Počkejte prosím chvíli...
Nepřihlášený uživatel
iduzel: 52789
idvazba: 60810
šablona: api_html
čas: 27.11.2020 01:10:43
verze: 4731
uzivatel:
remoteAPIs: https://cis-web.vscht.cz/zaverecne-prace/program/
branch: trunk
Obnovit | RAW
Biochemie a bioorganická chemie

Biochemie a bioorganická chemie

CHYBI CHARAKTERISTIKA PROGRAMU

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.

Uplatnění

Absolvent 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

Jazyk výuky Český
Standardní doba studia 4 roky
Forma studia Prezenční + kombinovaná
Garant studia doc. Ing. Petra Lipovová, Ph.D.
Kód programu D304
Místo studia Praha
Kapacita 35 studentů
Počet vypsaných prací 51

Vypsané disertační práce

Analýza transkripce genů na úrovni jednotlivých buněk

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Dále nabízena v programu: Biochemistry and Bioorganic Chemistry

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
Dále nabízena v programu: Biochemistry and Bioorganic Chemistry
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
Dále nabízena v programu: Biochemistry and Bioorganic Chemistry

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
Dále nabízena v programu: Biochemistry and Bioorganic Chemistry
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.

Chemická syntéza hypermodifikovaných oligonukleotidů a DNA

Garantující pracoviště: Ústav chemie přírodních látek, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Dále nabízena v programech: Biochemistry and Bioorganic Chemistry, Chemistry, Chemie

Anotace

Bude studována a vyvíjena chemická syntéza hypermodifikovaných oligonukleotidů a DNA řetězců s využitím nových nukleosid fosforamiditů nesoucích různé modifikace na bázi. Tyto modifikace budou nahrnovat např. hydrofobní substituenty, heterocykly nebo cukry. V některých případech bude třeba vyvinout orthogonální chránění. Bude studována i hybridizace a folding těchto oligomerů, jejich interakce s proteiny a biologická aktivita.

Chemické a enzymové značení epigenetických nukleobází v DNA

Garantující pracoviště: Ústav chemie přírodních látek, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Dále nabízena v programech: Biochemistry and Bioorganic Chemistry, Chemistry, Chemie

Anotace

Budou studovány nové biokompatibilní chemické či enzymové reakce pro modifikaci epigenetických bázi (např. 5hmC, 5hmU, 5fC atd.). Tyto reakce potom budou studovány pro značení, zobrazování či sekvenaci epigenetických nukleobází v DNA. Reference: 1. Vaníková, Z.; Janoušková, M.; Kambová, M.; Krásný, L.; Hocek, M. "Switching transcription with bacterial RNA polymerase through photocaging, photorelease and phosphorylation reactions in the major groove of DNA" Chem. Sci. 2019, 10, 3937-3942.

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

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Dále nabízena v programu: Biochemistry and Bioorganic Chemistry
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.

Fotokatalytická degradace nových typů organických polutantů v odpadní vodě

Garantující pracoviště: Ústav chemie přírodních látek, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Vedoucí práce: Ing. Martin Kuchař, Ph.D.

Anotace

Cílem práce je stanovit celkový environmentální dopad fotokatalytické technologie při čištění vody se zaměřením na nové typy toxikologicky významných polutantů a jejich selekce pro detailní výzkum. Porovnání toxicity vstupních polutantů a konečných produktů fotokatalýzy s cílem dosáhnout co nejvyššího stupně chemické přeměny na základě optimalizace použitých fotokatalytických systémů. Pro toxikologické testy budou používány relevantní lidské buněčné kultury (spolupráce s Ústavem experimentální medicíny AV ČR).

Genotypová a fenotypová analýza genetických zdrojů vybraných obilnin - bioinformatický přístup

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

Anotace

Genetické 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).

