DATA

stdClass Object ( [nazev] => Vědecké skupiny [seo_title] => Vědecké skupiny [seo_desc] => [autor] => [autor_email] => [obsah] =>

Ústav biochemie a mikrobiologie rozvíjí základní výzkum v oblastech molekulární biologie retrovirů, proteomiky, biochemie, fyziologie a molekulární biologie rostlin, enzymologie, mikrobiologie životního prostředí, potravinářské mikrobiologie a bioanalytických metod. Tyto aktivity vytváří platformu pro aplikovaný výzkum cílený na vývoj moderních terapeutických přístupů, možnosti bioremediací organických a anorganických zátěží v životním prostředí a sledování hygienické kvality potravin (ústav provozuje i akreditovanou Zkušební laboratoř ústavu biochemie a mikrobiologie) či interakcí rostlin s patogeny. Výzkum je v řadě případů interdisciplinárního charakteru a vedle úzké odborné spolupráce mezi jednotlivými laboratořemi ústavu by byl nemyslitelný bez kooperace s řadou národních a zahraničních pracovišť v rámci společných výzkumných programů a projektů. Na národní úrovni se pracoviště ústavu podílí na řešení úkolů Centra aplikované genomiky a na řešení výzkumného záměru Progresivní potravinářské a biochemické technologie. Současně jsou na ústavu řešeny úkoly projektů podporovaných GA ČR, TA ČR, MZE, MPO, MŠMT, MZO.

[submenuno] => [urlnadstranka] => [ogobrazek] => [pozadi] => [iduzel] => 29793 [platne_od] => 08.09.2020 07:33:00 [zmeneno_cas] => 08.09.2020 07:33:14.195922 [zmeneno_uzivatel_jmeno] => Dalibor Trapl [canonical_url] => [idvazba] => 37920 [cms_time] => 1600907699 [skupina_www] => Array ( ) [slovnik] => Array ( ) [poduzel] => stdClass Object ( [29794] => stdClass Object ( [nazev] => Laboratoř mikrobiální ekologie [seo_title] => Laboratoř mikrobiální ekologie [seo_desc] => [autor] => [autor_email] => [obsah] =>

Home Projekty Publikace

Obrovská diverzita v říši mikroorganismů je nejen fascinující, ale také je klíčem k tomu, abychom porozuměli evoluci mikroorganismů a mechanismům, díky kterým se mikroorganismy přizpůsobují podmínkám životního prostředí. Metabolická aktivita mikroorganismů je zároveň zásadní pro fungování všech známých ekosystémů v biosféře. Obor mikrobiální ekologie se zaměřuje na studium interakcí mikroorganismů s ostatními složkami jejich přirozeného prostředí a na důsledky těchto interakcí pro fungování ekosystémů.

vody V Laboratoři mikrobiální ekologie se zabýváme odkrýváním některých skrytých pokladů mikrobiální diversity. V České republice se nacházejí lokality, které jsou velmi zajímavé z hlediska mikrobiální ekologie – jde hlavně o unikátní, často extrémní stanoviště dlouhodobě izolované od zbytku biosféry. Představují tak zajímavý zdroj doposud nepopsané mikrobiální diversity. Mezi takováto stanoviště patří např. minerální léčivé prameny v Karlových Varech a Luhačovicích, radioaktivní prameny v Jáchymově, nebo půdy a mofety z národní přírodní rezervace Soos. Našim cílem je analyzovat mikrobiální komunity osídlující tato stanoviště a porozumět jejich fyziologii, biochemii a ekologii.

exudace Neméně důležité je pro nás i porozumět interakcím mezi mikroorganismy a rostlinami. Proto se v našem výzkumu zabýváme studiem mechanismů, jak rostliny prostřednictvím sekundárních metabolitů utvářejí a ovlivňují strukturu mikrobiálních komunit v půdě a jakým způsobem takto ovlivňují schopnost bakterií degradovat polutanty v životním prostředí. V opačném směru těchto interakcí zkoumáme, jak rhizosferní mikroorganismy podporují růst jejich rostlinných partnerů a nakolik osidlují jejich vnitřní prostředí, tzv. endosféru. Výsledky našeho základního výzkumu tak mají přesah i do aplikační sféry, např. v udržitelném zemědělství a ochraně životního prostředí.

V neposlední řadě jsme si vědomi důležitosti čisté kultury v mikrobiologii. Proto se snažíme modifikovat standartní extrakční a kultivační postupy tak, abychom zvýšili účinnost izolace mikroorganismů z půdy, vody, rostlinné endosféry a jiných matric. Docilujeme toho buď použitím různých resuscitačních faktorů a signálních molekul a/nebo během kultivace lépe napodobujeme podmínky přirozeného prostředí mikroorganismů. Po úspěšné izolaci bakteriální izoláty taxonomicky klasifikujeme a dále charakterizujeme.

Pro řešení našich projektů využíváme moderní metody založené (nejen) na analýze nukleových kyselin, jako je metamikrobiomika a metagenomika, či značení stabilními isotopy, ale také modifikované přístupy ke kultivaci mikroorganismů. Máte-li zájem o více podrobností ohledně našeho výzkumu, klikněte zde pro seznam našich běžících projektů.

Jsme tým mladých přátelských entuziastických vědeckých pracovníků a studentů pracujících s velkým nasazením. Pokud jste motivovaní a šikovní studenti, kteří by se rádi účastnili výzkumu v oblasti mikrobiální ekologie, neváhejte nás kontaktovat.

[urlnadstranka] => [obrazek] => 0001~~K8tPqQQA.png [pozadi] => [poduzel] => stdClass Object ( [37826] => stdClass Object ( [obsah] => [iduzel] => 37826 [canonical_url] => [skupina_www] => Array ( ) [url] => [sablona] => stdClass Object ( [class] => slider [html] => [css] => [js] => [autonomni] => 0 ) ) [37985] => stdClass Object ( [nazev] => [barva_pozadi] => seda [uslideru] => false [text] =>

“Once ecological mechanisms are understood, ecologists strive to better predict, conserve or manage communities to desired outcomes.”

(Ashley Shade, ISME J 2017; 11, 1–6)

[iduzel] => 37985 [canonical_url] => [skupina_www] => Array ( ) [url] => [sablona] => stdClass Object ( [class] => infobox [html] => [css] => [js] => [autonomni] => 0 ) ) [54371] => stdClass Object ( [nazev] => [barva_pozadi] => seda [uslideru] => false [text] =>

vedoucí skupiny

doc. Ing. Ondřej Uhlík, Ph.D.

asistenti

Ing. Michal Strejček, Ph.D.

Ing. Jáchym Šuman, Ph.D.

doktorandi

Ing. Magdalena Folkmanová

Ing. Gabriela Kapinusová

Ing. Marco A. López Marín

Ing. Jakub Papík

Ing. Tereza Šmrhová

Ing. Andrea Zubrová

profesor

prof. Ing. Tomáš Macek, CSc.

[iduzel] => 54371 [canonical_url] => [skupina_www] => Array ( ) [url] => [sablona] => stdClass Object ( [class] => infobox [html] => [css] => [js] => [autonomni] => 0 ) ) [53975] => stdClass Object ( [nazev] => Laboratoř mikrobiální ekologie [seo_title] => Laboratoř mikrobiální ekologie [seo_desc] => [autor] => [autor_email] => [obsah] =>

Náš výzkum lze rozdělit do tří základních skupin:

Zkoumáme interakce rostlin a mikroorganismů. Během evoluce se mezi rostlinami a mikroorganismy vytvořila celá řada interakcí, které jsou dnes esenciální nejen pro jejich existenci, ale pro fungování celé biosféry. Jedním z příkladů je rozklad organické hmoty rostlinného původu půdními mikroorganismy. Pro půdní ekologii se zdají být velmi důležité sekundární metabolity rostlin – jednak mohou pro některé heteroorganotrofní populace sloužit jako zdroj uhlíku a energie, ale jednak mohou působit antimikrobiálně či narušovat bakteriální signalizaci. Z těchto důvodů je jedním z našich hlavních výzkumných záměrů ověření hypotézy, že sekundární metabolity rostlin patří mezi dominantní faktory zodpovědné za kontrolu struktury a metabolické aktivity půdních mikrobiálních komunit. Diverzita struktur sekundárních metabolitů může být mj. důsledkem neustávajícího zápasu rostlin s herbivory a patogeny. Koktejl těchto sloučenin má ale zároveň přímý vliv na půdní mikrobiální populace, které byly nucené si vyvinout mechanismy degradace či detoxikace těchto látek. Nabízí se tedy hypotéza, že enzymy, které byly do nedávné minulosti považovány za prostředek k degradaci antropogenních organických polutantů, mohou ve skutečnosti být původně určeny k degradaci/detoxikaci sekundárních metabolitů rostlin a k degradaci antropogenních sloučenin jsou využívány druhotně díky své široké substrátové specificitě. Zároveň je naší hypotézou, že mikroorganismy disponující těmito enzymy v důsledku dlouhodobé symbiózy v průběhu evoluce svou metabolickou aktivitou přispívají k podpoře růstu rostlin (tzv. growth-promoting activities). Tento výzkum je financován dvěma granty:

GAČR 20-00291S, Ekologické funkce půdních mikroorganismů ovlivňované sekundárními metabolity rostlin. Sekundární metabolity rostlin (SMR), zahrnující mimo jiné i terpenoidní a fenolické látky, jsou strukturně vysoce diverzní skupina látek, které se ukazují být významné z hlediska vlivu na půdní ekologii. Významným zdrojem SMR v půdě je lignin, komplexní biopolymer složený z fenylpropanoidních monomerů. Strukturní podobnost SMR včetně biodegradačních produktů ligninu s mnohými aromatickými polutanty by mohla vysvětlit skutečnost, že tato xenobiotika jsou mikrobiálními degradačními enzymy často kometabolizována právě v přítomnosti SMR. V tomto projektu ověřujeme hypotézy, že (i) přítomnost SMR jako evolučně původních substrátů degradačních enzymů významně ovlivňuje biodegradační potenciál půdních mikrobiálních komunit a (ii) kombinace schopností biodegradovat SMR a podporovat růst rostlin, nesených často totožnými mikrobiálními populacemi, umožňuje rostlinám prostřednictvím exudace SMR selektivně nabohacovat mikrobiální populace podporující jejich růst.
MŠMT ČR LTAUSA19013 ve spolupráci s University of Alaska Fairbanks, AK, USA, Mikrobiální kometabolismus: Propagace biodegradace polutantů. Kometabolismus, tedy metabolická přeměna sloučenin strukturně podobných přirozeným substrátům příslušných biodegradačních enzymů, představuje jednu z možností, jak zvýšit kapacitu půdních mikroorganismů odbourávat organické kontaminanty životního prostředí. V předkládaném projektu zamýšlíme ověřit hypotézu, že sekundární metabolity rostlin (SMR) jsou vhodnými sloučeninami pro podporu kometabolismu organických polutantů v životním prostředí a že výrazně ovlivňují biodegradační potenciál mikrobiálních komunit. Za účelem ověření této hypotézy budou selektována bakteriální konsorcia, která při růstu na SMR budou schopna kometabolicky degradovat vybrané polutanty (polychlorované bifenyly, PCB, a polyaromatické uhlovodíky, PAU); zároveň bude ověřeno, zda tato konsorcia budou po aplikaci do kontaminované zeminy zvyšovat účinnost biodegradace PCB a PAU. Předkládaný projekt směřuje, kromě rozšíření poznatků o interakcích půdních bakterií s ostatními složkami bioty a abioty, v dlouhodobějším horizontu ke zvýšení efektivity remediace lokalit kontaminovaných aromatickými polutanty.

Zabýváme se mikrobiální ekologií geologicky unikátních biotopů. V České republice se vyskytuje velké množství minerálních pramenů, z nichž například horké, radonové a solné prameny představují unikátní ekologická stanoviště. Vzhledem k extrémnímu charakteru prostředí těchto biotopů a jejich dlouhodobé izolovanosti od vnějších vlivů lze předpokládat i přítomnost fylogeneticky a metabolicky unikátních mikrobiálních společenstev. Ačkoliv jsou mnohé podobné prameny považovány za kulturní dědictví především pro své léčivé účinky (v České republice například léčivé prameny v Jáchymově, Karlových Varech či Luhačovicích), mikrobiální osídlení těchto ekosystémů zůstává prakticky nepopsáno. Jedním z výzkumných cílů naší laboratoře je podrobná charakterizace mikrobiálních společenstev pramenů karlovarských a jáchymovských, a to jak z hlediska jejich diverzity, ekofyziologie, tak i funkčního potenciálu. Výsledky tohoto výzkumu rozšiřují neustále rostoucí strom života o nové větve. Podobný výzkum realizujeme i na dalších unikátních ekologických stanovištích typu zemin ze solných mokřadů a bahenních průsaků CO2. Tento výzkum je financován dvěma granty:

MŠMT ČR LTAUSA19028 ve spolupráci s US Geological Survey, Menlo Park, CA, USA, Mikrobiomy vybraných extrémních biotopů – jejich fylogenetická diversita a funkční potenciál. Mikroorganismy, především pak prokaryota, jsou fylogeneticky i metabolicky nejdiverznější skupinou organismů naší planety. V této souvislosti je ohromující i rozmanitost biotopů, které prokaryota obývají. Řada bakterií a většina archeí se řadí mezi mikroorganismy extrémofilní – tedy žijící v biotopech definujících hranici života. Cílem projektu je charakterizovat mikrobiální osídlení dvou typů extrémních prostředí – chronosekvence permafrostu (permafrostu různého stáří) a zemin ze solných mokřadů a bahenních průsaků CO2. Charakteristika probíhá dvěma základními přístupy – s využitím metagenomických a modifikovaných kultivačních technik.
GAČR 18-00036S, Ekologie extrémofilních mikroorganismů ve vodách kulturně významných českých pramenů. V České republice se vyskytuje velké množství vodních pramenů, z nichž například horké, radonové a solné prameny představují unikátní ekologická stanoviště. Vzhledem k extrémnímu charakteru prostředí těchto biotopů a jejich dlouhodobé izolovanosti od vnějších vlivů lze předpokládat i přítomnost fylogeneticky a funkčně unikátních mikrobiálních společenstev. Ačkoliv jsou mnohé podobné vodní prameny považovány za kulturní dědictví především pro své léčivé účinky, mikrobiální osídlení těchto ekosystémů zůstalo prakticky nepopsáno. V tomto projektu charakterizujeme mikrobiální společenstva těchto pramenů, a to jak z hlediska jejich diverzity, ekofyziologie, tak i funkčního potenciálu. Předpokládáme, že extrémní prostředí horkých, radonových a solných pramenů bude osídleno dosud nepopsanými mikrobiálními taxony s unikátními životními strategiemi a metabolickým potenciálem produkce biologicky aktivních látek. Ke studiu využíváme nejmodernější metody mikrobiální ekologie, např. cílenou i shotgun metagenomiku a metabolomiku.

