|
Mikrobiologie
Doktorský program,
Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Cílem studijního programu je vychovat odborníky s komplexním pohledem na mikrobiální populace, jejich aktivitu, fylogenetickou a metabolickou diverzitu, mechanismy řídící cílené změny jejich genetické informace či chemické principy ovlivňující vzájemné vztahy mikroorganizmů. Studijní program je založen na propojení různých forem výuky s intenzivním výzkumem, kdy je důraz kladen především na samostatnost, iniciativnost a kritický přístup studentů k řešené problematice. Ve výsledku budou absolventi studijního programu všestranní odborníci schopni získané poznatky, dovednosti i kompetence použít pro průmyslové či jiné aplikace. UplatněníCílené spojení mikrobiologického, biochemického a inženýrského přístupu v rámci studijního programu profiluje absolventy s komplexním pohledem na mikrobiální svět. Absolventi budou disponovat hlubokými teoretickými znalostmi i praktickými dovednostmi ve všech klíčových oblastech mikrobiologie, včetně biochemie mikroorganismů, molekulární biologie, genového inženýrství i dalších blízce příbuzných oborů. Absolventi studijního programu tak naleznou uplatnění ve všech oblastech biotechnologií, potravinářského, farmaceutického či chemického průmyslu, v klinických laboratořích, v oblasti životního prostředí a zemědělství. V neposlední řadě je základem profilu absolventů studijního programu i kompetence pro práci ve výzkumu v akademické sféře. Detaily programu
Vypsané disertační práce pro rok 2026/27Fylogenomika a biogeografie bakteriálních kladů utilizujících lignin
AnotaceNejnovější, dosud nepublikovaná data získaná v Laboratoři chemoekologie mikroorganismů na VŠCHT Praha ukazují, že v půdě s kontinuálním přísunem různých forem živin lze detekovat specifické klady proteobakterií schopné depolymerizovat lignin a využívat vzniklé fragmenty jako růstové substráty. Cílem této práce je získat vhled do fyziologie a ekologie těchto bakteriálních kladů. Za tímto účelem budou konstruovány nabohacovací kultury směřující k selektivnímu nabohacení bakterií utilizujících lignin. Z těchto kultur budou izolovány čisté kultury schopné využívat lignin jako zdroj uhlíku. Genomická a metagenomická DNA z čistých i obohacovacích kultur bude sekvenována a analyzována s cílem studia fylogenomiky těchto kladů a jejich biogeografie. Práce bude realizována v rámci projektu MŠMT CŘ OP JAK Talking Microbes - understanding microbial interactions within One Health framework (CZ.02.01.01/00/22_008/0004597). Hledání a optimalizace nových adjuvancií pro překonání antibiotické rezistence u gramnegativních patogenů skupiny ESKAPE
AnotaceRezistence na antibiotika u gramnegativních patogenů ESKAPE je závažnou klinickou hrozbou s omezenými možnostmi léčby. Adjuvantní terapie, kde malé molekuly inhibují specifické mechanismy rezistence a obnovují antibiotickou aktivitu, představuje slibnou alternativu, i přesto však bylo pro gramnegativní bakterie systematicky identifikováno jen málo adjuvans. Tento doktorský projekt podpoří mezinárodní konsorcium, jehož cílem je objevit a optimalizovat nové adjuvantní sloučeniny cílící na klíčové dráhy rezistence u gramnegativních patogenů. Hlavní cíle budou: (1) Prozkoumat knihovnu ~6 000 sloučenin pomocí vysokokapacitních testů k identifikaci molekul, které resenzitizují geneticky modifikované kmeny nesoucí jednotlivé geny rezistence (např. KPC, NDM, OXA β-laktamázy, enzymy modifikující aminoglykosidy). (2) Analyzovat mechanismy účinku pomocí výpočetního dokování a strukturních studií ve spolupráci s experty na modelování. (3) Spolupracovat s medicínskými chemiky na návrhu a syntéze vylepšených derivátů na základě poznatků o vztahu struktura-aktivita. (4) Vyhodnotit hlavní adjuvans v pokročilých infekčních modelech. Tento projekt podpoří vývoj adjuvantní terapie nové generace proti vysoce prioritním gramnegativním patogenům. Hledání inhibitorů efluxních pump pro obnovení citlivosti na antibiotika u <i>Staphylococcus aureus</i>
