Genomika a proteomika

Doktorské studium v prezenční nebo kombinované formě.

Program je možné studovat pouze jednooborově.

Podat přihlášku

International applicants for doctoral study (Czech and Slovak Republics applicants NOT included)
Termín podání přihlášky do půlnoci 15. 12. 2024.

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

O doktorské studenty PřF MU se stará Oddělení pro doktorské studium, kvalitu, akademické záležitosti a internacionalizaci:

https://www.sci.muni.cz/student/phd

Na webové stránce oddělení najdete informace ke studiu:

  • formuláře (přihlášky k SDZ a ODP, různé žádosti aj.)
  • legislativa (odkazy na: SZŘ, Stip. řád MU, OD ke stipendijním programům PřF)
  • disertační práce (OD Pokyny k vypracování disertačních prací, šablony)
  • manuály a metodiky (návod pro ISP, studijní a výzkumné povinnosti v DSP apod.)
  • doktorské studijní programy (Doporučený průchod studiem, zkušební komise, přehled akreditovaných programů)
  • termíny SDZ a ODP
  • zápisy (potřebné informace pro zápis do dalšího semestru)
  • promoce

ale také úřední hodiny, kontakty, aktuality, informace k rozvoji dovedností a ke stipendiím.

Podrobné informace k zahraničním stážím najdete na této webové stránce:

https://www.sci.muni.cz/student/phd/rozvoj-dovednosti/stay-abroad

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

International applicants for doctoral study (Czech and Slovak Republics applicants NOT included)
— Termín podání přihlášky do půlnoci 15. 12. 2024

Průběh přijímacího řízení
Přijímací řízení probíhá formou ústní přijímací zkoušky, která má tři části:
1) odborná část spočívá v odborné diskuzi v oblastech spojených s tématem disertační práce (max. 100 bodů),
2) jazyková část – hodnocena je komunikace a znalost odborné angličtiny (max. 100 bodů),
3) formální kritéria (max. 100 bodů) - mezi formálními kritérii jsou posuzovány především výsledky předchozího studia nebo praxe (posuzovány na základě diplomu a doporučujícího dopisu).

Termín přijímací zkoušky
Pozvánka k přijímací zkoušce je uchazeči zpřístupněna nejméně 10 dní před termínem konání zkoušky skrze e-přihlášku.

Podmínky přijetí
Pro přijetí musí uchazeč získat minimálně 180 bodů, tedy min. 60 bodů v každé části.
Úspěšný uchazeč je informován o přijetí v e-přihlášce a následně obdrží pozvánku k zápisu.

Kapacita programu
Kapacita daného programu není pevně stanovena, studenti jsou přijímáni na základě rozhodnutí oborové rady po posouzení jejich předpokladů ke studiu a motivace.

Přijímací řízení do doktorských programů - akad.rok 2024/2025 (zahájení: jaro 2025)
— Termín podání přihlášky do půlnoci 30. 11. 2024

Průběh přijímacího řízení
Přijímací řízení probíhá formou ústní přijímací zkoušky, která má tři části:
1) odborná část spočívá v odborné diskuzi v oblastech spojených s tématem disertační práce (max. 100 bodů),
2) jazyková část – hodnocena je komunikace a znalost odborné angličtiny (max. 100 bodů),
3) formální kritéria (max. 100 bodů) - mezi formálními kritérii jsou posuzovány především výsledky předchozího studia nebo praxe (posuzovány na základě diplomu a doporučujícího dopisu) a finanční/projektové prostředky, které má školitel k dispozici pro studenta.

Termín přijímací zkoušky
Pozvánka k přijímací zkoušce je uchazeči zpřístupněna nejméně 10 dní před termínem konání zkoušky skrze e-přihlášku.

Podmínky přijetí
Pro přijetí musí uchazeč získat minimálně 180 bodů, tedy min. 60 bodů v každé části.
Úspěšný uchazeč je informován o přijetí v e-přihlášce a následně obdrží pozvánku k zápisu.

Kapacita programu
Kapacita daného programu není pevně stanovena, studenti jsou přijímáni na základě rozhodnutí oborové rady po posouzení jejich předpokladů ke studiu a motivace.

