Molecular and Cell Biology and Genetics

Windows of the living cell universe wide-opened.

Submit an application

International applicants for doctoral study (Czech and Slovak Republics applicants not included)
Submission deadline until midnight 30 Nov 2021

What will you learn?

This doctoral study programme is organized by the Faculty of Science in English and the studies are subject to tuition.

There is an alternative option for the international applicants to be accepted in the free programme administered in Czech with a possibility of receiving a scholarship. The study language of the programme is still English (Czech is the administrative language).

Before officially applying, please contact us at admission@sci.muni.cz to find all the necessary information related to the scholarship and see our FAQ’s here (https://www.sci.muni.cz/en/studies/doctoral-degree-study-programme/admission-process-faq).

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 the nature of living phenomena on molecular, cellular, tissue and 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 to molecular diagnosis and genomics of selected pathogenic and clinically significant bacterial strains and their interactions with bacteriophages. Research on plants is concentrated mainly on study of 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 regulation 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. Successfull conference presentations or published articles are awarded by special stipend.

Practical training

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.

Further information

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

Career opportunities

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, experimental work itself, including rigorous interpretations of results and presentations 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 the Czech Republic. Many graduates leaves for postdoctoral stays abroad, especially to westeuropean countries, USA, Canada, Japan, Australia. They often become highly-appreciated members of research teams there.

Deadlines

1 Aug – 30 Nov 2021

Submit your application during this period

Submit an application

Dissertation topics

Single-subject studies

Anthropo-genetic evaluation of a children and juvenile parts of population from the town Znojmo dated to New Age
Supervisor: doc. RNDr. Eva Drozdová, Ph.D.

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.

Notes

Téma je určeno pro Ivanu Kolényovou.

Supervisor

doc. RNDr. Eva Drozdová, Ph.D.

Diet reconstruction by usage methods of molecular biology in historical populations with regards on composition of diet and intestinal fill
Supervisor: doc. RNDr. Eva Drozdová, Ph.D.

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.

Notes

Rezervováno pro studentku: Bc. Kateřina Novotná UČO 449475

Supervisor

doc. RNDr. Eva Drozdová, Ph.D.

Dysregulated differentiation and receptor signaling in pathogenesis of neuroblastoma
Supervisor: doc. RNDr. Jakub Neradil, Ph.D.

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.

Notes

Téma je určeno pro Lukáše Souradu (UČO 459739).

Supervisor

doc. RNDr. Jakub Neradil, Ph.D.

Function of Cdk13 in the cellular signaling
Supervisor: Mgr. Jiří Kohoutek, Ph.D.

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.

Supervisor

Mgr. Jiří Kohoutek, Ph.D.

In vivo characterization of dentition related stem cells - cellular and molecular aspects
Supervisor: prof. RNDr. Eva Matalová, Ph.D.

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).

Supervisor

prof. RNDr. Eva Matalová, Ph.D.

Inflammatory factors displayed on tumor cell surface: juxtracrine signaling to stromal compartment
Supervisor: doc. Mgr. Petr Beneš, Ph.D.

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.

Supervisor

doc. Mgr. Petr Beneš, Ph.D.

Mitochondrial dynamics in pathogenesis of pediatric solid tumors
Supervisor: RNDr. Jan Škoda, Ph.D.

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.

Notes

Téma je určeno pro Bc. Karolínu Bořánkovou (učo 451603). Školitelem práce bude RNDr. Jan Škoda, Ph.D. po schválení Vědeckou radou PřF MU.

Supervisor

RNDr. Jan Škoda, Ph.D.

Molecular autopsy – post mortem identification of cause of death in children with Sudden Unexplained Death Syndrome
Supervisor: prof. RNDr. Ondřej Slabý, Ph.D.

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.

Notes

Téma je určeno pro Bc. Janu Orlíčkovou.

Supervisor

prof. RNDr. Ondřej Slabý, Ph.D.

Molecular factors associated with vascularization, innervation and stem cells of the dental pulp
Supervisor: Mgr. Eva Švandová, Ph.D.

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.

Notes

Vedoucí práce bude po schválení Vědeckou radou PřF MU dr. Švandová.

Supervisor

Mgr. Eva Švandová, Ph.D.

Molecular characterization of phage-host interactions with impact on host phenotype
Supervisor: Mgr. Tibor Botka, Ph.D.

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.

Notes

Školitelem práce bude jmenován Mgr. Tibor Botka, Ph.D. po schválení Vědeckou radou Přírodovědecké fakulty MU. Téma je určeno pro Jiřinu Havránkovou (UČO 489500).

Supervisor

Mgr. Tibor Botka, Ph.D.

Molecular mechanisms controlling chromosome segregation in oocytes and early embryos
Supervisor: doc. MVDr. Martin Anger, CSc.

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.

Supervisor

doc. MVDr. Martin Anger, CSc.

Molecular pathogenesis of giant cell tumor of bone
Supervisor: doc. RNDr. Jakub Neradil, Ph.D.

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.

Notes

More information: http://www.sci.muni.cz/ltb/phd-2020/. Téma je určeno pro Petera Macseka (UČO 451608).

Supervisor

doc. RNDr. Jakub Neradil, Ph.D.

Novel molecular interactions related to signalling pathways mediated by receptors from TNF and TGF families in osteogenesis
Supervisor: prof. RNDr. Eva Matalová, Ph.D.