AnotaceEfluxní pumpy hrají ústřední roli v antibiotické rezistenci u Staphylococcus aureus a dalších stafylokoků. Kromě exportu antibiotik mohou ovlivnit jejich virulenci, toleranci vůči stresu a tvorbu biofilmu, což z nich činí slibné cíle pro adjuvantní terapii. Systematický výzkum inhibitorů efluxních pump a jejich širších fyziologických účinků ovšem zůstává omezený. Tento doktorský projekt podpoří mezinárodní konsorcium zaměřené na identifikaci sloučenin, které blokují efluxní systémy stafylokoků a obnovují citlivost na antibiotika při současném modulování virulentních vlastností. Hlavní cíle jsou: (1) testování knihovny sloučenin pomocí vysokokapacitního testu akumulace ethidiumbromidu za účelem nalezení inhibitorů, které zvyšují citlivost stafylokoků na antibiotika; (2) určení, jak inhibice efluxu ovlivňuje virulenční faktory, quorum sensing, produkci toxinů a tvorbu biofilmu prostřednictvím fenotypových, transkriptomických a proteomických analýz; a (3) hodnocení účinku adjuvantní terapie na larválních modelech, proti infekcím spojeným s implantáty a na modelech biofilmu. Výsledky posunou vývoj adjuvans zaměřených na bakteriální eflux, které mají potenciál oslabit jak antibiotickou rezistenci, tak patogenitu. Mechanismy interakce bakterií rodu Bordetella s respiračním epitelem
AnotaceKlasické druhy rodu Bordetella vyvolávají respirační onemocnění savců, včetně černého kašle u člověka způsobeného Bordetella pertussis a B. parapertussis, a onemocnění dýchacích cest u zvířat způsobených B. bronchiseptica. Dizertační práce bude zaměřena na identifikaci a charakterizaci genetických determinant, které bakteriím rodu Bordetella umožňují kolonizovat respirační epitel. Hlavním nástrojem celogenomového funkčního mapování bude transpozonové sekvenování (TnSeq). Aplikace TnSeq v modelu „air–liquid interface“ primárního nosního a/nebo tracheálního řasinkového epitelu umožní identifikovat geny nezbytné pro efektivní kolonizaci respiračního epitelu. Tyto geny budou následně analyzovány pomocí cílené mutageneze, transkriptomického profilování a fenotypové charakterizace za účelem určení jejich specifických rolí v bakteriální adhezi, metabolismu, a tvorbě biofilmu. Výstupem práce bude detailní funkční mapa genetických determinant rodu Bordetella podílejících se na raných fázích kolonizace dýchacích cest. Metabolická výměna při polymikrobiálních infekcích
AnotacePolymikrobiální infekce, při nichž hostitele infikuje více druhů mikroorganismů, často vykazují synergické interakce, které zvyšují jejich kolektivní patogenitu. Tato práce se bude zabývat neutrofily modulovanými interakcemi mezi houbami a bakteriemi a mezi houbami navzájem, které budou zahrnovat kovy, metalofory a metaloproteiny, které jsou klíčovými molekulárními aktéry složek účastnících se interakcei. Budoucí student bude zkoumat fyzikálně-chemické parametry molekul mikroorganismů a hostitele v místě zánětu pomocí nativní hmotnostní spektrometrie vázané na kovy, metabolomiky, zobrazování a imunologických testů. V in vitro studiích student definuje kritické infekční procesy na intramolekulární, molekulární, intracelulární a intercelulární úrovni. Biomolekulární interakce stanovené in vitro budou studovány v lidských tělních tekutinách nebo biopsiích. Práce prokáže nekanonické role hostitelských a patogenních molekulárních aktérů odvozených od kovů. Prostřednictvím molekulárních mechanismů, které jsou základem polymikrobiálních infekcí, identifikuje nové buněčné cíle hostitele pro mikrobiální antigeny. Mikrobiální interakce mezi houbami rodu Trichoderma, arbuskulárně-mykorhizními houbami a fytopatogenními houbami v in vitro a in vivo modelech
AnotaceSnižování spotřeby syntetických fungicidů v důsledku legislativních omezení (EU Green Deal, Farm to Fork) a narůstající rezistence fytopatogenů zvyšuje poptávku po biologických přípravcích s komplexním účinkem. Houby rodu Trichodermajsou etablovanými biokontrolními agens s mykoparazitickým, antibakteriálním a indukčně-rezistentním účinkem. Arbuskulárně-mykorhizní houby naopak posilují nutriční a imunitní stav rostlin. Dosud však není dostatečně popsána jejich vzájemná kompatibilita, interakce s patogeny a stabilita v multikomponentních formulacích biofungicidů. Disertační práce je zaměřena na studium interakcí mezi filamentózními houbami rodu Trichoderma, arbuskulárně-mykorhizními houbami a vybranými fytopatogenními houbami. Výzkum bude probíhat kombinací in vitro kultivačních systémů a in vivo experimentů na modelových rostlinách. Cílem práce je objasnit růstové, metabolické a signalizační mechanismy, které určují antagonistické, aditivní nebo synergické působení těchto mikroorganismů v rhizosféře a kořenovém systému rostlin, a posoudit jejich význam pro biologickou kontrolu rostlinných patogenů. Část experimentální práce bude realizována ve spolupráci s Botanickým ústavem AV ČR. Mikrobiální konsorcia a jejich role v biodegradaci moderních polymerních materiálů
