prostředků oddělení.

Bioaktivní povlaky podporující spontánní endotelizaci cévních náhrad

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Povrch biomateriálů, které jsou v dlouhodobém kontaktu s krví (např. cévní protézy, stenty), spouští zánětlivé procesy organismu vedoucí k aktivaci koagulační kaskády, vzniku trombů a následnému selhání štěpu. Cílem práce je vývoj povlaků, které by potlačovaly aktivaci koagulační kaskády a imunitní odpověď organismu a zároveň aktivně povzbuzovaly vytvoření endotelu na povrchu cévních protéz po jejich implantaci. Jeden z postupů bude založen na potažení vnitřního povrchu syntetické a decelularizované cévy fibrinovou sítí, která bude modifikována bioaktivními molekulami jako jsou např. heparin, růstové faktory, oligosacharidy a další bioreceptory specificky podporující adhezi progenitorových endoteliálních buněk. Alternativní postup spočívá v potlačení nežádoucích interakcí organismu pomocí takzvaných polymerních kartáčů s jejich následnou funkcionalizací výše uvedenými biomolekulami. Předpokládáme, že po implantaci heparin potlačí koagulační kaskádu, zatímco další výše uvedené bioaktivní molekuly podpoří endotelizaci cévní náhrady vychytáváním progenitorových endoteliálních buněk z krve. Výzkum bude prováděn ve spolupráci s biology a lékaři z Biotechnologického a biomedicínského centra Akademie věd a Univerzity Karlovy (BIOCEV) a Univerzitní nemocnicí Tuebingen v Německu.

Biogeneze a degradace transportních systémů v kvasinkách

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Vedoucí práce: RNDr. Hana Sychrová, DrSc.

Anotace

Cílem disertační práce bude pomocí metod molekulární biologie a biochemie najít proteiny, které se v kvasinkách podílejí na biogenezi, degradaci a regulaci aktivity transportních systémů plasmatické membrány, a dále charakterizovat způsoby a podmínky interakce mezi těmito proteiny a transportéry. Získané poznání přispěje k pochopení mechanismu adaptace kvasinek na měnící se podmínky okolního prostředí.

Buněčná biologie těžkých kovů v makromycetách a mikrobiomy a asociovaná mikroflora hyperakumulujících druhů

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní programy: Mikrobiologie, Microbiology

Anotace

Říše Fungi hraje velmi významnou roli v environmentálních cyklech prvků. I proto je v posledních letech rostoucí pozornost věnována popisu mechanismů, které některým houbám umožňují akumulovat vysoké koncentrace kovů a polokovů. Jakkoliv je poměrně dobře známo, že asociované (symbiotické) populace prokaryot přináší houbám řadu fyziologických benefitů, problematika vztahů v systému houba-kov-prokaryota zůstává prakticky nedotčena. Náplní doktorské práce je studium “metalomu“ vybraných druhů hub na molekulární úrovni a charakterizace s nimi asociovaných prokaryotních taxonů. Práce se zaměří na vybrané hyperakumulující makromycety rodů Cystoderma, Amanita a Agaricus. S využitím moderních přístupů molekulární biologie, bioinformatiky a mikrobiologie by měly být charakterizovány specifické geny makromycet podmiňující toleranci vůči těžkým kovům a dále diverzita a složení prokaryotních komunit v plodnicích a mykosférách hub, s cílem získat komplexní a nové poznatky o detoxikaci přebytků těžkých kovů v makromycetách a o vzájemné souhře mezi hyperakumulátory a jejich mikroflórou v přirozeném prostředí. Uvedené badatelské aktivity jsou podporovány GAČR (projektem 19-06759S) a pro doktoranda je k dispozici pracovní úvazek na tomto projektu.

Cílená analýza metabolických drah – metabolomika a fluxomika pomocí LC-MS/MS

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Vedoucí práce: RNDr. Ondřej Kuda, Ph.D.

Anotace

Zaměření naší laboratoře je metabolismus a regulace bioaktivních lipidů, které ovlivňují metabolismus glukózy a lipidů, a patofyziologii metabolických chorob. (https://www.fgu.cas.cz/cs/departments/metabolism-of -bioaktivní-lipidy). Cílem projektu je vyvinout metodiku pro charakterizaci metabolických toků v patofyziologických podmínkách na základě biochemických znalostí a metod analytické chemie. Toto téma zahrnuje experimenty s buněčnými kulturami, biochemické analýzy metabolitů a funkční testy s využitím stabilních izotopů a radionuklidů, optimalizace metod UPLC-MS/MS pro sledování metabolitů značených 13C, 15N a 2H (glykolýza, cyklus kyseliny citronové, oxidace a syntéza lipidů). Získaná data budou modelována pomocí fluxomických softwarových řešení na metabolických mapách. Projekt bude realizován na Fyziologickém ústavu AV ČR, v.v.i. a finančně zajištěn grantem GA ČR. Hledáme zvědavé, nápadité, nezávislé a vysoce motivované uchazeče se zkušenostmi z analytické chemie nebo (bio)chemie.