V neposlední řadě se snažíme izolovat doposud nekultivované mikrobiální druhy. Dosahujeme toho modifikací standardních extrakčních a kultivačních postupů. Tento výzkum má přesah do obou výše zmiňovaných oblastí výzkumu.

[urlnadstranka] => [obrazek] => [pozadi] => [iduzel] => 53975 [canonical_url] => [skupina_www] => Array ( ) [url] => /vyzkum/vedecke-skupiny/29794/53975 [sablona] => stdClass Object ( [class] => stranka [html] => [css] => [js] => [autonomni] => 1 ) ) ) [iduzel] => 29794 [canonical_url] => [skupina_www] => Array ( ) [url] => /vyzkum/vedecke-skupiny/29794 [sablona] => stdClass Object ( [class] => stranka [html] => [css] => [js] => [autonomni] => 1 ) ) [29803] => stdClass Object ( [nazev] => Laboratoř živočišné biochemie [seo_title] => Laboratoř živočišné biochemie [seo_desc] => [autor] => [autor_email] => [obsah] =>

Náplní práce laboratoře živočišné biochemie je zejména molekulární endokrinologie, imunologie a výzkum vlivu oxidativního stresu na organismus. Na molekulární úrovni se zabýváme výzkumem regulačních mechanismů, ke kterým dochází v imunitním systému, tukové a jaterní tkáni a které mají vliv na rozvoj insulinové rezistence a metabolického syndromu. Naším záměrem je také nalézt postupy a látky umožňující léčbu těchto civilizačních chorob. Dále se zaměřujeme na imunologickou podstatu zkřížených alergických reakcí mezi pylem z cypřiše, broskvemi a citrusy, které jsou příčinou tzv. pylově-potravinového syndromu.

Řešené projekty

Mechanismus působení nikotinamidfosforibosyltransferasy

Obezita postihuje vysoký počet lidí a její prevalence stoupá. Před více než 30 lety bylo objeveno, že tuková tkáň není pouhé úložiště tuku, ale probíhá zde regulace na velice složité úrovni a dochází tu k sekreci tkáňových hormonů označovaných jako adipokiny. Ty mají vliv zejména na metabolismus lipidů a sacharidů a jsou často odpovědné za rozvoj insulinové rezistence a následně diabetes mellitus II. typu. Tento objev udělal z „pouhého“ úložiště tuku největší endokrinní orgán v těle. Naším cílem je objasnění vlastností jednoho z adipokinů – visfatinu, neboli nikotinamidfosforibosyltransferasy (Nampt). Snažíme se charakterizovat, jakým způsobem je Nampt v buňce lokalizována, transportována a jak je sekretována do extracelulárního prostředí. Případně, zda má vliv na rozvoj obezity a metabolického syndromu.

Nikotinamidfosforibosyltransferase je totiž připisována řada funkcí, z nichž nejdůležitější je její působení v roli esenciálního enzymu v syntéze NAD. NAD není pouze kofaktorem oxidoreduktas, ale slouží také jako substrát neredoxních reakcí, které probíhají zejména v jádru a jsou zodpovědné za opravy DNA, řízení buněčného cyklu a apoptózy. V poslední době začíná být Nampt spojována i s rozvojem rakoviny, protože v mnoha nádorových buňkách byla zjištěna její zvýšená produkce. Z tohoto důvodu je naším cílem bližší pochopení, jakým způsobem se Nampt podílí na rozvoji rakoviny.

Ke studiu těchto dějů používáme buněčné linie adipocytů, hepatocytů, makrofágů. Součástí výzkumu jsou také molekulárně genetické techniky, příprava geneticky modifikovaných buněk nebo fluorescenční a superrozlišovací mikroskopie.

In vitro kultivovaný adipocyt s červeně obarvenými tukovými kapénkami.

Preadipocyty 3T3-L1 Makrofágy U-937

Preadipocyty 3T3-L1 a makrofágy U-937 se stabilně vneseným genem pro nikotinamidfosforibosyltransferasu s fluorescenční značkou. Snímky byly pořízeny fluorescenčním mikroskopem.

Spolupráce

Institut klinické a experimentální medicíny (IKEM), Praha
Biotechnologický ústav AV ČR, Vestec
Fyziologický ústav AV ČR, Praha

Křížová reaktivita alergenů z cypřiše

V dnešní době stále více lidí trpí alergiemi, a to zejména v průmyslově vyspělých zemích, kde je alergií postiženo téměř 30 % populace. Lékaři rovněž zaznamenávají nárůst případů tzv. kombinovaných alergií neboli tzv. "pylově-potravinového syndromu", kdy se u alergiků objevují křížové reakce mezi pylem a potravinami. Odhaduje se, že až 60 % potravinových alergií se vyskytuje společně s respiračními. Ve spolupráci s francouzskými kolegy studujeme pomocí elektroforézy a imunoblotu křížové interakce pylu z cypřiše, který je ve Francii a obecně v celém Středomoří významným alergenem. Navíc je alergie na tento pyl často spojena s potravinovou alergií na broskve či citrusy. Prokázání křížové reaktivity a identifikování jejích příčin umožňuje zlepšení diagnózy alergií, která následně vede k lepší, individualizované léčbě pacientů.

Spolupráce

Pasteur Institute a Hospital Trousseau, Paříž, Francie

Pylová zrna cypřiše

Pylová zrna cypřiše pod skenovacím elektronovým mikroskopem (2200x). Na povrchu exiny (vnější membrány) jsou viditelné orbikuly neboli “Ubischova tělíska” (granule o velikosti 300–600 nm), charakteristické pro pyl cypřišovitých (Cupressaceae).

© Youcef Shahali / Colorization Jean-Marc Panaud, Institut Pasteur.

Publikace

Nuclear transport of nicotinamide phosphoribosyltransferase is cell cycle–dependent in mammalian cells, and its inhibition slows cell growth. Svoboda P., Křížová E., Šestáková Š., Vápenková K., Knejzlík Z., Rimpelová S., Rayová D., Volfová N., Křížová I., Rumlová M., Sýkora D., Kizek R., Haluzík M., Zídek V., Zídková J., Škop V. Journal of Biological Chemistry 2019; 294(22): 8676-8689

Cypress Pollinosis: from Tree to Clinic. Charpin D., Pichot C., Belmonte J., Sutra J.P., Zidkova J., Chanez P., Shahali Y., Sénéchal H., Poncet P. Clinical Reviews in Allergy & Immunology 2017; 1-22, DOI: https://doi.org/10.1007/s12016-017-8602-y

A new allergen family involved in pollen food associated syndrome: snakin/gibberellin regulated proteins. Sénéchal H., Šantrůček J., Melčová M., Svoboda P., Zídková J., Charpin D., Guilloux L., Shahali Y., Selva M.-A., Couderc R., Aizawa T., Poncet P. Journal of Allergy and Clinical Immunology 2018; 141(1):411–414

The effect of zinc and/or vitamin E supplementation on biochemical parameters of selenium-overdosed rats. Melčová M., Száková J., Mlejnek P., Zídek V., Fučíková A., Praus L., Zídková J., Mestek O., Kaňa A., Mikulík K., Tlustoš P. Polish journal of veterinary sciences 2018; 21(4):731-740, DOI: https://doi.org/10.24425/124312

Visfatin is actively secreted in vitro from U-937 macrophages, but only passively released from 3T3-L1 adipocytes and HepG2 hepatocytes. Svoboda P., Křížová E., Čeňková K., Vápenková K., Zídková J., Zídek V., Škop V. Physiological research 2017; 66 (4):709-714

The Response of Macro-and Micronutrient Nutrient Status and Biochemical Processes in Rats Fed on a Diet with Selenium-Enriched Defatted Rapeseed and/or Vitamin E Supplementation. Rýdlová M., Růnová K., Száková J., Fučíková A., Hakenová A., Mlejnek P., Zídek V., Tremlová J., Mestek O., Kaňa A., Zídková J., Melčová M., Truhlářová K., Tlustoš P. BioMed Research International 2017, DOI: http://dx.doi.org/10.1155/2017/6759810

Effect of selenium-enriched defatted rape seeds on tissue cadmium and essential elements utilization in rats. Myška A., Száková J., Fučíková A., Mlejnek P., Zídek V., Tremlová J., Mestek O., Koplík R., Zídková J., Melčová M., Tlustoš, P. Czech Journal of Animal Science 2016; 61(11):496-505, DOI: http://dx.doi.org/10.17221/88/2015-CJAS

Biochemical and hematological response of rats on defatted rape seeds addition into the diet. Tvrdá J., Tůmová N., Fučíková A., Zídková J., Melčová M., Száková J., Mlejnek P., Zídek V., Mestek O., Kaňa A., Tlustoš P. Academia Journal of Agricultural Research 2015; 3(12): 395-401, DOI: 10.15413/ajar.2015.0162

Autophagy inhibition in early but not in later stages prevents 3T3-L1 differentiation: Effect on mitochondrial remodeling. Skop V., Cahova M., Dankova H., Papackova Z., Palenickova E., Svoboda P., Zidkova J., Kazdova L. Differentiation 2014; 87(5):220-229. DOI: https://dx.doi.org/10.1016/j.diff.2014.06.00

Impact of cadmium on the level of hepatic metallothioneins, essential elements, and selected enzymes in the experimental rat model. Zídková J., Melčová M., Bartošová K., Šestáková I., Zídek V., Száková J., Miholová D., Tlustoš P. Czech Journal of Animal Science 2014; 59(12):548-556

Female serum of immunoglobulins G, A, E and their immunological reactions to seminal fluid antigens. Brázdová A., Zídková J., Sénéchal H., Peltre G., Cibulka J., Ulčová-Galová Z. Folia Biologica-Prague 2012; 58():251-255

Autocrine effects of visfatin on hepatocyte sensitivity to insulin action. Škop V., Kontrová K., Zídek V., Sajdok J., Pravenec M., Kazdová L., Mikulík K., Zídková J. Physiological Research 2010; 59():615-618

Lidé a kontakty

Vedoucí skupiny:

doc. Ing. Igor Hochel, CSc.

Profesor:

prof. Ing. Jan Káš, DrSc.

Odborní asistenti:

Ing. Petr Svoboda, Ph.D.

Ing. Vojtěch Škop, Ph.D. (stáž v National Institutes of Health, Bethesda, USA)

Doktorandi:

Ing. Magdalena Melčová

Ing. Diana Rayová

Technický personál:

Ing. Magdalena Melčová

[urlnadstranka] => [obrazek] => [poduzel] => Array ( ) [iduzel] => 29803 [canonical_url] => [skupina_www] => Array ( ) [url] => /vyzkum/vedecke-skupiny/29803 [sablona] => stdClass Object ( [class] => stranka [html] => [css] => [js] => [autonomni] => 1 ) ) [29802] => stdClass Object ( [nazev] => Laboratoř potravinářské mikrobiologie [seo_title] => Laboratoř potravinářské mikrobiologie [seo_desc] => [autor] => [autor_email] => [obsah] =>

Skupina zabývající se problematikou patogenů přenášených potravinami a detekcí geneticky modifikovaných organismů (GMO) se vytvořila již v polovině devadesátých let v prostorech mimo VŠCHT, v budově Ústavu mechaniky a struktury hornin ČAV, V Holešovičkách 41/94, Praha 8 (Rokoska). Naším prvním cílem bylo dokonalé profesionální zvládnutí ISO ČSN metod pro kvalitativní a kvantitativní stanovení patogenů přenášených potravinami v potravinových matricích. Zároveň byly zaváděny metody založené na identifikaci izolované DNA pomocí polymerasové řetězové reakce (PCR). Tato reakce je základem hlavní metody užívané ke stanovení transgenní DNA v různých typech GMO. V laboratoři jsme se zaměřili na nejvýznamnější transgenní rostliny v zemědělství, kukuřici a sóju. ISO metody pro GMO jsou teprve nyní kodifikovány a uváděny v platnost, proto jsme v této oblasti vypracovali standardní operační postupy (SOP). Toto úsilí vyvrcholilo v roce 2006, kdy byla laboratoř akreditovaná ČIA ke zkušební činnosti v oblasti mikrobiologie a molekulární biologie. Potraviny, používané pro výživu, jsou zřídka sterilní, většinou obsahují četná mikrobiální společenstva, jejichž složení je dáno původem potraviny a jejím zpracováním. Většina těchto mikroorganismů, pochází z přirozené mikroflory potravinářských surovin, nebo z mikroflory vnesené během zpracování, t.j. během sklizně, porážky, skladování a distribuce. Počty jednotlivých mikroorganismů ve zkoumaných potravinách vypovídají o historii jejich vzniku.