Termíny

2. 1. – 15. 12. 2024

Termín pro podání přihlášek

Podat přihlášku

Výzkumná zaměření dizertačních prací

Jednooborové studium

Analýza oprav toxických DNA-proteinových komplexů u huseníčku rolního
Školitel: doc. Mgr. Aleš Pečinka, Ph.D.

Cellular processes and external factors generate stress that can damage nuclear DNA. Proteins covalently bound to DNA represent a little-studied but serious type of DNA damage – DNA-protein crosslinks (DPCs). DPCs block transcription and DNA replication and therefore need to be repaired. We have developed a highly efficient genetic screen for the identification of genes involved in DPC repair. Using the candidates from this genetic screen, we aim to reconstruct molecular pathways protecting the plant genome against DPCs. This will help to understand an important mechanism ensuring plant fitness and fertility.

Poznámky

This work will be realized at the Institute of Experimental Botany of the Czech Academy of Sciences, Centre of Plant Structural and Functional Genomics in Olomouc.

Školitel

doc. Mgr. Aleš Pečinka, Ph.D.

Aplikace nádorových biomarkerů v diagnostice gynekologických prekanceróz
Školitel: MUDr. Milan Anton, CSc.

Téma zahrnuje dva studované okruhy:
A. Testování molekulárně biologických změn genomové DNA pocházející z děložní sliznice (normální, prekancerózy, nádoru) a z nebuněčné frakce periferní krve s cílem nalezení prognostického markeru.
Provedeme retrospektivní analýzu panelu molekulárně-genetických změn na základě analýzy vybraných mutací, změn počtu somatických kopií, mikrosatelitové nestability a metylace DNA u karcinomů a prekanceróz endometria
Následně ověříme prognostický význam vybraných molekulárně-biologických změn na klinickém souboru, tvořeném genomovou DNA z buněk získaných při výplachu dělohy a ctDNA z nebuněčné frakce periferní krve


B. Využití elektrodového biočipu v detekci lidského papilomaviru u prekanceróz děložního čípku s cílem vyvinout jednodušší a levnější technologii jako alternativu komerčních HPV testů
Projekt bude rozdělen do následujících okruhů:
1. výběr souboru, histologická analýza a validace komerčními HPV testy
2. příprava vhodných sond, výběr a optimalizace amplifikačních technik
3. zjednodušení a zrychlení testu a aplikace na klinický materiál.

Práce bude probíhat v moderně vybavených laboratořích RECAMO Masarykova onkologického ústavu. Napojení na grantové projekty zajištěno, možnost úvazku po domluvě se školitelem.

Školitel

MUDr. Milan Anton, CSc.

Bioelektrochemie v molekulární onkologii
Školitel: Mgr. Martin Bartošík, Ph.D.

Detection of tumor biomarkers is essential for early diagnostics of cancer, since it helps to decrease mortality and high cost associated with late treatment, and is also highly beneficial when monitoring response to therapy or possibility of relapse. In recent years, various analytical methods based on electrochemical (EC) or electrochemiluminescence (ECL) detection have been reported. These methods have a great potential to replace standard methods which are often expensive, time-consuming, and complicated; hence, there is an urgent need to develop an affordable, simple and rapid EC or ECL bioassays/biosensors for analysis of tumor biomarkers. The aim of this doctoral thesis is to develop and optimize bioassays for the detection of such biomarkers, mostly based on nucleic acids, i.e. DNA and RNA. Here is the list of selected topics anticipated to be studied in this doctoral thesis: (a) Analysis of DNA mutations in important oncogenes or tumor suppressor genes, implicated in cancer, (b) Analysis of upregulated non-coding RNAs, especially microRNAs and long non-coding RNAs, which play a major role in the carcinogenesis process, (c) Analysis of DNA methylation as an important epigenetic modification, (d) Application of novel amplification techniques for detection of ultralow levels of nucleic acids, (e) Determination of circulating nucleic acids in body fluids for non-invasive diagnostics, or (f) other similar topics depending on the laboratory needs. The developed bioassays will be applied to biological and clinical samples and validated with standard methods. The work will be carried out in the Laboratory of Bioelectrochemistry at RECAMO, which is a part of the Masaryk Memorial Cancer Institute.

