prof. RNDr. Jan Šmarda, CSc.
Consultant
E‑mail: |
---|
Doctoral degree in full-time or combined form. The language of instruction is Czech.
The programme can be studied only as a single subject.
The program is product of fusion of former independent Molecular and Cellular Biology with General and Molecular Genetics. We propose the fusion to reflect modern holistic approaches dominating in both fields that converge them to close proximity and bringing benefits to both of them. The aim of the program is providing excellent scientific education in the field of molecular and cell biology and genetics. The graduates thus should be proficient to accomplish research of living phenomena on molecular, cellular, tissue or organismal levels. To achieve this aim, students are systematically guided to advance their theoretical knowledge in the field and master practical skills in applications of modern methods of molecular and cellular biology, genetics and other related fields. The key themes include study of genes and genomes and their expression in microorganisms, plants, animals and humans. Special attention is paid to their relations to pathological conditions. Research performed on microorganisms is focused preferentially on molecular diagnosis and genomics of selected pathogenic and clinically significant bacterial strains and their interactions with bacteriophages. Research of plants is concentrated mainly on genes of model plants and plants used in agriculture. In animals and humans, research is focused on genetical structure of populations, molecular diagnosis of prenatal and postnatal pathogenic situations, genetics of tumors, study of signalling processes connected with deregulation of proliferation, differentiation and programmed cell death in tumor cells and detection of genetical factors associated with certain polygenic diseases. Students are free to perform independent research in well-equipped laboratories and experienced supervisors are nominated to guide them in this effort. Students are continuously confronted with progress in the field by discussions in regular laboratory meetings, institutional seminars or conferences. Students successfully presenting their results in conferences or written articles can be awarded by special scholarships for excellent representation of the Deparmtent of Experimental Biology and following activities:
1. Successfull presentation record resulting from reaching aims of Ph.D. thesis projects, such as:
The scholarship can be used for partial covering of travel/accomodation expenses or conference fees.
The essential condition for awarding the scholarship is correct affiliation of the presentations (both papers and conference abstracts) to the Deparment of Experimental Biology, Faculty of Science, Masaryk University.
2. Participation in teaching younger students of Master programmes how to perform experimental methods and interprete the results obtained.
3. Participation in grant projects. Long-lasting participation and significant contribution to accomplishing the projects aims can be awarded by getting part-time job or contract for certain period.
“Windows of the living cell universe wide-opened.”
The students who are interested in applied research can collaborate with companies as Repromeda (assisted reproduction), MB Pharma (devising phage preparations) or to participate in grant projects funded by TACR leading to applied outcomes. We aim to further support contractual research with applied potential, search for suitable partners and provide them with option to collaborate with students interested in this kind of research.
Additional information can be found in following addresses:
http://www.sci.muni.cz/cz/DoktorskeStudium/Prehled-programu-a-oboru
http://www.sci.muni.cz/cz/UEB
Graduates find positions in various research institutes, universities, hospitals and other medical facilities and laboratories oriented to virology, microbiology, genetics, biochemistry, immunology, pharmacology, pathology, etc. They are ready to perform independent research, draft scientific projects, create grant applications, design experimental work itself, interprete results rigorously and present them in oral as well as written forms. They are also educated to act as teachers. Graduates from this program are sought-after by employers and many of them currently work on positions of leading researchers, university teachers, top managers and directors in various research and education institutions in Brno, Prague, Ostrava, České Budějovice, Olomouc, etc. Many graduates leaves for postdoctoral stays abroad, especially to west-european countries, USA, Canada, Japan, Australia. They often become highly-appreciated members of research teams there.
Data from the previous admission procedure (1 Jan – 30 Apr 2022)
More information about admission process for international applicants in general can be found here.
Date of the entrance exam
The applicants will receive information about the entrance exam by e-mail usually at least 10 days before the exam.
Please, always check your e-mails, including spam folders.
Conditions of admission
To be admitted, a candidate must obtain a total of 70 out of 100 points in the expert knowledge part and 60 out of 100 points in the language part.
Successful applicants are informed of their acceptance by e-mail and subsequently receive an invitation to the enrolment.
Programme capacity
The capacity of a given programme is not fixed; students are admitted based on a decision by the Doctoral Board after assessing their aptitude for study and motivation.
Výzkum nedospělých jedinců byl v minulosti omezen nemožností určení pohlaví dětských koster a diagnostikou některých onemocnění. Cílem disertační práce bude určit pohlaví u co nejvíce dětských a adolescentních koster z pohřebišť ul. Svobody a Dominikánské nám. ve Znojmě.