Glykokonjugáty triterpenů

Garantující pracoviště: Ústav chemie přírodních látek, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Během řešení Disertační práce budou studovány rostlinné triterpeny. Tyto rostlinné látky patří mezi perspektivní přírodní produkty s vlastní, často různorodou biologickou aktivitou, které nabízejí možnosti strukturních modifikací a tím změny původních fyzikálně-chemických i dalších parametrů. V tomto projektu budou syntetizovány a studovány glykokonjugáty těchto sloučenin, které jsou schopny interagovat s některými receptory a působit buď jako aktivátory nebo jako blokátory některých enzymových drah. Tím může docházet k aktivaci některých obranných procesů v organismu, nebo naopak k blokaci jiných procesů v rámci léčby některých závažných onemocnění. Vedle medicinálních účinků mohou tyto látky vykazovat samoskladebné vlastnosti, vytvářet supramolekulární systémy a gely. Takové vlastnosti budou studovány zejména v rámci mezinárodní spolupráce.

Identifikace nových psychoplastogenních sloučenin prostřednictvím studií vztahů mezi strukturou a aktivitou jako potenciálních neurochemických nástrojů pro zkoumání lidského vnímání

Garantující pracoviště: Ústav chemie přírodních látek, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Vedoucí práce: Ing. Martin Kuchař, Ph.D.

Anotace

Záměrem 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 a fenethylaminů 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.

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
Dále nabízena v programu: Biochemistry and Bioorganic Chemistry

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.

Inhibitory virových methyltransferas

Garantující pracoviště: Ústav chemie přírodních látek, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Dále nabízena v programu: Biochemistry and Bioorganic Chemistry
Vedoucí práce: Mgr. Radim Nencka, Ph.D.

Anotace

Virové methyltransferasy (MTasy) hrají zásadní roli v procesu instalace čepičky na nově syntetizovanou RNA v průběhu replikace. U flavivirů je čepička obvykle tvořena 7-N-methylovaným guanosin-5'-trifosfátem a 2'-O-methyladenosinem a MTasy jsou zodpovědné za methylaci jak guanosinové nukleobáze, tak adenosinového cukerného zbytku. Projekt se zaměří na syntézu nových inhibitorů těchto enzymů, jejichž struktura je značně konzervována mezi četnými flaviviry, které jsou odpovědné za důležitá lidská onemocnění, jako je klíšťová encefalitida, dengue a západonílská horečka, případně žlutá zimnice.

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
Dále nabízena v programu: Biochemistry and Bioorganic Chemistry
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.

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 fotokatalytické degradace modelových biologicky aktivních polutantů vody

Garantující pracoviště: Ústav chemie přírodních látek, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Vedoucí práce: Ing. Martin Kuchař, Ph.D.

Anotace

Cílem práce je získat detailní popis mechanismu fotokatalytické degradace nejdůležitějších biologicky aktivních polutantů vody, např. vybraného léčiva. Získaná kinetická data umožní určit mechanismy reakcí, jimiž jsou meziprodukty transformovány na stabilní finální sloučeniny. Dále je cílem stanovit vliv dalších látek přítomných v čištěné vodě na kinetiku degradace polutantů a hledání možností minimalizace potenciálního negativního vlivu. Součástí práce je izolace nejvýznamnějších meziproduktů pomocí preparativní chromatografie, identifikace jejich struktury s využitím pokročilých analytických technik a posouzení jejich potenciální toxicity.

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.

Modelování interakcí sacharidů s lektiny

Garantující pracoviště: Ústav chemie přírodních látek, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Vedoucí práce: doc. Dr. Ing. Ivan Raich

Anotace

Lektiny jako skupina proteinů jsou zodpovědné za specifické rozpoznávání sacharidů ať už volných, nebo vázaných v glykoproteinech nebo glykolipidech. Nejčastěji se tyto procesy odehrávají na povrchu buněk a účastní se buněčného rozpoznávání, které hraje významnou úlohu např. při bakteriálních infekcích a zánětlivých a dalších procesech. Práce se s využitím molekulárního modelování a výpočetní chemie bude zabývat studiem těchto interakcí na molekulární úrovni, jejich síly a specifity a zároveň bude hledat sacharidové substráty lektinů s možným terapeutickým využitím.

