|
Biochemie a bioorganická chemie
Doktorský program,
Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Cílem tohoto programu je připravit vysoce kvalifikované odborníky schopné samostatné vědecké práce, kteří se budou podílet na zavádění nových vizí a moderních postupů do praxe nebo budou pokračovat ve své vědecké činnosti na vysokých školách a vědeckých ústavech a budou tak přispívat k objasňování principů fungování živých organismů. Program Biochemie a bioorganická chemie vznikl sloučením dvou oborů chemie. Bude tak vychovávat odborníky orientované více na biochemii nebo na bioorganickou chemii. Společným jmenovatelem těchto oborů je poznávání chemické podstaty důležitých pochodů v živých organismech, studium vztahu mezi strukturou a biologickou aktivitou biopolymerů, ale i přírodních organických látek nebo jejich syntetických analog. UplatněníAbsolvent tohoto programu je schopen v praxi uplatnit znalosti z různých oborů jako je biochemie, buněčná biologie a molekulární genetika, mikrobiologie, organická chemie a chemie přírodních látek (ve vazbě na téma disertační práce). Na základě získaných znalostí dokáže samostatně plánovat výzkumný projekt, kriticky hodnotit rizika navržených postupů a uplatňovat inovativní postupy ve výzkumu. Další získanou kompetencí absolventa je zkušenost s pedagogickou a manažerskou činností v rámci zapojení do výuky bakalářských a magisterských programů především v roli asistentů při laboratorních cvičeních a při konzultacích bakalářských a diplomových prací. Teoretické, experimentální, pedagogické a manažerské zkušenosti absolventy předurčují k tvůrčí vědecko-výzkumné činnosti, která je stále více žádána na nejrůznějších pracovištích ústavů akademie věd ČR, vysokých škol, zdravotnických zařízení, farmaceutických firem a státních i soukromých výzkumných laboratoří v ČR i v zahraničí, které se zabývají problematikou z oblasti biochemie a bioorganické chemie. Detaily programu
Vypsané disertační práce pro rok 2024/25Buněčný model kosti in vitro pro testování degradovatelných biomateriálů pro ortopedické aplikace
AnotaceV případě komplikovaných zlomenin se běžně k fixaci používají kovové šrouby a dlahy, které je nutno po zhojení kosti odstranit. Vývoj nových materiálů se proto ubírá i směrem k degradovatelným materiálům s korozní rychlostí odpovídající tempu hojení kosti. Tyto materiály jsou ve většině případů na bázi hořčíku a zinku. Musí splňovat požadavky na mechanické a korozní vlastnosti a také být cytokompatibilní. Výsledky získané s použitím buněčných kultur však ve většině případů nekorelují s následnými testy na zvířatech. Pro zlepšení prediktability i opakovatelnosti je potřeba zavést testy in vitro, které by lépe simulovaly situaci v těle. Byly publikovány studie zabývající se modely kosti; ty se však zaměřují na trvalé implantáty a soustředí se zejména na chování buněk na rozhraní s implantátem. Cílem práce bude zavést systém matrice osazený buněčnou ko-kulturu zahrnující osteoblasty i osteoklasty ve vhodném médiu, který bude co nejlépe mimikovat situaci v těle. Všechny zmíněné parametry (materiál matrice, buněčné typy, médium) budou vybírány a optimalizovány nejen s ohledem na fyziologickou relevanci, ale i s ohledem na dostupnost pro ostatní laboratoře testující nové degradovatelné materiály. V další fázi bude tento buněčný systém propojen s průtočným systémem simulujícím proudění tělních tekutin.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav biochemie a mikrobiologie, FPBT, VŠCHT Praha
Fágy fytopatogenních bakterií jako opomíjený faktor interakcí mezi rostlinami a mikrobiomem
AnotaceBakteriální choroby rostlin způsobují každoročně ztráty až 10 % celosvětové produkce potravin. Na rozdíl od humánních bakterióz nelze k ochraně rostlin využívat antibiotika a současně legislativa EU stále neumožňuje upravovat genom rostlin a zvyšovat jejich rezistenci genovými manipulacemi. Hledání alternativních přístupů při ochraně rostlin je proto vysoce žádoucí. Navrhovaný projekt se zaměřuje na inovativní metodu využití potenciálu bakteriofágů, které jsou dosud téměř výlučně využívané v humánní medicíně, při ochraně rostlin. Student se bude podílet na výzkumu role fágů ve fylosféře rostlin (mikrobiomu asociovaném s nadzemní částí rostliny) a jejich využití k ochraně a prevenci bakterióz u rostlin z čeledí Solanaceae a Brassicaceae. Práce kombinuje přístupy molekulární biologie, mikrobiologie, metagenomiky, bioinformatiky, pokročilé mikroskopie a fyziologie rostlin.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav biochemie a mikrobiologie, FPBT, VŠCHT Praha
Faktory virulence <i>Cronobacter sakazakii</i>