Provést paleopatologické hodnocení těchto koster, kde to bude možné zapojit genetické určení pohlaví a molekulární metody diagnostiky jednotlivých onemocnění a zhodnotit stav vývoje skeletů a zdravotní stav chlapců a děvčat na lokalitě. Své výsledky porovnat nejen s podobnými výzkumy u nás a ve světě (bude jich, vzhledem k absenci určení pohlaví, minimum) ale i s údaji o nemocnosti a demografické charakteristice současné dětské populace.
Téma je určeno pro Terezii Kelnarovou (UČO 458051).
Výzkum se bude týkat rekonstrukce složení potravy s využitím lidského kosterního materiálu, zubního kamene a střevního obsahu. Cílem bude identifikace proteinů obsažených v potravě a střevním obsahu. Za účelem poznání jejích složek, případně složení jídel, která zkoumaní lidé konzumovali. Druhou složkou výzkumu bude studium parazitární kolonizace organismu analýzou střevního obsahu. Důležité bude propojení informací složení o stravy a parazitárních nákazách a zjištění zda a v jaké míře přispívalo složení potravy k parazitárním onemocněním.
Rezervováno pro studentku: Bc. Kateřina Novotná UČO 449475
Neuroblastoma is the most common extracranial neuroectodermal pediatric solid tumor. These tumors originate from cells of the neural crest, a tissue that gives rise to the sympathetic nervous system during embryonic development. Neuroblastomas present with a wide range of clinical behavior, from spontaneous regression to progression with early metastasis and therapy resistance. This clinical heterogeneity reflects a variety of genetic and biological variables that have been used to define neuroblastoma risk groups. Dysregulation among proliferation, differentiation and cell death in neural crest cells and their derivatives is clearly associated with neuroblastoma initiation and development, and a wide range of signaling pathways are involved in this process. The main aim of this thesis is to elucidate the role of selected signaling pathways in pathogenesis of neuroblastoma with a focus on their function in neuroblastoma differentiation and maintenance of stem cell-like characteristics.
Téma je určeno pro Lukáše Souradu (UČO 459739).
Cardio- and cerebrovascular diseases are leading causes of death and disability, resulting in one of the highest socio-economic burdens of any disease type. The discovery of bacterial and human plasminogen activators and their use as thrombolytic drugs have revolutionized treatment of these pathologies. Fibrin-specific agents have an advantage over non-specific factors because of lower rates of deleterious side effects. Specifically, staphylokinase (SAK) is a pharmacologically attractive indirect plasminogen activator protein of bacterial origin that forms stoichiometric noncovalent complexes with plasmin, promoting the conversion of plasminogen into plasmin. In this project, we will engineer the molecular surface of SAK to increase its affinity for plasmin through protein engineering methods. New designed SAK mutants will be produced recombinantly and biochemically characterized. The results obtained will provide a framework for SAK engineering using computational end experimental affinity-design that will pave the way to next-generation of effective, highly selective, and less toxic thrombolytics.
Téma je rezervováno pro Lindu Kašiarovou.
téma je vypsáno pro Mgr. Strungu
Metastázy jsou hlavní příčinou úmrtí pacientů s nádorovými onemocněními. U pacientů s osteosarkomem se zakládají převážně v plicích a skeletu. Analýzou transkriptomických dat se nám podařilo identifikovat geny, jejichž exprese se liší u primárních nádorů a nádorových buněk, které zakládají metastázy s vysokou účinností. Cílem této práce je objasnění mechanismu účinku vybraných proteinů během tvorby metastáz a v regulaci přežívání buněk osteosarkomu.
Téma je určeno pro Bc. Janu Pokludovou.
Rodina cyklin-dependentních kináz (CDK) se podílí na řízení celé řady buněčných pochodů a fyziologických procesů v rámci celého organismu. Historicky byly CDK poprvé popsány v souvislosti s jejich úlohou v regulaci buněčného cyklu. Kromě funkce v buněčném cyklu CDK hrají nezastupitelnou úlohu v translaci, replikaci, apoptóze a transkripci. A právě CDK13 je kináza, jejíž kinázová aktivita je nezbytná pro správný průběh transkripce. CDK13 fosforyluje RNA polymerázu II a tím řídí průběh jednotlivými fázemi transkripce. Ztráta funkce CDK13 je pro organismus kritická a vede k embryonální letalitě v důsledku nesprávného vývoje celé řady orgánů a orgánových struktur. Nicméně mechanismy, které jsou negativně ovlivněny ztrátou CDK13 aktivity jsou zatím neznámé. Cílem disertační práce bude určení role CDK13 v buněčné signalizaci a přestavbě cytoskeletu. K tomuto záměru budou využity coby modelové systémy transgenní kmeny myší, primární buněčné linie izolované z daných vývojových stádií orgánů a další modelové buněčné linie. Ke studiu funkce CDK13 budou použity pokročilé molekulárně biochemické metody a mikroskopické metody.