Modifikace RNA pro regulaci translace

Garantující pracoviště: Ústav chemie přírodních látek, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Dále nabízena v programech: Chemistry, Chemie, Biochemistry and Bioorganic Chemistry

Anotace

Budou připravovány modifikované mRNA nesoucí různé substituenty na bázích polymerasovou inkorporací modifikovaných nukleosid trifosfátů a bude studován vliv těchto substituentů na interakce s proteiny a na translaci. Reference: 1. Milisavljevič, 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.

Modifikované nukleosid trifosfáty s nepřirozenýmu nukleobázemi pro enzymovou syntézu modifikované DNA

Garantující pracoviště: Ústav chemie přírodních látek, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Dále nabízena v programech: Biochemistry and Bioorganic Chemistry, Chemistry, Chemie

Anotace

Bude studována a vyvíjena chemická syntéza různých modifikovaných nukleosid trifosfátů odvozených od d5SICS a dMMO2 nukleosidů, které jsou využívány v rozšíření genetické abecedy. Budou navrženy a připraveny nové deriváty nesoucí užitečné funkční skupiny pro modifikaci DNA ve velkém žlábku. Bude studována substrátová aktivita techno dNTPs s různými DNA polymerasami a budou využity pro selektivní modifikaci DNA i pro enzymovou syntézu hypermodifikovaných DNA. Reference: Seo, Y. J.; Malyshev, D. A.; Lavergne, T.; Ordoukhanian, P.; Romesberg, F. E. Site-specific Labeling of DNA and RNA Using an Efficiently Replicated and Transcribed Class of Unnatural Base Pairs. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 19878–19888.

Multivalentní glykokonjugáty pro terapii patologií spojených s galektiny

Garantující pracoviště: Ústav chemie přírodních látek, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Galektiny jsou živočišné lektiny s afinitou k b-d-galaktosidům, které se in vivo účastní např. kancerogeneze [1], kardiopatologií [2], jsou zapojeny do modulace imunitní odpovědi i průběhu alergické reakce organismu [3]. 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 [4]. Aviditu specifických sacharidových inhibitorů k vybraným galektinům lze výrazně zvýšit pomocí multivalentní prezentace [5]. Cílem práce je příprava multivalentních glykokonjugátů nesoucích modifikované sacharidy s vysokou selektivitou a afinitou vůči vybraným galektinům. Inhibiční a vazebný účinek těchto glykokonjugátů vůči vybraným galektinům bude testován in vitro metodami ELISA a povrchové plazmové resonance (SPR) s rekombinantními galektiny [6] a v další fázi i s vybranými kulturami rakovinných buněk. [1] F. T. Liu, G. A. Rabinovich: Galectins as modulators of tumour progression. Nat. Rev. Cancer. 2005, 5, 29-41. [2] N. Suthahar, W. C. Meijers, H. H.W. Silljé, J. E. Ho, F.-T. Liu, R. A. de Boer: Galectin-3 Activation and Inhibition in Heart Failure and Cardiovascular Disease: An Update. Theranostics 2018, 8, 593-609. [3] X. Chen, C.‐H. Song, Z.‐Q. Liu, B.‐S. Feng, P.‐Y. Zheng, P. Li, S. H. In, S.‐G. Tang, P.‐C. Yang: Intestinal epithelial cells express galectin‐9 in patients with food allergy that plays a critical role in sustaining allergic status in mouse intestine. Allergy 2011, 66, 1038–1046. [4] D. Laaf, P. Bojarová, L. Elling, V. Křen: Galectin-carbohydrate interactions in biomedicine and biotechnology. Trends Biotechnol.2019, 37, 402-415. [5] P. Bojarová, V. Křen: Sugared biomaterial binding lectins: achievements and perspectives. Biomat. Sci. 2016, 4, 1142-1160. [6] L. Bumba, D. Laaf, V. Spiwok, L. Elling, V. Křen, P. Bojarová: Poly-N-acetyllactosamine neo-glycoproteins as nanomolar ligands of human galectin-3: binding kinetics and modeling. Int. J. Mol. Sci. 2018, 19, 372.