Ve většině případů mikroflora potravin nemá zjistitelný účinek a konsum potraviny nepůsobí problémy. V některých případech má přítomnost mikroorganismů nevratný účinek:

Způsobuje kažení potraviny a mění její organoleptické vlastnosti
Je původcem onemocnění konzumenta
Positivně mění vlastnosti potraviny, jako např. různé typy fermentací

Po období nevyjasněné legislativy, která upravovala přípustná množství jednotlivých druhů mikroorganismů v různých typech potravin, bylo průlomem vydání Nařízení komise (ES) č.2073/2005 o mikrobiologických požadavcích na potraviny, které bylo po dvou letech novelizováno Nařízením komise (ES) č. 1441/2007 a dále Nařízením komise (EU) č. 365/2010. Základním motem těchto nařízení je, že potraviny nesmějí obsahovat mikroorganizmy nebo jejich toxiny či metabolity v množstvích, která představují nepřijatelné riziko pro lidské zdraví.

Od samého počátku založení naší laboratoře jsme se zabývali problematikou stanovení Listeria monocytogenes, Staphyloccoccus aureus, Campylobacter jejuni/coli, Cronobacter sakazakii a Salmonella sp. Pro tyto mikrorganismy jsme zavedli platné ISO ČSN postupy a rovněž jsme zavedli protokoly založené na izolaci DNA s následnou PCR, kde hlavní roli hraje výběr vhodných primerů. Při studiu vlastností izolátů shora uvedených kmenů, jsme jako jednu z charakteristik zavedli zjišťování rezistence k antibiotikům.Využíváme standardní postupy ke stanovení minimální inhibiční koncentrace (MIC), ale také genetické postupy ke zjištění charakteru lokusů DNA odpovědných za rezistenci. Dále jsme se začali zabývat problematikou tvorby biofilmů, které představují odlišnou formu existence mikroorganismů vyznačující se zvýšenou odolností k antibiotikům, desinfekčním prostředkům a dalším vlivům prostředí. Studium exprese genů kodujících enterotoxiny S. aureus bylo zahájeno před 2 lety a pozornost je věnována možnosti rychlé detekce jejich produkce.

Co se týká GMO, hlavní úsilí bylo věnováno výběru vhodné metody izolace DNA, které byly testovány na kukuřici, sóje a bramborách. Přítomnost GMO byla prokazovaná pomocí monitorovacích sekvencí určujících transgenní DNA (promotory a terminátory transkripce, selekční markery). K průkazu byla využívaná PCR a dále pak PCR s flurescenční detekcí v reálném čase (qRT PCR). Původní SOP postupy jsou v současnosti nahrazovány ISO ČSN protokoly.

Řešené projekty

Kvalitativní a kvantitativní detekce potravinových patogenů

Základním dokumentem potravinářské mikrobiologie je Nařízení komise (ES) č. 2073/2005 ze dne 15. listopadu 2005 o mikrobiologických kritériích pro potraviny a jeho další změny (Nařízení komise (ES) č. 1441/2007, Nařízení komise (EU) č. 365/2010), která vymezují kritéria bezpečnosti potravin, kritéria hygieny výrobního procesu a pravidla pro odběr vzorků a přípravu zkušebních vzorků.

Detekce a izolace potravinových patogenů probíhá v souladu s platnými ISO a EN/ISO normami (ISO-International Organization for Standardization, EN-European norm) založenými na kultivačních metodách stanovení. V případě kvalitativního průkazu patogenu (nepřítomnost ve 25 g či 10 g potraviny) je provedeno nejdříve jeho selektivní pomnožení v potravině ve vhodných tekutých médiích a následná izolace za využití selektivních a diagnostických tuhých půd. Při kvantitativních analýzách je tato izolace provedena přímo. Závěrečná identifikace poté zjišťuje fenotypové projevy biochemických vlastností specifických pro jednotlivé patogeny. Kultivační metody sice umožňují izolaci živého mikroorganismu, rychlost samotné detekce se však vzhledem k časové náročnosti zkoušky pohybuje v řádu několika dní. Proto jsou vyvíjeny a validovány rychlé molekulárně-genetické metody, umožňující detekci patogena na bez nutnosti jeho izolace, pouze na základě přítomnosti jeho DNA (případně mRNA) ve vzorku. Identifikace je poté provedena na základě zjištění přítomnosti rodově či druhově specifických genů, využitých k návrhu primerů pro polymerázovou řetězovou reakci. Detekce těchto PCR produktů může být poté provedena elektroforeticky, analýzou jejich křivky tání či za využití DNA čipů. Samostatným problémem je poté metodika izolace DNA z různých potravinových matrix (v případě kvalitativní analýzy vyžadující taktéž pomnožení) spolu s detekčním limitem těchto metod a modifikací izolačních technik za účelem izolovat DNA pouze životaschopných mikroorganismů.

Staphylococcus aureus na agaru Baird-Parker.

Druhově specifická PCR detekce Campylobacter jejuni a Campylobacter coli.

Identifikace Enterobacteriaceae pomocí Enterotestu.

Rezistence k antibiotikům u potravinových patogenů

Hlavním zdrojem vzniku rezistence k antibiotikům u potravinových patogenů je jejich používání ve veterinární praxi. Subletální koncentrace antibiotika mohou vést k selekci mutantů s mutací cílové struktury nebo k urychlení šíření genetických determinant rezistence horizontálním přenosem mobilními genetickými elementy v mikrobiální populaci. Výskyt rezistence k antibiotikům spolu s odpovídajícím genetickými determinanty studujeme nejvíce u potravinových a klinických izolátů termotolerantních Campylobacter spp., převážně Campylobacter jejuni a Campylobacter coli, původců kampylobakterióz, nejčastějšího gastrointestinálního onemocnění současnosti, a u klinických a environmentálních izolátů rodu Salmonella, původce salmonelózy, druhého nejčastějšího gastrointestinálního onemocnění, kde se jedná zvláště o rezistenci k tetracyklinu.

Stanovení MIC tetracyklinu pomocí E-testu (Campylobacter jejuni).

Vyšetření antibiotické rezistence diskovou difuzní metodou.

Tvorba biofilmu a jeho odolnost k desinfekčním látkám

Bakterie se v přirozeném prostředí převážně vyskytují nikoliv ve formě volně pohyblivých planktonických buněk, ale jako přisedlá společenství na pevném podkladu - biofilm. Buňky biofilmu jsou s povrchem a navzájem mezi sebou ireversibilně spojeny extracelulárními polymerními látkami (EPS - extracellular polymeric substance), které tvoří až 85 % celkové hmoty biofilmu a jsou složené převážně z polysacharidů. Biofilm je protkán kanálky, které slouží k rozvodu živin a umožňují buněčnou komunikaci prostřednictvím nízkomolekulárních látek. Buňky biofilmu mají díky EPS vyšší odolnost před vlivy vnějšího prostředí (nutriční stresy, průnik antimikrobiálních látek), vykazují též odlišný růst a genovou expresi oproti buňkám planktonickým. Vazby jsou tak pevné, že buňky nemohou být z povrchu odstraněny pouhým oplachem a tímto se biofilm stává nežádoucí v mnoha oblastech lidského života. Z klinického hlediska se například jedná o zubní plak či biofilm pokrývající lékařské implantáty a katetry. Z hlediska potravinářské mikrobiologie je velkým problémem biofilm ve výrobních a přepravních zařízeních, kde způsobuje korozi materiálů či kontaminaci produktů. Z tohoto důvodu se zabýváme studiem podmínek tvorby biofilmu u jednotlivých potravinových patogenů (vliv média, teploty, stresové podmínky, působení antimikrobiálních látek) spolu se studiem struktury a exprese genů regulujících jeho tvorbu. Pro účely praxe poté studujeme působení desinfekčních a antimikrobiálních látek na devitalizaci a tvorbu biofilmu.

Znázornění tvorby biofilmu - nejprve dochází k adhezi buněk a tvorbě mikrokolonií, což je doprovázeno produkci EPS. Následuje tvorba a zrání biofilmu a nakonec odpoutání buněk z biofilmu.

Tvorba biofilmu u Listeria monocytogenes v mikrotitračních destičkách detekovaná obarvením biofilmu krystalovou violetí.

Genotypizační metody

Genotypizační metody jsou užívány ke zjištění míry příbuznosti mezi jednotlivými izoláty daného druhu získanými z různých zdrojů v různém čase. Genotypizační metody mohou být založeny na štěpení DNA restrikčními endonukleázami s následnou amplifikací získaných fragmentů pomocí PCR (AFLP-Amplified Fragment Length Polymorphism), na amplifikaci úseků ohraničených repetitivními sekvencemi (REP-PCR, ERIC-PCR) či na amplifikaci fragmentů náhodnými primery (RAPD). Metoda PFGE (Pulsed Field Gel Electrophoresis) využívá makrorestrikční analýzu genomové DNA provedenou in situ. Množina získaných fragmentů je poté analyzována z hlediska jejich přítomnosti či nepřítomnosti u jednotlivých izolátů, kdy míra shody je mírou jejich příbuznosti. Srovnání sekvencí vybraných konzervativních genů využívá metoda MLST (Multi-Locus Sequence Typing).

Ukázka genotypizace salmonel metodou ERIC-PCR.

Dendrogram sestrojený pro izoláty Salmonella na základě ERIC-PCR genotypizace.

Dendrogram izolátů Listeria monocytogenes (AFLP- EcoRI a MseI, fluorescenčně značené primery, vyhodnocení na kapilárním přístroji pro sekvenace ABI 310).

Studie exprese genů kódující stafylokokové enterotoxiny

Staphylococcus aureus je významný patogen produkující celou řadu toxických látek vyvolávající různá onemocnění. Z pohledu potravinářské mikrobiologie je jeho nejvýznamnější vlastností schopnost produkce termostabilních enterotoxinů, jenž mohou způsobit alimentární intoxikace neboli otravy z jídla.

Hlavním cílem tohoto projektu je právě studium exprese genů, které se na tvorbě enterotoxinů podílí, a to jak na úrovni mRNA, tak i na úrovni proteinu. Na úrovni mRNA je využívána metoda reverzní transkripce kvantitativní real-time PCR (RT-qPCR), na úrovni proteinu imunochemická metoda ELISA. Vedle této činnosti je u testovaných kmenů S. aureus prováděna i základní fenotypová a genotypová charakterizace. K tomuto účelu jsou využívány moderní mikrobiologické či molekulárně-biologické metody (spektrofotometrické techniky, elektroforetické techniky, různé varianty metody PCR aj.).

Příklad real-time PCR analýzy.

Podpora

6th RTD Framework BIOTRACER (contract 036272) - Improved biotraceability of unintended microorganisms and their substances in food and feed chains
2B08050 Listeria monocytogenes - Postupy umožňující spolehlivé hodnocení kvality a bezpečnosti mléčných výrobků, etap technologického procesu výroby, finálních výrobků a jejich skladování
2B08074 - Metody hodnocení úrovně hygieny a účinnosti sanitace výrobních zařízení a prostředí mlékáren, postupy detekce a eliminace perzistentních kmenů jako nástroje kontroly zpracování mléka na kvalitní a bezpečné potraviny
NAZV QI101B267 - Vývoj a aplikace nových efektivních postupů pro kontrolu kvality produktů zemědělské v řetězci prvovýroba a posouzení bezpečnosti potravin
GAČR P503/10/0664 - Isolace, typisace a vývoj imunochemických a instrumentálních metod pro detekci a charakterisaci bakterií Cronobacter sp.
LD11048 - Genetická podstata ATB resistence bakterií Salmonella spp. isolovaných z Pražských čistíren odpadních vod
MEB111004 - Produkce bakteriocinů bakteriemi mléčného kvašení a jejich využití jako konzervačních činidel
TA01010485 - Vývoj prototypu a ověření bezpečnosti a funčnosti dámských hygienických prostředků s probiotickým účinkem pro prevenci urogenitálních infekcí
MZE QJ1210300 - Protection systems of quality and safety of dairy products by means of suitable methods applicable in practice
MZE QJ1210300 - Systémy jištění kvality a bezpečnosti mlékárenských výrobků vhodnými metodami aplikovatelnými v praxi

Spolupráce

Státní zdravotní ústav Praha, Centrum hygieny potravinových řetězců v Brně
University of Copenhagen, Department of Veterinary Disease Biology, Denmark
Výzkumný ústav rostlinné výroby v.v.i. Praha 6 Ruzyně
Výzkumný ústav potravinářský v.v.i. Praha
MILCOM a.s. Praha 6
Výzkumný ústav veterinárního lékařství, v.v.i.
Ústav chemie a analýzy potravin, VŠCHT Praha
CERELA-CONICET (Centro de Referencia para Lactobacilos), Tucumán, Argentina
Ústav technologie mléka a tuků VŠCHT Praha
ARKO-CONSULT, s.r.o.

Lidé a kontakty

prof. Ing. Kateřina Demnerová, CSc.

doc. RNDr. Jarmila Pazlarová, CSc.

doc. Ing. Petra Lovecká, Ph.D.

Ing. Jana Kadavá

Ing. Sabina Purkrtová, Ph.D.

Ing. Hana Sýkorová, Ph.D.

Ing. Kamila Zdeňková, Ph.D.

Ing. Hana Stiborová, Ph.D.

Ing. Hana Turoňová, Ph.D.

Gabriela Radová

Šárka Katolická

Iva Razáková, DiS.

Ing. Diliara Akhatova

Ing. Martina Boháčová

Ing. Viviana Fuchsová

Ing. Martina Kračmarová

Mgr. Ekaterina Shagieva

Ing. Martin Tereň

Ing. Lucie Vondráková

[poduzel] => Array ( ) [iduzel] => 29802 [canonical_url] => //biomikro.vscht.cz/vyzkum/vedecke-skupiny/29802 [skupina_www] => Array ( ) [url] => /vyzkum/vedecke-skupiny/29802 [sablona] => stdClass Object ( [class] => stranka [html] => [css] => [js] => [autonomni] => 1 ) ) [29801] => stdClass Object ( [nazev] => Laboratoř molekulární biologie a virologie [seo_title] => Laboratoř molekulární biologie a virologie [seo_desc] => [autor] => [autor_email] => [obsah] =>

Snažíme se objasnit mechanismus transportu strukturních molekul (bílkovin), ze kterých se skládá retrovirová částice (mezi retroviry patří např. HIV způsobující AIDS). Studujeme jejich vzájemnou interakci a roli v transportních mechanismech infikované buňky. Využíváme technik molekulární genetiky a molekulového modelování, pracujeme s tkáňovými kulturami, struktury proteinů řešíme pomocí nukleární magnetické resonance. Transport sledujeme mikroskopií fluorescenčně značených proteinů v živých buňkách v reálném čase. Strukturu částic zjišťujeme elektronovou mikroskopií. Toto studium má význam pro vývoj nových antivirotik a vývoj vektorů využitelných pro genové terapie (cílení terapeutických molekul na místo určení v nemocném organismu např. do nádoru). Na toto studium navazuje i příprava fluorescenčních molekul pro zobrazování nádorů.