Deriváty biologicky aktivních látek pro teranostiku nádorových onemocnění

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Hlavním tématem práce je studium nových fluorescenčních a fotosensitivních derivátů antimitotických jedů pro aplikaci v teranostice. V první fázi bude použit kolchicin, což je sekundární metabolit rostlin vyskytující se v čeledi liliovité. Známý je především pro svou vysokou toxicitu a terapeutické použití při léčbě dny a familiární středomořské horečky. Budou studovány biologické účinky nově připravených derivátů kolchicinu a dalších přírodních látek s antimitotických účinkem na nádorových buněčných liniích se zaměřením na rychle proliferující typy nádorových buněk. Data budou porovnána s nenádorovými buňkami a bude studována selektivita nově připravených derivátů pro nádorové buňky. Budou stanoveny cyto- a fototoxické vlastnosti těchto látek pro možné použití při zobrazování a fotodynamické terapii nádorových onemocnění. Kromě toho bude ověřen mechanismus účinku těchto látek, určena intracelulární lokalizace, potenciál indukce zastavení buněčného cyklu a typ buněčné smrti.

Fylogenetická diverzita a funkční potenciál mikrobioty vybraných extrémních biotopů

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní program: Mikrobiologie

Anotace

Mikroorganismy, především pak prokaryota, jsou fylogeneticky i metabolicky nejdiverznější skupinou organismů naší planety. V této souvislosti je ohromující i rozmanitost biotopů, které prokaryota obývají. Řada bakterií a většina archeí se řadí mezi mikroorganismy extrémofilní – tedy žijící v biotopech definujících hranici života. Cílem předkládaného projektu je charakterizovat mikrobiální osídlení dvou typů extrémních prostředí – chronosekvence permafrostu (permafrostu různého stáří) a zemin ze solných mokřadů a bahenních průsaků CO2. Charakteristika bude probíhat dvěma základními přístupy – s využitím metagenomických a modifikovaných kultivačních technik.

Identifikace ryb prostřednictvím molekulárně-biologických a proteomických přístupů

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Trh s potravinami je stále rozšiřován o nové výrobky od různých dodavatelů a producentů, což na jednu stranu zvyšuje pestrost jídelníčku spotřebitelů, ale zároveň vytváří i podmínky pro jejich falšování. Toto falšování potravin a potravinářských surovin může být spjato i s ohrožením zdraví spotřebitele. Klamání spotřebitele může být provedeno např. náhradou dražších surovin levnějšími, nedodržením deklarovaného složení, nesprávným označením výrobků či záměrným nesprávným uvedením geografického původu nebo způsobu produkce. Jednou z kategorií často falšovaných potravin jsou ryby, rybí výrobky a mořské plody, které jsou spojovány i s výskytem významných alergenů. Práce má za cíl vyvinout a experimentálně ověřit metodiky identifikace paprskoploutvých ryb pomocí analýzy DNA i proteinů. Molekulárně-biologické metody by měly umožnit druhové určení v rámci třídy paprskoploutvých ryb a budou zahrnovat moderní metody jako je polymerázová řetězová reakce (PCR, qPCR i dPCR) či sekvenace. Cílovým genem, který bude analyzován, je gen kódující hlavní alergen ryb, parvalbumin. Analýza proteinů bude zaměřena na srovnávání proteinových profilů získaných hmotnostní spektrometrií MALDI-TOF (hmotnostní spektrometrie s průletovým analyzátorem a ionizací laserovou desorpcí v přítomnosti matrice).

Individuální variabilita a patofyziologie krevní plasmy a jejich vliv na interakci s umělými povrchy potlačujícími nespecifické interakce

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Raná detekce biomarkerů zvyšuje šanci úspěšné léčby, přežití a kvality života. Zejména optické biosenzory nabízejí řadu výhod pro včasnou diagnostiku: minimálně invazivní přístup (plasma, sliny), rychlou a citlivou detekci, nízkou spotřebu vzorku. Hlavním nedostatkem optických biosenzorů je neschopnost odlišit specifickou odpověď od nespecifické způsobené adsorpcí především proteinů po kontaktu umělých povrchů s biologickým médiem (fouling). Důsledkem foulingu může být např. iniciace komplementu či koagulace. To doposud bránilo rozšíření biosenzorů v klinické praxi. Fouling je z principu ovlivněn individuální biologickou variabilitou nebo patofyziologií – tyto faktory a jejich vliv jsou však až na výjimky neznámé, přestože pro klinické uplatnění hrají zásadní roli. Porozumění procesu adsorpce proteinů z biologických médií a jejich následný vliv je klíčový pro aplikaci umělých povrchů. Tento projekt si klade za cíl popsat tyto faktory, jejich vliv, a navrhnout postupy k potlačení nebo eliminaci těchto vlivů.

Interakce nukleových kyselin s proteiny RNA virů

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Specifické rozpoznání genomu je klíčovým krokem životního cyklu všech virů. U většiny RNA virů není mechanismus tohoto procesu dosud objasněn. U retrovirů nukleové kyseliny navíc ovlivňují nukleové kyseliny intracelulární transport strukturních proteinů díky neutralizaci jejich bazického náboje. Cílem práce je identifikovat a charakterizovat motivy zodpovědné za interakce nukleových kyselin a virových proteinů u vybraných zástupců retrovirů a flavivirů. Práce zahrnuje kombinaci molekulárně biologických a virologických metod se strukturní, proteomickou a bioinformatickou analýzou.

Katepsinové proteasy v biomedicíně

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Vedoucí práce: RNDr. Michael Mareš, CSc.