AnotaceBakterie rodu Cronobacter jsou původci poměrně vzácných, nicméně velice vážných nákaz novorozenců spojených s kontaminovanou sušenou kojeneckou výživou. Bylo zjištěno, že ze sedmi stávajících druhů Cronobacter pouze některé kmeny Cronobacter sakazakii jsou schopny persistovat v kojenecké výživě a následně napadnout hostitelský organismus. Cílem této disertační práce je přispět k lepšímu poznání patogenity Cronobacter sakazakii. Bude testována schopnost adheze, invaze a proliferace vybraných kmenů Cronobacter sakazakii v tkáňových kulturách. Tato část práce společně s dostupnými charakteristikami kmenů by měla vyústit ve výběr kmenů, které by mohly být použity ke sledování virulentních faktorů, přispívajích k patogenitě. Virulentní faktory budou hledány za pomoci postupů kvantitativní hmotnostní spektrometrie.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav biochemie a mikrobiologie, FPBT, VŠCHT Praha
Genotypová a fenotypová analýza genetických zdrojů vybraných obilnin - bioinformatický přístup
AnotaceGenetické zdroje rostlin jsou důležitým klíčem k adaptaci plodin na měnícím se klima. Základní překážkou je v současné době nedostatek informací o kolekcích uložených ex situ v genových bankách. Proto bylo vytvořeno konsorcium genových bank v rámci Evropy, které získalo projekt H2020 pro masivní fenotypování a genotypování kolekcí pšenice (Triticum aestivum L.) a ječmene (Hordeum vulgare L.). Doktorská práce bude financována z tohoto projektu a bude zaměřena na zpracování jak genotypových dat postupy bioinformatiky, tak i statistické zpracování fenotypových dat. Cílem práce je návrh tzv. core kolekce českých odrůd pšenice a ječmene s maximální diverzitou vybraných znaků a identifikací příslušných lokusů DNA metodou asociačního mapování (GWAS). Na základě výsledků GWAS bude rovněž vytipována tzv. trénovací populace pro šlechtění pšenice na rezistenci ke rzi travní (Puccinia triticina) pomocí genomic selection (GS).
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Výzkumný ústav rostlinné výroby, v. v. i.
Inhibitory intramembránových proteas z rodiny rhomboidů
AnotaceNavrhovaný doktorský projekt se zaměří na vývoj inhibitorů a sond pro intramembránové proteázy z rodiny rhomboidů, které se podílejí na regulaci mitofágie, invaze parazita způsobujícího malárii a homeostázy epitelu. Předchozí práce v laboratoři školitele ukázala, že peptidyl ketoamidy jsou silnými inhibitory rhomboidních proteáz. Cílem disertační práce bude vytvořit platformy pro zkoumání a zlepšení účinnosti a selektivity této třídy sloučenin pro rhomboidy a vyvinout účinné inhibitory a sondy pro specifické romboidní proteasy zapojené do Parkinsonovy choroby a epiteliální homeostázy. Tyto sloučeniny umožní a usnadní biologické studie proteinů z rodiny rhomboidů a poslouží jako východisko pro potenciální farmakologické aplikace.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav organické chemie a biochemie AV ČR, v. v. i.
Intracelulární transport a sekrece nikotinamidfosforibosyltransferasy
AnotaceNikotinamidfosforibosyltransferasa (NAMPT) má vliv na hladinu buněčného NAD tím, že určuje rychlost jeho biosyntézy. Vzhledem k důležitosti NAD a jeho potřebě na mnoha místech buňky, lze očekávat, že NAMPT bude také distribuována ve více buněčných kompartmentech. Intracelulární transport NAMPT však není dostatečně prozkoumán. Nedávno jsme ukázali, že lokalizace NAMPT se mění mezi cytosolickou a jadernou v závislosti na fázi buněčného cyklu a identifikovali jsme jaderný lokalizační signál NAMPT. Kromě toho byla NAMPT nalezena také v extracelulárním prostoru, kde má neznámou funkci a není znám mechanismus její sekrece. Cílem projektu je určit mechanismus jaderného transport NAMPT a identifikovat proteiny, které se ho účastní. Dále je cílem charakterizovat mechanismus sekrece NAMPT. K identifikaci vazebných proteinů NAMPT bude použita ko-precipitace s následnou identifikací proteinů pomocí hmotnostní spektrometrie. Výsledky budou ověřeny dvou‑hybridním expresním systémem a cílenou mutagenezí. Sekreční dráha bude studována za využití fluorescenční mikroskopie v kombinaci s farmakologickými inhibitory a analýzou složení kultivačního média a exozomů. Tento projekt výrazně posune vědomosti o buněčném transportu NAMPT, což v dlouhodobém horizontu přispěje k využití NAMPT v medicíně.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav biochemie a mikrobiologie, FPBT, VŠCHT Praha
Izolace přírodních látek a studium jejich farmakologických vlastností
AnotacePráce je zaměřena na izolace přírodních látek z vybraných rostlin. Budou využity pokročilé izolační techniky založené na vysokotlaké kapalinové extrakci a následné separace s využitím preparativní HPLC. Izolované a charakterizované látky budou podrobeny studiu biologického účinku pomocí buněk, které budou transfekovány cílovými molekulami (např. receptory pro neuropřenašeče) a geneticky kódovanými sensory. Tato technologie buněčných kultur bude kombinována se stanovením luminiscence v rámci Försterovu rezonančnímu přenosu energie (BRET, FRET), tedy pomocí neradioaktivním měření intracelulárních odpovědí vyvolaných jednotlivými ligandy. Vybrané geneticky kódované sondy umožní kvantifikaci biologických účinků léčiv působících na daný receptor. Bude studováno několik signálních drah pro daný pár ligand – receptor. Tak bude možné vyhodnotit farmakologický bias, nově rozpoznaný jev specificity aktivace jednotlivých signálních drah aktivované receptorem pomocí daného ligandu. Tato analýza je předpokladem pro posouzení možné účinnosti látky při léčbě onemocnění, ale i případných vedlejších účinků, jako je rozvoj tolerance, nadměrná psychická aktivita, včetně hrozby vyvolání závislosti a dalších nežádoucích důsledků.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav chemie přírodních látek, FPBT, VŠCHT Praha