Cílem studia biokompatibility modifikovaných polymerů je vývoj nových postupů pro funkční nahrazení poškozených tkání (např. při popáleninách). Výzkum je tedy soustředěn na navrhování polymerů a jejich vhodné modifikace pro následné použití v medicínské praxi.

Aktuálně řešené projekty

Analýza molekulárního uspořádání retrovirové částice a interakcí vedoucích k jejímu vzniku

Řešené otázky:

Jaká je struktura retrovirových proteinů a částic?
Jaké interakce napomáhají tvorbě virových částic?
Jak je řízen buněčný transport retrovirových proteinů? Lze jej ovlivnit?

Změna transportu virového proteinu potlačením produkce jedné ze složek molekulového dyneinového motoru (pomocí siRNA). (edited 20.2.17 15:28:43) (originál)

Změna transportu virového proteinu potlačením produkce jedné ze složek molekulového dyneinového motoru (pomocí siRNA).

Spolupráce:

prof. Eric Hunter, Ph.D.; Emory University, USA

Podpora:

Grant KONTAKT - MŠMT ČR

Centrum aplikované genomiky

Řešené otázky:

Lze retrovirové částice využít pro transport genů do vybraných tkání?
Jakým mechanismem se skládají retrovirové částice?
Jaká je struktura virových proteinů a jaké interakce vedou ke složení viru?

Struktura retrovirového proteinu interagujícího s buněčným motorem vyřešena pomocí NMR spektroskopie. Vlevo nahoře standardní typ proteinu, vlevo dole mutant téhož proteinu neschopný interakce.

Struktura proteinových nanočástic vytvořených in vitro z retrovirových proteinů.

Struktura proteinových nanočástic vytvořených in vitro z retrovirových proteinů.

Spolupráce:

prof. Václav Pačes, DrSc.; Ústav molekulární genetiky AVČR

Podpora:

Grant MŠMT ČR

Bioaktivní biokompatibilní povrchy a nové nanostrukturované kompozity pro aplikace v medicíně a farmacii

Řešené otázky:

Jaká je vhodná kombinace polymeru a buněk pro kožní transplantáty?
Jak účinně a jakým mechanismem působí protinádorová léčiva?
Co způsobují specifické modifikace proteinů v lidských buňkách?

Proliferace dvou typů kožních buněk na modifikovaném polymeru. Vlevo myší embryonální fibroblasty (NIH 3T3), vpravo lidské keratinocyty (HaCaT). Membrány buněk barveny konjugátem faloidinu s TRITC (červená), jádra barvena DAPI (modrá). (Fluorescenční mikroskopie Olympus IX-51).

Cílení fluorescenčních barviv do mitochondrií nádorových buněk. Buněčná linie lidských embryonálních buněk z ledvin (HEK 293T). A - Lokalizace polymethiniové soli (RFP), B - MitoTracker (FITC), C - překryv A a B, D - překryv s DAPI, E - překryv se snímkem v procházejícím světle, F - HEK 293T v procházejícím světle.

Podpora:

Grant AV ČR

Vybrané publikace

Microstructural, mechanical, corrosion and cytotoxicity characterization of the hot forged FeMn30(wt.%) alloy
Capek J, Kubasek J, Vojtech D, Jablonska E, Lipov J, Ruml T
Mater Sci Eng C 2016; 58():900-908
DOI: 10.1016/j.msec.2015.09.049

Structure, mechanical characteristics and in vitro degradation, cytotoxicity, genotoxicity and mutagenicity of novel biodegradable Zn-Mg alloys
Kubásek J, Vojtěch D, Jablonská E, Pospíšilová I, Lipov J, Ruml T
Mater Sci Eng C 2016; 58():24-35
DOI: 10.1016/j.msec.2015.08.015

Water-soluble octahedral molybdenum cluster compounds Na2[Mo6I8(N3)6] and Na2[Mo6I8(NCS)6]: syntheses, luminescence, and in vitro studies
Kirakci K, Kubát P, Kučeráková M, Šícha V, Gbelcová H, Lovecká P, Grznárová P, Ruml T, Lang K
Inorg Chim Acta 2015; 441():42-49
DOI: 10.1016/j.ica.2015.10.043

Resonance assignments of the myristoylated Y28F/Y67F mutant of the Mason-Pfizer monkey virus matrix protein
Doležal M, Hrabal R, Ruml T, Rumlová M
Biomol NMR Assign 2015; 9():229-233
DOI: 10.1007/s12104-014-9580-0

Mechanical Properties and Biocompatibility of Attacus atlas and Bombyx mori Silk Fibers Released from Cocoons by Alkali Treatment
Nindhia TGT, Knejzlík Z, Ruml T, Nindhia TS
J Life Sci Technol 2015; 3():20-25
DOI: 10.18178/jolst.3.1.20-25

Study of Cytotoxic Effects of Benzonitrile Pesticides
Lovecka P, Thimova M, Grznarova P, Lipov J, Knejzlik Z, Stiborova H, Nindhia TGT, Demnerova K, Ruml T
BioMed Res Int 2015; 2015():381264
DOI: 10.1155/2015/381264

PTEN sequence analysis in endometrial hyperplasia and endometrial carcinoma in Slovak women
Gbelcová H, Bakeš P, Priščáková P, Šišovský V, Hojsíková I, Straka L', Konečný M, Markus J, D'Acunto CW, Ruml T, Böhmer D, Danihel L', Repiská V
Anal Cell Pathol 2015; 2015():746856
DOI: 10.1155/2015/746856

FAITH - Fast Assembly Inhibitor Test for HIV
Hadravová R, Rumlová M, Ruml T
Virology 2015; 486():78-87
DOI: 10.1016/j.virol.2015.08.029

Striking Antitumor Activity of a Methinium System with Incorporated Quinoxaline Unit Obtained by Spontaneous Cyclization
Briza T, Kralova J, Dolensky B, Rimpleova S, Kejik Z, Ruml T, Hajduch M, Dzubak P, Mikula I, Martasek P, Pouckova P, Kral V
ChemBioChem 2015; 16():555-558
DOI: 10.1002/cbic.201402662

Synthesis and biological evaluation of nandrolone-bodipy conjugates
Jurášek M, Rimpelová S, Pavlíčková V, Ruml T, Drašar P
Steroids 2015; 97():62-66
DOI: 10.1016/j.steroids.2014.10.002

Lidé a kontakty

vedoucí skupiny:

prof. Ing. Tomáš Ruml, CSc.

docent:

doc. Ing. Pavel Ulbrich, Ph.D.

odborní asistenti:

Ing. Jan Lipov, Ph.D.

Ing. Silvie Rimpelová, Ph.D.

Ing. Jan Prchal, Ph.D.

Ing. Jaroslav Zelenka, Ph.D.

Ing. Markéta Častorálová, PhD.

Kumar Rohitesh, Ph.D.

doktorandi:

Ing. Eva Jablonská

Ing. Lenka Strnadová

Ing. Lucie Peterková

Ing. Vladimíra Pavlíčková

Ing. Lucie Čtvrtečková

Ing. Jiřina Hadravová

Ing. Martina Koncošová

Ing. Nikola Vrzáčková

Ing. Habibullah Giyaullah

technický personál:

Radka Budilová

[urlnadstranka] => [poduzel] => Array ( ) [iduzel] => 29801 [canonical_url] => [skupina_www] => Array ( ) [url] => /vyzkum/vedecke-skupiny/29801 [sablona] => stdClass Object ( [class] => stranka [html] => [css] => [js] => [autonomni] => 1 ) ) [29800] => stdClass Object ( [nazev] => Laboratoř metalomiky a bioremediací těžkých kovů [seo_title] => Laboratoř metalomiky a bioremediací těžkých kovů [seo_desc] => [autor] => [autor_email] => [obsah] =>

intro Bez nadsázky lze říci, že na nitrobuněčné úrovni se za příznivých fyziologických podmínek ionty těžkých kovů ve volné formě nevyskytují. Společným znakem interakcí těžkých kovů se složkami biologických systémů je vysoká reaktivita iontů těžkých kovů ve smyslu tvorby kovalentně-koordinačních komplexů, v menší míře pak elektrostatických interakcí. Řada iontů těžkých kovů (a to nejen redoxně aktivních) může navíc různými mechanismy iniciovat vznik toxických volných radikálů. Molekulární mechanismy využívané pro udržení homeostázy esenciálních iontů těžkých kovů mají proto pro existenci buněk zásadní význam. Buňky citlivě regulují transportní mechanismy příjmu kovů, oxidační stav iontů a jejich intracelulární speciaci. Ta zahrnuje vazbu na specializované ligandy jako jsou nízkomolekulární ligandy (glutathion, histin, organické kyseliny), metalothioneiny a tzv. metalochaperony. Specializované ligandy dále zajišťují funkční depozici iontů kovů ve vazebných centrech metaloproteinů a v součinnosti s membránovými transportéry jejich export, kompartmentaci v organelách, skladování a případnou remobilizaci zásob. Komplexace specializovanými ligandy, kompartmentace ve vakuolách, export z buněk, případná translokace do bezpečných orgánů a navíc i biotransformace (oxidace, redukce, methylace) kovových specií jsou doposud známé mechanismy, umožňující aktivní eliminaci toxických iontů bez biologického významu a abnormáně vysokých koncentrací esenciálních kovů. Svůj repertoár detoxikačních mechanismů jsou organismy většinou nuceny využít jen jsou-li exponovány vysoké koncentraci biologicky dostupných kovových specií v prostředí. Z tohoto pohledu je zajímavým fenoménem tendence některých organismů, především rostlin a hub, akumulovat ionty esenciálních i toxických těžkých kovů ve svých pletivech v „nerozumně“ vysokých koncentracích, často i z nekontaminovaných substrátů.

Naše laboratoř se ve spolupráci s partnerskými pracovišti zabývá studiem speciace, mechanismů transportu a intracelulární detoxikace těžkých kovů v plodnicích a myceliích ektomykorhizních hub. Obzvláště nás pak zajímají hyperakumulující taxony. Kromě biochemických studií cílíme naše úsilí i na identifikaci genetických determinant podmiňujících hyperakumulační fenotyp. Vedle teoretického významu mohou získané poznatky nalézt uplatnění v partnerském projektu zaměřeném na konstrukci modifikovaných hyperakumulujících rostlin pro fytoremediace kovů. S ochranou životního prostředí souvisí i naše další dva projekty. První je cílen na zvyšování kapacity a selektivity biosorbentů těžkých kovů využitelných pro dekontaminace odpadních vod. Druhý je zaměřen na funkční charakterizaci mechanismu rezistence půdní bakterie Achromobacter xylosoxidans k těžkým kovům a využití jeho součástí pro konstrukci celobuněčného biosenzoru pro stanovení biologicky dostupných iontů těžkých kovů ve složkách životního prostředí.

Aktuálně řešené projekty

(Hyper)akumulace těžkých kovů mykorhizními houbami

Schopnost vyšších hub akumulovat v plodnicích kovy, polokovy a radionuklidy je jako fenomén popisována takřka půl století. Je zřejmé, že tato schopnost bude podmíněna efektivním transportem a intracelulární detoxikací iontů kovů. Molekulární podstata účinné (hyper)akumulace kovů houbami však zůstává jen velmi málo pochopena. V této souvislosti si je třeba uvědomit, že říše Fungi disponuje neobyčejnou genetickou a fyziologickou diverzitou. V současné době se zabýváme studiem mechanismů transportu a intracelulární detoxikace stříbra hyperakumulující mochomůrkou šiškovitou (Amanita strobiliformis) a zinku hyperkumulátory rodu Russula (holubinky). Studium cílíme na analýzy intracelulární speciace kovů a izolace a biochemické charakterizace ligandových komponent komplexů. Součástí jsou i identifikace a funkční charakterizace genů kódujících determinanty rezistence a membránové transportéry kovů. Zajímají nás i genetické elementy kontrolujících jejich transkripci. Vedle pochopení role vyšších hub v geochemických a biologických cyklech kovů mohou získané poznatky nalézt uplatnění při konstrukci hyperakumulujících rostlin pro fytoremediace kovů.

(A) A. strobiliformis je přirozeným hyperakumulátorem Ag, prvním známým z domény Eukarya. (B) Veškeré akumulované Ag+ je v plodnicích detoxikováno vazbou na intracelulární metalothionein AsMT1.