Anotace

Projekt je zaměřen na proteolytické enzymy katepsinového typu, které se významně podílejí na patologiích a představují cílové molekuly pro terapii. Studovány budou katepsiny člověka a jeho patogenů a parazitů. Cílem projektu je analýza struktury a funkce katepsinů a vývoj nových inhibičních molekul pro jejich regulaci. Téma na rozhraní biochemie a molekulární biologie využívá zejména následující metodické přístupy: funkční proteomiku a chemickou genomiku, rekombinantní expresi proteinů, enzymologii, proteinovou krystalografii a molekulární modelování.

Kompetice odlišných druhů plísní rodu Fusarium na obilninách za měnících se environmentálních podmínek

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní program: Mikrobiologie

Anotace

Plísně r. Fusarium jsou významnými fytopatogeny. Způsobují ztráty na výnosu a kvalitě zemědělské produkce. Ke zkoumaným druhům patří zejména ty, které parazitují na obilninách a výrobcích z nich. Produkují zdraví škodlivé mykotoxiny, jejichž výskyt v potravinách a krmivech je regulován a kontrolován. Odlišné druhy se liší preferencemi životních podmínek, produkcí odlišných typů mykotoxinů, které využívají pro kolonizaci hostitele a navzájem spolu soutěží o životní prostor. Za současných podmínek změny klimatu a s ním spojené šíření nových (často invazivních) druhů je třeba vyhodnotit agresivitu jednotlivých druhů k posouzení možnosti ochrany porostů a produkce. V rámci disertační práce je třeba zkoumat základní procesy, které probíhají během simultánního napadení hostitele. K práci budou (1) využity stávají znalosti o genomu, genech virulence a biosyntetických drah mykotoxinů fytopatogena z transkriptomických a genomických studií (2) navrženy efektivní postupy pro monitoring vývoje fytopatogena a kompetice druhů na bázi qPCR, ddPCR nebo NGS, (3) zjištěny prioritní poznatky o kompetici mezi odlišnými druhy plísní a (4) navržena aplikace získaných poznatků pro praktické využití.

Komplexní analytické metody a bioinformatické nástroje pro metabolomické studie

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Necílené metabolomické a lipidomické metody se zaměřují na analýzu všech detekovatelných metabolitů ve vzorku, včetně doposud neidentifikovaných metabolitů. Kapalinová chromatografie ve spojení s hmotnostní spektrometrií (LC-MS) je nejčastěji používanou technikou v metabolomice a lipidomice umožňující účinnou separaci a detekci širokého spektra metabolitů. Jednou z nejnáročnějších výzev v rámci metabolomiky je identifikace „neznámých“ metabolitů. Tyto metabolity představují až 80 % všech detekovaných signálů z necílené metabolomické a lipidomické analýzy pomocí LC-MS. Tato překážka tak brání smysluplným interpretacím v biomedicínském a biologickém výzkumu. Disertační práce bude zaměřena na (i) zvýšení pokrytí spektrálních knihoven používaných pro anotaci metabolitů, (ii) aplikaci a optimalizaci in-silico programů pro predikci „neznámých“ metabolitů a (iii) aplikaci nových bioinformatických nástrojů pro vizualizaci a interpretaci data získaných v rámci metabolomických a lipidomických analýz. Práce bude realizována na Fyziologickém ústavu AV ČR, v.v.i. a finančně zajištěna projekty GAČR, MŠMT a AZV.

Mechanismus působení BteA efektoru sekrečního aparátu typu III u bakterií rodu Bordetella

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní programy: Mikrobiologie, Microbiology
Vedoucí práce: RNDr. Jana Kamanová, Ph.D.

Anotace

Klasické bordetely, které zahrnují B. pertussis, B. parapertussis a B. bronchiseptica jsou původci onemocnění černým kašlem u lidí (B. pertussis, B. parapertussis) a řady dalších respiračních onemocnění u ostatních savců (B. parapertussis, B. bronchiseptica). Tyto patogenní bakterie používají sekreční aparát typu III k přímé dopravě cytotoxického efektoru BteA do cytosolu savčích buněk. Nicméně, jen velmi málo se ví o tom jak efektor BteA působí a jak přispívá k rozdílné biologii infekcí klasických bordetel. Cílem dizertační práce bude identifikovat molekulární mechanismus působení efektoru BteA za použití komplementárních přístupů genetiky, biochemie, buněčné a molekulární biologie a hmotové spektroskopie. Pro studium použijeme model kvasinek a rovněž model ALI (air-liquid interface) tkáňových kultur.

Metabolomika 2.0: Studium biologických systémů pomocí hmotnostní spektrometrie

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Během posledního desetiletí se metabolomika a lipidomika využívající hmotnostní spektrometrii staly klíčovými platformami pro profilování sloučenin s nízkou molekulovou hmotností (polární metabolity, komplexní lipidy) ve složitých biologických systémech. Kapalinová chromatografie s hmotnostní spektrometrií (LC-MS) je nejčastěji používanou technikou v metabolomice a lipidomice umožňující účinnou separaci a detekci širokého spektra metabolitů. Stále však chybí dostatečné informace o složení metabolomu a lipidomu kapalných materiálů (plazma, sérum, moč) a různých tkání, které mohou být snadno dostupné a použitelné pro budoucí studie. Disertační práce bude zaměřena na vývoj nových postupů pro druhou generaci metabolomických analýz (Metabolomika 2.0) jakými jsou (i) slučování cílených a necílených metabolomických metod, (ii) standardizace metabolomických metod a (iii) zvýšení rozsahu a pokrytí metabolomických metod za účelem tvorby databází se širokou škálou polárních metabolitů, komplexních lipidů a exogenních sloučenin v různých biologických matricích. Práce bude realizována na Fyziologickém ústavu AV ČR, v.v.i. a finančně zajištěna projekty GAČR, MŠMT a AZV.