Kmenové buňky jsou zdrojem pro obnovu tkání v rámci homeostáze, ale také výzvou pro regenerativní medicínu. Jednou z komplikací při aplikaci zubních implantátů je jejich funkční ukotvení v čelisti, které u nativních zubů zajišťuje závěsný aparát. Kmenové buňky získané z periodontálních ligament závěsného aparátu zubu byly dosud charakterizovány zejména in vitro. Cílem vědecko-výzkumné práce bude získat co nejvíce dat k jejich in vivo lokalizaci a potenciálu z hlediska vývoje i údržby struktur, pozornost bude zaměřena také na jejich uplatnění při zánětových procesech (parodontóza).
Projekt zahrnuje metody in situ detekce proteinů, transkripční analýzy, časoprostorové korelace, experimentální modulace, statistická hodnocení dat atp. Základním modelem je myš, s extrapolacemi do humánní sféry. U kandidáta je důležitá motivace, zájem o osvojení nových metod, precizní provádění a hodnocení experimentů, přínos k poznání v daném oboru a schopnost komunikace v angličtině. Téma je vypsáno k aktuálně řešenému projektu GAČR (ve spolupráci s Kings College London).
Chronic inflammation and proinflammatory cytokines such as interleukin 1 are considered to be tumour promoting. However, membrane anchorage of IL-1 alpha was found to provoke immune stimulatory signaling. Macrophages use membrane-associated form of IL-1alpha as a co-stimulatory molecule for T-lymphocytes activation. Fibrosarcoma cells with constitutive expression of membrane-bound IL-1 alpha elicited a strong anti-tumor immune response. The biologically active membrane-associated form of IL-1 alpha is anchored to the cell membrane via a mannose-like receptor and accumulates in response to oxidative stress, however, the mechanism and regulators of its membrane integration, as well as dynamics of its subcellular distribution during tumor dissemination are not known. A growing body of evidence indicates that metastasis initiation may be the culmination of a highly fluid process involving cell surface camouflage, dynamic interactions between clonal tumor populations and stromal components. Non-canonical externalization pathway of IL-1 alpha and its membrane-associated juxtacrine signaling is therefore of interest not only in context of cancer immunotherapy.
Téma je rezervováno pro Kristínu Bednárovou.
Mitochondria are highly dynamic organelles continuously changing their morphology between the fragmented globular and fused tubular mitochondrial network. Proper mitochondrial dynamics, mitochondrial fission and fusion, is essential for mitochondria homeostasis, as it is indispensable for both mitochondrial biogenesis and degradation of damaged mitochondria by mitophagy. Mitochondrial dynamics therefore affects a plethora of functions performed by mitochondria, including their crucial role in regulation of stem cell fate. Indeed, the dysregulation of mitochondrial dynamics and turnover has been associated with many human diseases, including cancer. However, molecular mechanisms driving the modulation of mitochondrial dynamics in cancer are still poorly understood. Limited information is also available on the role of mitochondrial dynamics and turnover in regulation of cancer stem cells in childhood cancers. Thus, the aim of this thesis is to elucidate the role of mitochondrial dynamics in drug resistance and cancer stemness in pediatric solid tumors. Using in vitro and in vivo models, it will be also assessed whether targeting mitochondrial dynamics may prevent the drug-induced resistance. These results will provide an important insight into the molecular mechanisms underlying the induction of therapy resistance in aggressive childhood cancers.
Téma je určeno pro Bc. Karolínu Bořánkovou (učo 451603). Školitelem práce bude RNDr. Jan Škoda, Ph.D. po schválení Vědeckou radou PřF MU.