Spolupráce

Mgr. Jan Borovička, Ph.D.
Skupina neutronové aktivační analýzy, Ústav jaderné fyziky AV ČR, v.v.i.
doc. RNDr. Milan Gryndler, CSc.
Laboratoř biologie hub, Mikrobiologický ústav AV ČR, v.v.i.
RNDr. Čestmír Vlček, CSc.
Oddělení genomiky a bioinformatiky, Ústav molekulární genetiky AV ČR, v.v.i.
Mgr. Petr L. Jedelský, Ph.D.
Laboratoř hmotnostní spektrometrie, Biologická sekce PřF UK
prof. Ing. Tomáš Macek, CSc.
Společná laboratoř ÚOCHB a VŠCHT

Podpora

Grantová agentura ČR (P504/11/0484)
Grantová agentura AV ČR (IAA600480801)
Ministerstvo školství mládeže a tělovýchovy (1M0520)

Geneticky modifikované biosorbenty těžkých kovů

Technologie, využívající biosorbentů pro odstraňování iontů těžkých kovů z odpadních vod, jsou považovány za slibnou alternativu tradičních fyzikálně-chemických metod. Mezi výhody patří nízká cena a vysoká účinnost při nízkých koncentracích. Mechanismus biosorpce iontů kovů zahrnuje především iontovou výměnu, chelataci a fyzikální adsorpci na biopolymerech buněčných stěn. Biosorbenty jsou připravovány z biomasy řas, chaluh, kvasinek, bakterií nebo rostlin. Vazebnou kapacitu nebo dokonce selektivitu buněčných stěn lze posílit zavedením nových vazebných center. Zabýváme se proto vyhledáváním a charakterizací peptidů, které taková vazebná centra pro ionty kovů vytváří. Peptidy zavádíme na mikrobiální buněčné stěny (dnes především kvasničné) ve formě jejich genetických fúzí s přirozenými stěnovými proteiny. Vyšetřujeme mechanismus účinku takové “derivatizace” povrchů na biosorpci kovů.

Ukázali jsme, že zakotvením vazebných peptidů na povrchu biosorbentu ve formě genetické fúze se stěnovými proteiny lze zvýšit vazebnou kapacitu biosorbentů (A). Např. zavedení peptidu NP do buněčné stěny S. cerevisie (B) zvýší biosorpční kapacitu stěn pro Pb²⁺ tím, že navodí mikroprecipitaci Pb (C).

Spolupráce

Lubomír Rulíšek, Ph.D.
Theoretical Computation Biochemistry Group, Ústav organické chemie a mikrobiologie AV ČR, v.v.i.

Podpora

Ministerstvo školství mládeže a tělovýchovy (MSM 6046137305)

Metalorezistence Achromobacter xylosoxidans

Nejrozšířenějším mechanismem, na kterém je založena bakteriální rezistence k těžkým kovům, je vylučování (export) akumulovaného iontu toxického kovu do extracelulárního prostoru prostřednictvím specifického aktivního transportu. Analýza nukleotidové sekvence plasmidu pA81 z bakterie Achromobacter xylosoxidans A8 poukázala na geny, které by mohly kódovat právě takový obraný systém. Zabýváme funkčními studiemi kandidátních genů met a analýzou regulace jejich transkripce. Transkripční regulátory a jejich cílové promotor-operátory nachází využití při konstrukci celobuněčných biosensorů kovů. V nich je tvorba reportérového proteinu produkujícího měřitelný signál modulována zavedením reportérového genu pod kontrolu elementů spínajících expresi v odezvě na přítomnost a aktuální koncentraci biologicky dostupných iontů těžkých kovů v prostředí.

(A) Současný stav poznání mechanismu účinku produktů genů met z A. xylosoxidans A8 (MetA je ATPasa typu P1, MetR je transkripční reguláror) (B) Celobuněčný biosensor využívající MetR (aktivátor jen ve formě metaloproteinu) a jím kontrolovaný promotor ve fúzi s reportérovým genem lucF kódujícím bakteriální luciferázu.

Spolupráce

RNDr. Čestmír Vlček, CSc.
Oddělení genomiky a bioinformatiky, Ústav molekulární genetiky AV ČR, v.v.i.

Podpora

Ministerstvo školství mládeže a tělovýchovy (1M0520 a MSM 6046137305)

Vybrané publikace

Characterization of three distinct metallothionein genes of the Ag-hyperaccumulating ectomycorrhizal fungus Amanita strobiliformis
Hložková K, Matěnová M, Žáčková P, Strnad H, Hršelová H, Hroudová M, Kotrba P
Fungal Biol 2016; 120(3):358-369
DOI: 10.1016/j.funbio.2015.11.007

Accumulation of Ag and Cu in Amanita strobiliformis and characterization of its Cu and Ag uptake transporter genes AsCTR2 and AsCTR3
Beneš V, Hložková K, Matěnová M, Borovička J, Kotrba P
Biometals 2016; 29(2):249-264
DOI: 10.1007/s10534-016-9912-x

Functional analysis of two genes coding for distinct cation diffusion facilitators of the ectomycorrhizal Zn-accumulating fungus Russula atropurpurea
Sácký J, Leonhardt T, Kotrba P
Biometals 2016; 29(2):349-363
DOI: 10.1007/s10534-016-9920-x

On the possible role of macrofungi in the biogeochemical fate of uranium in polluted forest soils
Kubrová J, Žigová A, Řanda Z, Rohovec J, Gryndler M, Krausová I, Dunn CE, Kotrba P, Borovička J
J Hazard Mater 2014; 280():79-88
DOI: 10.1016/j.jhazmat.2014.07.050

Intracellular sequestration of zinc, cadmium and silver in Hebeloma mesophaeum and characterization of its metallothionein genes
Sácký J, Leonhardt T., Borovička J, Gryndler M, Briksí A, Kotrba P
Fungal Genet Biol 2014; 67():3-14
DOI: 10.1016/j.fgb.2014.03.003

Metallothionein-like peptides involved in sequestration of Zn in the Zn-accumulating ectomycorrhizal fungus Russula atropurpurea
Leonhardt T, Sácký J, Šimek P, Šantrůček J, Kotrba P
Metallomics 2014; 6(9):1693-1701
DOI: 10.1039/c4mt00141a

Putative P1B-type ATPase from the bacterium Achromobacter xylosoxidans A8 alters Pb2 +/Zn2 +/Cd2 +-resistance and accumulation in Saccharomyces cerevisiae
Suman J, Kotrba P, Macek T
Biochim Biophys Acta - Biomembr 2014; 1838(5):1338-1343
DOI: 10.1016/j.bbamem.2014.01.023

Characterization of pbt genes conferring increased Pb2+ and Cd2+ tolerance upon Achromobacter xylosoxidans A8.
Hložková K, Šuman J, Strnad H, Ruml T, Paces V, Kotrba P
Res Microbiol 2013; 164():1009-1018
DOI: 10.1016/j.resmic.2013.10.002

Transgenic approaches to enhance phytoremediation of heavy metal polluted soils
Kotrba P
Biomanagement of Metal-Contaminated Soils (M.S. Khan, A. Zaidi, R. Goel, J. Musarrat, Eds.), pp. 239-271, Springer Science+Business Media B.V., Dordrecht, Heidelberg, London, New York 2013;

Enhanced accumulation of cadmium in Linum usitatissimum L. plants due to overproduction of metallothionein α-domain as a fusion to β-glucuronidase protein
Vrbová M, Kotrba P, Horáček J, Smýkal P, Švábová L, Větrovcová M, Smýkalová I, Griga M
Plant Cell Tiss Organ Cult 2013; 112():321-330
DOI: 10.1007/s11240-012-0239-1

Lidé a kontakty:

vecoucí skupiny:

doc. Ing. Pavel Kotrba, Ph.D. (místnost B05, tel: +420 220 443 215, email: Pavel.Kotrba@vscht.cz)

odborní asistenti:

Ing. Jan Sácký, Ph.D. (místnost B129b, tel: +420 220 443 402, email: Jan.Sacky@vscht.cz)

Ing. Tereza Leonhardt, Ph.D. (místnost B129b, tel: +420 220 443 402, email: Tereza.Leonhardt@vscht.cz)

technický personál:

Ivana Valešová (místnosti B251 (B256), tel: +420 220 445 140 (131), email: Ivana.Valesova@vscht.cz)

[urlnadstranka] => [poduzel] => Array ( ) [iduzel] => 29800 [canonical_url] => [skupina_www] => Array ( ) [url] => /vyzkum/vedecke-skupiny/29800 [sablona] => stdClass Object ( [class] => stranka [html] => [css] => [js] => [autonomni] => 1 ) ) [29799] => stdClass Object ( [nazev] => Laboratoř imunochemických a mikrobiologických metod [seo_title] => Laboratoř imunochemických a mikrobiologických metod [seo_desc] => [autor] => [autor_email] => [obsah] =>

intro Činnost imunochemické laboratoře Ústavu biochemie a mikrobiologie, VŠCHT v Praze je zaměřena na vývoj a aplikaci imunochemických technik v analyse potravin. Jsou zde vyvíjeny a používány především metody, ve kterých jsou použity značené reagencie. Pracovnící laboratoře mají zkušenosti s testováním metod RIA a ELISA pro detekci, nebo kvantifikaci nízkomolekulárních látek (aflatoxin B1 a M1, histamin, benzo(a)pyren, DDT, α-endosulfan), vysokomolekulárních analytů (lysozym, vaječný albumin, zvířecí imunoglobuliny, pepsin, proteinasa z plísně Mucor miehei, (Fromase), mléčné proteiny, hordein) i nadmolekulárních struktur (bakteriální buňky). V poslední době se činnost laboratoře orientuje na vývoj rychlých metod detekce pathogenních mikroorganismů rodu Campylobacter, Cronobacter, Salmonella a Yersinia v potravinách a potravinářských surovinách. Řešení této problematiky zahrnuje následující kroky:

příprava imunogenu
isolace a purifikace imunoglobulinové frakce
značení imunoglobulinů enzymovým markerem
stanovení pracovních podmínek vyvíjené imunochemické metody
charakterisace protilátek
validace vyvinuté metody.

Vedle vývoje imunochemických metod se činnost laboratoře orientuje také na identifikaci a charakterisaci potravinářsky významných mikrobiálních pathogenů a to především z čeledi Enterobacteriaceae. V rámci řešených výzkumných projektů spolupracuje tým imunochemické laboratoře s dalšími specialisovanými pracovišti např. na Universitě Karlově (Ústav biofyziky a informatiky), Veterinární a farmaceutické universitě v Brně(Ústav hygieny a technologie masa), Ústavu makromolekulární chemie AV ČR a na Ústavu živočišné fyziologie a genetiky AV ČR.

Aktuálně řešené projekty

Isolace, typisace a vývoj imunochemických a instrumentálních metod pro detekci a charakterisaci bakterií Cronobacter sp.

Cronobacter sakazakii je potravinářsky významný pathogen z čeledi Enterobacteriaceae, který vyvolává u člověka vzácná, avšak život ohrožující onemocnění. Hlavní rizikovou skupinou jsou kojenci. Cronobacter u této skupiny obyvatel vyvolává meningitidy, nekrotizující enterokolitis a septikémie. Kojenecká úmrtnost je v případě meningitid vysoká a pohybuje se v rozmezí 40-80 % přičemž k úmrtí často dochází již v průběhu několika hodin po prvních projevech onemocnění. Jedinci kteří přežijí obvykle trpí závažnými neurologickými následky. Jako zdroj nákazy byla identifikována umělá kojenecká výživa.

Projekt Isolace, typisace a vývoj imunochemických a instrumentálních metod pro detekci a charakterisaci bakterií Cronobacter sp. je zaměřen na: a) vývoj rychlých metod (ELISA, biosensor) pro detekci a screening bakterií rodu Cronobacter přímo v dětské výživě, mléčných výrobcích a ostatních druzích potravin, b) vývoj metod (serotypisace, MALDI-TOF) usnadňujících charakterisaci isolovaných kmenů bakterií, c) vývoj multifunkčních magnetických částic určených jak pro separaci buněk kronobakterií, tak jako alternativní tuhá fáze pro enzymovou imunochemickou analysu, d) isolaci, identifikaci a charakterisaci kronobakterií získaných z různých potravinářských a veterinárních vzorků.

obr. (originál)

Spolupráce

Prof. Ing. Milan Marounek, DrSc.
Ústav živočišné fyziologie a genetiky AV ČR, v.v.i., Rumburská 89, Liběchov
Ing. Daniel Horák, CSc., Ústav makromolekulární chemie AV ČR, v.v.i., Heyrovského náměstí 1888/2, Praha 6
RNDr. Jiří Škvor, CSc.
Univerzita Karlova, 1. lékařská fakulta, Ústav biofyziky a informatiky, Ovocný trh 5, Praha 1

Podpora

GAČR P503/10/0664

Vybrané publikace

Differentiation of Cronobacter spp. by tryptic digestion of the cell suspension followed by MALDI-TOF MS analysis
Krásný L, Rohlová E, Růžičková H, Šantrůček J, Hynek R, Hochel I
J Microbiol Meth 2014; 98():105-113
DOI: 10.1016/j.mimet.2014.01.008

Identification of bacteria using mass spectrometry
Krásný L, Hynek R, Hochel I
Int J Mass Spec 2013; 353():67-79
DOI: 10.1016/j.ijms.2013.04.016

Occurrence of Cronobacter spp. in retail foods
Hochel I, Růžičková H, Krásný L, Demnerová K
J Appl Microbiol 2012; 112(6):1257-1265
DOI: 10.1111/j.1365-2672.2012.05292.x

Metody detekce a charakterizace Campylobacter sp.
Hochel I.
Chem Listy 2009; 103():814-822

Characterization of antibodies for the immunochemical detection of Enterobacter sakazakii.
Hochel I., Škvor J.
Czech Journal of Food Science 2009; 27():S2-66-S2-74

Deoxynivalenol and its conjugates in beer: A critical assessment of data obtained by enzyme-linked immunosorbent assay and liquid chromatography coupled to tandem mass spectrometry.
Zachariášová M., Hajšlová J., Kostelanská M., Poustka J., Krplová A., Cuhra P., Hochel I.
Anal Chim Acta 2008; 625():77-86
DOI: 10.1016/j.aca.2008.07.014

Detection of Campylobacter species in foods by indirect competitive ELISA using hen and rabbit antibodies.
Hochel I., Slavíčková D., Viochna D., Škvor J., Steinhauserová I.
Food Agric Immunol 2007; 18():151-167
DOI: 10.1080/09540100701666857

Immunochemical determination of gluten in malts and beers.
Dostálek P., Hochel I., Méndez E., Hernando A., Gabrovská D.
Food Addit Contam 2006; 23(11):1074-1078
DOI: 10.1080/02652030600740637

Development of an Indirect Competitive ELISA for Detection of Campylobacter jejuni subsp. jejuni O:23 in Foods.
Hochel I., Viochna D., Škvor J., Musil M.
Folia Microbiol 2004; 49():579-586

Development of an Indirect Competitive ELISA of DDT.
Hochel I., Musil M.
Food Agric Immunol 2002; 14():285-300
DOI: 10.1080/0954010021000096391

Užitečné odkazy

Imunochemie, protilátky, antigeny

Databáze

Chemická a biochemická nomenklatura

International Uniom of Pure and Applied Chemistry

Atomová hmotnost prvků

Atomic Weights of the Elements 2007

Sbírky mikroorganismů

Taxonomie bakterií a mikroskopických hub

Zdravotnické organizace

Normy, metrologie, státní zkušebnictví

Lidé a kontakty

doc. Ing. Igor. Hochel, CSc. (místnost B244/V02, tel: +420 220 445 166/3019, email: Igor.Hochel@vscht.cz)

[poduzel] => Array ( ) [iduzel] => 29799 [canonical_url] => //biomikro.vscht.cz/vyzkum/vedecke-skupiny/29799 [skupina_www] => Array ( ) [url] => /vyzkum/vedecke-skupiny/29799 [sablona] => stdClass Object ( [class] => stranka [html] => [css] => [js] => [autonomni] => 1 ) ) [29798] => stdClass Object ( [nazev] => Laboratoř biochemie rostlin [seo_title] => Laboratoř biochemie rostlin [seo_desc] => [autor] => [autor_email] => [obsah] =>

Rostliny jsou vystaveny mnoha nepříznivým vlivům prostředí, které rozdělujeme na abiotické (teplota, sucho, osmotický stres, zasolení) a biotické (napadení různými mikroorganismy). Rostliny se umí mnoha těmto vnějším vlivům přizpůsobit a disponují řadou různých mechanismů, jakými na dané stresové podmínky reagují. Naše laboratoř se zabývá širokým spektrem problematik spojených právě s reakcí rostlin na různé stresové faktory, přičemž se soustředíme především na roli různých proteinů v rámci stresových reakcí. Zajímají nás odpovědi odehrávající se jak na úrovni celé rostliny, tak na úrovni buňky.