Nanočástice schopné eliminovat viry šířící se vzduchem, vodou a tělními tekutinami

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní programy: Mikrobiologie, Microbiology
Vedoucí práce: Mgr. Jan Weber, CSc.

Anotace

Navržený PhD projekt se týká problému nebezpečí virů v životním prostředí na člověka. Vychází z předběžných výsledků, kde specificky připravené nanočástice inhibovaly a eliminovaly řadu virů jako je např. herpes simplex 1 a 2, lidský papilomavirus, respirační syncyciální virus a virus dengue. Tyto viry využívají pro prvotní přichycení a vstup do buňky heparan sulfát proteoglykan, který se vyskytuje na povrchu buněk. V projektu budeme testovat stříbrné a zlaté nanočástice s navázaným merkaptoundekan sulfátem, který mimikuje heparan sulfát. Ty budou připraveny jednak jako pevné látky a jednak budou pomocí sonochemické potahovací technologie naneseny na různé materiály. V naší laboratoři budeme zkoumat jejich antivirový a virucidní účinek na viry, které se přenášejí vzduchem (coxsackie virus, adenovirus, reovirus), vodou (norovirus a rotavirus) ale i krví a tělními tekutinami (HIV, virus hepatitidy B, zika virus). Student se během svého postgraduálního studia naučí pracovat s buněčnými kulturami v laboratoři s úrovní technického zabezpečení 3 zejména techniky stanovení replikace a inhibice různých virů, fluorescenční imunochemické metody, qRT-PCR. Reference: 1. Cagno V, et al. Broad-spectrum non-toxic antiviral nanoparticles with a virucidal inhibition mechanism. 2018 Nat Mater. 17(2):195-203. doi: 10.1038/nmat5053. Epub 2017 Dec 18

Nespecifická fosfolipasa C z Arabidopsis thaliana: vztah struktury a funkce

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Tato disertační práce má za cíl objasnit katalytický mechanismus, strukturu a vztah struktury funkce nespecifické fosfolipasy C (NPC) z Arabidopsis thaliana. Na tématu spolupracují tři pracoviště - VŠCHT, ÚEB a Biocev. V genomu Arabidopsis thaliana bylo identifikováno šest genů kódujících NPC (NPC1-NPC6). V rámci našich předchozích experimentů s NPC4 bylo zjištěno, že aktivitou tohoto enzymu in vitro vzniká kromě očekávaného produktu - diacylglycerolu, překvapivě také kyselina fosfatidová. Zdá se, že tato druhá aktivita byla doposud přehlížena. V tomto projektu se zaměříme na studium tohoto jevu pomocí mutageneze a pokusíme se objasnit strukturu a katalytický mechanismus těchto enzymů. Také bude zkoumán vliv mutací na fenotyp rostlin.

Porovnávání biochemických markerů u pacientů s různou progresí Alzheimerovy choroby

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Dizertační práce je orientovaná na vývoj nové biochemické metodiky zjišťování stupně progrese Alzheimerovy choroby. Metodika spočívá v charakterizaci změn peptidového profilu plasmy u několika skupin pacientů s různým stupněm rozvinutí nemoci a zdravých jedinců pomocí hmotnostní spektrometrie. U vybraných markerů bude zjišťováno jejich relativní množství a ověřováno, zdali je pro konkrétní stupeň progrese charakteristické.

Použití pokročilých molekulární metod v analýze bakteriální patogeneze

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Vedoucí práce: prof. Ing. Peter Šebo, CSc.

Anotace

Nedávný pokrok v sekvenačních technologiích a bioinformatice umožnil vývoj nových strategií k odhalení mechanismů bakteriální virulence. Cílem dizertační práce bude použití CRISPR/Cas9 technologie pro analýzu virulence Bordetella pertussis a Bordetella bronchiseptica. Pomocí 123,411 unikátních gRNA inaktivujeme 19,050 lidských genů a určíme jejich roli v cytotoxicitě působené B. pertussis a B. bronchiseptica. Získané kandidátní geny budou dále validovány a analyzovány pro určení důležitých signálních drah.

Produkce antibakteriálních peptidů z mořských ogranismů a hodnocení jejich biologické aktivity

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Návrh bakteriálního expresního systému pro produkci existujících antibakteriálních peptidů identifikovaných v laboratoři prof. Stensvåg na Universitě v Tromso. Nejprve je nutné překonat problémy toxicity buď fúzí s proteinem nebo sekrecí dosaženou fúzí peptidů s transportní sekvencí. Dalším krokem je přechod na vyšší produkci a purifikaci pro funkční studie (pull down s lyzátem bakteriálních buněk). Izolované produkty budou použity pro analýzu biologické aktivity zaměřené proti bakteriálním a kvasinkovým buňkám, včetně biofilmů a stanovení imunomodulačních účinků. Následně je plánována studie mechanismů vedoucích k inhibici.