AnotaceDisertační práce se soustředí na studium mikrobiální degradace polymerních sloučenin s cílem objasnit vztahy mezi chemickou strukturou polymeru, aktivitou mikroorganismů a rychlostí biodegradačních procesů. Práce zkoumá působení vybraných bakteriálních a houbových kmenů na syntetické i přírodní polymery a hodnotí jejich schopnost iniciovat a katalyzovat štěpení makromolekulárních řetězců. Pomocí kombinace kultivačních metod, enzymatických testů a pokročilých analytických technik (FTIR, GPC, SEM, TGA) je sledována změna materiálových vlastností v průběhu biologického rozkladu, včetně identifikace degradačních produktů. Výzkum dále zahrnuje charakterizaci enzymů podílejících se na rozkladu polymerů, návrh kinetických modelů mikrobiální degradace a hodnocení environmentálních faktorů, které ovlivňují mikrobiální aktivitu. Zvláštní pozornost je věnována biodegradabilním polyesterům (např. PLA, PHA, PBS) a jejich chování v různých mikrobiálních konsorciích. Výsledky přispívají k pochopení mechanismů mikrobiálně indukované degradace a poskytují podklady pro vývoj polymerních materiálů s vyšší biologickou rozložitelností využitelných v ekologických a průmyslových aplikacích. Morfologie nanomateriálů na bázi uhlíku jako klíčový parametr mikrobiálních interakcí
AnotaceDisertační práce bude zaměřena na systematické studium vztahu mezi morfologií uhlíkových nanomateriálů a jejich interakcemi s mikroorganismy. Cílem je vyvinout a validovat metodiky pro testování účinků různých typů uhlíkových nanostruktur (nanotrubky, grafen atd.) na oportunně patogenní mikroorganismy, především bakterie a kvasinky. Práce bude sledovat, jak tvar, velikost, povrchové vlastnosti a disperze nanomateriálů, stejně jako vnější experimentální podmínky, ovlivňují mikrobiální růst, tvorbu biofilmu a metabolickou aktivitu. Bude studován mechanismus účinku nanomateriálů, tj. zda nanomateriály pronikají do buňky či zůstávají na jejím povrchu, jak interagují s buněčnou stěnou, zda indukují produkci reaktivních forem kyslíku nebo vykazují genotoxický potenciál. Součástí práce bude také inkorporace vybraných nanomateriálů do komplexních matric (např. cementových kompozitů) a hodnocení jejich mikrobiologicky relevantních vlastností, aby bylo možné posoudit jejich aplikační potenciál. _________________ Toto téma a školitel podléhají schválení Vědeckou radou fakulty. Regulace biosyntézy psilocybinu v basidiomycetách
AnotacePsilocybin je dusíkatý sekundární metabolit produkovaný vybranými bazidiomycetními houbami, nejvýznamněji druhy rodu Psilocybe. Přestože enzymatické kroky biosyntézy psilocybinu i základní biosyntetický genový klastr byly již popsány, regulační mechanismy určující, kdy, kde a za jakých podmínek je psilocybin v houbách syntetizován, zůstávají z velké části neobjasněny. Zejména nebyla systematicky studována souhra genetické regulace a environmentálních podnětů, které vedou k aktivaci či represí této biosyntetické dráhy. Cílem této disertační práce je rozplést genetické a environmentální faktory řídící produkci psilocybinu u bazidiomycetních hub. Výzkum se zaměří na transkripční regulaci biosyntetického genového klastru psilocybinu, identifikaci regulačních prvků a kandidátních transkripčních faktorů a na charakterizaci vnějších vlivů, jako je dostupnost živin, vývojové stadium či stresové podmínky, které modulují aktivaci této dráhy. Analýzy genové exprese za definovaných kultivačních podmínek budou kombinovány s funkčně-genetickými přístupy k ověření role klíčových regulačních a biosyntetických genů. Propojením molekulární genetiky, transkriptomiky, analýzy metabolitů a mikroskopie si práce klade za cíl vytvořit mechanistický model regulace biosyntézy psilocybinu v širším kontextu fyziologie hub. Získané poznatky přispějí k hlubšímu porozumění regulace sekundárního metabolismu u bazidiomycet a vytvoří základ pro kontrolovanou manipulaci biosyntézy psilocybinu pro základní i biotechnologický výzkum. Role mikroorganismů při biodeterioraci i biogenní konsolidaci materiálů