Naším experimentálním materiálem je modelová rostlina huseníček rolní (Arabidopsis thaliana), ale také hospodářsky významná plodina řepka olejná (Brassica napus). Využíváme biochemické, mikroskopické a molekulárně biologické postupy.

Není vždycky pohoda: I rostliny mohou být ve stresu. (© Jiří Kantůrek)

Aktuálně řešené projekty

Interakce rostlin s patogeny

V přírodě jsou rostliny neustále konfrontovány s nepřeberným množstvím mikroorganismů, z nichž některé mohou být prospěšné jiné nikoliv (patogeni). Rostliny si v průběhu evoluce vytvořily velmi důmyslný imunitní systém, jímž na napadení patogeny reagují. V naší laboratoři se zabýváme různými aspekty studia imunity rostlin a to jak na molekulární úrovni, tak sledováním projevů celé rostliny při napadení patogeny V rámci rostlinné imunity hraje významnou úlohu fytohormon kyselina salicylová (SA), která je středobodem našich výzkumů spojených s imunitou. Kromě zapojení v imunitních reakcích rostlin se SA účastní mnoha fyziologických procesů jako je klíčení semen, buněčný růst, zavírání průduchů, senescence či výnos plodů. V současné době řešíme projekt, studující jakým způsobem je regulována biosyntéza SA enzymem fosfatidylinositol-4-kinasou a jakým způsobem je v signalizaci SA zapojena fosfolipasa D. Zároveň sledujeme vliv dynamiky aktinového cytoskeletu na signální dráhu SA.

Pochopení molekulárních mechanismů souvisejících s SA je důležité i z hlediska praktického a může v budoucnu pomoci úspěšnému pěstování plodin za stresových podmínek.

Kromě zapojení SA v rostlinné imunitě se zabýváme zapojením SPFH proteinů, mezi které patří proteiny z rodin flotillinů a HIR proteiny. Flotiliny se velmi pravděpodobně účastní endocytosy nezávislé na klathrinu a jsou součástí lipidových mikrodomén. Tyto vlastnosti by jim mohly předurčovat významnou roli v rostlinné signalizaci při napadení patogeny.

Podpora:

GA17-05151S - Enzymy metabolizující fosfolipidy jako nové komponenty signální dráhy kyseliny salicylové
GA14-09685S - Flotillin: nový hráč stresové signalizace u rostlin

Interakce rostlin s pathogeny

Reakce rostlin na abiotické stresové faktory

Zasolení půd je v současné době problém mnoha pěstitelských oblastí. Sůl jako abiotický stresor negativně ovlivňuje růst rostlin a tím i jejich produktivitu. Rostliny se solnému stresu brání a reagují na něj mnoha způsoby. Jedním z enzymů účastnících se obranných mechanismů je fosfolipasa D (PLD). V rámci studia funkce jednotlivých isoforem fosfolipasy D v odpovědi rostlin na solný stres se zabýváme zejména fosfolipasou Dα a fosfolipasou Dδ. Jako rostlinný materiál používáme divoký typ Arabidopsis thaliana a dále mutantní linie A. thaliana s umlčenými geny kódujícími jednotlivé isoformy PLD (KO mutantní linie pld). Sledujeme změny kořenového systému a hodnotíme fenotypové projevy u divokého typu i KO mutantních linií pld po působení solného stresu. V naší práci se také soustřeďujeme i na popis vnitrobuněčných molekulárních mechanismů účastnících se těchto změn.

Reakce rostlin na abiotické stresové faktory

LIVE imaging a jeho využití při studiu obranných reakcí na úrovni buňky-aneb mikrosvět rostlin v obraně

Jakákoliv odpověď rostliny na stresový podnět začíná vždy na molekulární úrovni – změnami ve funkci a složení proteinů a enzymů. Tyto molekuly potom postupně ovlivňují systémy vyšší – organely buněk, pletiva, orgány a nakonec se změny (v optimálním případě) projeví na úrovni celé rostliny jako adaptace na stres. Live imaging umožňuje sledovat změny proteinových komplexů a buněčných organel v reálném čase, během reakce na stresové podněty. Studovanými proteiny jsou membránové fosfolipasy, flotilliny a další členové této rodiny - HIR proteiny. Naším cílem je objasnit jejich vzájemnou interakci a jejich interakci s cytoskeletem v rámci odpovědí buněk na environmentální stresy. Studujeme jak biotické stresory a v současné době velkou pozornost směřujeme i k nanočásticím a jejich vlivu na buňku a buněčné organely. Ke studiu těchto dějů používáme fluorescenční, konfokální a superrezoluční mikroskopii a součástí výzkumu je tedy i příprava geneticky modifikovaných – fluorescenčním proteinem značených rostlin a buněk. U takto připravených rostlin a buněk můžeme in vivo sledovat dynamiku proteinů a organel a jejich interakce po stresových podnětech.

LIVE imaging

Podpora:

GA14-09685S - Flotillin: nový hráč stresové signalizace u rostlin
GA17-10907S - Dopad nanočástic ušlechtilých kovů na životní prostředí

Spolupráce

Ústav experimentální botaniky AV ČR v.v.i: Laboratoř patofyziologie rostlin (vedená doc. Ing. Lenkou Burketovou, CSc.) http://www.ueb.cas.cz/cs/content/laborator-patofyziologie-rostlin iebpathofyz.wixsite.com/patofyz1
Laboratoř přenosu signálů (vedená RNDr. Janem Martincem, CSc.) www.ueb.cas.cz/cs/content/laborator-prenosu-signalu
Laboratoř hormonálních regulací u rostlin (vedená RNDr. Janem Petráškem, Ph.D.) www.ueb.cas.cz/cs/content/laborator-hormonalnich-regulaci-u-rostlin
Laboratoř buněčné biologie (vedená RNDr. Viktorem Žárským, CSc.) www.ueb.cas.cz/cs/content/laborator-bunecne-biologie

Zahraniční spolupráce:

Dr. Eric Ruelland CNRS, Institut d’Ecologie et des Sciences de l’Environnement de Paris, UMR 7618, Créteil, FRANCE; Université Paris-Est; UPEC, Institut d’Ecologie et des Sciences de l’Environnement de Paris, Créteil, FRANCE
Dr. Kenichi Tsuda Department of Plant Microbe Interactions, Max Planck Institute for Plant Breeding Research, Cologne, Germany www.mpipz.mpg.de/tsuda
prof. Silke Robatzek The Sainsbury Laboratory, United Kingdom http://www.tsl.ac.uk/groups/robatzek-group/

Vybrané publikace

Burketova L, Trda L, Ott PG, Valentova O: Bio-based resistance inducers for sustainable plant protection against pathogens. Biotechnol Adv 2015, 33(6/2), 994-1004.

Šašek V, Janda M, Delage E, Puyaubert J, Guivarch A, Maseda EL, Dobrev PI, Caius J, Bóka K, Valentová O, Burketová L, Zachowski A, Ruelland E: Constitutive salicylic acid accumulation in pi4kIIIbeta1beta2 Arabidopsis plants stunts rosette but not root growth. New Phytol 2014, 203(3), 805-816.

Matoušková J, Janda M, Fišer R, Šašek V, Kocourková D, Burketová L, Dušková J, Martinec J, Valentová O: Changes in actin dynamics are involved in salicylic acid signaling pathway. Plant Sci 2014, 223, 36-44.

Kim PD, Sašek V, Burketová L, Copíková J, Synytsya A, Jindřichová B, Valentová O: Cell Wall Components of Leptosphaeria maculans Enhance Resistance of Brassica napus. J Agric Food Chem 2013, 61(22), 5207–5214.

Janda M, Planchais S, Djafi N, Martinec J, Burketova L, Valentova O, Zachowski A, Ruelland E: Phosphoglycerolipids are master players in plant hormone signal transduction. Plant Cell Rep 2013, 32(6), 839-851.

Krtková J, Havelková L, Křepelová A, Fišer R, Vosolsobě S, Novotná Z, Martinec J, Schwarzerová K: Loss of membrane fluidity and endocytosis inhibition are involved in rapid aluminum-induced root growth cessation in Arabidopsis thaliana. Plant Physiol Biochem 2012, 60(), 88-97.

Šašek V, Nováková M, Dobrev PI, Valentová O, Burketová L: beta-Aminobutyric acid protects Brassica napus plants from infection by Leptosphaeria maculans. Resistance induction or a direct antifungal effect? Eur J Plant Pathol 2012, 133(1), 279-289.

Jindřichová B, Fodor J, Šindelářová M, Burketová L, Valentová O: Role of hydrogen peroxide and antioxidant enzymes in the interaction between a hemibiotrophic fungal pathogen, Leptosphaeria maculans, and oilseed rape. Environ Exp Bot 2011, 72(2), 149-156.

Kocourková D, Krčková Z, Pejchar P, Veselková Š, Valentová O, Wimalasekera R, Scherer GFE, Martinec J: The phosphatidylcholine-hydrolysing phospholipase C NPC4 plays a role in response of Arabidopsis roots to salt stress. J Exp Bot 2011, 62(11), 3753-3763.

Pleskot R., Potocký M., Pejchar P., Linek J., Bezvoda R., Martinec J., Valentová O., Novotná Z, Žárský V: Mutual regulation of plant phospholipase D and the acetin cytoskeleton. Plant J 2010, 62, 494-507.

Lidé a kontakty

vedoucí skupiny:

prof. RNDr. Olga Valentová, CSc.

docenti:

doc. Ing. Lenka Burketová, CSc.

doc. Dr. Ing. Zuzana Novotná

odborní asistenti:

PharmDr. Jindřiška Angelini, Ph.D.

Ing. Martin Janda, Ph.D.

technický personál:

Ing. Martina Janoušková

[poduzel] => stdClass Object ( [38997] => stdClass Object ( [nazev] => [barva_pozadi] => zluta [uslideru] => false [text] =>

Kam se hrabe Bittner, to se nedá srovnat

[iduzel] => 38997 [canonical_url] => [skupina_www] => Array ( ) [url] => [sablona] => stdClass Object ( [class] => infobox [html] => [css] => [js] => [autonomni] => 0 ) ) [38541] => stdClass Object ( [obsah] => [iduzel] => 38541 [canonical_url] => [skupina_www] => Array ( ) [url] => [sablona] => stdClass Object ( [class] => slider [html] => [css] => [js] => [autonomni] => 0 ) ) ) [iduzel] => 29798 [canonical_url] => //biomikro.vscht.cz/vyzkum/vedecke-skupiny/29798 [skupina_www] => Array ( ) [url] => /vyzkum/vedecke-skupiny/29798 [sablona] => stdClass Object ( [class] => stranka [html] => [css] => [js] => [autonomni] => 1 ) ) [29797] => stdClass Object ( [nazev] => Laboratoř biochemie proteinů s technologickým potenciálem [seo_title] => Laboratoř biochemie proteinů s technologickým potenciálem [seo_desc] => [autor] => [autor_email] => [obsah] =>

Laboratoř studuje několik tématik, pro které je společný zájem o proteiny se zajímavým syntetickým, biotechnologickým nebo terapeutickým potenciálem. Prvním tématem je studium enzymů (glykosidas a glykosyltransferas) vhodných pro synthesu nových glykokonjugátů. Další skupinou proteinů, která je studována v naší laboratoři jsou rostlinné a bakteriální nukleasy (DNasy, RNasy), které jsou dále testovány na protinádorové účinky. Dále studujeme proteiny, které svými koloidními vlastnostmi stabilizují lipidová tělíska v kvasinkách, rostlinách, případně v jiných modelových organismech (mořská bakterie Alcanivorax borkumensis). Dalším tématem je studium enzymů z organismů žijících v trvale chladných prostředích. Rovněž používáme a pracujeme na vývoji metod molekulárního modelování s cílem simulovat pomalé a výpočetně náročné děje, jakými jsou například sbalování proteinů nebo interakce proteinů s ligandy.