Produkce antibakteriálních peptidů z mořských organismů a hodnocení jejich biologické aktivity

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Návrh bakteriálního expresního systému pro produkci existujících antibakteriálních peptidů identifikovaných v laboratoři prof. Stensvåg na Universitě v Tromso. Nejprve je nutné překonat problémy toxicity buď fúzí s proteinem nebo sekrecí dosaženou fúzí peptidů s transportní sekvencí. Dalším krokem je přechod na vyšší produkci a purifikaci pro funkční studie (pull down s lyzátem bakteriálních buněk). Izolované produkty budou použity pro analýzu biologické aktivity zaměřené proti bakteriálním a kvasinkovým buňkám, včetně biofilmů a stanovení imunomodulačních účinků. Následně je plánována studie mechanismů vedoucích k inhibici.

Příprava stabilně transfekovaných buněčných linií pro in vitro testování buněčného stresu a toxicity

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Testování toxicity sloučenin je čím dál více založeno na buněčných modelových systémech, které umožňují stanovit mechanismus účinku relativně rychle a mohou být využity ve velkokapacitních přístupech. K tomuto typu testování je vhodné využít reportérové stanovení založené na bioluminiscenci, které využívá aktivace responzivního elementu (z angl. genetic response element). Tato aktivace signální dráhy zahrnuté v buněčném stresu se totiž ukazuje jako velmi cenný testovací nástroj, jehož výsledky lze potom vztáhnout na biologickou odpověď a predikci toxicity u celého organismu. V rámci řešení této práce bude využito panelu komerčních vektorů obsahujících responzivní elementy klíčových signálních drah zahrnutých v buněčné odpovědi na stres. Tyto vektory budou využity k přípravě stabilně transfekovaných buněčných linií. Linie budou následně sloužit k testování modelových sloučenin, aby se prokázala vhodnost jejich využití v reportérových stanoveních, kde budou využity buď individuálně či jako souprava, pro rozlišení schopnosti sloučenin vyvolat buněčný stres a toxicitu.

Regulace dynamiky fokálních adhezí proteázou kalpain 2 a proteinem paxillin

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Vedoucí práce: RNDr. Pavel Branny, CSc.

Anotace

Kalpainové proteázy jsou intracelulární cysteinové proteázy, které pomocí limitované proteolýzy regulují široké spektrum fyziologických pochodů, od vývoje svalů, přes dlouhodobou potenciaci neuronů až po buněčný cyklus. Tyto proteázy jsou také spjaté s regulací buněčné migrace, jelikož ovlivňují dynamiku adhezních proteinových komplexů, které během migrace zprostředkovávají uchycení buněk k extracelulární matrix. Štěpením jejich komponent kalpainové proteázy urychlují rozpad adhezí a tím i buněčnou migraci. V souladu s těmito poznatky jsme pozorovali, že integrální protein adhezí paxillin je po aktivaci kalpainu 2 štěpen na dosud necharakterizovaném místě. Téma práce se zaměřuje na studium limitované proteolýzy paxillinu kalpainem 2 a vlivu této proteolýzy na dynamiku adhezí a buněčnou migraci. Práce bude zahrnovat izolaci štěpené formy paxillinu ze savčích buněk, stanovení sekvence štěpeného místa, cílenou mutagenezi a expresi mutované formy paxillinu v epiteliálních buněčných liniích, popřípadě vložení této mutace do genomu pomocí systému CRISPR/Cas9. Vliv takto připravené neštěpitelné formy paxillinu na dynamiku fokálních adhezí a migraci bude sledován pomocí mikroskopie v reálném čase a fluorescenční mikroskopie, včetně mikroskopie s vysokou rozlišovací schopností.

Regulace oxidačně-redukční signalizace imunitních buněk přírodními sloučeninami

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Vedoucí práce: Ing. Jaroslav Zelenka, Ph.D.

Anotace

Nedostatečná nebo naopak nevhodně cílená imunitní odpověď je příčinou celé řady chronických chorob, od alergií přes diabetes mellitus až po nádorová onemocnění. Lidský imunitní systém se svou složitostí blíží nervovému systému a jeho správná funkce je závislá na precizně regulované extracelulární a intracelulární signalizaci. Její významnou komponentou je oxidačně-redukční signalizace, která může být ovlivněna již malými koncentracemi molekul působících jako antioxidanty nebo prooxidanty. Mnohé běžně se vyskytující přírodní sloučeniny z řad rostlinných a mikrobiálních metabolitů mají potenciál ovlivňovat oxidačně-redukční signalizaci imunitních buněk již při koncentracích běžně se vyskytujících v našem trávicím traktu, přičemž právě střevní imunitní systém je klíčový pro imunitní odpověď celého organismu. Cílem této dizertační práce bude zhodnocení vlivu plísňových toxinů, antibiotik a organických kyselin na vybrané parametry imunitní odpovědi na modelech imunitních buněk.

Rhizodepozity jako determinanty struktury půdních mikrobiálních komunit a jejich biodegradačního potenciálu

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní program: Mikrobiologie

Anotace

Půdní mikroorganismy a rostliny se z důvodu jejich vazby na prostředí půdy vyvíjely ve vzájemné blízkosti a v důsledku toho se v procesu evoluce mezi těmito skupinami organismů vyvinuly vysoce komplexní vztahy, které jsou klíčové pro fungování celých ekosystémů. Kontinuální přísun organického uhlíku z kořenů rostlin do okolní zeminy v podobě rhizodepozitů činí rhizosféru, tedy prostor přímo ovlivněný činností kořenů, unikátní ekologickou nikou pro mikroorganismy. Navrhovaná práce má za cíl prozkoumat vliv složek rhizodepozitů na strukturu mikrobiálních komunit a jejich biodegradační potenciál.

