Genomika a proteomika

Podat přihlášku

Přijímací řízení do doktorských programů - akad.rok 2020/2021 (zahájení: podzim 2020)
Termín podání přihlášky do půlnoci 30. 4. 2020

Co se naučíte

Cílem programu Genomika a proteomika je připravovat špičkové odborníky v těchto vědních oborech. Absolventi získají rozsáhlé a hluboké vědomosti o struktuře a funkci genomu na všech základních úrovních živých soustav (tj. virový genom, genom bakterií, protozoí, hub a kvasinek, řas, vyšších rostlin, živočichů a podrobněji genom člověka). Prohloubí si znalosti a dovednosti v základních biologických disciplínách (především genetika, molekulární biologie, mikrobiologie, imunologie, biostatistika, fyziologie organismů), biochemii a proteomice (obecná biochemie, enzymologie, biochemické a proteomické metody) a biofyzice (biofyzikální metody).

Kromě teoretických principů daného oboru jsou studenti rovněž podrobně seznámeni s praktickým prováděním základních a pokročilých metod využívaných v jednotlivých disciplínách. Absolventi tohoto směru se uplatní především v základním a aplikovaném výzkumu zaměřeném na analýzu genomů, v bioinformatice (včetně aspektů evolučních), v oblasti molekulární medicíny (nádorová onemocnění, familiální a dědičné choroby, genové terapie), v oblasti genového inženýrství mikroroganismů, rostlin a živočichů, ve vývoji nových biotechnologií, ve farmakogenomice a při analýze proteomů jednotlivých skupin organismů, včetně člověka.

Praxe

Studenti provádí výzkum v laboratořích svých školitelů, kde získávají praktické dovednosti v dané oblasti zaměření. Praktické i teoretické zkušenosti si dále mohou rozšířit v rámci spolupráce s jinými laboratořemi (jak českými tak zahraničními).

Chcete vědět víc?

http://www.sci.muni.cz/cz/DoktorskeStudium/Prehled-programu-a-oboru/obor/Genomika-a-proteomika

Uplatnění absolventů

Absolventi doktorského studijního programu mohou získanou kvalifikaci uplatnit zejména ve výzkumných ústavech a pracovištích, jako vysokoškolští učitelé apod. Jsou oprávněni realizovat samostatnou vědeckou a výzkumnou činnost v oblasti základního i aplikovaného výzkumu se zaměřením na analýzu genomů, bioinformatiku, molekulární medicínu, genové inženýrství mikroroganismů, rostlin a živočichů, na vývoj nových biotechnologií, a při analýze proteomů jednotlivých skupin organismů. V širším smyslu jsou připraveni provádět všechny činnosti spojené s vědeckou prací, tzn. zabývat se koncepčními otázkami, vědecko-organizační činností a také výukou.

Podmínky přijetí

Části přijímací zkoušky a jejich bodové ohodnocení: 1. odborné znalosti - max. 100 bodů. 2. jazykové znalosti - max. 100 bodů. 3. formální kritéria - max. 100 bodů. Pro přijetí musí uchazeč získat min. 180 z celkových max. 300 bodů (tj. min. 60 bodů za každou část). Mezi formálními kritérii jsou posuzovány především výsledky předchozího studia nebo praxe (posuzovány na základě diplomu a doporučujícího dopisu)

Kritéria hodnocení

Žádné informace nejsou k dispozici

Termíny

1. 1. – 30. 4. 2020

Termín pro podání přihlášek

Podat přihlášku

Školitelé a výzkumná zaměření dizertačních prací

Školitelé

Součástí přihlášky je jméno předpokládaného školitele. Školitele si vyhledejte podle profilového zaměření ze seznamu školitelů a konzultujte s ním jeho potenciální školitelství a návrh projektu.

Výzkumná zaměření dizertačních prací

Jednooborové studium

Biologie telomer

Školitel: prof. RNDr. Jiří Fajkus, CSc.

This research direction includes the structure, evolution and maintenance of telomeres and their roles in chromosome stability, DNA repair and plant speciation
Further we investigate epigenetic mechanisms in the regulation of gene expression, chromatin assembly, genome stability and telomere homeostasis.
For more details, see our web pages: https://www.ceitec.eu/chromatin-molecular-complexes-jiri-fajkus/rg51

Identifikace a kvantifikace N-glykoproteinů v sérech a tkáních pacientů s onkologickým onemocněním

Školitel: prof. Ing. Lenka Hernychová, Ph.D.

Je známo, že změny glykanových struktur na povrchu nádorových buněk ovlivňují proliferaci, adhezi, migraci i buněčnou signalizaci. Strukturně změněné N-glykany (zvýšená fukosylace, sialylace nebo přítomnost komplexních rozvětvených struktur) byly detekovány v sérech a nádorových tkáních pacientů s různými typy nádorů. Proto glykoproteiny i jejich glykanové části jsou atraktivními markery vhodnými pro diagnostiku onkologických onemocnění.
Cílem dizertační práce bude podílet se na vývoji metod izolace glykoproteinů ze sér a tkání pacientů s nádorem vaječníků nebo nádorem prsu s využitím hydrazidové chemie nebo lektinové chromatografie. Analýza připravených vzorků na hmotnostních spektrometrech, hodnocení dat, selekce markerů a jejich diskuze s dostupnou literaturou.