Kryogenní elektronová mikroskopie strukturní biologie nemocí: Racionální design inhibitorů RNA polymerázy viru chřipky na bázi virových RNA
AnotaceÚčinná léčba proti virům chřipky často selhává kvůli virové rezistenci. Zkoumání a vývoj nových léčiv je náročné, protože existuje pouze omezený počet antivirových terapeutických cílů pro racionální návrh léků. Tento projekt bude řešit obojí; prozkoumá a ověří nový terapeutický cíl a vyvine proti němu inhibitory. Nedávné výsledky ve strukturní biologii chřipkové RNA-dependentní RNA polymerázy (FluPol) pomocí kryogenní elektronové mikroskopie (cryo-EM) identifikovaly nový obecný mechanismus v procesu transkripce a replikace virové genomové RNA. Mechanismus je zcela závislý na vazbě virových endogenních molekul RNA na specifická vazebná místa na FluPol. S pomocí již existujících cryo-EM struktur komplexů virových RNA s FluPol navrhneme inhibitory založené na RNA sekvenci, atomové struktuře a interakcích s bílkovinou FluPol. Navíc navrhneme rozsáhlou chemickou modifikaci těchto RNA molekul. Poté otestujeme, zda takto modifikovaně RNA mohou inhibovat FluPol in vitro a v experimentech na buňkách. Zacílení na tato FluPol vazebná místa RNA a použití modifikovaných molekul na bázi RNA je inovativní koncept a očekává se, že bude robustní proti vývoji virové rezistence.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav organické chemie a biochemie AV ČR, v. v. i.
Modifikované nukleotidy pro selekci funkčních nukleových kyselin a přípravu značených sond pro chemickou biologii
AnotaceBudeme navrhovat a syntetizovat modifikované nukleosid trifosfáty nesoucí různé funkční skupiny pro enzymovou syntézu modifikovaných oligonukleotidů pro selekci nových funkčních nukleových kyselin (napr. aptamerů or aptazymů) a přípravu fluorescenčních nebo redoxních sond pro aplikace v chemické biologii. References: 1. Hocek, M.: "Enzymatic Synthesis of Base-Functionalized Nucleic Acids for Sensing, Cross-linking, and Modulation of Protein–DNA Binding and Transcription" Acc. Chem. Res. 2019, 52, 1730-1737. 2. Micura, R.; Höbartner, C. Fundamental studies of functional nucleic acids: aptamers, riboswitches, ribozymes and DNAzymes. Chem. Soc. Rev. 2020, 49, 7331–7353.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav organické chemie a biochemie AV ČR, v. v. i.
Nová glykomimetika jako inhibitory galektinů
AnotaceGalektiny jsou to lectiny, což jsou proteiny schopné rozpoznat a vázat se na specifické sacharidové struktury. Funkce galektinů jsou různorodé a mohou zahrnovat regulaci buněčné adheze, buněčné migrace, buněčného růstu a programované buněčné smrti (apoptózy). Tyto proteiny hrají roli v různých fyziologických a patologických procesech, včetně imunitní odpovědi, zánětu a karcinogeneze. Výzkum na poli galektinů se neustále rozvíjí, a zjištění o jejich rolích v různých biologických procesech přispívají k lepšímu porozumění buněčné signalizace a možnostem terapeutického využití v léčbě různých onemocnění, včetně nádorových onemocnění a zánětlivých onemocnění. Cílem tohoto doktorského projektu bude příprava různých biologicky perspektivních glykomimetik (analogů přírodních sacharidů) s afinitou ke specifickým galektinům. Ve spolupráci s dalšími pracovišti bude u připravených glykomimetik stanoven jejich biologický potenciál. Dále bude studována toxicita těchto látek na modelových buněčných liniích a metabolismus těchto látek. Téma práce je vhodné primárně pro absolventy chemických, případně farmaceutických oborů. Student si osvojí různé syntetické přístupy i metody charakterizace. Bude-li to možné, inkorporace 19F, 29Si or 15N do molekul bude vítaná, neboť umožní studentovi screening inhibitorů pomocí NMR.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav chemie přírodních látek, FPBT, VŠCHT Praha
Nové cytostatické nukleosidy a nukleotidy s novými mechanism účinku
AnotaceBudou navrhovány a syntetizovány nové modifikované nukleosidy a nukleotidy jako potenciální cytostatika s novými mechanismy účinku, např. Modulace receptorů nebo aktivace cytostatických proteinů. Vybrané aktivní látky budou dále optimalizovány s cílem identifikace kandidátů na další preklinický vývoj potenciálních léčiv. References: 1. Jordheim, L. P.; Durantel, D.; Zoulim, F.; Dumontet, C. Advances in the development of nucleoside and nucleotide analogues for cancer and viral diseases. Nat. Rev. Drug Discov. 2013, 12, 447–464. 2. Perlíková, P.; Hocek, M. Pyrrolo[2,3-d]pyrimidine (7-deazapurine) as a privileged scaffold in design of antitumor and antiviral nucleosides. Med. Res. Rev. 2017, 37, 1429–1460.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav organické chemie a biochemie AV ČR, v. v. i.