Nanočástice škrobu – příprava a aplikace

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

Anotace

Nanočástice na bázi škrobu, které jsou v současnosti široce zkoumány, mohou být použity jako plniva a výztuž v polymerních kompozitech, nosiče pro aktivní transport léčiv, bariérové potahované materiály a stabilizátory v emulsích o/v. Přídavek nanokrystalů škrobu různého botanického původu do biodegradabilních plastů zlepšil bariérové a mechanické vlastnosti rezultujících materiálů. Doktorská práce je zaměřena na přípravu nanočástic škrobu a jejich potenciální využití.

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.

Nukleotidy nesoucí polární či nabité funkční skupiny pro enzymovou syntézu modifikované DNA

Garantující pracoviště: Ústav chemie přírodních látek, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Dále nabízena v programech: Biochemistry and Bioorganic Chemistry, Chemistry, Chemie

Anotace

Budou navrženy a připraveny nukleosidy a nukleosid trifosfáty, nesoucí polární nebo nabité funkční skupiny, např. bazické nebo kyselé, kladně nebo záporně nabité substituenty apod.. Modifikované dNTPs budou studovány jako substráty pro DNA polymerasy a stavební bloky pro enzymovou přípravu modifikovaných či hypermodifikovaných DNA nesoucích různé kombinace funkčních skupin ve velkém žlábku. Tyto budou využity při selekci aptamerů. Reference: 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.

Návrh a příprava nových fotopřepínačů odvozených od bisazobenzenů

Garantující pracoviště: Ústav chemie přírodních látek, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Dále nabízena v programech: Chemistry, Chemie, Biochemistry and Bioorganic Chemistry
Vedoucí práce: Ing. Zlatko Janeba, Ph.D.

Anotace

Nedávno jsme publikovali syntézu vhodně substituovaných 5-fenylazopyrimidinů (viz reference). Jejich fyzikálně-chemické vlastnosti byly studovány pomocí in situ NMR spektroskopie a optické spektroskopie. Cílem současného projektu bude syntéza nových molekulárních fotopřepínačů založených na kombinaci bisazobenzenů a pyrimidinů, zejména bis(pyrimidyldiazenyl)benzenů. Bude vyvinuta a optimalizována jejich syntéza a budou studovány jejich fyzikálně-chemické vlastnosti. Reference: Procházková E., Čechová L., Kind J., Janeba Z., Thiele C.M., Dračínský M.: Photoswitchable intramolecular hydrogen bonds in 5-phenylazopyrimidines revealed by in situ irradiation NMR spectroscopy. Chem. Eur. J. 24: 492–498, 2018. Čechová L., Kind J., Dračínský M., Filo J., Janeba Z., Thiele C. M., Cigáň M., Procházková E.: Photoswitching behaviour of 5-phenylazopyrimidines: in situ irradiation NMR and optical spectroscopy combined with theoretical methods. J. Org. Chem. 83: 5986–5998, 2018.

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.

Příprava a studium derivátů seskviterpenových laktonů

Garantující pracoviště: Ústav chemie přírodních látek, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Předmětem práce je syntéza derivátů seskviterpenových laktonů jako biologicky aktivních substrátů. Obměna terpenovéhoho skeletu a jeho konjugace s vybranými synthony povede k novým sloučeninám, které budou zkoumány jak z hlediska interakce s receptory tak z hlediska případných supramoleklárně skladebných vlastností.

Příprava glykomimetik pomocí fotokatalytické glykosylace a studium jejich biologické aktivity.

Garantující pracoviště: Ústav chemie přírodních látek, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Vedoucí práce: Ing. Kamil Parkan, Ph.D.