Školitel

Mgr. Martin Bartošík, Ph.D.

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. A special attention is given to characterisation of telomerase components and interactors.
Further, we investigate epigenetic mechanisms in the regulation of gene expression, chromatin assembly, genome stability and telomere homeostasis. Biochemical, bioinformatic and molecular biology approaches are applied in this research. As model systems, we primarily use plants and plant cell cultures.
For more details, see our web pages: https://www.ceitec.eu/chromatin-molecular-complexes-jiri-fajkus/rg51

Školitel

prof. RNDr. Jiří Fajkus, CSc.

Diagnóza a prognóza nádorových onemocnění na základě proteinových glykosylací s využitím hmotnostní spektrometrie.
Školitel: RNDr. Erika Lattová, PhD.

Glycosylation as one of the major posttranslational modification (PTM) of proteins is involved in a wide range of fundamental molecular processes. Variations in oligosaccharide (glycan) structures have been also shown in association with different pathological events. Glycans are extraordinarily complex molecules and unlike other oligomers, they are synthesized through interaction with a complex biochemical environment comprising hundreds of glycosyltransferases. Consequently, glycans possess significant structural heterogeneity. In addition, proteins may carry several different glycans, displaying a wide range of site occupancy, which could dynamically change. These facts make investigation of oligosaccharides rather demanding and usually require the sequential employment of several approaches. On the other hand, the above-mentioned characteristics make glycans particularly attractive candidates in medical studies.
Although a number of methods have been developed for identification of glycans, the investigation of glycoconjugate structures and understanding their roles in living systems represents tremendous challenges in the field of proteomics. Mass spectrometry (MS) is one the most sensitive and fast technique for the analysis of biomolecules. The information gained by MS allows to assign putative monosaccharide structures present in detected glycans since the mass of a monosaccharide is measured with a high degree of accuracy. Moreover, tandem MS experiments enable more detailed information and in conjunction with oligosaccharide dissection using exoglycosidase enzyme arrays can provide structural analysis and confirm the types of linkages. Therefore, one of the crucial tasks of the thesis will be the investigation of glycosylation in association with pathological events employing MS based proteomic methodology. Experimental work will be performed in laboratories of RG and CF Proteomics, CEITEC, building E26.

Lattová E., Skřičková J., Hausnerová J., Frola L., Křen L., Zdráhal Z., Bryant J., Popovic M. Ihnátová I.:
N-Glycan profiling of lung adenocarcinoma in patients at different stages of disease
Mod. Pathol., 33 (6), 1146-1156 (2020)

Poznámky

It is necessary to contact Dr. Lattova (or prof. Zdrahal) for informal introduction of the topic before a formal application.

Školitel

RNDr. Erika Lattová, PhD.

Dopad homologní rekombinace na transkripci
Školitel: Mgr. Peter Kolesár, Ph.D.

Interestingly, we have recently observed a widespread link between homologous recombination (HR) and gene silencing. Though we now know that mutations of HR genes lead to upregulation of transcription of various genes in the S. pombe model organism, the underlying mechanisms remain largely unclear. In this research direction, we plan to investigate the relationship between HR and transcription in detail using molecular biology, bioinformatic, and biochemical approaches. We aim to determine where, when, and how the HR-dependent effect on transcription occurs. To reach this goal, we will use genome-wide NGS approaches, RT-qPCR, site-specific yeast assays, and map the involved interactions at the molecular level. Although this research aims to gain insight into the relationship between HR and gene silencing in fission yeast, the strong similarities between the key molecular mechanisms of S. pombe and humans make it highly likely that the identified processes are shared by both species and may be utilized in human therapy in the future.

Školitel

Mgr. Peter Kolesár, Ph.D.

Dynamika genomů u rostlin s různými reprodukčními strategiemi
Školitel: RNDr. Roman Hobza, Ph.D.