Role imunitního systému v plicní hypertenzi

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Vedoucí práce: RNDr. Lydie Plecitá, Ph.D.

Anotace

Základním znakem plicní arteriální hypertenze je remodelace plicních cévních stěn, konkrétně jejich zbytnění. To vede ke zvýšení tlaku v plicních tepnách, hypertrofii pravé komory srdeční a k jejímu selhání, které může vyústit v smrt. Přestavba plicních cév je komplexní děj zahrnující zejména změny v energetickém metabolismu buněk všech vrstev plicních cév a rezistenci těchto buněk k apoptóze. To vede ke zvýšené proliferaci buněk navozující zbytnění plicních cévních stěn. Kromě těchto faktorů se na přestavbě cév podílí buňky imunitního systému se svou zánětlivou reakcí. Ve spolupráci se zahraničním partnerem v USA budeme studovat vnější cévní vrstvu buněk, fibroblasty, v interakci s buňkami imunitního systému. Ukázalo se, že právě fibroblasty jsou schopny změnami v jejich metabolismu produkovat cytokiny, které pak indukují zánětlivý proces a přispívají tak k cévní přestavbě. Tato studie se zacílí na definovaní změn v energetickém a redoxním metabolismu fibroblastů, které vedou k produkci cytokinů, popř. chemokinů, které následně přilákají a aktivují makrofágy, T buňky a další buňky imunitní obrany. Odhalíme, jaké konkrétní metabolity fibroblastů podnítí exkreci cytokinů, které pak navodí aktivaci buněk imunitního systému, jejíž součástí jsou metabolické změny.

Role kyseliny myristové při interakci retrovirů s membránou a maturaci virové částice

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Jedním z pozdních kroků retrovirového životního cyklu je obalení nezralé částice lipoproteinovou membránou získanou z cytoplasmatické membrány infikované buňky. Vnější vrstva proteinového obalu retrovirů je tvořena doménou matrixového proteinu, který s membránovými fosfolipidy interaguje prostřednictvím bazické domény a N-terminálně připojené kyseliny myristové. U hiv bylo prokázáno, že při této interakci dochází k zanoření myristátu do cytoplasmatické membrány mechanismem tzv. myristoylového přepínače. Cílem práce je charakterizovat podmínky vedoucí k tomuto procesu u D-typu retrovirů, které na rozdíl od ostatních retrovirů netvoří částice na cytoplasmatické membráně, ale v cytosolu. V další fázi práce by měly být charakterizovány strukturní změny indukované myristoylovým přepínačem a vliv těchto změn na zrání virové částice.

Struktura a dynamika glutamátových receptorů, teorie a experiment.

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Vedoucí práce: Ing. Jiří Černý, Ph.D.

Anotace

Navrhovaný multidisciplinární projekt kombinuje několik experimentálních a teoretických přístupů pro zpřesnění strukturních motivů ionotropního glutamátového receptoru (iGluR) v jeho funkčně významných stavech. Dostupná strukturní data doplníme za pomoci analýzy iGluR exprimovaných v savčím a hmyzím expresním systému. Farmakologicky navodíme a elektrofyziologicky charakterizujeme příslušný funkční stav receptoru (aktivační kinetika, vazebná afinita a vlastnosti iontového kanálu). Následně pomocí strukturní hmotnostní spektrometrie získáme informace o vzdálenostech mezi aminokyselinami, které dále použijeme jako vstupní data pro MD simulace zpřesňující původní krystalové struktury a pro nalezení dosud neznámých strukturních motivů a objasnění jejich role ve strukturních přechodech receptoru.

Struktura a funkce bakteriálního transkripčního systému

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Vedoucí práce: Ing. Jan Dohnálek, Ph.D.

Anotace

Bakteriální transkripční systém je v současnosti centrem pozornosti výzkumu jako cílová molekula/komplex pro působení antibiotik a současně po řadu nezodpovězených základních otázek. Soustředíme se na analýzu struktury a funkce RNA polymerasy grampozitivních bakterií, jmenovitě Mycobacterium smegmatis a Bacillus subtilis. Zkoumáme roli nedávno objevených nebo ne plně pochopených proteinů zapojených do transkripčního mechanismu. Mykobakterie jsou organismy důležité z pohledu medicíny, protože zahrnují významné patogeny. Bacillus subtilis je důležitým reprezentantem a modelovým organismem grampozitivních bakterií s odlišnostmi v transkripci ve srovnání s mykobakteriemi. Vybrané proteiny interagující s RNA polymerázou budou v tomto projektu podrobně charakterizovány z hlediska jejich struktury a funkce, a to s využitím technik molekulární biologie a integrativní strukturní biologie, včetně rentgenové krystalografie, maloúhlového rentgenového rozptylu a kryoelektronové mikroskopie.

Struktura a funkce proteinů transportujících kationty alkalických kovů

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Vedoucí práce: RNDr. Hana Sychrová, DrSc.

Anotace

Cílem disertační práce bude pomocí metod molekulární biologie a biochemie identifikovat aminokyselinové zbytky podílející se na regulaci aktivity, substrátové specifitě a terciární struktuře transportérů kationtů alkalických kovů. Tyto transportéry plní vysoce důležité úlohy ve fyziologii buněk všech organismů a poznání jejich struktury a funkce je velmi důležité pro řadu oblastí, od medicíny a farmakologie až po biotechnologie.