Náhlá úmrtí jsou často první klinickou manifestací probíhajícího onemocnění u dosud „zdravých“, asymptomatických jedinců. V téhle situaci je často pitva první a jedinou příležitostí pro vyšetření onemocnění a příčiny smrti. Avšak u mnoha náhlých úmrtí není možné určit kauzální příčinu smrti, což zejména u náhle zemřelých dětí nastoluje řadu otázek pro rodiče. V takovém případě pitva sehrává významnou roli také v identifikaci familiárního rizika pro další prvostupňové příbuzné. Molekulární pitva, tedy post mortem vyšetření za pomocí molekulárně-biologických metod, by mohlo pomoci vyřešit i ty případy náhlých úmrtí, u kterých nelze standardní pitvou identifikovat příčinu, a spadají tedy do kategorie Syndromu náhlého úmrtí (Sudden unexpected death syndrome - SUDS). Je známo, že u téměř 30 % náhlých úmrtí dětí je příčinou skrytá kardiomyopatie nebo kanalopatie zodpovědná za selhání srdce, která může být potenciálně dědičná. U zbylých dvou třetin může sehrávat roli neprokázaná infekce, nebo individuální vzácné de novo mutace. Kromě odhalení příčiny smrti mohou molekulárně-biologické metody pomoci určit také čas smrti, jelikož zejména složení mikrobiomu se významně vyvíjí v čase po úmrtí. Cílem disertační práce je provést komplexní genomické vyšetření zemřelých dětí se syndromem SUDS pomocí celo-exomového sekvenování, analýzy thanatomikrobiomu pomocí 16S sekvenování a analýzy transkriptomu. Tyto metody mohou pomoci detailněji charakterizovat náhle zemřelé dítě a pomoci odhalit skutečnou příčinou a okolnosti úmrtí, byly-li klinického původu.
Téma je určeno pro Bc. Janu Orlíčkovou.
Virus Kemerovo byl objeven v roce 1962 rusko-slovenským týmem Michaila P. Čumakova a Heleny Libíkové. Zdrojem bylo klíště Ixodes persulcatus, odchycené v okolí města Kemerovo na západní Sibiři. Nákaza virem Kemerovo u lidí se projevuje horečkou, bolestmi hlavy, ztuhnutím šíje a symptomy zánětu mozkových blan. Blízký příbuzný viru Kemerovo, označovaný jako virus Tribeč, byl izolován na západním Slovensku a následně byly objeveny další podobné viry, kmen Lipovník na východním Slovensku a kmen Cvilín na severní Moravě. Navzdory medicínskému významu se stále jedná o málo prozkoumanou skupinu virů. Navrhovaná disertační práce se bude věnovat několika klíčovým otázkám týkajících se těchto virů: 1) sekvenční a fylogenetické analýze jednotlivých kmenů viru Kemerovo, Tribeč a kmenů Lipovník a Cvilín, 2) studiu interakce viru Kemerovo s buňkami klíšťat a obratlovců na molekulární úrovni, 3) strukturní analýze viru Kemerovo, 4) vývoji moderních diagnostických metod pro detekci protilátek proti viru Kemerovo v séru pacientů a následné pilotní analýze sér získaných jednak od zdravých jedinců a od pacientů s klíšťovou encefalitidou, 5) vyšetření klíšťat a stanovení míry virofornosti na virus Kemerovo, pokusu o izolaci viru a jeho sekvenční a fylogenetické analýzy, 6) studiu molekulární patogeneze duálních nákaz virem Kemerovo a virem klíšťové encefalitidy u hostitele. Výsledky disertačního projektu prohloubí významnou měrou naše poznání týkající se viru Kemerovo a jím způsobovaného onemocnění a budou mít i nemalý praktický medicínský dopad.
Téma je určeno pro studentku Michaelu Duškovou.
Zubní pulpa představuje cévní a nervové zásobení zubu obklopené jeho tvrdými komponentami. Jedná se o unikátní tkáň, která je klíčová pro vitalitu zubu, současně náchylná na působení zevních vlivů a vykazující omezenou míru regenerace. Kmenové buňky, které byly identifikovány v zubní pulpě, jsou proto atraktivním předmětem biomedicínského výzkumu. Obecně je známo, že výskyt kmenových buněk je asociován s vaskularizací a inervací tkání, většina poznatků ke kmenovým buňkám zubní pulpy však pochází z in vitro analýz. Cílem vědecko-výzkumné činnosti bude výzkum molekulárních faktorů týkajících se těchto asociací, a to v kontextu in vivo. Projekt zahrnuje zejména histologické a imunohistochemické metody, PCR techniky, statistickou analýzu dat a experimentální práci na myším modelu. K pozici je možné získat částečný úvazek na běžícím GAČR projektu. Kandidát na tuto pozici by měl samostatně pracovat s odbornou literaturou a být všeobecně orientován v oboru molekulární biologie. Znalost výše uvedených technik není nutná.