Plants employ a broad spectrum of reproductive strategies, ranging from asexual species to hermaphroditism and the presence of distinct sexes. This variety significantly impacts genome architecture. Our objective is to examine plant species with varying reproductive strategies and investigate their responses to e.g. environmental changes, encompassing both biotic and abiotic stresses. Furthermore, we aim to explore the relationship between reproductive modes and genome size, genome dynamics, and ploidy levels. Our research will utilize a wide array of cutting-edge techniques in both forward and reverse genomics, including advanced microscopy and bioinformatics analyses.

Školitel

RNDr. Roman Hobza, Ph.D.

Elektrochemické zkoumání biomedicínsky významných proteinů a jejich interakcí.
Školitel: RNDr. Veronika Ostatná, Ph.D.

Navrhovaný výzkum bude reagovat na potřeby současného pokroku v proteomice, glykomice a biomedicíně, který vyžaduje zavedení nových metod, které mohou přinést nové poznatky o proteinech a jejich komplexních systémech. Ve výzkumu chceme využít výhod vlastností elektrochemických přístupů k studiu proteinů a jejich komplexů na nabitých mezifázích. Plán výzkumu vychází ze současných výsledků práce v laboratoři Biofyzikální chemie a molekulární onkologie Biofyzikálního ústavu AV ČR. Budou navrženy a rozvíjeny nové elektrochemické přístupy studia biomedicínsky důležitých proteinů v komplexech s ligandy i peptidy a proteiny s cílem přispět ke stávajícím znalostem o dynamice proteinových komplexů na nabitých mezifázích. Z proteinů, budou zkoumány i glykoproteiny s cílem získání nových informací o proteinové a glykanové části intaktních a chemicky modifikovaných glykoproteinů.

Školitel

RNDr. Veronika Ostatná, Ph.D.

Genetické inženýrství nemodelových rostlin
Školitel: Ing. Vojtěch Hudzieczek, Ph.D.

Recent advances in plant genetic engineering allow precise modifications in desirable genomic region. These methodical approaches are currently employed by both basic researchers and applied biotechnologist to understand complex molecular mechanisms as well as to improve the traits of crop plants. While tools for genetic engineering, such as CRISPR/Cas9, are available for model organisms and most important economically important crops, there are still numerous plant species where precise genetic applications remain complicated or even unfeasible.

This research project will address the identification and overcoming the barriers for successful and high-throughput application of genetic engineering tools in non-model species (including Humulus lupulus, Lotus corniculatus, selected cereal crops etc).

Školitel

Ing. Vojtěch Hudzieczek, Ph.D.

Identification and Analysis of DNA Functional Elements Using Deep Neural Networks
Školitel: Mgr. Petr Šimeček, MSc., Ph.D.

We will utilize machine learning techniques such as deep neural networks to identify, analyze and interpret functional genomic segments.

The transcription and translation of genes can be crucially influenced by regulatory elements such as enhancers, silencers, insulators and tethering elements. Gene regulatory elements are possible drivers of many diseases, from leucemia to diabetes.

While those regulators are well mapped and annotated for human genome and some frequently used model organisms; the declining cost of DNA sequencing comes with new diverse genomic datasets for animals and plants where such annotations are not known. Unsupervised neural networks like autoencoders and supervised methods like transformers can take advantage of a vast amount of data and discover similarities and new insights without the need of hand-crafted features.

Because of the black-box nature of neural networks, the special care should be devoted to understanding the data and interpretability of the models.

Školitel

Mgr. Petr Šimeček, MSc., Ph.D.

Identification of novel molecular components involved in root directional growth.
Školitel: Tomasz Nodzynski, B.A., M.Sc., Ph.D.

Young seedlings when germinating have at least two key tropic responses to execute, that is reorient the shoot part toward the energy giving light and re-align the root with the gravity vector to be able to grow into the soil that contains moisture and vital minerals. In the case of the root there are more levels of developmental complexity to be taken into consideration as it grows into the mature root system. While the key principles of auxin role in gravitropism have been worked out, the fine-tuning of auxin transport as well as the interlink between auxin and modifications of gravitropic sensing are still not fully understood, and that knowledge gap we want to supplement with this project.
Within this project we plan to address the molecular mechanism(s) underlying the root directional growth as well as how gravitropic sensing is linked and also unlinked with auxin transport enabling main root and lateral roots gravitropism modifications. We will perform gravity sensing-based forward genetic screen to uncover novel molecular regulators involved in gravity perception and execution. Next we will map obtained mutants and characterize physiological and cellular phenotype of mutants and overexpression lines.