Doporučená literatura
Zhang H, Li XJ, Martin DB, Aebersold R. Identification and quantification of N-linked glycoproteins using hydrazide chemistry, stable isotope labeling and mass spectrometry. Nat Biotechnol. 2003 Jun;21(6):660-6. PMID:12754519

Hernychová L, Uhrík L, Nenutil R, Novotný MV. Glycoproteins in the Sera of Oncological Patients. Klin Onkol. 2019 Fall;32(Supplementum 3):39-45. PMID:31627705

Interakce proteinů s DNA se zaměřením na DNA lokální struktury

Školitel: doc. Mgr. Václav Brázda, Ph.D.

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 [1] or G-quadruplex binding properties [2]. Contemporary we have developed easy accessible web tools for analyses of inverted repeats [3] and G-quadruplexes[4] and we have analyzed the presence of inverted repeats and G-quadruplexes in various genomic datasets, such as all sequences mitochondrial genomes [5], all bacterial genomes [6], in S.cerevisiae (in review), 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.

Komplexy chránící strukturu chromosomů (SMC)

Školitel: doc. Mgr. Jan Paleček, Dr. rer. nat.

Our lab is interested in the chromatin structure and dynamics. The chromatin structure must be not only maintained through the cell cycle, but also dynamically modulated during processes like mitosis and replication. Amongst the chromatin-associated complexes, the SMC (Structural Maintenance of Chromosomes) complexes play the central role. Two of them, Cohesin and Condensin, facilitate chromosome segregation and condensation, respectively. Third, the most enigmatic SMC5/6 complex is involved in the DNA damage repair and replication restart, however its essential chromatin-modulating function is still unclear. Our laboratory focuses on the SMC5/6 architecture and functions using state-of-the-art structural biology approaches and various molecular biology tools. For further details please refer to our website (http://www.ncbr.muni.cz/SPEC/) and our publications (https://orcid.org/0000-0002-6223-5169).

Kvalitativní a kvantitativní analýza vybraných druhů posttranslačních modifikací

Školitel: prof. RNDr. Zbyněk Zdráhal, Dr.

V rámci mého doktorského studia bych se chtěla věnovat analýze posttranslačních modifikací (PTM). Posttranslační modifikace (PTM) významně ovlivňují regulaci buněčných procesů. V současné době je známo více než 400 druhů. Analýza PTM je poměrně složitý proces, jelikož neexistuje jedna univerzální metoda, která by byla schopná detekovat všechny druhy PTM současně, a zpravidla je nutno použít pro každý druh modifikace individuální postup přípravy vzorku, resp. metodu analýzy. Navíc modifikovaných forem proteinů je v rámci proteomu kvantitativně řádově méně než odpovídajících nemodifikovaných proteinů, což také znesnadňuje jejich detekci.

Cílem disertační práce bude vývoj a optimalizace souboru metod pro kvalitativní a kvantitativní charakterizaci vybraných typů posttranslačních modifikací hmotnostní spektrometrií a aplikace těchto metod v rámci řešení probíhajících projektů.

Experimentální část bude probíhat v laboratořích VS/CL Proteomika, CEITEC-MU (budova A26, UKB Bohunice), vybavených špičkovou instrumentací.

Mechanismy účinku genetických variant LDL receptoru

Školitel: Mgr. Lukáš Tichý, Ph.D.

Our workgroup is interested in molecular basis of severe dyslipidemias in human. The most common of dyslipidemias is familial hypercholesterolemia (FH). The frequency of FH in most populations is about 1/200, and so it is possible to predict that about 50,000 people could be affected in the Czech Republic. The clinical phenotype of FH is caused predominantly by mutations in the LDLR gene. LDLR mutations have been reported along the whole length of the gene. Our workgroup focuses on functional assays of LDLR mutations. For further details please refer to our publications (PMIDs: 27175606, 20663204, 28379029, …).

Mechanizmy nemutační inaktivace proteinu p53 v lidských nádorech

Školitel: prof. Ing. Lenka Hernychová, Ph.D.

Přestože v 50 % případů rakoviny je zachována wild type forma proteinu p53, je jeho funkce
často omezená. Navzdory mnoha dostupným informacím o p53, mechanismy vedoucí k této
inaktivaci nejsou zcela známé. V rámci disertační práce budou přezkoumány možné mechanizmy podílející se na této inaktivaci: A) z pohledu hlavních negativních regulátorů p53 (protein HDM2 a HDMX) a jejich protein-protein a protein-RNA interakcí; B) z pohledu vazby p53 k cílovým genům a vlivu specifické a nespecifické vazby; C) z pohledu identifikace dalších genů, které se mohou podílet na regulaci dráhy p53.
Budou využity metody jako CRISPR-CAS9, CHIP-SEQ, hydrogen-deuterium exchange s hmotnostní spektrometrií, fluorescenční mikroskopie, purifikace proteinů a jejich následná biochemická charakterizace ai.
Práce bude probíhat na moderně vybaveném pracovišti RECAMO na Masarykově onkologickém ústavu.