Anotace

Je známo, že sacharidy plní klíčové úkoly v biologických procesech. Pokrok ve výzkumu sacharidů je však relativně pomalý kvůli problémům spojeným s jejich strukturní rozmanitostí a nedostatkem obecných syntetických metod. Nedávný rozvoj ve fotoindukované syntéze sacharidů za mírných podmínek by mohl pomoci pokroku v chemii sacharidů. Použití fotokatalýzy v přítomnosti minimálního množství fotokatalyzátoru totiž ukazuje mnohem vetší efektivitu oproti standartním metodám syntézy sacharidů a současně je šetrnější k životnímu prostředí. Tento projekt bude zaměřen na syntézu glykomimetik s potenciální biologickou aktivitou, které jsou odolnější vůči chemické a enzymové hydrolýze. Pro získání těchto glykomimetik (S- a N-glykosidů) bude využit nový syntetický přístup založeny na fotoindukované glykosylaci za přítomnosti fotokatalyzátoru. Takto připravená glykomimetika budou testovány pro jejich afinitu ke galektinům (Gal-1, Gal-3, Gal-7), které se účastní mnoha fyziologických funkcí jako je zánět, imunitní odpověď, buněčná komunikace.

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.

Role imunitního systému v plicní hypertenzi

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Dále nabízena v programu: Biochemistry and Bioorganic Chemistry
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
Dále nabízena v programu: Biochemistry and Bioorganic Chemistry
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.

Studium biologicky aktivních látek a metabolismu entomopatogenních hub rodu Beauveria a Cordyceps

Garantující pracoviště: Ústav chemie přírodních látek, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Dále nabízena v programu: Biochemistry and Bioorganic Chemistry
Vedoucí práce: RNDr. Petr Šimek, CSc.

Anotace

Houby rodu Cordyceps a Beauveria patří mezi patogeny významných hmyzích škůdců, např. lýkožrouta smrkového, Ips typographus. Tyto houby současně produkují řadu velice zajímavých biologicky aktivních látek, zejména cyklické peptidy, nukleosidy, beta-glukany a další, které posilují imunitu lidského organismu, jeho revitalizaci a působí preventivně proti procesům stárnutí a rozvoji neurodegenerativních onemocnění. Houby rodu Cordyceps se proto využívají ve formě potravinových doplňků jako léčivé houby, zejména v asijské medicíně. Znalosti o zastoupení přírodních látek a metabolismu uvedených druhů je však stále velmi málo poznatků. Cílem dizertační práce je zmapovat a porovnat zastoupení přírodních látek, zejména sekundárních metabolitů u známých i nově izolovaných druhů obou rodů hub, určit jejich struktury a získat základní poznatky o jejich metabolismu během entomopatogenního procesu na hmyzím hostiteli. Finanční podpora: projekt TP01010022 (2020-2022).

Studium nových psychoaktivních látek jako potenciálních neurofarmak

Garantující pracoviště: Ústav chemie přírodních látek, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Vedoucí práce: Ing. Martin Kuchař, Ph.D.

Anotace

Práce je zaměřená na studium vlastností nových psychoaktivních látek s potenciálem pro léčbu duševních chorob jako je deprese, posttraumatická stresová porucha nebo úzkostné stavy vědomí. Disociativní anestetika představují unikátní farmakofor, který cílí na typ glutamátergních receptorů. Dávky řádově nižší než anestetické mají zajímavý anxiolytický a antidepresivní efekt, který je dán především inhibicí NMDAR (N-methyl-d-aspartat receptor) a podpořením neuroplastických dějů a to především zvýšením exprese BDNF (Brain-Derived Neurotrophic Factor). Druhou významnou skupinou jsou ligandy serotoninových receptorů ze skupiny psychedelických tryptaminů (psilocybin, dimethyltryptamin, bufotenin). Stanovení farmakokinetiky, určení metabolického profilu a toxicity v preklinické fázi jsou základní charakteristiky nutné k zahájení klinických studií s lidskými dobrovolníky ve spolupráci s Národním ústavem duševního zdraví. S využitím techniky LC-MS (HRMS qTOF) budou identifikovány jednotlivé metabolity jak ve zvířecím modelu u potkanů kmene Wistar, tak s využitím technik in vitro. Farmakokinetický profil bude stanoven pomocí metod kvantitativní analýzy LC-MS s využitím pokročilých technik zpracování vzorků tkání.

Studium polymerně vázaných imunomodulátorů pro léčebné účely

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Dále nabízena v programech: Syntéza a výroba léčiv - Léčiva a biomateriály , Syntéza a výroba léčiv - Léčiva a biomateriály

Anotace

Biokompatibilní a biodegradovatelné materiály na bázi polymerů patří dnes k zajímavým a široce studovaným materiálům. Umožňují navázání širokého spektra látek, jako jsou terapeutika, různé inhibitory či stimulanty. Vazba těchto ligandů na polymerní kostru pomáhá minimalizovat jejich možné vedlejší účinky a zacílit přesněji na potřebnou tkáň či buňku.
Imunitní systém živočichů, včetně člověka, je složitý vzájemně propojený komplex buněčných struktur, jednotlivých buněk a biochemických reakcí. Je to prvotní štít v boji proti infekčním i neinfekčním onemocněním. Předkládané téma se bude týkat návrhu vhodných polymerních nosičů a výběru efektorových molekul na ně navázaných, dále přípravou těchto polymerních látek a konjugátů v laboratoři a jejich další testování in vitro na tkáňových a bakteriálních kulturách a vzorcích krve získaných od vhodných dárců/pacientů. Navrhované téma se prolíná do oborů makromolekulární chemie, biochemie, buněčné a molekulární biologie a mikrobiologie. Informace získané během studia budou použity pro další vývoj molekul a struktur schopných modulovat imunitní odpověď dle potřeb zvolené terapie.

Syntetické deriváty steroidů jako biologicky aktivní substráty

Garantující pracoviště: Ústav chemie přírodních látek, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Předmětem práce je syntéza derivátů steroidů jako biologicky aktivních substrátů. Obměna steroidního skeletu a jeho konjugace s vybranými synthony povede k novým sloučeninám, které budou zkoumány jak z hlediska interakce se steroidními receptory tak z hlediska případných supramoleklárně skladebných vlastností.

Syntéza charakterizace a studium vlastností polypeptidů odvozených ze struktury elastinu

Garantující pracoviště: Ústav chemie přírodních látek, Fakulta potravinářské a biochemické technologie

Anotace

Elastin-like polypeptidy jsou uměle připravené peptidy odvozené od tropoelastinu. Díky svým termoresponzivním vlastnostem, biokompatibilitě a biodegradabilitě jsou využívány v řadě aplikací, např. v hydrogelech, micelách nebo při transportu léčiv. Nejčastěji zmiňovanou sekvencí je (VPGXG)n, kde X je hydrofobní nepolární aminokyselina (Ala, Leu, Val, Ile) a n je nejčastěji 12. Avšak modulace vlastností změnami v sekvenci a náhradou aminokyseliny X za nabité, polární či aromatické aminokyseliny nebylo dosud podrobně studováno. Záměnou alespoň 2 aminokyselin na variabilní pozici X v sekvenci (VPGXG)n lze tedy měnit vlastnosti příslušného peptidu. V rámci práce bude připravena série elastin-like polypeptidů s obměňovanou sekvencí v závislosti na použité aminokyselině X, jejím umístění a bude zároveň definována optimální délka cílové sekvence tak, aby byly splněny požadavky na termoresponzivní chování a rozpustnost. Pro syntézu budou využity moderní metodiky syntézy peptidů na pevné fázi. Bude tedy nutné podrobně charakterizovat připravené peptidy a prokázat jejich vazebné vlastnosti dostupnými spektrálními metodami (UV, FTIR, NMR, CD, Ramanova spektroskopie a hmotová spektroskopie) a ověřit biologické vlastnosti materiálů.

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 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 biosenorů pro monitorování exosomů prsního nádoru a transportovaných nukleových kyselin

Garantující pracoviště: Ústav chemie přírodních látek, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Vedoucí práce: RNDr. Miroslav Ledvina, CSc.

Anotace

Exosomy jsou extracelulární vezikuly vylučované buňkami, tj. včetně nádorových buněk, do vnějšího prostředí jako prostředek mezibuněčné komunikace. Vzhledem biogenezi exosomů, a tím dané podobnosti s rodičovskými buňkami a jejich přítomnosti ve většině tělesných tekutin mohou sloužit jako neinvazivní alternativa tkáňové biopsie. Cílem projektu je vývoj ultracitlivého elektrochemického a akustického biosenzoru pro stanovení nádorových exosomů a nesených nukleových kyselin jako diagnostického nástroje umožňujícího včasné odhalení nádorového onemocnění a průběžné monitorování efektivity terapeutického zásahu. Transduktorem převádějícím vazebnou událost mezi na jeho povrch ukotvenou senzorovou molekulou a cílovým analytem ve měřitelný signál bude v prvním případě borem dopovaná nanokrystalická diamantová vrstva a v druhém případě ultratenká diamantové vrstva. Kromě DNA aptamerů budou aplikovány jako senzorové molekuly peptidy ve vztahu k HER2 markéru a sacharidy zaměřující se na povrchový lektin galektin 3. Za účelem zvýšení stability rozpoznávacího prvku biosenzoru budou jako senzorové molekulu testovány karbaanaloga sacharidů vázané C-glykosidovou vazbou a PNA (peptide nucleic acid) analoga DNA aptamerů, které jsou rezistentní vůči enzymatické degradaci,

Vývoj chemických nástrojů pro studium a manipulaci biologických procesů v živých buňkách.

Garantující pracoviště: Ústav chemie přírodních látek, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Dále nabízena v programech: Biochemistry and Bioorganic Chemistry, Chemistry, Chemie
Vedoucí práce: Ing. Milan Vrábel, Ph.D.

Anotace

Chemické reakce kompatibilní s biologickými systémy nabízejí jedinečnou možnost manipulace a studia biologických procesů v přirozených podmínkách. Naše skupina má dlouhodobý zájem o tyto tzv. bioorthogonální reakce. Během posledních let jsme vyvinuli řadu reakcí, které nám umožňují monitorovat malé molekuly nebo biomolekuly v živých buňkách na základě fluorescenčního signálu vytvořeného během chemické reakce. Také používáme chemické a biologické přístupy k produkci peptidových nebo glykopeptidových knihoven, které zkoumáme za účelem identifikace buněčných cílů na ne se vážoucích. V rámci tohoto projektu plánujeme vývoj nových a využití stávajících chemických nástrojů ke studiu a zodpovězení různých biologicky relevantních otázek. Ideální kandidát by měl mít dobré znalosti na poli syntetické organické chemie, ale také zájem o chemickou biologii a biochemii. Tento interdisciplinární projekt vám umožní rozšířit si znalosti v těchto a příbuzných oborech a pracovat v mezinárodním prostředí skupiny a našeho institutu. Reference: 1) Vazquez, A., Dzijak R., Dracinsky M., Rampmaier R., Siegl S. J., Vrabel, M. (2017). Mechanism-Based Fluorogenic trans-Cyclooctene-Tetrazine Cycloaddition. Angew. Chem. Int. Ed., 56, 1334-1337. 2) Siegl, S. J., Dzijak, R., Vazquez, A., Pohl, R., Vrabel, M.: (2017). The Discovery of Pyridinium 1,2,4-Triazines with Enhanced Performance in Bioconjugation Reactions. Chem. Sci. 8, 3593–3598.

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
Dále nabízena v programu: Biochemistry and Bioorganic Chemistry
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.

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

Garantující pracoviště: Ústav biochemie a mikrobiologie, Fakulta potravinářské a biochemické technologie
Dále nabízena v programu: Biochemistry and Bioorganic Chemistry
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