Školitel

Tomasz Nodzynski, B.A., M.Sc., Ph.D.

Interakce proteinů s DNA se zaměřením na DNA lokální struktury
Školitel: prof. 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.

Školitel

prof. Mgr. Václav Brázda, Ph.D.

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).

Školitel

doc. Mgr. Jan Paleček, Dr. rer. nat.

Kvalitativní a kvantitativní analýza vybraných druhů posttranslačních modifikací
Školitel: prof. RNDr. Zbyněk Zdráhal, Dr.

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 E26, UKB Bohunice), vybavených špičkovou instrumentací.

Poznámky

Před podáním přihlášky je nutno se neformálně seznámit s tématem, kontaktujte prof. Zbyňka Zdráhala.

Školitel

prof. RNDr. Zbyněk Zdráhal, Dr.

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, …).

Školitel

Mgr. Lukáš Tichý, Ph.D.

Myš s mutací Adar jako genetický model k pochopení role ADAR1 ve vrozené imunitě.
Školitel: prof. Mary Anne O'Connell, PhD.

The project will focus on studying the Adar mutant mice that lack the dsRNA RNA editing enzyme, Adar1. Adar null mutant mice die as embryos and embryonic lethality is rescued to live birth in Adar, Mavs double mutants that also lack a key innate immune sensor protein that is activated by unedited dsRNA. However, these double mutant mice die within a few weeks with massive intestinal cell death. To improve this rescue, we have crossed in mutations removing other innate immune sensors.
Adar, Mavs, Eif2ak2 triple mutant mice that also lacking the dsRNA-activated activated PKR sensor protein further improve the rescue, sixty percent of these triple mutant mice live beyond the first month and have apparently normal lifespans. The project is to cross in various other mutants to reduce cell death, such as Trp53 and Caspase11, to see if these extend survival of Adar, Mavs double mutants. We may cross in further mutations affecting sensors, such as the Z-RNA sensor protein ZBP, to see if there is further improvement in this rescue.
We also have another set of mouse strains starting from AdarE912A which expresses a deaminase-inactive mutant and shows mutant phenotypes similar to Adar null mutant but less severe. AdarE912A, Ifih1 double mutants lacking the Mda5 dsRNA sensor protein activating the Mavs signaling pathway are fully viable, with normal lifespans. However, we have discovered that small size and early death in of pups is merely delayed to the next generation in this strain; possibly the mothers have some inflammation that is harmful to their offspring. The student will examine these AdarE912A, Ifih1 second generation mutants to see if they have the same defects as first-generation Adar, Mavs double mutants.
Finally, another part of the project is to analyze the Adar mutant phenotypes in brain. In humans, ADAR mutants cause an encephalopathy called Aicardi Goutières Syndrome, which involves aberrant interferon expression and gives symptoms that mimic symptoms of congenital virus infection.

Školitel

prof. Mary Anne O'Connell, PhD.

Nádorová biologie
Školitel: doc. Mgr. Roman Hrstka, Ph.D.

Poznámky

Před podáním přihlášky je vhodné se seznámit s konkrétními tématy pro daný kalendářní rok. Kontakt: doc. Hrstka, MOÚ, Brno.

Školitel

doc. Mgr. Roman Hrstka, Ph.D.

Organizace chromozomů v interfázním rostlinném jádru
Školitel: prof. Mgr. Martin Lysák, Ph.D., DSc.