Vliv genetických modifikací na toxicitu rostlin vystavených stresu

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Receptory spřažené s G-proteiny (GPCR) jsou klíčovými prostředníky při buněčné signalizaci a jako takové důležitými cíli nových léčiv. Stanovení aktivity nových sloučenin a/nebo určení módu jejich účinku (agonista/antagonista) je slibné jak z pohledu farmakologického, tak biochemického. Knihovna sloučenin, získaných buď isolací z přírodních zdrojů, nebo de novo syntézou bude proměřena proti panelu terapeuticky zajímavých GPCR. Bude využito stanovení, založené na připojení β-arrestinu, neboť umožňuje jak stanovit aktivaci většiny GPCR, tak potenciální paralelní stanovení v robotizovaném uspořádání.

Vztah endofytní mikroflory a metabolomu rostlin

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní program: Mikrobiologie

Anotace

V poslední době je předmětem intenzivního vědeckého zájmu výzkum zaměřený na studium neobvyklých přírodních zdrojů a neprozkoumaných míst výskytu mikroorganismů. Bylo prokázáno, že vztahy endofytních bakterií a mikroskopických vláknitých hub s rostlinami mají velký potenciál vytvářet nové vzácné sekundární metabolity s jedinečnými zdraví prospěšnými, technologickými a nutričními vlastnosti. Podstatou práce bude studium vzájemných vztahů mezi mikrobiálními endofyty a rostlinami vinné révy (Vitis vinifera L)., pěstovaných za podmínek konvenčního a ekologického zemědělství. K tomu budou využity pokročilé nástroje moderní analytické chemie – metabolomický fingerprinting / profilování pomocí vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrie. Bude posuzován i potenciál endofytů bránit růstu patogenních vláknitých hub a tvorbě mykotoxinů.

Vztah struktury a funkce u proteinů sekrečního aparátu typu III u bakterií rodu Bordetella

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Studijní programy: Mikrobiologie, Microbiology
Vedoucí práce: prof. Ing. Peter Šebo, CSc.

Anotace

Sekreční systém typu III (T3SS) je komplikovaný molekulární aparát jehlovitého tvaru někdy označovaný jako injektozom, který umožňuje přímou dopravu efektorových molekul z cytosolu bakterií do cytosolu cílových buněk. Cílem dizertační práce bude objasnit vztah struktury a funkce proteinů sekrečního aparátu typu III u bakterií rodu Bordetella. Konkrétně, proteinu BopN, který je homologní k proteinům regulující aktivitu sekrečního aparátu typu III; Bsp22 proteinu, který vytváří unikátní koncovou strukturu aparátu a efektoru BteA s neznámým mechanismem fungování. Dojde k vytvoření reportérového systému pro sledování translokace substrátových proteinů T3SS, a struktura aparátu bude dále charakterizována pomocí kryo-elektronové a super-rezoluční mikroskopie. Tyto přístupy dále doplníme krystalizačními studiemi purifikovaných proteinů, případně jejich doménami či mutovanými variantami.

Vztah struktury a funkce u vybraných α-L-rhamnosyl-β-D-glukosidas

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Vedoucí práce: Dr. Michael Kotík, Ph.D.

Anotace

α-L-Rhamnosyl-β-D-glukosidasy (rutinosidasy) jsou málo známé mikrobiální glykosidasy reagující nejenom s rutinosidy jako jsou například rutin a hesperidin ale často také s určitými glukosidy (např. s isokvercitrinem). Tyto sloučeniny, které obsahují kromě flavonoidního aglykonu cukernou část složenou z rutinosy nebo glukosy, mají velice zajímavé vlastnosti využitelné v potravinářství a v medicíně. V rámci tohoto projektu se zaměříme na prozkoumání a porozumění vztahů mezi strukturou, funkcí a promiskuitou u čtyř α-L-rhamnosyl-β-D-glukosidas cílenou mutagenezí ve vazebném místě pro aglykon těchto glykosidových substrátů a ve smyčce, která částečně zákrývá aktivní místo těchto enzymů. Důležitým základem našich záměrů je námi rentgenovou krystalografii nedávno získaná struktura jedné rutinosidasy. Vázání in silico různých substrátů a produktů do aktivního místa rutinosidas je dalším úkolem v projektu. Další cíle jsou: získání kvartérní a trojrozměrné struktury první rutinosidasy ze skupiny GH3, získání struktury enzym–substrátového komplexu, určení substrátových specifit a kinetických parametrů a strukturální analýza enzymových produktů hydrolýzy a syntetické reakce (transglykosylace).

Vývoj proteomických technik pro rozlišení živočišného původu recentních a historických kostí

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Dizertační práce je orientovaná na vývoj nové proteomické metodiky vhodné pro zjišťování živočišného původu kostí na základě jejich proteinového složení. Kostní tkáň je jednou z nejtvrdších tkání vyskytujících se v organismech. 60 % hmotnosti suché kosti tvoří anorganická složka (zejména hydroxyapatit) a 40 % tvoří organická složka, ve které je nejhojněji zastoupen kolagen typ I. Vyvíjená metodika se bude zabývat izolací proteinů z kostí, podmínkami jejich štěpení proteázami a vyhodnocováním dat získaných hmotnostní spektrometrií. Metodika bude testována na recentních kostech, které budou analyzované v čerstvém stavu a po tepelné úpravě a dále na kostech získaných z archeologických nalezišť, u kterých předpokládáme výskyt degradačních produktů proteinové složky, které budou rovněž předmětem studia.