Literatura:
Haronikova, L., Olivares-Illana, V., Wang, L., Karakostis, K., Chen, S. and Fahraeus, R. (2019) The p53 mRNA: an integral part of the cellular stress response. Nucleic Acids Res, 47, 3257-3271
Uhrik, L., Wang, L., Haronikova, L., Medina-Medina, I., Rebolloso-Gomez, Y., Chen, S., Vojtesek, B., Fahraeus, R., Hernychova, L. and Olivares-Illana, V. (2019) Allosteric changes in HDM2 by the ATM phosphomimetic S395D mutation: implications on HDM2 function. Biochem J, 476, 3401-3411.
Haronikova, L., Vojtesek, B. (2018) Proteíny HDM2 a HDMX v ľudských nádoroch. Klin Onkol, 31(Suppl 2): 63-70.

Modelování vazebných pravidel malých RNA pomocí Machine learningu

Školitel: Panagiotis Alexiou, PhD

Small RNAs (miRNAs, piRNAs) bind their targets in a sequence and structure dependent manner. The rules of binding for each category of small RNAs have been studied for a long time, but have not to date been clearly identified.

New technological advancements in the fields of Sequencing have allowed the production of 'chimeric' reads that contain both the small RNA and a part of the binding site sequence. Using these type of datasets we can, for the first time, have an unbiased prediction of where small RNAs bind on their targets.

Deep Learning is a field of Machine Learning that has shown great advances in the past decade by using Deep Neural Networks to model complex datasets. In the field of Genomics, it is being increasingly used to identify RNA binding protein sites, Transcription Factor Binding Sites etc.

We will utilize Deep Learning techniques and NGS datasets of small RNA binding to model and interpret the rules of small RNA binding to their targets.

Poškození a oprava DNA v kancerogenezi a léčbě rakoviny

Školitel: RNDr. Martin Falk, Ph.D.

The research is oriented towards exploring the mechanisms of DNA damage and repair upon cell irradiation with different types of ionizing radiation. DNA is permanently damaged by intracellular processes and environmental factors. DNA repair mechanisms therefore belong to fundamental cellular processes enabling the existence of life. Ionizing radiation is a potent DNA damager, known for its ability to both cause and treat cancer. Different types of ionizing radiation generate different types of DNA damage at the micro- and nanoscales, which has significant impact on the repair mechanism and repairability of DNA damage. The research will focus on finding the relationship between the parameters of ionizing radiation, irradiation regimen, micro- and nanostructure of DNA double strand breaks, selection of repair pathways, repair efficiency and cell survival. The topic is very actual in the context of cancer genesis, radiotherapy improvement (proton and ion beam cancer therapy) and space exploration. Planned work counts with involvement of advanced cell biology and radiobiological methods, as for instance cell irradiation on particle accelerators and single molecule localization microscopy (SMLM, in cooperation with Kirchhoff Institute for Physics, Heidelberg, Germany). Concerning radiotherapy, ionizing radiation is some of the most potent tools to treat cancer. However, it suffers from lack of tumor cell killing selectivity. Moreover, many tumors are resistant to current radiation approaches or develop this resistance during the treatment. It is therefore of the utmost importance to find new strategies of how to overcome tumor cell radioresistance and/or protect normal cells from deleterious radiation effects. One of these strategies could be combination of radiotherapy with immunotherapy as for instance blockade of immune checkpoints. The idea behind this strategy is that irradiation could de-mask tumors for immunotherapy and immunotherapy could enhance tumor cell killing by radiation. The relationship between radiotherapy and immunotherapy upon different conditions (irradiation schemes, tumor hypoxia, etc.) will be studied by the means standard and advanced cell biology methods (for instance flow-cytometry, confocal microscopy, single molecule localization microscopy, SMLM, in cooperation with Kirchhoff Institute for Physics, Heidelberg, Germany, etc.).

Proteiny zapojené do regulace rostlinných telomer

Školitel: Mgr. Petra Procházková Schrumpfová, Ph.D.

Stable telomere maintenance is important from the perspective of cell ageing or organism senescence. Telomeres are bound by several proteins that protect chromosome ends from aberrant activation of DNA damage response and regulate access to Telomerase - the reverse transcritase that elongates the telomeres. In plants, knowledge of proteins associated with telomeres and regulation of access to telomerase complex is incomplete.
 
The research aims to elucidate roles of candidate proteins involved in telomerase biogenesis in plants. The outcomes contribute to the characterization of new telomerase associated proteins, complete our understanding of telomerase assembly or telomere maintenance in plants.

Informace o studiu

Zajišťuje Přírodovědecká fakulta
Typ studia doktorský
Forma prezenční ano
kombinovaná ano
Možnosti studia jednooborově ano
jednooborově se specializací ne
v kombinaci s jiným programem ne
Doba studia 4 roky
Vyučovací jazyk čeština
Oborová rada a oborové komise

Váháte?
Máte otázku?

Nechte si poradit v diskusním fóru Masarykovy univerzity

Diskusní fórum MUNI


Nebo nám pošlete e-mail na