Jak jsou chromozomy organizovány a uspořádány v buněčném jádru? Něco málo víme, ale víc toho nevím, ani po více než 100 letech výzkumu v této oblasti. Disertační práce je zaměřena na analýzu konfigurace interfáznich chromozomů, jejich domén (např. centromery, telomery) a tzv. chromosome territories v jádrech rostlin se sekvenovým genomem z různých fylogenetických skupin. Cílem projektu je pochopení evolučních trendů a zákonitostí organizace chromatinu a chromozomů v interfázních jádrech rostlinných druhů. K zodpovězení těchto otázek budou využity metody molekulární cytogenomiky a imunocytologie (např. FISH, malování chromozomů oligo- malovacími sondami, protilátky proti kinetochorovým a CENH3 proteinům), a srovnávácí genomiky založené na celogenomovém sekvenování (např. kontaktní Hi-C a Pore-C interaktomy). Metodicky práce zahrnuje tři základní okruhy: (1) identifikace unverzálních a chromosomově-specifických DNA a proteinových sond s použitím sekvenovaných genomů, (2) lokalizace těchto sond na chromozomech a v interfázních jádrech (3D imuno/FISH), a (3) analýza a interpretace dostupných 3D genomických dat (sekvenované genomy) a jejich interpretační srovnání s cytogenomickými daty. Vzhledem k výzkumnému zaměření VS M. Lysáka lze předpokládat, že výše uvedené metodické přístupy budou preferenčně aplikovány u druhů čeledi Brassicaceae (brukovovité). Konzultant: Dr. S. Grob (IBMP Strasbourg).

Školitel

prof. Mgr. Martin Lysák, Ph.D., DSc.

Proteiny zapojené do regulace telomerických repeticí
Školitel: doc. Mgr. Petra Procházková Schrumpfová, Ph.D.

Telomeres are the physical ends of linear chromosomes that protect these ends against erroneous recognition as unrepaired chromosomal breaks and regulate the access to Telomerase, a reverse transcriptase that solves the problem terminal DNA loss in each cell cycle. Telomeric structures are known to be composed of short repetitive DNA sequences (telomeric repeats), histone octamers, and number of proteins that bind telomeric DNA, either directly or indirectly, and together, form the protein telomere cap.

Interestingly, telomeric repeats are not exclusively located at the chromosome ends, but they belong among cis-regulatory elements present in promoters of several genes. The distribution of short telomeric motifs (telo-boxes) within the genome is not random, and proteins associated with these telomeric repeats may serve as the epigenetic regulatory mechanisms facilitating metastable changes in gene activity.

The telomeric cap proteins of diverse organisms are less conserved than one might expect. In plants, knowledge of telomere-associated proteins associated with telomeres and regulation of access to telomerase complex is incomplete. The research aims to elucidate the roles of candidate proteins involved in telomerase biogenesis in plants. The outcomes contribute to the characterization of new telomere- or telomerase-associated proteins, complete our knowledge of telomerase assembly or telomere maintenance in plants. In addition, we would like to examine the regulatory factors associated with the telo-boxes present in promoters of the genes active during plant development.

Poznámky

Poznámky: Práce může být vypracována ve slovenštině či angličtině.

Školitel

doc. Mgr. Petra Procházková Schrumpfová, Ph.D.

Proteomický vhled do epigenetických regulací
Školitel: Mgr. Gabriela Lochmanová, Ph.D.

Histone sequence variants and their post-translational modifications (PTMs) are epigenetic marks that significantly influence a number of processes, including the cell cycle and protein interactions. The diversity of histones and the complexity of their modifications in amino acid sequences make histone characterization challenging. The aim of this research is to develop and refine methodologies for the characterization of histone variants and PTMs for mass spectrometry analysis, which will subsequently be used in projects focused on epigenetic regulation in plants, mammals and humans. Epigenetic changes in histones will be investigated in the context of proteome of related cellular signaling pathways.

Školitel

Mgr. Gabriela Lochmanová, Ph.D.

Rostlinné transposony a “genomová krajina”
Školitel: doc. RNDr. Eduard Kejnovský, CSc.

Genomy eukaryot nejsou neměnnými genetickými entitami. Zejména v poslední době se stále silněji ukazuje, že se jedná o velmi dynamické systémy, generátory vlastních přestaveb, schopné citlivě reagovat na změny prostředí. Většina eukaryotních genomů je z velké části tvořena opakujícími se úseky DNA, tzv. repeticemi. Mezi repetice patří i klíčoví hráči dynamiky genomů - transponovatelné elementy, tzv. transpozony, populárně označované jako „skákající geny“. Transpozony jsou rozptýleny po celém genomu. Přestože transpozony představují významnou část rostlinných genomů, jejich evoluční dynamika a vliv na fungování buňky začínají být teprve chápány.

