Ponuka tém magisterských prác študijný program BIOCHÉMIA pre akademický rok 2020/2021

Veľkosť: px
Začať zobrazovať zo stránky:

Download "Ponuka tém magisterských prác študijný program BIOCHÉMIA pre akademický rok 2020/2021"

Prepis

1 Ponuka tém magisterských prác študijný program BIOCHÉMIA pre akademický rok 2020/2021 Zameranie: Všeobecná biochémia (VS) Klinická biochémia (KL) Pracovisko: Katedra biochémie PriF UK RNDr. Petra Čermáková, PhD. Názov témy 1: Alternatívne oxidázy Phytomonas serpens (VS) Anotácia: Phytomonas serpens je trypanozomatída parazitujúca v tkanivách rastlín Latinskej Ameriky a Karibiku. Jej dýchací reťazec tvoria iba komplexy I a II, ktoré prenášajú elektróny z redukovaných koenzýmov na ubichinón. Prenos elektrónov z ubichinónu na kyslík zabezpečuje alternatívna oxidáza (TAO). Okrem tohto enzýmu bol v P. serpens nájdený aj ďalší proteín označovaný ako alternatívna oxidáza 2 (AOX2). AOX2 však chýba charakteristický Fe-väzobný motív, jej podobnosť s TAO je menšia ako 20% a jej biologická aktivita je zatiaľ neobjasnená. Cieľom magisterskej práce bude vyradenie proteínu AOX2 v bunkách P. serpens a sledovanie tohto vyradenia na rast a respiráciu tejto trypanozomatídy a aktivitu vybraných mitochondriálnych enzýmov. doc. RNDr. Anton Horváth, CSc. Názov témy 1: Vplyv vyradenia expresie proteínov mitochondriálnych membrán na ich lipidové zloženie v T. brucei. (VS, KL) Anotácia: T. brucei je jednobunkový eukaryot spôsobujúci vážne ochorenia ľudí aj zvierat. Cieľom diplomovej práce je hľadať odpoveď na otázku, či vyradenie expresie vybraných proteínov vnútornej mitochondriálnej membrány v T. brucei pomocou RNA interferencie vyvolá zmeny v lipidovom zložení mitochondrií. Počas riešenia sa študent naučí celú škálu biochemických a molekulárno-biologických techník a kvalitatívne aj kvantitatívne vyhodnocovanie získaných dát. Originálne výsledky získané počas riešenia úlohy môžu byť perspektívne využité aj v boji proti spavej chorobe, ktorú T. brucei spôsobuje. Mgr. Stanislav Huszár, PhD. Názov témy 1: Štúdium funkcie a vlastností cytochróm bd oxidázy v dýchacom reťazci mykobaktérií. (VS) Anotácia: Dýchací reťazec baktérie Mycobacterium tuberculosis (pôvodca tuberkulózy u ľudí) získal v posledných rokoch veľkú pozornosť ako sľubný cieľ pre pôsobenie nových antituberkulotík. Súčasťou dýchacieho reťazca M. tuberculosis je aj cytochróm bd oxidáza. Ide o striktne prokaryotický membránový proteínový komplex, ktorý pravdepodobne umožňuje mykobaktériám adaptovať sa na zníženú koncentráciu kyslíka v okolitom prostredí. Takéto hypoxické prostredie, v ktorom M. tuberculosis dokáže perzistovať sa tvorí aj počas tuberkulóznej infekcie ako dôsledok imunitnej odpovede hostiteľa. Cytochróm bd oxidáza je v patogénnom kmeni M. tuberculosis H37Rv pravdepodobne kódovaná génmi cyda (rv1623c) a cydb (rv1622c). Hoci viacero štúdií dokazuje, že sú tieto gény dôležitými faktormi pre flexibilitu dýchacieho reťazca M. tuberculosis, doteraz nie sú dostupné biochemické dáta pre tento mykobakteriálny enzým. Cieľom diplomovej práce je štúdium vlastností mykobakteriálnej cytochróm bd oxidázy, jej nadprodukcia a izolácia, s cieľom priniesť biochemické poznatky, ktoré by podnietili vývoj a dizajn inhibítorov tohto doteraz neprebádaného a podceňovaného molekulárneho cieľa.

2 Boshoff, H.I.M. and Barry, C.E., Tuberculosis - Metabolism and respiration in the absence of growth. Nat. Rev. Microbiol. 2005, 3, