Mikrobiologický ústav AV ČR, v. v. i.

Garantující pracoviště:	Ústav biochemie a mikrobiologie Mikrobiologický ústav AV ČR, v. v. i.
Studijní program/specializace:	Biochemie a bioorganická chemie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. RNDr. Pavla Bojarová, Ph.D.

Anotace

Chitin 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 COS a chitosanů a jejich analýzu. Definované COS budou následně využity jako nosiče pro multivalentní prezentaci bioaktivních sacharidů a budou studovány jejich bioaktivity, zejména v biologických testech s lektiny.

Garantující pracoviště:	Ústav chemie přírodních látek Mikrobiologický ústav AV ČR, v. v. i.
Studijní program/specializace:	Biochemie a bioorganická chemie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. Ing. Kateřina Valentová, Ph.D.

Anotace

Flavonoidy jsou složky rostlinné potravy, o kterých je známo, že jsou intenzivně metabolizovány ve střevech a interagují s a ovlivňují složení střevního mikrobiomu. Flavonoidy také podléhají rychlé biotransformaci ve fázi II, přičemž se tvoří především odpovídající sulfáty a glukuronidy. Biotransformace polyfenolů střevní mikrobiotou vede také ke štěpení C-kruhu a tvorbě jednoduchých fenolových látek. Cílem tohoto doktorského projektu je optimalizace chemoenzymatických metod pro syntézu knihovny přírodních flavonoidů (myricetin, luteolin, kempferol, naringenin, kyselina hydroxyfenyloctová a kyselina hydroxyfenylpropionová) a jejich metabolitů (sulfáty, glukuronidy a depsidy). K tomuto účelu se používají přirozené a mutantní enzymy z bakteriálních a plísňových zdrojů (arylsulfotransferasy, glukosidasy, glukuronidasy, kvercetinasy). Tyto enzymy budou exprimovány v mikrobiálních expresních systémech (E. coli, P. pastoris), charakterizovány a optimalizovány pro syntézu požadovaných metabolitů. Sloučeniny se pak využijí jako standardy pro metabolické studie prováděné ve spolupráci s našimi partnerskými laboratořemi.

Garantující pracoviště:	Ústav biochemie a mikrobiologie Mikrobiologický ústav AV ČR, v. v. i.
Studijní program/specializace:	Mikrobiologie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Ing. Vladimir Havlicek, Dr.

Anotace

Infekce centrálního nervového systému způsobují akutní změny psychických a fyzických funkcí mozku, které vedou k chronickému poškození kognitivních, paměťových a motorických schopností. Tyto změny souvisejí se změnami v mozkové neuronální signalizaci ve vnímavých oblastech mozku. Cílem postgraduálního studia je využít zobrazování pomocí matricové laserové desorpce/ionizace s hmotnostní spektrometrií a vysoce multiplexním zobrazováním pomocí hmotnostní spektrometrie založené na imunohistochemii k analýze a kvantifikaci molekulárních interakcí mezi hostitelem a patogenem v případech neuroaspergilózy způsobené druhem Aspergillus fumigatus a pneumokokové meningitidy způsobené Streptococcus pneumoniae. Doktorand(ka) určí optimální mechanismus přenosu mikrobiálních sekundárních metabolitů, jako jsou toxiny a molekuly quorum sensing, přes hematoencefalickou bariéru. Ve studii bude analyzovat vliv mikrobiálních metabolitů na neurotransmiterovou signalizaci, konkrétně prostřednictvím dopaminergní a glutamátergní dráhy, v kriticky postižených oblastech mozku. Kandidátními biomarkery bude úspěšně diagnostikovat infekce CNS ve vzorcích lidského mozkomíšního moku na základě molekulárního otisku hostitel-patogen.

Garantující pracoviště:	Ústav biotechnologie Mikrobiologický ústav AV ČR, v. v. i.
Studijní program/specializace:	Biotechnologie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	RNDr. Andrea Palyzová, Ph.D.

Anotace

Rostoucí antibiotická rezistence vyústí globálně v roce 2050 k 10 milionům úmrtí ročně. Cílený návrh quorum-quenching (QQ) enzymů, negativně ovlivňující komunikační proces u gram-negativních bakterií vedoucí k tvorbě biofilmu, tzv. quorum sensing (QS) proces, představuje chytrou strategii, jak s touto hrozbou účinně bojovat. Konstrukce a příprava modifikovaných proteinů ze skupiny Ntn-hydroláz (např. ecPGA izolovaných z Escherichia coli) pomocí geneticky-molekulárních technik (RF cloning, PCR-based methods, CRISPR/Cas technology) a biotechnologických strategií (scale up proces, His tag purifikace) povede k vytvoření unikátního QQ enzymu s požadovanými vlastnostmi pro specifickou vazbu k širšímu spektru HSL molekul (3-oxo-C12-HSL, C8-HSL, C6-HSL, C4-HSL). Navržené modifikované enzymy budou použity v in vitro interakcích s vybranými HSL molekulami a bude sledována jejich degradační aktivita. Degradační účinnost bude dále testována v biologickém modelu při vývoji a maturaci biofilmu u významných HSL-dependentních gram-negativních patogenů Pseudomonas aerugonosa, Klebsiella pneumoniae and Aeromonas veronii. Morfologie biofilmu bude analyzována pomocí elektronové mikroskopie, zatímco profil signálních molekul syntetizovaných v bakteriální populaci bude důkladně prozkoumán pomocí kapalinové chromatografie s tandemovou hmotnostní spektrometrií. Projekt prozkoumá a zvýší biotechnologický potenciál těchto QQ enzymů působit jako alternativa a doplněk ke konvenčním antibiotickým terapiím a činidlům pro lékařské a průmyslové využití v boji proti tvorbě biofilmu.

Garantující pracoviště:	Ústav biochemie a mikrobiologie Mikrobiologický ústav AV ČR, v. v. i.
Studijní program/specializace:	Biochemie a bioorganická chemie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	doc. RNDr. Pavla Bojarová, Ph.D.

Anotace

Chitooligomery jsou ?-1-4-vázané oligosacharidy složené z jednotek N-acetylglukosaminu a glukosaminu a jejich 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. Tento doktorský projekt bude zaměřen na efektivní enzymovou přípravu chitooligomerů s různými stupni polymerace a acetylace, žádané a dosud nedostupné jsou zejména chitooligomery se stupni polymerace 6-10 a různými stupni acetylace. Pro tento účel budou využity mikrobiální přirozené i mutantní glykosidasy, zejména chitinasy a ?-N-acetylhexosaminidasy, a chitindeacetylasy z bakteriálních a fungálních zdrojů. Tyto enzymy budou v rámci projektu exprimovány v mikrobiálních expresních systémech (E. coli, P. pastoris), charakterizovány a optimalizovány pro syntézu žádaných chitooligomerů. Biologické aktivity připravených chitooligomerů zejména vzhledem k ochraně rostlin před škůdci budou testovány ve spolupráci s českými i zahraničními partnery laboratoře.

Garantující pracoviště:	Ústav biochemie a mikrobiologie Mikrobiologický ústav AV ČR, v. v. i.
Studijní program/specializace:	Biochemie a bioorganická chemie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	Mgr. Leoš Valášek, Ph.D.

Anotace

Eukaryotic cells have evolved several mechanisms to cope with various environmental stressors. These include a complex signaling pathway referred to as the Integrated Stress Response (ISR) leading cells towards adaptation or death. Whereas its external triggers are oxygen, nutrient deprivation or viral infections, the main internal stressor is the accumulation of unfolded proteins in the lumen of the endoplasmic reticulum (ER). Importantly, the ISR can also be induced by activation of oncogenes. The response is “integrated” as all stress signals are transduced by a family of four serine/threonine kinases and converge into a single event which is the phosphorylation of the ? subunit of eukaryotic translation initiation factor 2 (eIF2?). We have carried out a comprehensive screen to identify what mRNAs and lncRNAs are translated under normal conditions versus acute or chronic (pro-apoptotic) ISR. The aim of the proposed project is to select key mRNAs and investigate the molecular mechanism of their specialized translation, as well as the role of their protein products under given stress conditions.

Garantující pracoviště:	Ústav biochemie a mikrobiologie Mikrobiologický ústav AV ČR, v. v. i.
Studijní program/specializace:	Mikrobiologie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Ing. Vladimir Havlicek, Dr.

Anotace

Disertační téma si klade za cíle studovat, vzájemně porovnat a s relativně nízkými náklady vytěžit metabolismus intracelulárních patogenů uvnitř hostitelských buněk. Během spolupráce se Stanford University bude doktorand(ka) řešit pět intracelulárně orientovaných diagnostických problematik současnosti. Díky této spolupráci bude mít možnost pracovat s izogenními kmeny, tedy vždy bude mít hostitelské systémy s velmi podobnou metabolomickou a identickou genetickou výbavou hostitele. Všechny směry intracelulárního výzkumu mají nejvyšší společenskou důležitost a zahrnují endemickou houbu Coccidioides immitis, Pf4 bakteriofág v gramnegativní bakterii Pseudomonas aeruginosa, polymykovirus AfPmV-1 ve vláknité houbě Aspergillus fumigatus, a betaproteobakterii Mycetohabitans endofungorum, která je intracelulárním symbiontem vláknité houby Rhizopus microsporus. Doktorand(ka) může přispět i k řešení nové diagnostiky Mycobacterium tuberculosis v savčích buňkách. K řešení problematiky bude využito portfolio tzv. Infekční metalomiky, tedy souboru závislých technik hmotnostní spektrometrie, separací a výpočetní techniky.

Garantující pracoviště:	Ústav biochemie a mikrobiologie Mikrobiologický ústav AV ČR, v. v. i.
Studijní program/specializace:	Biochemie a bioorganická chemie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	prof. Ing. Vladimír Křen, DrSc.

Anotace

Alzheimerova choroba (AD) představuje závažnou zdravotní a socioekonomickou výzvu. Tento projekt si klade za cíl vyvinout inovativní terapeutické přístupy zaměřené na více cílů prostřednictvím vývoje duálních/hybridních látek. Tyto látky budou kombinovat optimalizované inhibitory O-N-acetyl-?-D-glucosaminidasy (OGA) a inhibitory acetylcholinesterasy (AChE) za použití kovalentní konjugace prostřednictvím optimalizovaného linkeru. Zaměření na oba klíčové biologické receptory, které se podílejí na progresi AD, nabízí potenciál pro efektivnější terapii. Studie zahrne hodnocení karbacyklických glykomimetik vytvořených v rámci česko-rakousko-chorvatské spolupráce, včetně testování jejich průchodnosti hematoencefalickou bariérou (HEB) pomocí statických a dynamických modelů, zvýšení O-GlcNAcylace a snížení hyperfosforylace Tau-proteinu. Součástí výzkumu budou i pokročilé modely lidské AD, jako mozkové organoidy, a in vivo testování účinnosti v tauopatických myších modelech ve spolupráci s Ústavem experimentální medicíny AVČR. Projekt propojuje špičkový výzkum s praktickým uplatněním a nabízí jedinečnou příležitost k zapojení do multidisciplinárního týmu.

Garantující pracoviště:	Ústav biotechnologie Mikrobiologický ústav AV ČR, v. v. i.
Studijní program/specializace:	Biotechnologie ( výuka v českém jazyce )
Školitel:	RNDr. Andrea Palyzová, Ph.D.

Anotace

Významné pokroky v oblasti výzkumu lidského mikrobiomu vedly k objevu osídlení močových cest mikroorganismy. V současnosti bylo v moči identifikováno více než 500 bakteriálních druhů, což naznačuje významnou diverzitu mikrobiomu močového systému. V souvislosti s nárůstem znalostí o močovém mikrobiomu roste evidence signifikantních rozdílů ve složení mikrobiomu u zdravých jedinců a jedinců se strukturálním, případně funkčním onemocněním dolních močových cest. Hyperaktivní močový měchýř (OAB) je chronické onemocnění dysfunkce dolních močových cest postihující až 20 % populace, častěji ženy než muže, charakterizované náhlými a obtížně potlačitelnými urgencemi a urgentní inkontinencí s negativním dopadem na kvalitu života. Patofyziologie OAB je multifaktoriální, zahrnující poruchy nervové inervace, urotelové funkce, metabolický syndrom a další faktory. Standardní léčba OAB je většinou založená na změně životního stylu, behaviorální terapii a farmakoterapii, přičemž anticholinergika jsou považovány za hlavní terapeutické možnosti. Cílem této studie je korelace charakteristik močového mikrobiomu a metabolomu se závažností symptomů OAB a vyhodnocení změn močového mikrobiomu a metabolomu v odpovědi na léčebnou intervenci OAB. Do studie bude zařazeno 210 subjektů, z toho cca 60 se symptomy OAB a 150 zdravých kontrol. Kritériem pro zařazení do skupiny OAB bude přítomnost klinických obtíží, a jejich objektivní kvantifikace pomocí skore dorazníku OAB-V8 a hladina hostitelského nervového růstového faktoru (NGF), který je považován za jeden z laboratorních markerů OAB. Pro analýzu mikrobiomu budou použity standardní molekulární techniky izolace a purifikace DNA, amplifikace pomocí PCR a sekvenace metodou masivního paralelního sekvenování na platformě Illumina MiSeq doplněnou bioinformatickou analýzou. Vedle mikrobiálního zastoupení budou klíčovým spojením s daným stavem i molekulární mechanismy na úrovni identifikace specifických nízkomolekulárních metabolitů. Necílenou metabolomikou přistoupíme ke komplexnímu profilování molekul a semikvantitativně stanovíme hladiny unikátních metabolitů. Poskytneme tak nové poznatky o biochemických funkcích detekovaných metabolitů spojených s OAB a identifikujeme případně vhodné biomarkery spojené s vývojem tohoto onemocnění.