V rámci navrhované dizertace budeme pomocí bioinformatických nástrojů i experimentů studovat různé aspekty života transpozonů v rostlinných genomech - jejich věk, strukturní rysy, vlny amplifikací, rozsah genové konverze a ektopické rekombinace stejně jako vliv těchto procesů na velikost genomů a účast při tvorbě centromer a formování 3D organizace interfázního jádra. Naše výsledky přispějí k pochopení struktury, funkce a evoluce transpozonů. Doktorská práce předpokládá zvládnutí širokého spektra metod molekulární biologie a genomiky a také řady bioinformatických nástrojů a rovněž práci s odbornou literaturou. Pro bioinformatické analýzy budou využita jak data z dostupných databází, tak i naše vlastní data pocházející ze sekvenování druhé generace (NGS). Student bude používat nejrůznější bioinformatické nástroje dostupné na internetu i vlastnoručně vytvořené. Výsledky analýz budou publikovány v kvalitních impaktovaných časopisech. Pro studenta nabízíme možnost pracovního úvazku. Projekt je financován Grantovou agenturou ČR.

Školitel

doc. RNDr. Eduard Kejnovský, CSc.

Strukturně-funkční vztahy telomer a telomeráz
Školitel: Mgr. Eva Sýkorová, CSc.

In brief, intracellular life of telomerase is linked to processes of telomerase biogenesis, action at telomeres and degradation. During these processes telomerase interacts with many protein partners that might be essential for particular steps. Highly dynamic nature of telomerase interactome causes difficulty in uncovering functions of telomerase partners that are important for telomerase and those unrelated to telomerase. Using classical experimental methods as well as genomics and proteomics approaches accompained with in silico analyses, we study structure-functional relationship of telomeres and telomerases.

Školitel

Mgr. Eva Sýkorová, CSc.

Study of the effect of metformin and empagliflozin on the expression of enzymes of energy metabolism in an in vitro model of the proximal tubule
Školitel: Mgr. Katarína Chalásová, Ph.D.

Diabetické onemocnění ledvin (DKD) je závažnou komplikací diabetes mellitus, s výrazným zaměřením výzkumu na buňky proximálního tubulu (PTEC), jejichž dysfunkce je klíčová v patogenezi DKD. Tyto buňky jsou zvláště citlivé na mitochondriální dysfunkci kvůli vysoké energetické potřebě. V léčbě DKD se významně prosazují nové terapeutické přístupy, především metformin a SGLT2 inhibitory jako empagliflozin, jež mají výrazný renoprotektivní efekt. Hlavním cílem této práce je zkoumání vlivu metforminu a empagliflozinu na proteinovou a genovou expresi enzymů energetického metabolismu v buňkách HK-2, reprezentujících PTEC, v normo a hyperglikemickém prostředí, pro hlubší porozumění jejich působení v kontextu DKD.

Školitel

Mgr. Katarína Chalásová, Ph.D.

Subcellular trafficking in plant survival
Školitel: Tomasz Nodzynski, B.A., M.Sc., Ph.D.

Endosomal trafficking is vital in plant development both in optimal and stress conditions. This regulated vesicle trafficking is necessary for membrane integrity preservation and therefore plant resistance to acute osmotic stress. We identified proteins differentially localized along the secretory pathway in response to stress indicating their role in cellular stress response. Characterization of those proteins will provide insights into the role of subcellular machinery in plant response to stress and might have potential applications to engineer stress resistant plants that might be curial regarding incoming climate changes.
The PhD student will perform the physiological and cellular phenotype analysis of mutants and overexpression lines. The admitted candidate will perform genetic and molecular biology studies, including in situ protein localization and life confocal imaging techniques. In parallel the student will continue with the characterization of isolated candidate genes interactors.

Školitel

Tomasz Nodzynski, B.A., M.Sc., Ph.D.

Uplatnění glykoproteomiky v diagnostice onkologických onemocnění
Školitel: prof. Ing. Lenka Hernychová, Ph.D.