AnotaceMikroorganismy mohou prostřednictvím své metabolické aktivity významně ovlivňovat vlastnosti materiálů. Jejich působení může často vést k biodeterioraci – k procesům, při nichž mikroorganismy narušují strukturu, mechanické vlastnosti nebo vizuální vzhled materiálů. Tyto změny mohou být způsobeny například tvorbou biofilmů, produkcí kyselin, pigmentů, minerálních fází nebo změnou pH. Mikrobiální aktivita však nezahrnuje pouze negativní procesy, ale může být i zdrojem žádoucích a cíleně využitelných mechanismů. Za specifických podmínek může docházet k procesu mikrobiálně indukovaného srážení uhličitanu vápenatého (MICP), který se využívá ke konsolidaci materiálů. Při tomto procesu dochází k cílené tvorbě krystalů, které vedou k zacelování trhlin, zpevňování porézních struktur či stabilizaci odpadních materiálů. Kromě konsolidace materiálů nachází MICP uplatnění také při imobilizaci těžkých kovů v kontaminovaných materiálů nebo při prevenci eroze půdy. Dizertační práce se zaměří jak na studium různých aspektů biodeteriorace materiálů, tak na možnost využití MICP jako nástroje pro jejich biogenní konsolidaci a udržitelné materiálové aplikace. Vícekroková enzymová syntéza bioaktivních chitooligomerů s různým stupněm acetylace
AnotaceProjekt pro disertační práci se zaměřuje na vývoj a optimalizaci tříkrokové enzymové syntézy bioaktivních chitooligomerů (COS) využitelných v ekologické ochraně plodin. Chitooligomery jsou ?-1-4-vázané oligosacharidy složené z jednotek N-acetylglukosaminu a glukosaminu, jejichž biologická aktivita závisí zejména na jejich stupni polymerace, stupni acetylace a acetylačním vzorci. Chitooligomery jsou známé svou schopností vzbudit imunitní odpověď rostlin, dají se tak využít jako přírodní látky chránící plodiny před mikrobiálními škůdci. V rámci projektu budou navrženy a připraveny mutantní varianty mikrobiálních chitinas se zvýšenou hydrolytickou aktivitou pro zvýšení účinnosti štěpení chitinu, kterým budou připraveny frakce COS s nižšími stupni polymerace. V dalším kroku budou využity již známé nebo nově připravené mutantní varianty mikrobiálních chitinas a ?-N-acetylhexosaminidas s transglykosidasovou aktivitou vhodné pro přípravu chitooligomerů se stupněm polymerace 5-10 v preparativním měřítku. Tyto chitooligomery budou následně plně nebo částečně deacetylovány pomocí nových chitindeacetylas, čímž získáme frakce COS s různými stupni polymerace a acetylace, které dosud nejsou dostupné. Antimikrobiální a stimulační aktivita připravených chitooligomerů s definovaným stupněm polymerace a acetylace budou testovány ve spolupráci s Ústavem experimentální botaniky AV ČR. Vliv metabolitů střevní mikrobioty na vlastnosti hematoencefalické bariéry
AnotaceStřevní mikrobiota produkuje řadu metabolitů, které cirkulují v organismu a ovlivňují fyziologii hostitele. Existují důkazy, že tyto metabolity mohou ovlivňovat vzdálené orgány, včetně centrálního nervového systému, ale jejich vliv na hematoencefalickou bariéru (BBB) zůstává dosud málo prozkoumán. BBB je dynamické rozhraní regulující molekulární výměnu mezi krví a mozkem a narušení funkce této bariéry je spojeno s neurologickými poruchami. Role metabolitů pocházejících ze střeva v regulaci BBB však dosud nebyla systematicky prozkoumána. Tento doktorský projekt zkoumá, jak mikrobiální metabolity formují strukturu a funkci BBB na molekulární, buněčné a fyziologické úrovni. Cíle jsou: (1) charakterizovat střevní mikrobiotu spojenou se specifickými skupinami pacientů s neurodegenerativními poruchami; (2) identifikovat metabolity pocházející z mikrobioty, které jsou schopné překonat střevní bariéru; (3) určit jejich účinky na vlastnosti BBB – těsnost, transport a zánětlivé reakce – pomocí in vitro modelů BBB; a (4) definovat molekulární cesty, kterými tyto metabolity působí na endoteliální a gliové buňky, pomocí transkriptomiky. Výsledky prohloubí naše porozumění komunikaci mezi střevem a mozkem a odhalí, jak mikrobiální metabolické produkty ovlivňují funkci BBB. |
Aktualizováno: 25.8.2022 15:42, Autor: Jan Kříž