Nové sacharidové ligandy pro diagnostiku a terapii patologií spojených s galektiny
AnotaceGalektiny jsou živočišné lektiny s afinitou k beta-D-galaktosidům, které se in vivo účastní např. kancerogeneze, kardiopatologií, jsou zapojeny do modulace imunitní odpovědi i průběhu alergické reakce organismu. Koncentraci konkrétních extracelulárních galektinů in vivo lze využít jako diagnostický marker u řady patologií, např. kolorektálního karcinomu. Cílená inhibice extracelulárních galektinů je perspektivním terapeutickým přístupem k léčbě patologií spojených s jejich nadprodukcí. Řada recentních strukturně-funkčních studií se věnuje definování strukturních požadavků na vysoce afinitní a selektivní sacharidové ligandy jednotlivých galektinů. Aviditu specifických sacharidových inhibitorů k vybraným galektinům lze zvýšit i multivalentní prezentací. Cílem práce je příprava nových sacharidových ligandů (glykomimetik) s vysokou afinitou a případně též selektivitou vůči vybraným galektinům. Kromě obvykle studovaných galektinů Gal-1 a Gal-3 bude věnována pozornost zejména skupině tzv. tandemových galektinů (Gal-4, Gal-8, Gal-9). Inhibiční a vazebný účinek těchto glykomimetik vůči vybraným galektinům bude testován in vitro metodami ELISA a dalšími biofyzikálními metodami. Strukturně-afinitní závislosti budou diskutovány v souvislosti s molekulárním modelováním. Připravené ligandy s vysokou afinitou mohou být použity v návazných experimentech s buněčnými kulturami, které jsou zavedené na školitelském pracovišti.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Mikrobiologický ústav AV ČR, v. v. i.
Odhalení molekulární podstaty nehostitelské rezistence k <i>Leptoshaeria maculans</i> u rostlin z čeledi Brassicaceae
AnotaceŘepka olejná (Brassica napus) je celosvětově druhou nejvýznamnější olejninou. Její produkci omezují patogeny a škůdci. Mezi nejzávažnější z nich patří askomyceta Leptosphaeria maculans, původce fómového černání stonků řepky. Projekt se zaměřuje na nehostitelskou rezistenci k tomuto patogenu, která je založena na základních mechanismech rostlinné imunity a není snadno překonávána selekcí virulentních ras patogenu v populaci. S využitím přirozené variability modelové rostliny Arabidopsis thaliana a přístupů molekulární biologie, mikrobiologie, bioinformatiky, pokročilé mikroskopie a fyziologie rostlin, se práce zaměří na odhalení podstaty nehostitelské rezistence u B. napus a dalších rostlin z čeledi Brassicaceae.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav biochemie a mikrobiologie, FPBT, VŠCHT Praha
Protinádorový účinek kolchicinu s modulátory autofagie na lidské nádorové buňky a jejich rezistentní varianty
Anotace
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav biochemie a mikrobiologie, FPBT, VŠCHT Praha
Příprava a použití nabitých heterodienů v bioortogonálních reakcích
AnotaceNaše skupina nedávno popsala vývoj a první aplikace N1-alkyl-1,2,4-triaziniových solí v bioortogonálních reakcích (Angew. Chem. Int. Ed., 2023, e202306828). V tomto projektu chceme podrobněji prozkoumat chemii těchto nabitých heterodienů (příprava derivátů a studium vlivu různých substituentů na jejich reaktivitu a stabilitu v biologickém prostředí). Kromě toho chceme vyvinutá činidla aplikovat v aplikacích pro selektivní modifikaci biomolekul až po buněčné aplikace (např. bioimaging). Projekt kombinuje syntetickou organickou chemii, reakční kinetiku a studie stability s biologickými experimenty, které budou prováděny především ve spolupráci s biology ve skupině.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav organické chemie a biochemie AV ČR, v. v. i.
Příprava definovaných chitosanových oligomerů jako multivalentních nosičů pro bioaktivní glykany
AnotaceChitin je druhým nejrozšířenějším polymerem v přírodě. Částečnou deacetylací chitinu vzniká chitosan, lineární polymer složený převážně z glukosaminových jednotek (GlcN) a minoritně z N-acetylglukosaminových jednotek (GlcNAc) spojených ?(1?4) glykosidovými vazbami. Chitosan je biokompatibilní, a proto jej lze s výhodou použít v různých biologických a biomedicínských aplikacích. Pro mnoho biologických aplikací je výhodné pracovat s kratšími řetězci chitosanu, tzv. chitooligosacharidy (COS). COS jsou již desítky let intenzivně zkoumány v oblasti medicíny, farmacie, textilního průmyslu, potravinářství nebo zemědělství. Navzdory jejich ohromnému potenciálnímu využití se ve většině studií používají špatně charakterizované heterogenní směsi z důvodu nedostupnosti dobře definovaných COS. Práce bude zaměřena na přípravu autentických, čistých a plně strukturně charakterizovaných chitooligosacharidů a jejich analýzu. Jako zdroj chitinu/chitosanu budou použity exoskelety korýšů, hmyzu (kobylky, včely, tarantule) a houby. Definované COS budou následně využity jako nosiče pro multivalentní prezentaci bioaktivních sacharidů, zejména rutinosy a glykomimetik nesoucích galaktosyl, pro biologické testy s lektiny.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Mikrobiologický ústav AV ČR, v. v. i.