Vedoucí práce bude po schválení Vědeckou radou PřF MU dr. Švandová.
The increasing prevalence of antibiotic resistant staphylococcal strains, mostly in hospital environment, is a serious health problem. To fight infections that cannot be treated by established procedures, therapy based on bacterial viruses - phages that kill host bacteria can be used. Phages also have several other applications, including phage-derived enzybiotics with antibacterial effect. The aim of this thesis is to characterize interactions between lytic phages and their hosts with possible impact on effectiveness of therapy of infections caused by the host bacterium. Three topics will be solved, each with potential to be published in an impacted journal. Firstly, novel lytic phages will be described on molecular level, comparative genomics and transcriptomics will follow, and their growth properties will be determined. Secondly, antimicrobial enzymes of studied phages will be characterized and their suitability for the therapeutic use will be evaluated. The third topic will be focused on emergence of bacterial resistance to phages. During the PhD study, the student will have opportunity to cooperate with laboratories focused on staphylococcal research in the University of Tübingen. The student will be involved in work on present and future grant projects of the laboratory.
Školitelem práce bude jmenován Mgr. Tibor Botka, Ph.D. po schválení Vědeckou radou Přírodovědecké fakulty MU. Téma je určeno pro Jiřinu Havránkovou (UČO 489500).
Cílem projektu je popis molekulárních mechanismů regulujících segregaci chromozomů v oocytech a časných embryích savců za pomocí časosběrné a vysokorozlišovací mikroskopie a také dalších přístupů pokročilé mikroskopie, také za použití přístupů a technik molekulární a buněčné biologie. Během studia budou použity metody vícekanálové fluorescenční mikroskopie pro sledování paralelních událostí v rámci buněčného cyklu a budou objasněny souvislosti mezi poruchami segregace chromozomů a kontrolními procesy, odehrávajícími se na molekulární úrovni.
Giant-cell tumor of bone (GCTB) is an intermediate type of primary bone neoplasia, characterized by local aggressive growth and low metastatic potential. This neoplasm is associated with a wide range of biological behaviors ranging from latent benign to locally aggressive growth with destruction of the cortex and soft tissue extension. Histologically, GCTB contains 2 groups of cells, osteoclast-like giant cells and mononuclear neoplastic (stromal) cells. The main aim of this thesis is to describe molecular characteristics of both cell populations and their signaling interactions. These new results could bring new insights in the search for new therapeutic targets in treating GCTB.
More information: http://www.sci.muni.cz/ltb/phd-2020/.
Vývoj a homeostáze kostí podléhá molekulárnímu řízení, které zahrnuje členy rodin TNF a TGF. Výzkum bude zaměřen na nové interakce týkající se zejména receptoru CD95 a jeho ligandu CD178, z rodiny TGF pak především TGFbeta3. V centru zájmu budou osteocyty jako klíčová populace buněk maturovaných kostí, která se podílejí na signalizaci i metabolismu, dále pak osteoblasty a osteoklasty. Cíle navazují na dosavadní poznatky získané na školicím pracovišti, které na daném tématu spolupracuje s University of Southern California a Medizinische Universitaet Wien. Projekt zahrnuje práci se vzorky geneticky modifikovaných organismů, základem je myší model a analýzy na úrovni transkriptomu a proteomu, a to in vitro i v kontextu tkání. Výzkum je zastřešen projekty Inter-Excellence.
Currently, more than half of all drugs fail in late-stage clinical trials due to a lack of efficacy, even though exhibiting high cytotoxicity in preclinical settings. This failure might result from the inappropriate models for pre-clinical drug testing, such as cell monolayers. Therefore, the dissertation will focus on 3D systems for drug testing: the spheroids and the organotypic slice cultures (OTSC). Both of these models provide more accurate conditions reflecting the tissue environment in vivo, such as hypoxia, acidosis, concentration gradients for nutrients, and others. The student will standardize the protocol for OTSC generation and cultivation; OTSC morphology and protein expression will be compared with the primary tumor. Then, the student will define signaling pathways deregulated in OTSC and select combined therapy effectively eliminating cancer cells and preserving the viability of healthy tissue. Moreover, the interaction between specific bacterial species enriched in cancer patients, OTSC, and the effect of therapy will be determined.
Po schválení Vědeckou radou PřF MU bude školitelkou práce dr. Jarmila Navrátilová.
Téma je určeno pro studentku Annu Sobotkovou.
Krevní polymorfismy u recentní populace jsou dokonale prostudované a existují teorie jejich šíření po světě v souvislosti s vývojem lidské populace a její kultury. Studium historických populací však tyto znaky využívá ke studiu vymřelých populací jen velmi málo. Proto je vhodné se tomuto tématu věnovat.
Téma práce je zaměřené na studium krevních polymorfismů u historických populací. Jedná se o studii, která bude zaměřena na zavedení nejvhodnějších molekulárně biologických postupů pro určení krevních skupin ABO systému i dalších krevních systémů u historického kosterního materiálu. Dále se doktorand pokusí ověřit některé vybrané teorie o spojení nositelů některých krevních skupin a určitých onemocnění jako jsou zánětlivé a parazitické nákazy, které jsou spojovány s rozšířením systému MNSs ve světové populaci, složení stravy a rozložení ABO systému a podobně, případně význam krevních skupin a migrací světové populace např. systém Diego.
Téma je určeno pro Romanu Sarvašovou.
Školitelkou práce bude po schválení Vědeckou radou PřF MU Dr. Terezie Mandáková, Ph.D.
Téma je určeno pro Mgr. Kateřinu Weisovou.
Genome sequencing brings a huge amount of information regarding the genetic basis of life. While this information provides a foundation for our understanding of biology, it has become clear that the DNA code alone does not hold all the answers. Epigenetic modifications and higher order DNA structures beyond the double helix contribute to basic biological processes and maintaining cellular stability. Local alternative DNA structures are known to exist in all organisms. Negative supercoiling induces in vitro local nucleotide sequence-dependent DNA structures such as cruciforms, left-handed DNA, triplex and quadruplex structures etc. The formation of cruciforms requires perfect or imperfect inverted repeats of 6 or more nucleotides in the DNA sequence. Inverted repeats are distributed nonrandomly in the vicinity of breakpoint junctions, promoter regions, and at sites of replication initiation. Cruciform structures could for example affect the degree of DNA supercoiling, the positioning of nucleosomes in vivo, and the formation of other secondary structures of DNA. The three-dimensional molecular structure of DNA, specifically the shape of the backbone and grooves of genomic DNA, can be dramatically affected by nucleotide changes, which can cause differences in protein-binding affinity and phenotype. The recognition of cruciform DNA seems to be critical not only for the stability of the genome, but also for numerous, basic biological processes. As such, it is not surprising that many proteins have been shown to exhibit cruciform structure-specific binding properties or G-quadruplex binding properties. Contemporary we have developed easy accessible web tools for analyses of inverted repeats and G-quadruplexes and we have analyzed the presence of inverted repeats and G-quadruplexes in various genomic datasets, such as all sequences mitochondrial genomes, all bacterial genomes, in S.cerevisiae, in human genome etc. A deeper understanding of the processes related to the formation and function of alternative DNA structures will be an important component to consider in the post-genomic era.
Školitel:
Doc. Mgr. Václav Brázda, PhD.; Biofyzikální ústav AVČR, Královopolská 135, 612 65 Brno, tel. 541517231, fax 541211293, e-mail: vaclav@ibp.cz
https://www.ibp.cz/en/research/departments/biophysical-chemistry-and-molecular-oncology/staff/5
Cílem projektu je analýza buněčného cyklu za pomocí metod časosběrné a funkční mikroskopie. Studována bude dynamika změn hladiny a lokalizace proteinů řídících průběh buněčného cyklu a také aktivita enzymů v živých buňkách. Použité techniky budou zahrnovat taktéž mikromanipulace buněk, transfer jader a pokročilé postupy vícekanálové konfokální mikroskopie. K analýze dat bude využíván komerční i volně dostupný software pro analýzu obrazu. Smyslem práce je popsat kvantitativní změny na úrovni proteinů u buněk v průběhu buněčného cyklu a zjistit jakým způsobem dochází v procesu dělení buněk k nejčastějším chybám.