Glykoproteomika je nově vznikající obor, který odhaluje souvislosti glykoforem proteinů s rozvojem onemocnění. V organismu je až 80% všech proteinů posttranslačně modifkovaných glykosylací ovlivňující mnoho biologických procesů. Struktura glykanů a místa glykosylace na proteinu mohou být různá, čímž vznikají proteoformy s různými funkcemi, které mohou aktivovat nebo inhibovat různé buněčné procesy. Oblast glykoproteomiky tedy odhaluje tyto složité vztahy, jejich souvislosti se zdravím a nemocemi a je tedy využívána pro identifikaci dalších biomarkerů v oblasti diagnostiky nejen onkologických onemocnění.
Cílem této práce bude využití klinického materiálu (sér pacientů s definovaným onkologickým onemocněních a zdravých dárců) pro identifikaci a label-free kvantifikaci změněných glykoforem vázaných na proteinech. K tomu budou využívané proteomické analýzy založené na měření hmotnostním spektrometrem Fusion Orbitrap (Thermo Fisher Scientific). Data budou hodnocena proteomickými programy (Byonic, Peaks, Proteome Discoverer) a pomocí pokročilých statistických nástrojů v programovacím jazyku R budou definované peptidy se specifickými glykany, které jsou významné pro danou skupinu pacientů. Následně bude pomocí strojového učení hodnoceno, zda dané glykoformy peptidů pomohou zlepšit diagnostiku nebo postup v léčby onemocnění.
Doporučená literatura: (1) Fang, K., Long, Q., Liao, Z. et al. Glycoproteomics revealed novel N-glycosylation biomarkers for early diagnosis of lung adenocarcinoma cancers. Clin Proteom 19, 43 (2022). https://doi.org/10.1186/s12014-022-09376-8, (2) Kim EH, Misek DE. Glycoproteomics-based identification of cancer biomarkers. Int J Proteomics. 2011; 2011:601937. https://doi.org/10.1155/2011/601937, (3) Pan, J., Hu, Y., Sun, S. et al. Glycoproteomics-based signatures for tumor subtyping and clinical outcome prediction of high-grade serous ovarian cancer. Nat Commun 11, 6139 (2020).
https://doi.org/10.1038/s41467-020-19976-3

Školitel

prof. Ing. Lenka Hernychová, Ph.D.

Vliv tepelného stresu na opravné mechanizmy rostlin
Školitel: Mgr. Martina Dvořáčková, Ph.D.

Heat stress is a worldwide environmental constraint for plants, impairing their growth and fertility and representing a compelling issue in agriculture. While short-term fluctuations of temperature may be tolerated, the long-term cultivation of plants at suboptimal conditions causes the systemic reaction with severe consequences on plant cellular physiology. Our research focuses on examining the DNA damage response in the model plant Arabidopsis thaliana, along with other alternative plant models, specifically assessing the immediate effects of heat stress on DNA damage factors. A key aspect of our study is observing the liquid-liquid phase separation that facilitates the assembly of DNA repair mechanisms during heat exposure. In addition to these reparative processes, we aim to explore changes induced by heat stress in the nuclear structure, chromatin remodeling, and the nuclear proteome. Our methodologies include traditional genetic, biochemical, and microscopy techniques, such as laser-microirradiation and live-cell imaging, which are crucial for in vivo observation of these reparative processes.

Školitel

Mgr. Martina Dvořáčková, Ph.D.

Školitelé

Informace o studiu

Zajišťuje Přírodovědecká fakulta
Typ studia doktorský
Forma prezenční ano
kombinovaná ano
distanční ne
Možnosti studia jednooborově ano
jednooborově se specializací ne
v kombinaci s jiným programem ne
Doba studia 4 roky
Vyučovací jazyk čeština
Spolupracující instituce
  • Akademie věd ČR
  • Biofyzikální ústav AV ČR
Oborová rada a oborové komise

Váháte? Máte otázku? Pošlete nám e-mail na

Zajímá vás obsah a podmínky studia programu Genomika a proteomika? Zeptejte se přímo konzultanta programu:

doc. Mgr. Jan Paleček, Dr. rer. nat.

Konzultant programu

e‑mail:

Používáte starou verzi internetového prohlížeče. Doporučujeme aktualizovat Váš prohlížeč na nejnovější verzi.