Příprava knihovny oligosacharidů lidského mléka v buněčné továrně a jejich vliv na potravinové alergie
AnotaceOligosacharidy lidského mléka (HMO) tvoří třetí nejvýznamnější složku mateřského mléka po laktóze a tuku. HMO procházejí trávicím traktem bez větších změn a střevní stěnou se částečně vstřebávají do krevního oběhu. Slouží jako prebiotika pro střevní mikrobiom kojenců, což má význam pro náchylnost k alergiím. HMO brání adhezi patogenů na střevní epitel a přímo regulují imunitní systém např. změnou produkce cytokinů. Bylo zjištěno, že HMO zabraňují nebo zmírňují příznaky alergií. Bakteriální buněčné továrny se používají pro výtěžnou enzymovou syntézu HMO bez nutnosti purifikace rekombinantních enzymů. Pro produkci oligosacharidů mateřského mléka jsou vhodné geneticky modifikované kmeny Escherichia coli. Dosavadní aplikace se většinou omezují na základní výběr HMO, zatímco širší spektrum těchto struktur není k dispozici. Předmětem této práce je vývoj syntézy vybraných složitějších HMO, zejména fukosylovaných a/nebo sialylovaných, na platformě E. coli. Tyto sloučeniny budou dále testovány v biologických experimentech týkajících se jejich vlivu na procesy související s vznikem a vývojem alergií, jako např. průchod střevní membránou, exprese relevantních biomarkerů v epiteliálních buňkách ad.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Mikrobiologický ústav AV ČR, v. v. i.
Regulace růstu a metabolismu
AnotaceMáme dlouhodobý zájem o regulaci růstu a metabolismu, který pramení z naší rané práce studující dráhu proteinkinázy mTOR. Ta je považována nyní za hlavní regulátor růstu a anabolismu u eukaryot a reaguje na různé podněty, včetně živin. Během naší práce jsme zjistili, že lysozomy hrají klíčovou roli v aktivaci mTORC1 pomocí živin. Proto jsme začali studovat lysozomy i jiné organely. Dostupné projekty: (1) Detekce živin pomocí mTOR. Zaměříme se na: identifikaci senzoru pro glukózu v dráze mTORC1 a nutričního senzoru u jiných živočichů než u savců; pochopení, jak fungují známé senzory živin in vivo; a objasnění biochemické funkce GATOR2. (2) Lysozomy v normální fyziologii a nemoci. Pomocí metodologie Lyso-IP a screeningu CRISPR se budem snažit: pochopit, jak neurodegenerativní onemocnění ovlivňují funkci lysozomů; identifikovat obsah lysozomů ve specializovaných buňkách, jako jsou imunitní buňky. (3) Metody studia metabolismu malých molekul in vivo. Budeme se snažit vyvinout metody ke studiu metabolismu sacharidů v myších buňkách in vivo. (4) Vývoj léčivům podobných látek. Ve spolupráci s chemiky na IOCB a i jinde se budeme snažit vyvinout léčivům podobné látky, které cílí na komponenty mTOR dráhy a také na lysozomální a mitochondriální proteiny.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav organické chemie a biochemie AV ČR, v. v. i.
Relativní kvantifikace proteinových složek v potravinách
AnotaceFalšování potravin je v současné době velkým celospolečenským problémem. Velmi často se nahrazuje dražší komodita levnější a nebo se nedodržují deklarovaná množství použitých surovin. A přitom není mnoho spolehlivých a přesných metod, které by se pro ověřování zastoupení proteinových složek v potravinách používaly. Předmětem dizertační práce bude testování různých metod relativní kvantifikace (typu label-free jako jsou např. TOP3 nebo spectral count) proteinových složek obsažených v potravinách pomocí hmotnostní spektrometrie (LC-ESI-Q-TOF nebo TIMS TOF).
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav biochemie a mikrobiologie, FPBT, VŠCHT Praha
Sekvenčně specifická enzymová syntéza RNA s modifikovanými bázemi
AnotaceBudeme designovat a syntetizovat modifikované ribonukleosid trifosfáty nesoucí různé funkční skupiny na nukleobázi. Tyto nukleotidy budou využity pro sekvenčně specifickou enzymovou syntézu oligonukleotidů (RNA) nesoucích značky nebo modifikace ve specifických polohách pomocí upravených DNA polymeras. Aplikace budou zahrnovat tRNA, mRNA, sgRNA apod. References: 1. Micura, R.; Höbartner, C. Fundamental studies of functional nucleic acids: aptamers, riboswitches, ribozymes and DNAzymes. Chem. Soc. Rev. 2020, 49, 7331–7353. 2. Milisavljevic, N.; Perlíková, P.; Pohl, R.; Hocek, M. Enzymatic synthesis of base-modified RNA by T7 RNA polymerase. A systematic study and comparison of 5-substituted pyrimidine and 7-substituted 7-deazapurine nucleoside triphosphates as substrates. Org. Biomol. Chem. 2018, 16, 5800-5807.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav organické chemie a biochemie AV ČR, v. v. i.