Aktuálně řešené projekty

Enzymová syntéza glykokonjugátů

Vzhledem k unikátní a nezastupitelné roli různých glykosylovaných molekul v biologicky důležitých procesech (přirozených i patologických) je v popředí zájmu studium jejich vlastností a možností jejich syntézy. Naše laboratoř se zabývá využitím enzymů pro syntézu různých oligosacharidů a glykokonjugátů s potenciálním významem pro potravinářský či farmaceutický průmysl, přičemž využívá metod molekulové genetiky, exprese rekombinantních proteinů a různých chromatografických metod.

obr1

Nukleasy a jejich protinádorové účinky

Nukleasy jsou studovány již delší dobu pro jejich protinádorové účinky. Tento výzkum se dosud zabýval spíše živočišnými enzymy. V naší skupině studujeme enzymy z jiných zdrojů, jako jsou rostliny nebo bakterie. Tyto enzymy jsou studovány pomocí metod molekulární biologie a proteinového inženýrství. Biologické studie a krystalografické experimenty jsou realizovány ve spolupráci s Ústavem molekulární biologie rostlin, Ústavem fyziologie a živočišné genetiky a Biotechnologickým a biomedicínským centrem Akademie věd a Univerzity Karlovy ve Vestci (BIOCEV).

obr2

Proteomika lipidových tělísek

Zajímáme se o lipidová tělíska a jejich životní cyklus, se zvláštním důrazem na charakterizaci proteinů asociovaných s lipidovými tělísky trvale či v rámci konkrétní etapy životního cyklu. Naším cílem je přispět k popsání průběhu a regulace životního cyklu těchto specializovaných organel a tím i k biotechnologickému využití jak samotných lipidových tělísek (produkce lipidů a biopaliv, degradace ropy, transportní a imobilizační systémy pro léčiva), tak s nimi asociovaných proteinů (fúzní kotvy pro průmyslové rekombinantní exprese proteinů). Jako modelové organismy používáme zástupce prokaryotní (mořská bakterie Alcanivorax borkumensis schopná odbourávat ropu) i eukaryotní (rostlina Arabidopsis thaliana a kvasinka Saccharomyces cerevisiae) říše.

Molekulární modelování

Používáme a vyvíjíme metody pro molekulární modelování procesů, které je obtížné studovat pomocí "konvenčních" metod. Konvenčně je možné simulovat nano- až mikrosekundy "ze života" proteinu, sacharidu nebo jiné biomolekuly. Řada zajímavých procesů však probíhá v měřítku milisekund nebo i delších. Právě pro simulace takovýchto pomalých procesů používáme metadynamiku a jiné metody. V naší skupině jsme vyvinuli novou metodu létajících Gaussiánů.

obr3

Chladově-aktivní enzymy

Enzymy z organismů žijících v permanentně chladných prostředích (např. horské a polární oblasti) mají významně vyšší aktivitu při nízkých teplotách ve srovnání s enzymy z meso- a termofilních zdrojů. Tato vlastnost z nich činí zajímavé biokatalyzátory pro aplikace při nízkých teplotách. V naší skupině studujeme chladově aktivní enzymy (konkrétně β-galaktosidasu) pomocí metod molekulární biologie, rekombinantní produkce, molekulárního modelování a (ve spolupráci s ÚMCh AV ČR, dnes BIOCEV) pomocí proteinové krystalografie.

obr4

Vybrané publikace

Trapl D, Horvacanin I, Mareška V, Ozcelik F, Unal G, Spiwok V. Anncolvar: Approximation of Complex Collective Variables by Artificial Neural Networks for Analysis and Biasing of Molecular Simulations. Front Mol Biosci 2019; 6

Kovaľová T, Koval' T, Benešová E, Vodičková P, Spiwok V, Lipovová P, Dohnálek J. Active site complementation and hexameric arrangement in the GH family 29; a structure–function study of α-l-fucosidase isoenzyme 1 from Paenibacillus thiaminolyticus. Glycobiology 2019; 29(1): 59-73.

Podzimek T, Přerovská T, Šantrůček J, Koval' T, Dohnálek J, Matoušek J, Lipovová P. N-glycosylation of tomato nuclease TBN1 produced in N. benthamiana and its effect on the enzyme activity. Plant Sci 2018; 276: 152-161.

Kříž P, Šućur Z, Spiwok V. Free-Energy Surface Prediction by Flying Gaussian Method: Multisystem Representation. J Phys Chem B 2017; 121(46): 10479-10483.

Hošek P, Toulcová D, Bortolato A ,Spiwok V. Altruistic Metadynamics: Multisystem Biased Simulation. J Phys Chem B 2016; 120(9): 2209-2215.

Hošek P, Spiwok V. Metadyn View: Fast web-based viewer of free energy surfaces calculated by metadynamics. Comput Phys Commun 2016; 198: 222-229.

Šućur Z, Spiwok V. Sampling Enhancement and Free Energy Prediction by Flying Gaussian Method. J Chem Theory Comput 2016; 12(9): 4644-4650.

Benešová E, Lipovová P, Krejzová J, Kovaľová T, Buchtová P, Spiwok V, Králová B. α-L-Fucosidase Isoenzyme iso2 from Paenibacillus thiaminolyticus. BMC Biotechnol 2015; 15: 36.

Spiwok V, Hošek P, Šućur Z. Enhanced Sampling Techniques in Biomolecular Simulations. Biotechnol Adv 2015; 6 pt 2: 1130-1140.

Purkrtová Z, Chardot T, Froissard M. N-terminus of Seed Caleosins is Essential for Lipid Droplet Sorting but not for Lipid Accumulation. Arch Biochem Biophys 2015; 579: 47-54.

Benešová E, Lipovová P, Dvořáková H, Králová B. α-L-fucosidase from Paenibacillus thiaminolyticus: Its Hydrolytic and Transglycosylation Abilities. Glycobiology 2013; 23(9): 1052-1065.

Koval' T, Lipovová P, Podzimek T, Matoušek J, Dušková J, Skálová T, Stěpánková A, Hašek J, Dohnálek J. Plant Multifunctional Nuclease TBN1 with Unexpected Phospholipase Activity: Structural Study and Reaction-Mechanism Analysis. Acta Crystallogr D Biol Crystallogr 2013; 69(Pt 2): 213-226.

Lidé a kontakty

docenti:

doc. Ing. Petra Lipovová, Ph.D.

doc. Ing. Vojtěch Spiwok, Ph.D.

odborní asistenti:

Ing. Eva Benešová, Ph.D.

Ing. Michaela Marková, Ph.D.

Ing. Tomáš Podzimek, Ph.D.

Ing. Zita Purkrtová, Ph.D.

doktorandi:

Bejček Jiří, Ing.

Mareška Václav, Ing.

Přerovská Tereza, Ing.

Šućur Zoran, Mgr.

Trapl Dalibor, Ing.

Vodičková Patricie, Ing.

technický personál:

Michal Verner

[urlnadstranka] => [obrazek] => [poduzel] => stdClass Object ( [38583] => stdClass Object ( [obsah] => [iduzel] => 38583 [canonical_url] => [skupina_www] => Array ( ) [url] => [sablona] => stdClass Object ( [class] => slider [html] => [css] => [js] => [autonomni] => 0 ) ) ) [iduzel] => 29797 [canonical_url] => [skupina_www] => Array ( ) [url] => /vyzkum/vedecke-skupiny/29797 [sablona] => stdClass Object ( [class] => stranka [html] => [css] => [js] => [autonomni] => 1 ) ) [29796] => stdClass Object ( [nazev] => Laboratoř bioafinitních technik [seo_title] => Laboratoř bioafinitních technik [seo_desc] => [autor] => [autor_email] => [obsah] =>

Naše skupina se dlouhou řadu let věnuje vypracovávání a aplikacím metod využívajících bioafinitní interakce molekul k jejich identifikaci, kvantifikaci popř. separaci.

VÝVOJ DETEKČNÍCH SYSTÉMŮ

V první řadě se zabýváme vývojem detekčních systémů pro stanovení nízkomolekulárních i vysokomolekulárních látek. Jedná se o jednoanalytové nebo multianalytové imunochemické metody ELISA (z angl. Enzyme Linked Immunosorbent Assay), popř. LFIA (z angl. Lateral Flow Immunoassay). U těchto metod se využívá existence nekovalentních (nevazebných) interakcí. Jedná se především o interakce typu antigen-protilátka, biopolymer-pevný povrch, avidin-biotin aj. V posledních letech se soustředíme především na aplikaci imunochemických technik pro detekci a stanovení kontaminantů životního prostředí (např. pesticidů), analytů z klinické biochemie (např. anabolika, drogy), isoflavonoidů, mikroorganismů (Listeria monocytogenes, rod Cronobacter), jejich produktů (enterotoxiny Staphylococcus aureus).

Aktuálně řešené projekty

Detekce anabolických androgenních steroidů (AAS) ve vzorcích potravin

vývoj rychlých a jednoduchých metod, jež by umožnily spolehlivě odhalit AAS v doplňcích stravy

Anabolické androgenní steroidy jsou syntetické deriváty testosteronu. V dnešní době jsou využívány nejen v lékařství na podporu léčebných postupů, ale i ve sportu jako nepovolený doping na podporu rychlého nárůstu svalové hmoty a celkového zesílení organismu. Volný prodej těchto látek je zakázaný, přesto se mohou nelegálně dostat do prodeje například ve formě doplňků stravy, aniž je to uvedeno na etiketě obalu. Toto jednání ohrožuje především zákazníky, kteří kupují produkt bez deklarovaného obsahu anabolik, a tudíž tyto látky užívají nevědomky.

Detekce nových psychoaktivních drog (NPS, z angl. New Psychoactive Substances)

vývoj imunochemických metod pro detekci syntetických kanabinoidů nebo tryptaminů v biologických tekutinách

NPS jsou syntetizovány jako strukturní analoga nebo chemické deriváty již zákonem kontrolovaných látek. Důvodem je snaha výrobců a distributorů obejít stávající legislativní normy, v nichž jsou omamné a psychotropní látky vymezeny obvykle taxativně.

STUDIUM BAKTERIÍ RODU CRONOBACTER

Image1 (originál)

Další neméně zajímavou oblastí našeho zájmu jsou bakterie rodu Cronobacter, oportunní patogeny vyvolávající život ohrožující infekce převážně u novorozenců a jedinců s oslabenou imunitou. Tyto mikroorganismy studujeme od jejich základních vlastností až po interakce s hostitelským organismem. Používané metody zahrnují celou řadu přístupů; např. izolaci a přečistění buněčných frakcí a proteinů, PCR, RFLP, MLST, hmotnostní spektrometrii, práci s databázemi a tkáňovými kulturami.

Aktuální řešené projekty

Zkoumání bakterií rodu Cronobacter

Image2 (originál)

detailní charakterizace a přesná identifikace

Bakterie rodu Cronobacter jsou velmi rozmanité ve svých vlastnostech a schopnostech. Tato pestrost způsobila překotný vývoj jejich taxonomie a pro nás představuje stále nové výzvy v jejich přesné identifikaci a klasifikaci. Používáme zejména metody molekulární biologie PCR a MLST a hmotnostní spektrometrie MALDI-TOF/TOF.

mezidruhová variabilita

V současnosti rod Cronobacter zahrnuje sedm druhů. Podle prohlášení Světové zdravotnické organizace (WHO, 2008) je na celý rod nahlíženo jako na patogenní organismy, i když podle epidemiologických studií jsou s infekcemi spojovány převážně druhy C. sakazakii a C. malonaticus. Je tedy zajímavé sledovat rozdíly ve vlastnostech a chování jednotlivých druhů a pokusit se hledat souvislosti s mírou patogenity.

interakce rodu Cronobacter s buněčnými liniemi

V literatuře již byly popsány některé faktory virulence, nicméně proces patogeneze stále není zcela objasněn. Zejména exprese proteinů v hostitelském prostředí není téměř vůbec zmapovaná. Identifikace kmenů schopných adheze a invaze do lidských buněčných linií a sledování těchto interakcí by bylo prvním krokem k následnému studiu virulentních proteinů, které jsou patogenem exprimovány přímo v hostiteli.

identifikace faktorů virulence u patogenních zástupců rodu Cronobacter

Cílem této části práce je nalézt proteiny, které jsou unikátní pro patogenní druhy. Je velmi pravděpodobné, že se jedná o faktory virulence a jejich identifikace by přispěla k pochopení a popisu patogeneze. Dále by tyto proteiny mohly být použity pro vývoj imunochemických metod. Tyto metody vynikají svojí rychlostí a nízkou cenou a byly by dobrým nástrojem pro detekci patogenních druhů Cronobacter.

Proteiny jsou izolovány z různých buněčných frakcí, charakterizovány prostřednictvím SDS-PAGE a identifikovány pomocí LC-ESI-Q-TOF MS. Při hledání vhodných proteinů pro imunochemickou detekci je využívána imunomagetická separace.

Vybrané publikace

Šuláková, A., Fojtíková, L., Holubová, B., Bártová, K., Lapčík, O., Kuchař, M. Two immunoassays for the detection of 2C-B and related hallucinogenic phenethylamines.: J. Pharmacol.Toxicol 2019, 95, 36-46.

Holubová, B., Mikšátková, P., Kuchař, M., Karamonová, L., Lapčík, O., Fukal, L. (2019): Immunochemical techniques for anabolic androgenic steroid – matrix effects study for food supplements. Eur. Food Res. Technol. 2019, 245, 1011-1019.

Karamonová L., Holubová B., Jelínková A., Novotný J., Svobodová B. Stafylokokové enterotoxiny – superantigeny schopné ošálit imunitní systém. Chem Listy 2019, 113(11), 668-674.

Fojtíková L., Holubová B., Kuchař M., Lapčík O., Maryška M., Šuláková A. Tryptamine derivates having short linking bridge bearing carboxy functional group, and chemical processes for preparing the compounds useful for preparing immunogens by conjugation with the carrier protein. CZ Patentový spis 307719-B6, 2019.