Zdravá tuková tkáň: role FGF21

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Vedoucí práce: MUDr. Jan Kopecký, DrSc.

Anotace

U savců včetně člověka rozlišujeme dva typy tukové tkáně: bílou (WAT) a hnědou tukovou tkáň (BAT), které plní dvě hlavní, protichůdné funkce - ukládání energie ve formě triacylglycerolů (zejména ve WAT) a uvolňování energie (v BAT). Naše práce je zaměřena na studium konceptu "zdravých adipocytů" ve WAT, což jsou poměrně drobné tukové buňky, které mají vysokou kapacitu pro mitochondriální oxidativní fosforylaci, cyklování triacylglycerolů a mastných kyselin a de novo lipogenezi. Tyto "zdravé adipocyty" mohou být ve WAT indukovány různými faktory, které si žádají bližší charakterizaci. "Zdravé adipocyty" vykazují benefiční lokální i systémové účinky, které přispívají ke stavu "metabolicky zdravé obezity", a jejichž studium vyžaduje další pozornost. FGF21 (Fibroblast growth factor 21) je hormon vylučovaný zejména játry v odpověď na stimuly typu hladovění, ketogenní diety apod. Ačkoliv jeho hlavní fyziologická úloha není zcela objasněna, FGF21 se stal slibným terapeutickým prostředkem při léčbě obezity a diabetu 2. typu díky svým účinkům na snižování tělesné hmotnosti a zvyšování citlivosti k inzulínu. Hlavním cílem tohoto PhD projektu bude detailní charakterizace účinku FGF21 ve WAT modelových zvířat, zejména pak změny v genové expresi a v obratu lipolýzy, de novo lipogeneze a cyklování triacylglycerolů a mastných kyselin. Protože jsou tyto procesy svázány s uchováváním „zdravého“ metabolického stavu WAT, jejich regulace prostřednictvím FGF21 by mohla představovat důležitou složku mechanismu příznivých systémových účinků FGF21. Základní stipendium bude posléze doplněno úvazkem z grantových prostředků oddělení.

Zpracování vysokokapacitních sekvenačních dat pro účely taxonomických a (meta)genomických analýz v mikrobiální ekologii

Garantující pracoviště: Ústav informatiky a chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní program: Bioinformatika

Anotace

Nástupem moderních molekulárně-biologických metod a nových technologií jako je vysokokapacitní sekvenace DNA bylo mikrobiálním ekologům umožněno detailně stanovit složení mikrobiálních komunit bez nutnosti často komplikované izolace a kultivace jednotlivých druhů. Tyto analýzy se nazývají metagenomické podle analýzy všech genomů obsažených ve vzorku. Právě tyto metody umožňují studium specifických biotopů dříve spíše opomíjených. Náplní předkládané práce je zpracování vysokokapacitních sekvenačních dat pro účely taxonomických a (meta)genomických analýz, což představuje aplikaci existujících, ale i zavádění nových bioinformatických nástrojů a postupů s cílem analyzovat mikrobiální společenstva v zemině a vybraných extrémních biotopech.

Úloha inhibičního faktoru IF1 v regulaci metabolismu pankreatických ?-buněk a v mitochondriální morfologii

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Vedoucí práce: Ing. Andrea Dlasková, Ph.D.

Anotace

Unikátní funkcí pankreatických ?-buněk je sekrece inzulínu a tudíž udržování glukózové homeostázy. Vzájemnou regulaci hladin glukózy, metabolismu pankreatických ?-buněk a sekrece inzulínu zajišťuje několik faktorů. ATP je uznáván jako klíčový regulátor inzulínové sekrece. Studie zaměřené na endogenní regulátory ATP syntázy v pankreatických ?-buňkách mají tedy prvořadý význam a mají vysoký potenciál identifikovat nové terapeutické cíle pro léčbu diabetu 2. typu (T2DM). Je překvapivé, že v této oblasti výzkumu nejsou k dispozici téměř žádné studie. Nedávno jsme referovali o přítomnosti Inhibičního faktoru 1 (IF1) v pankreatických ?-buňkách a jeho roli při snižování množství buněčného ATP a sekrece inzulínu. Přesný mechanismus, kterým IF1 reguluje syntézu ATP, však zůstává kontroverzní a jsou nezbytné další studie.Cílem tohoto PhD projektu bude prostudovat mechanismus, kterým IF1 reguluje hladiny ATP v pankreatických ?-buňkách a identifikovat post-translační modifikace IF1 v závislosti na dostupnosti glukózy. Vybraný doktorand bude také analyzovat, jak IF1 reguluje sekreci inzulínu in vivo pomocí myšího modelu s knockoutovaným IF1. Ke studiu změn v mitochondriální morfologii budou použity nejnovější superrezoluční mikroskopické techniky a 3D elektronová mikroskopie.


VŠCHT Praha
Technická 5
166 28 Praha 6 – Dejvice
IČO: 60461373
DIČ: CZ60461373

Datová schránka: sp4j9ch

Copyright VŠCHT Praha 2014
Za informace odpovídá Oddělení komunikace, technický správce Výpočetní centrum
zobrazit plnou verzi