Smysl v nesmyslu - chybné kódování tRNA jako terapeutický nástroj? *
AnotacePředstavte si, že gen je věta začínající velkým písmenem a končící tečkou a genom je kniha vyprávějící celý příběh. U některých prvoků pronikly do vět navíc tečky, které nahrazují konkrétní písmena libovolných slov (konkrétně E a V). Výsl.dkem je, ž. čtenáři (ribozomy) jsou zmat.ni, kde s. tyto věty skutečně nacház.jí, a příběh se stává nesou.islým. V tomto čísle časopisu Nature (https://www.nature.com/articles/s41586-022-05584-2) jsme popisali mol.kulární mechanismus, kt.rý si tyto organismy mus.ly .yvinout, aby se čtenář mohl ori.ntovat ve .ětách, jako by v nich n.byly žádné t.čky. .ěty jsou tak specificky zakódované, že čt.náři žádných jiných organismů, kromě těchto pár, n.mohou příběh v žádném případě rozluštit. Trik spočívá v délc. transf.r RNA molekuly a . unikátní modifikaci j.dnoho prot.inu, který normálně zajišťuj. rozpoznání teček v buňkách – pr.cizní konec syntézy prot.inů. Díky Vzájemné intErakci těchto dvou modifikovaných molEkul ribozom tohoto prvoka Ví, kdy má správně ukončit syntézu, nEhledě na množstVí tEček, a kdy má tEčky nahradit dvěma půVodními písmeny, což Vrací genEtické informaci smysl. ProzkoumEjme společně (https://www.biomed.cas.cz/mbu/lrge/index.html#), jak sE to děje na molEkulární úroVni a zda by to mohlo být Využito ve prospěch lidskÉho zdraVí! *Toto téma a školitel podléhají schválení Vědeckou radou fakulty.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Mikrobiologický ústav AV ČR, v. v. i.
Strojové učení pro studium struktury a dynamiky proteinů
AnotaceMetody strojového učení, obzvláště pak program AlphaFold, umožnily v posledních letech efektivně předpovídat struktury proteinů. Následníkem programu AlphaFold s řadou vylepšení a s plně otevřeným kódem (včetně parametrů modelu) je program OpenFold. Jeho výhodou je možnost provádět učení tohoto programu vlastními daty. Cílem projektu bude rozšířit možnosti aplikace OpenFoldu pro účely studia struktury a dynamiky proteinů, například obohacením vstupu o experimentální data nebo výstupy z molekulárních simulací.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav biochemie a mikrobiologie, FPBT, VŠCHT Praha
Strukturní změny vyvolané interakcí proteinů RNA virů s RNA a membránami
AnotaceVirové proteiny podstupují řadu klíčových interakcí od okamžiku své produkce až po vytvoření infekční virové částice. Tyto interakce vedou k replikaci a inkorporaci specifické genomové RNA, umožnují transport na místo sestavení částice a zajišťují získání virového obalu ve formě membrány obohacené virovými obalovými proteiny. Všechny tyto interakce jsou specifické a vyvolávají konformační změny, z nichž některé slouží jako signály pro následující fáze virového životního cyklu. Cílem této studie je provést detailní charakterizaci interakcí virových proteinů s RNA a membránovými lipidy pomocí biochemických a molekulárně biologických metod a popsat strukturální změny, které jsou těmito interakcemi vyvolány.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav biochemie a mikrobiologie, FPBT, VŠCHT Praha
Studium dynamiky nestrukturovaných proteinů pomocí strojového učení
AnotacePřestože si funkci proteinů obvykle spojujeme s prostorovou strukturou, existuje podstatná část proteinů bez stabilní prostorové struktury, ale přesto s jasnou biologickou funkcí. Je proto důležité efektivně studovat jejich struktut a dynamiku. Program AlphaFold dokáže kromě predikce prostorových struktur proteinů predikovat i která část proteinu je nestrukturovaná. Proto se zdá být vhodným zdrojem informací pro studium dynamiky nestrukturovaných proteinů. Cílem projektu bude zkombinovat AlphaFold a molekulové simulace pro studium dynamiky nestrukturovaných proteinu a vyvinout a otestovat příslušné nástroje.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav biochemie a mikrobiologie, FPBT, VŠCHT Praha
Studium protinádorové aktivity vybraných antimitotik v kombinaci s inhibitory P-glykoproteinů v nádorových buňkách
AnotaceTématem disertační práce je studium protinádorového účinku mitotických jedů, jako je kolchicin a paklitaxel, v kombinaci dalšími biologicky aktivními látkami hrajícími roli v modulaci autofagie a inhibici P-glykoproteinů. Budou studovány kombinační účinky těchto látek s antimitotiky ve 2D a 3D buněčných modelech nádorových a nenádorových linií. Zaměříme se na mechanismus účinku těchto látek, cílené zvýšení selektivity pro nádorové buňky a vyvolání imunitní odpovědi. Kromě toho bude vyvinut nanosystém pro cílené doručení nejpotentnějších kombinací studovaných látek.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav biochemie a mikrobiologie, FPBT, VŠCHT Praha
Světlo konvertující paramagnetické nanočástice pro detekci beta buněk pankreatu a magnetickou rezonancí in vivo
AnotacePřesné metody měření hmotnosti a funkce beta-buněk pankreatu in vivo jsou nezbytné pro lepší pochopení patogeneze diabetu, jenž je podmíněn nedostatkem pankreatických beta-buněk, a pro vývoj nových možností léčby. Proto vyvineme paramagnetické světlo-konvertující nanočástice (UCNPs) povlečené polymery a konjugované s GLP-1 ligandy (GLP-1 peptidy, liraglutid či agonist 3), abychom zacílili a monitorovali hmotu beta-buněk magnetickým rezonančním zobrazováním (MRI) a luminiscencí. Nově vyvinuté UCNPs budou optimalizovány co do velikosti tak, aby pronikaly do krevních kapilár nativních a transplantovaných pankreatických ostrůvků a umožnily jejich dlouhodobé sledování. Ultramalé UCNPs (5 nm) budou sloužit jako kontrastní látka pro elektronovou mikroskopii k vizualizaci a počítání mtDNA nukleoidů v beta-buňkách, jejichž počet bývá u diabetu snížen. Specifičnost, bezpečnost a účinnost všech vyvinutých UCNPs bude ověřena na modelech in vitro a in vivo pomocí multimodálního zobrazování zahrnujícího luminiscenci, MRI a elektronovou mikroskopii. Viz reference doi: 10.1021/acsami.2c04274.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Fyziologický ústav AV ČR, v. v. i.