A dream of each plant biologist studying the genome structure and origin has been the ability to replay the tape of evolution. What seemed impossible a few years ago is now within our reach using the CRISPR/Cas-based genome editing. The CRISPR/Cas methodology enables, among other things, the induction of targeted chromosomal rearrangements (crossovers, inversions, or translocations). Therefore, it has a great potential to re-create some of the chromosome structures in current crucifer genomes. The PhD thesis has the following goals: (1) To analyze and compare sequence characteristics of evolutionary chromosomal breakpoints in the sequenced crucifer genomes. (2) To optimize induction of simultaneous two or more double-strand breaks in crucifer genomes using CRISPR/Cas method. (3) To engineer heritable non-dysploid and dysploid chromosomal rearrangements by CRISPR/Cas. (4) To evaluate and understand impacts of the induced chromosomal rearrangements on the plant’s fitness and their implications for speciation in plants.
Téma je určeno pro Petra Janáse (UČO 451496). školitelkou bude po schválení Vědeckou radou PřF MU. dr. T Mandáková.
DNA replication is essential process to copy genetic information in proliferating cells. Understanding how the cell regulates DNA replication remains one of the most fundamental questions in biomedicine, because up to two-thirds of all cancers are caused by the accumulation of errors during DNA replication. Pre-replicative complexes (pre-RCs) serve as essential precursors for DNA replication and their accurate levels are critical to alleviate genome instability associated with severe diseases, including cancer. Indeed, the overexpression of pre-RCs has been reported at early stages of variety of cancers making them an attractive target for cancer therapy. However, the molecular mechanism(s) of precise pre-RC formation and their roles in safeguarding genome integrity is incompletely understood.
The aim of this project is to decipher regulatory foundations of DNA replication and uncover the mechanisms controlling the assembly of pre-RCs and their roles in protecting genome integrity. By combining physiologically relevant mammalian cellular models with state-of-the-art CRISPR-Cas9 genome editing, quantitative cell biology, genomics, and proteomics approaches we will investigate signaling pathways responsible for optimal levels of pre-RCs and their contribution to genome instability during oncogene-induced tumorigenesis. Besides underpinning the basic regulatory foundations of human genome protection, our findings may inspire the development of new anticancer drug targets and thereby expand therapeutic strategies for treatment of cancer associated with mis-regulated pre-RC levels and poor prognosis.
Školitelem bude Mgr. Hana Polášek-Sedláčková, Ph.D. z Biofyzikálního ústavu AV ČR, e-mail: polasek-sedlackova@ibp.cz
Jazyk práce: čeština, angličtina nebo slovenština (zajistíme slovenského oponenta)
Literatura:Enzymes catalyse most of the chemical reactions that occur in biological systems and can be given non-natural catalytic functions by protein engineering. However, despite their vast importance, we do not know how enzymes acquire the structural diversity and conformational flexibility that enables them to evolve towards new molecular functions. Our proof-of-concept data on three structurally similar but functionally distinct enzyme classes of haloalkane dehalogenases (EC 3.8.1.5), beta-lactone decarboxylases (EC 4.1.1.114), and light-emitting monooxygenases (EC 1.13.12.5) suggest that specific molecular elements – access tunnels and flexible loops – play a pivotal role in their functional diversification. The role of these molecular elements for protein evolution and function is insufficiently explored.
The proposed project will investigate the molecular structures of these model enzymes using an innovative multi-method biology approach to identify the key structural and dynamic elements that govern enzymes’ evolvability. This project will combine X-ray crystallography, single-particle cryo-electron microscopy, and advanced mass spectrometry techniques to capture unprecedented molecular details of the conformational sampling that is required for productive enzymatic biocatalysis. Complementary protein simulations, mutational and biochemical experiments will delineate the evolutionary trajectories that lead to the emergence of novel enzymatic functions. The resulting knowledge will extend our understanding of molecular evolution beyond the current state-of-the-art, particularly by revealing how the conformational diversity of proteins is associated with specific biocatalytic functions. The gained knowledge from this project will pave the way for the development of new theoretical concepts and cutting-edge software tools for the rational engineering of tailor-made biocatalysts exploitable in biotechnology and biomedicine.
Školitelem práce bude po schválení Vědeckou radou PřF MU dr. Martin Marek.
Medical world is currently facing increasing antibiotic resistance and phage therapy provides a promising alternative. One of its limitation is possibility of emergence of bacterial strains resistant to phages. However, phages evolve together with their hosts and develop strategies to overcome bacterial resistance. Dynamics of this coevolution process and its impact on using phages as antimicrobial agents in staphylococci is still unclear. The aim of this thesis is to identify mechanisms responsible for bacterial resistance, their effect on phenotype and describe how these processes change over time. Three topics will be included, each with the potential of publication in scientific journal. Firstly, studied staphylococcal phages will be characterized on molecular biological level. Secondly, phage resistant mutants of bacteria will be obtained, mechanisms involved in acquisition of resistance will be determined by genomic analysis and methods of molecular cloning and site-directed mutagenesis. Thirdly, dynamics of coevolution process and its impact on host ranges of phages will be evaluated in time-shift assay. Topics have practical application in terms of assessing the role of bacterial resistance to phages in phage therapy and finding ways how to combat it. Phd student will cooperate on grant projects of the laboratory as well as with international laboratories focused on staphylococcal research.