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.

Supervisor

prof. RNDr. Eva Matalová, Ph.D.

Organization and evolution of plant chromosomes
Supervisor: RNDr. Terezie Mandáková, Ph.D.
Notes

Šklitelkou této práce bude paní dr. Mandáková po schválení Vědeckou radou PřF MU. Téma je určeno pro studentku Michaelu Kubovou.

Supervisor

RNDr. Terezie Mandáková, Ph.D.

Organotypic cultures for testing of targeted drug efficacy
Supervisor: Mgr. Jarmila Navrátilová, Ph.D.

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.

Notes

Po schválení Vědeckou radou PřF MU bude školitelkou práce dr. Jarmila Navrátilová.

Supervisor

Mgr. Jarmila Navrátilová, Ph.D.

Possibilities of exploration of blood groups polymorphisms in ancient populations
Supervisor: doc. RNDr. Eva Drozdová, Ph.D.

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.

Notes

Téma je určeno pro Romanu Sarvašovou.

Supervisor

doc. RNDr. Eva Drozdová, Ph.D.

Post-polyploid genome evolution in the mustard family (Brassicaceae)
Supervisor: RNDr. Terezie Mandáková, Ph.D.
Notes

Školitelkou práce bude po schválení Vědeckou radou PřF MU Dr. Terezie Mandáková, Ph.D.

Supervisor

RNDr. Terezie Mandáková, Ph.D.

Quantitative analysis of the cell cycle using live cell imaging and advanced microscopy
Supervisor: doc. MVDr. Martin Anger, CSc.

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.

Supervisor

doc. MVDr. Martin Anger, CSc.

Reconstruction of the genome evolution in the mustard family (Brassicaceae)
Supervisor: RNDr. Terezie Mandáková, Ph.D.

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.

Notes

Téma je určeno pro Petra Janáse (UČO 451496). školitelkou bude po schválení Vědeckou radou PřF MU. dr. T Mandáková.

Supervisor

RNDr. Terezie Mandáková, Ph.D.

Structural and Biochemical Studies of Engineered Enzymes
Supervisor: Ing. RNDr. Martin Marek, Ph.D.

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.

Notes

Školitelem práce bude po schválení Vědeckou radou PřF MU dr. Martin Marek.

Supervisor

Ing. RNDr. Martin Marek, Ph.D.

Study of emergence of bacterial resistance to phages in staphylococci
Supervisor: doc. RNDr. Roman Pantůček, Ph.D.

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.

Supervisor

doc. RNDr. Roman Pantůček, Ph.D.

The molecular role of the prominin-1/CD133 protein in cancer cells
Supervisor: prof. RNDr. Renata Veselská, Ph.D., M.Sc.

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.

Supervisor

prof. RNDr. Renata Veselská, Ph.D., M.Sc.

The p53 family proteins in the regulation of stemness in pediatric sarcomas
Supervisor: RNDr. Jan Škoda, Ph.D.
Pediatric sarcomas comprise about 15% of all pediatric malignancies. Despite the improved therapeutic options, pediatric sarcomas remain a serious clinical challenge. More than 30% of children with sarcoma suffers recurrence and dissemination of disease, with subsequent survival rates of only 20%. Hence, uncovering the mechanisms underlying the induction of therapy resistance in sarcomas is crucial for developing efficient treatment strategies. Our previous results indicate that aggressive sarcoma cells exhibit enhanced expression of transcription factors that are directly involved in the maintenance of stem cell traits. Although the p53 protein is the most-studied tumor suppressor and central mediator of cellular responses to stress, the wild-type p53 activity has only recently been demonstrated as a constraint in cellular reprogramming towards stemness. As an aberrant function of the p53 family proteins is often observed in pediatric sarcomas, this thesis will aim to functionally assess the potential link between impaired p53 activity and expression of stemness factors in pediatric sarcomas. Importantly, in collaboration with our international partners (LAQV/REQUIMTE, University of Porto), the effects of pharmacological re-activation of the p53 proteins will be evaluated in vitro and in vivo to gain further knowledge about the therapeutic utility of p53-mediated targeting of stemness factors in aggressive pediatric sarcomas.
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/
Notes

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/

Supervisor

RNDr. Jan Škoda, Ph.D.

Use of protease sensitive ferritins for transfer of pharmaceutically active compounds to target cells
Supervisor: Mgr. Vladimír Pekařík, Dr.

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.

Supervisor

Mgr. Vladimír Pekařík, Dr.

Utilizing CRISPR/Cas9 technology for the functional characterization of non-coding RNAs in glioblastoma multiforme
Supervisor: RNDr. Kamila Součková, Ph.D.

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.

Notes

Téma je vypsáno pro Bc. Mateje Jasíka. Vedoucím práce bude RNDr. Kamila Součková, Ph.D. po schválení vědeckou radou PřF MU.

Supervisor

RNDr. Kamila Součková, Ph.D.

Study information

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 English
Collaborating institutions
  • The Czech Academy of Sciences
  • Biofyzikální ústav AV ČR
Doctoral board and doctoral committees
Tuition fees
The studies are subject to tuition, fees are paid per academic year
€3,000
Find out more

Do you have any questions?
Send us an e-mail to

You are running an old browser version. We recommend updating your browser to its latest version.