Syntéza analogů manosa-6-fosfátu
AnotaceV současnosti je naléhavá potřeba identifikace nových látek, které by vedly k efektivnímu boji s neurodegenerativními chorobami. Bylo prokázáno, že insulinu podobný růstový faktor 2 (IGF2) má důležitou roli ve zlepšování paměti. IGF2 je růstový faktor, jež má také významnou roli v dospělém mozku savců. Efekt IGF2 ve zlepšování kognitivních funkcí je rychlý a trvalý a je zprostředkován receptorem pro mannosu-6-fosfát/IGF2 (M6P/IGF2R). M6P/IGF2R je velký transmembránový glykoprotein, který mimo IGF2 váže také M6P-obsahující ligandy a navíc vazba jednoho ligandu může ovlivňovat vazbu druhého. Zvýšená exprese IGF2 navíc hraje důležitou roli ve vzniku určitých tumorů a M6P/IGF2R může hrát roli jako nádorový supresor. Cílem tohoto doktorského projektu bude příprava různých přípravu analogů M6P a přípravu IGF2-M6P kovalentně spojených konjugátů. Tato práce by mohla vést k zajímavým klinickým aplikacím nových M6P analogů. Téma práce je vhodné primárně pro absolventy chemických, případně farmaceutických oborů. Student si osvojí různé syntetické přístupy i metody charakterizace.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav chemie přírodních látek, FPBT, VŠCHT Praha
Syntéza nových psychoplastogenních sloučenin jako potenciálních neurochemických nástrojů pro zkoumání lidského vnímání
AnotaceZáměrem tohoto výzkumného projektu je syntetizovat látky s potenciálními psychoplastogenními vlastnostmi a využít je jako nástroj pro neuroimaging pro objasnění jejich základních neurobiologických mechanismů. Cílem projektu je pomocí zkoumání vztahů mezi strukturou a aktivitou již známých a popsaných psychoaktivních látek ze skupiny tryptaminů, fenethylaminů a dalších přírodních alkaloidů navrhnout syntetické cesty pro jejich nová analoga a identifikovat vhodné látky pro farmakologická a neurobiologická zkoumání. V rámci mezinárodní spolupráce bude jejich biologická aktivita testována na ovlivnění monoaminových receptorů a transportérů, na cytotoxicitu a na růst neuronálních buněk (prostřednictvím sledování faktoru BDNF). Vybrané látky budou předmětem preklinických studii v animálním modelu, především s využitím behaviorálních testů a zobrazovacích metod jako je EEG, fMRI a v případě izotopicky značených látek také pomocí PET.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav chemie přírodních látek, FPBT, VŠCHT Praha
Terapeutický potenciál podpory metabolismu NAD
AnotaceNAD je klíčový koenzym zapojený do mnoha buněčných procesů, včetně energetického metabolismu a opravy DNA. S postupujícím stářím organismu a při výskytu závažných onemocnění však dochází k poklesu hladin buněčného NAD. Cílem práce je studovat terapeutické možností zvýšení hladin buněčného NAD v léčbě srdečního selhání a diabetické neuropatie. Pomocí in vitro experimentů budou zkoumány specifické mechanismy, skrze které NAD ovlivňuje buněčné procesy, zejména oxidační kapacitu kardiomyocytů a glykační poškození neuronů Schwanových buněk. Výzkum se následně rozšíří na in vivo studie s využitím zvířecích modelů, což přinese komplexnější porozumění fyziologických dopadů modulace NAD. Celý projekt výrazně přispěje k porozumění úlohy NAD v srdečním selháním a diabetické neuropatii, a možnostem léčby těchto onemocnění pomocí zvýšení hladiny NAD. Očekáváme, že výsledky této studie poskytnout podnět k vývoji nových léčebných postupů, což by mohlo zvýšit kvalitu života pacientů.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav biochemie a mikrobiologie, FPBT, VŠCHT Praha
Testování látek s potenciálem využití v dermokosmetickém průmyslu
AnotaceZ pohledu dostupnosti a realizovatelnosti výstupů nabízí dermokosmetický průmysl jednodušší a rychlejší cestu k prosazení biologicky aktivních látek na trh v porovnání s farmeceutickým průmyslem. Cílem této práce je zavedení běžných i pokročilých metod pro testování slibných sloučenin a následně i jejich syntetických derivátů ve snaze sledování vztahu struktury a aktivity. Pozornost bude věnována protizánětlivým, antimikrobiálním, protinádorovým i hojivým látkám. V rámci testování budou využity mikrobiální kultury i buněčné kultury odvozené od lidských tkání. Testování bude probíhat jak v jednobuněčných, tak vícebuněčných kulturách; jak v 2D, tak 3D uspořádání buněčných kultur.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav biochemie a mikrobiologie, FPBT, VŠCHT Praha