Prominin-1 (CD133) is a pentaspan transmembrane glycoprotein widely used to identify various stem cells, including cancer stem cells. Although CD133 is preferentially localized in highly curved plasma membrane protrusions, its presence in various subcellular compartments in cancer cells have been described by our group and others. CD133 was reported to be involved in cell signaling, mainly via PI3K/Akt and Src/FAK pathways induced by phosphorylation at two prominent sites (Y828 and Y852) identified in the CD133 molecule. However, the physiological function of CD133 in relation to its distribution within a cell remains largely elusive. This thesis will aim to characterize the dynamics of subcellular distribution of CD133 and elucidate its molecular role in cancer cells. The project will utilize advanced microscopy techniques, cell and molecular biology methods, and functional assays to gain better insight into the biological function of the CD133 protein in cancer.
This project will be supervised by dr. Jan Skoda, Ph.D upon approval by Scientific Board of the Faculty of Science. Before initiating the formal application process to doctoral studies, interested candidates are required to contact Dr. Jan Škoda for informal discussion. More information: http://www.sci.muni.cz/ltb/phd-2020/
Feritiny jsou multipodjednotkové proteiny, kterých se často využívá pro přenos léčiv do cílových buněk. Tyto proteiny jsou velmi stabilní, což usnadňuje jejich izolaci a manipulaci s nimi, ale extrémní stabilita muže také bránit uvolňovaní do nich uzavřeného léčiva. Proto jsme v naší laboratoři připravili několik feritinů, které mají vnesené místo pro lysozomální proteázy. Úkolem studenta bude optimalizace uzavírání léčiv a fluorescenčních sond, ověření buněčné internalizace feritinového komplexu s danými látkami a jejich uvolňování uvnitř buňky. Dalším krokem budou povrchové modifikace feritinu, které mají za cíl zvýšit afinitu komplexu k nádorovým buňkám anebo aktivovat proteolytickou degradaci proteinu.
Téma je rezervováno pro Ing. Bc. Elišku Kučerovou
Velká část eukaryotického genomu je tvořena sekvencemi DNA, které jsou přepisovány do nekódujících RNA. Vedle intenzívně studovaných krátkých nekódujících RNA se jedná především o velkou, sekvenčně a funkčně rozmanitou a současně málo prozkoumanou skupinu dlouhých nekódujících RNA. Nekódující RNA hrají klíčové role v transkripčních a post-transkripčních regulačních drahách- Výsledky dosavadního bádání naznačují, že deregulace celé řady nekódujících RNA je úzce spojena s procesy provázejícími vznik a průběh nádorové bujení. Multiformní glioblastom je nejčastější primární nádor mozku astrocytárního původu. Prognóza pacientů s tímto onemocněním je i přes dostupnou konvenční terapii velmi nepříznivá. Studium funkce nekódujících RNA by mohlo vést k nalezení nových terapeutických cílů nebo diagnostických markerů a zlepšit tak celkovou prognózu pacientů s tímto fatálním onemocněním. Náplní doktorské práce bude vytypovat, experimentálně ověřit a popsat zapojení vybraných nekódujících RNA v signálních drahách souvisejících s maligní transformací u multiformního glioblastomu. K dosažení cíle bude využita bohatá škála molekulárně biologických metod včetně metodiky CRISPR/Cas9.
Téma je vypsáno pro Bc. Mateje Jasíka. Vedoucím práce bude RNDr. Kamila Součková, Ph.D. po schválení vědeckou radou PřF MU.
Provided by | Faculty of Science | |
---|---|---|
Type of studies | Doctoral | |
Mode | full-time | Yes |
combined | Yes | |
Study options | single-subject studies | Yes |
single-subject studies with specialization | No | |
major/minor studies | No | |
Standard length of studies | 4 years | |
Language of instruction | Czech | |
Collaborating institutions |
|
|
Doctoral board and doctoral committees |
Consultant
E‑mail: |
---|