Vlach J, Javůrková B, Karamonová L, Blažková M, Fukal L: Novel PCR-RFLP system based on rpoB gene for differentiation of Cronobacter species. Food Microbiol 2017, 62, 1-8.

Svobodová B, Vlach J, Junková P, Karamonová L, Blažková M, Fukal L: Novel method for the reliable identification of Siccibacter and Franconibacter strains: From ‘pseudo-Cronobacter’ to new Enterobacteriaceae genera. Appl Environ Microbiol 2017, 83(13), e00234-17.

Fojtíková L, Fukal L, Blažková M, Sýkorová S, Kuchař M, Mikšátková P, Lapčík O, Holubová B: Development of enzyme-linked immunosorbent assay for determination of boldenone in dietary supplements. Food Anal Methods 2016, 9(11), 3179-3186.

Jurášek M, Göselová S, Mikšátková P, Holubová B, Vyšatová E, Kuchař M, Fukal L, Lapčík O, Drašar P: Highly sensitive avidin-biotin ELISA for detection of nandrolone and testosterone in dietary supplements. Drug Test Analysis 2017, 9(4) 553-560.

Blažková M, Javůrková B, Vlach J, Göselová S, Karamonová L, Ogrodzki P, Forsythe S, Fukal L: Diversity of O-antigens within the genus Cronobacter: from disorder to order. Appl Environ Microbiol 2015, 81, 5574-5582.

Karamonová L, Junková P, Mihalová D, Javůrková B, Fukal L, Rauch P, Blažková M: The potential of matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry for the identification of biogroups of Cronobacter sakazakii. Rapid Commun Mass Spectrom 2013, 27(3), 409-418.

Holubová B, Göselová S, Ševčíková L, Vlach M, Blažková M, Lapčík O, Fukal L: Rapid Immunoassays for Detection of Anabolic Nortestosterone in Dietary Supplements. Czech J Food Sci 2013, 31(5), 514–519.

Blažková, M., Javůrková, B., Fukal, L., Rauch, P.: Immunochromatographic strip test for detection of genus Cronobacter. Biosens Bioelectron 2011, 26(6): 2828-2834. ISSN 0956-5663.

Lidé a kontakty

vedoucí skupiny:

prof. Ing. Ladislav Fukal, CSc.

odborní asistenti:

doc.Ing. Barbora Holubová, Ph.D.

Ing. Ludmila Karamonová, Ph.D.

doc. Ing. Martina Krausová, Ph.D.

Ing. Barbora Svobodová, Ph.D.

doktorandi:

Ing. Judita Arnoštová

Ing. Jiří Novotný

Ing. Anna Jelínková

technický personál:

Hana Benadová

[urlnadstranka] => [obrazek] => [ogobrazek] => [pozadi] => [poduzel] => Array ( ) [iduzel] => 29796 [canonical_url] => [skupina_www] => Array ( ) [url] => /vyzkum/vedecke-skupiny/29796 [sablona] => stdClass Object ( [class] => stranka [html] => [css] => [js] => [autonomni] => 1 ) ) [29795] => stdClass Object ( [nazev] => Laboratoř aplikované proteomiky [seo_title] => Laboratoř aplikované proteomiky [seo_desc] => [autor] => [autor_email] => [obsah] =>

Naše laboratorní skupina se věnuje aplikaci proteomických postupů využívajících jako detekční koncovku hmotnostní spektrometrii ke studiu širokého spektra biologických systémů. Proteomika, kterou lze definovat jako disciplínu zabývající se komplexním studiem proteinů v daném čase za definovaných podmínek, je jedním z nejdynamičtěji se rozvíjejících vědních oborů.

V laboratoři využíváme pro studium proteinů hmotnostně spektrometrické techniky; jmenovitě MALDI-TOF/TOF a LC-ESI-Q-TOF. Zaměřujeme se na identifikaci a kvantifikaci proteinů spojených s reakcí rostlin (převážně plodin) na abiotické stresy (chlad, salinita, sucho), studium proteinů buněčných membrán a proteinů obsažených v nerozpustných matricích jako jsou mineralizáty srdečních chlopní, barevné vrstvy uměleckých děl, historické malty či archeologické artefakty. Spolupracujeme též s dalšími skupinami v rámci našeho ústavu i mimo něj na řešení mikrobiologických i proteomických úkolů.

Řešená problematika - příklady

Identifikace proteinů souvisejících s reakcí ječmene na stres chladem
Studium membránových komplexů zapojených v signálních drahách rostlin
Proteomické aspekty mineralizace srdečních chlopní
Studium proteinů v uměleckých dílech a historických maltách
Identifikace složek zooplanktonu
Proteomická analýza retrovirů
Identifikace patogenních mikroorganismů
Rozvoj technik pro kvantifikaci proteinů pomocí hmotnostní spektrometrie (metody iTRAQ, dimethylové značení, TOP3 etc)

Metodika

Peptidové mapování → identifikace proteinů
Povrchové mapování → studium prostorové struktury proteinů
Biotyping → identifikace mikroorganismů
Kvantifikace proteinů pomocí isotopových značek i bez nich (metody iTRAQ, dimethyl labelling, SIM, TOP3, MeanInt)
Cross-linking a pull-down membránových komplexů

Personální složení

Vedoucí skupiny:

prof. Dr. Ing. Radovan Hynek

Profesoři a docenti:

prof. RNDr. Milan Kodíček, CSc.

doc. Ing. Mgr. Štěpánka Kučková, Ph.D.

Odborní asistenti:

Ing. Jiří Šantrůček, Ph.D.

Ing. Petra Junková, Ph.D.

Doktorandi:

Ing. Tereza Bláhová, Ing. Tatiana Smirnova, Ing. Ondřej Novotný, Ing. Anna Zubová, Ing. Iva Pitelková, Ing. Lucie Maršálová, Ing. Lucie Coufalová

Naše stroje

MALDI-TOF/TOF LC-ESI-Q-TOF

Maldi tof (originál) qtof (originál)

Vybrané publikace

1. Michalusova I., Trubacova D., Cejnar P., Kuckova S., Santrucek J., Hynek R.: Direct tryptic cleavage in bone tissue followed by LC-MS/MS as a first step towards routine characterization of proteins embedded in alveolar bones. International Journal of Mass Spectrometry vol. 455 (2020). IF 1,658

2. Kuckova S., Zitkova K., Novotny O., Smirnova T.: Verification of cheeses authenticity by mass spectrometry. Journal of Separation Science 42, 3487-3496 (2019). IF 2,516

3. Kuckova S., Cejnar P., Santrucek J., Hynek R.: Characterization of proteins in cultural heritage using MALDI-TOF and LC-MS/MS mass spectrometric techniques. Phys. Sci. Rev. 4 Article No: UNSP 20180011(2019).

4. Hynek R., Kuckova S., Cejnar P., Junková P., Prikryl I., Říhová Ambrožová J.: Identification of freshwater zooplankton species using protein profiling and principal component analysis. Limnology and Oceanography Methods 16, 199-204 (2018). IF 1,992

5. Kuckova S., Hamidi-Asl E., Sofer Z., Marvan P., De Wael K., Sanyova J., Janssens K.: A simplified protocol for usage of new immuno-SERS probes for detection of casein, collagens and ovalbumin in cross-sections of artworks. Analytical Methods 10, 1054-4602 (2018). IF 1,900

6. Kosová K., Chrpová J., Šantrůček J., Hynek R., Štěrbová L., Vítámvás P., Bradová J., Prášil I.T.: The effect of Fusarium culmorum infection and deoxynivalenol (DON) application on proteome response in ktivi cultivars Chevron and Pedant. Journal of Proteomics 169, 112-124 (2017). IF 3,914

7. Křížová I., Schultz J., Němec I., Čabala R., Hynek R., Kuckova S.: Comparison of analytical tools appropriate for identification of proteinaceous additives in historical mortars. Analytical and Bioanalytical Chemistry 410, 189-200 (2018). IF 3,431

8. Sekereš J., Pejchar P., Šantrůček J., Vukašinovič N., Žárský V., Potocký M.: Analysis of exocyst subunit EXO70 family reveals distinct membrane polar domains in tobacco pollen tubes. Plant Physiol. 173, 1659-1675 (2017); IF 6,456

9. Maršálová L.,Vítámvás P., Hynek R., Prášil I. T., Kosová K.: Proteomic response of Hordeum vulgare cv. Tadmor and Hordeum marinum to salinity stress: Similarities and differences between a glycophyte and a halophyte. Frontiers in Plant Science 7, article number 1154 (2016). IF 4,495.

10. Pavelka J., Smejda L., Hynek R., Kučková S.: Immunological detection of denatured proteins as a method for rapid identification of food residues on archaeological pottery Journal of Archaeological Science 73, 25-35 (2016). IF 2,255

11. Junková P., Prchal J., Spiwok V., Pleskot R., Kadlec L. Krásný L., Hynek R., Hrabal R. and Ruml T.: Molecular aspects of the interaction between Mason-Pfizer monkey virus matrix protein and artificial phospholipid membrane. PROTEINS: Structure, Function, and Bioinformatics. (Přijato: Srpen 2016) IF 2,499

12. Krasny L., Pompach P., Strnadova M., Hynek R., Valis K., Havlicek V., Novak P., Volny M.: High-throughput workflow for identification of phosphorylated peptides by LC-MALDI-TOF/TOF-MS coupled to in situ enrichment on MALDI plates functionalized by ion landing. J.Mass Spectrom. 50, 802-811 (2015). IF 2,541

13. Kuckova Hrdlickova S., Rambouskova G., Hynek R., Cejnar P., Oltrogge D., Fuchs R.: Evaluation of mass spectrometric data using principal component analysis for determination of the effects of organic lakes on protein binder identification. Journal of Mass Spectrometry 50: 1270-1278 (2015). IF 2,541

[urlnadstranka] => [obrazek] => [pozadi] => [poduzel] => stdClass Object ( [37829] => stdClass Object ( [obsah] => [iduzel] => 37829 [canonical_url] => [skupina_www] => Array ( ) [url] => [sablona] => stdClass Object ( [class] => slider [html] => [css] => [js] => [autonomni] => 0 ) ) ) [iduzel] => 29795 [canonical_url] => [skupina_www] => Array ( ) [url] => /vyzkum/vedecke-skupiny/29795 [sablona] => stdClass Object ( [class] => stranka [html] => [css] => [js] => [autonomni] => 1 ) ) ) [sablona] => stdClass Object ( [class] => stranka_submenu [html] => [css] => [js] => [autonomni] => 1 ) [api_suffix] => )

8:00 - 9:00	snídaně
9:00 - 10:30	dopolední sekce I
10:30 -11:00	coffee break
11:00 - 12:30	dopolední sekce II
13:00	oběd
16:00 - 17:30	odpolední sekce I
17:30 - 18:00	coffee break
18:00 - 19:30	odpolední sekce II
20:00	večeře

Výjezdní studentská konference Běstvina

O co jde?

Kde se konference koná?

Výjezdní studentská konference MLEJN

O co jde?

Kde se konference koná?

Organizace

Povinné vybavení a další informace

Volný den

Proč to všechno?

Laboratoř mikrobiologie:

Mikrobiologické analýzy potravin

Mikrobiologické analýzy pitné vody, balené vody v plném rozsahu platné legislativy

Mikrobiologické analýzy balených vod, bazénové vody

Stanovení mikrobiální kontaminace

Mikrobiologická analýza ovzduší

Kosmetika, kosmetické a zdravotnické přípravky

Identifikace mikroorganismů metodou hmotnostní spektometrie MALDI-TOF

Laboratoř geneticky modifikovaných organismů (GMO):

Kontakt:

Nakládání s geneticky modifikovanými organismy:

Informace pro zaměstnance Ústavu biochemie a mikrobiologie VŠCHT Praha a studenty

Havarijní plán Ústavu biochemie a mikrobiologie VŠCHT Praha pro práci s GMO (zkrácená verze)

Přenos kultur

Likvidace

Popis a nákres uložení asanačních prostředků použitelných ke zneškodnění

Provozní plán Ústavu biochemie a mikrobiologie VŠCHT Praha pro práci s GMO

Seznam pracovníků proškolených pro práci s GMO na pracovišti

Povinnosti pracovníků při práci

Systém a četnost kontrol prostoru, zařízení a ochranných opatření

Zásady vedení pracovních protokolů

Opatření k zabránění vstupu nepovolaných osob

Vědecko-výzkumné portfolio ústavu v bodech:

Oblast medicínsky orientovaného výzkumu a vývoje

Oblast kontroly a bioremediací životního prostředí

Oblast kontroly a bezpečnosti potravin

Oblast interakce rostlin s patogeny

DATA

Home Projekty Publikace

Řešené projekty

Mechanismus působení nikotinamidfosforibosyltransferasy

Spolupráce

Křížová reaktivita alergenů z cypřiše

Spolupráce

Publikace

Lidé a kontakty

Řešené projekty

Kvalitativní a kvantitativní detekce potravinových patogenů

Rezistence k antibiotikům u potravinových patogenů

Tvorba biofilmu a jeho odolnost k desinfekčním látkám

Genotypizační metody

Studie exprese genů kódující stafylokokové enterotoxiny

Podpora

Spolupráce

Lidé a kontakty

Aktuálně řešené projekty

Analýza molekulárního uspořádání retrovirové částice a interakcí vedoucích k jejímu vzniku

Řešené otázky:

Spolupráce:

Podpora:

Centrum aplikované genomiky

Řešené otázky:

Spolupráce:

Podpora:

Bioaktivní biokompatibilní povrchy a nové nanostrukturované kompozity pro aplikace v medicíně a farmacii

Řešené otázky:

Podpora:

Vybrané publikace

Lidé a kontakty

Aktuálně řešené projekty

(Hyper)akumulace těžkých kovů mykorhizními houbami

Spolupráce

Podpora

Geneticky modifikované biosorbenty těžkých kovů

Spolupráce

Podpora

Metalorezistence Achromobacter xylosoxidans

Spolupráce

Podpora

Vybrané publikace