Vícekroková enzymová syntéza bioaktivních chitooligomerů s různým stupněm acetylace
AnotaceProjekt pro disertační práci se zaměřuje na vývoj 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 připraveny mutantní varianty nové fungální chitinasy se zvýšenou hydrolytickou aktivitou pro zvýšení účinnosti štěpení chitinu, kterým budou připraveny frakce COS s nižšími stupni polymerace. V dalším kroku budou využity mutantní varianty chitinas a ?-N-acetylhexosaminidas s transglykosidasovou aktivitou vhodné pro přípravu chitooligomerů se stupněm polymerace 5-10 v preparativním měřítku. Tyto chitooligomery budou následně částečně deacetylovány pomocí nových chitindeacetylas, čímž získáme frakce COS s různými stupni polymerace a acetylace, které dosud nejsou dostupné. Biologická aktivita připravených chitooligomerů s definovaným stupněm polymerace a acetylace budou testována ve spolupráci s Ústavem experimentální botaniky AV ČR.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Mikrobiologický ústav AV ČR, v. v. i.
Vliv syntetických modifikací na biologickou aktivitu flavonoidů
AnotaceFlavonoidy, přírodní sloučeniny nacházející se v různých rostlinách a potravinách, stále budí velký zájem díky svým známým pozitivním biologickým účinkům. Tyto účinky jsou však omezeny jejich nízkou biologickou dostupností po perorálním podání. V rámci práce budou syntetizovány nové deriváty flavonoidů a vyhodnocen vliv různých modifikací na biodostupnost a biologickou aktivitu flavonoidů. Zaměříme se na schopnost připravených derivátů modulovat lékovou rezistenci bakterií, na chelatační aktivitu flavonoidů a jejich inhibiční aktivitu vůči agregaci krevních destiček.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Mikrobiologický ústav AV ČR, v. v. i.
Vybrané biologicky aktivní látky a jejich deriváty s potenciálem pro terapii nádorových onemocnění
AnotaceTématem práce je studium látek izolovaných z přírodních zdrojů a syntetizovaných de novo s potenciálem inhibovat proliferaci nádorových buněk a aktivovat imunitní odpověď. Práce je zaměřena zejména na kardioglykosidy, jako je digitoxin nebo digoxin, a antimitotika, jako je kolchicin nebo paklitaxel. Budou studovány biologické účinky nově připravených derivátů těchto látek na 2D a 3D buněčných modelech nádorových a nenádorových linií. Zaměříme se na mechanismus účinku těchto látek, cílené zvýšení selektivity pro nádorové buňky a vyvolání imunitní odpovědi. Kromě toho bude vyvinut nanosystém pro cílené doručené nejpotentnějších derivátů studovaných látek.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav biochemie a mikrobiologie, FPBT, VŠCHT Praha
3D superrezoluční mikroskopie ultramorfologie mitochondrií
Anotace3D nanoskopie dosud nebyla s to postihnout morfologii mitochondriálních krist a nukleoidů (proteinových komplexů s mtDNA). Vyvineme nové metodiky 3D superrezoluční mikroskopie na prototypu 3D mikroskopu firmy Vutara (dnes součást firmy Bruker) pro stochastickou mikroskopii PALM a dSTORM s rozlišením xy 25 nm a z 50 nm. Zavedeme nové typy analýz 3D obrazu reflektující nm změny v morfologii krist a 3D-redistribuci proteinů ovlivňujících mitochondriální kristy za normálních či patologických stavů (diabetes). Pro analýzu 3D obrazů vyvineme nové postupy založené na využití Ripleyho K-funkce a Delaunay algoritmu. Rozvineme také 3D imunocytochemii typu dSTORM s tzv. nanobodies a FRETem excitovaný PALM/dSTORM. Zahájíme novou generaci superrezoluční 3D mikroskopie. Analogicky prostudujeme nukleoidy mitochondriální DNA při zvýšené či snížené biogenezi (fyziologické, patologické), při jejich dělení zejména vlastní metodou mitoFISH nanoskopie pro počítání tzv. D-loops (počátků replikace mtDNA). Uměle nastavíme velikost nukleoidů či jejich obsah mtDNA. Využijeme též STED mikroskopie. Získáme tak nové protokoly pro 3D nanoskopii a zkombinujeme molekulární biologii a fyziologii buňky s nejmodernější 3D superrezoluční mikroskopií. Molekulární biologii zajistí pracovníci odd. 75 FgÚ AV ČR, v.v.i. Viz. Ref. doi: 10.1089/ars.2022.0173.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Fyziologický ústav AV ČR, v. v. i.
|
Aktualizováno: 7.1.2022 12:19, Autor: Jan Kříž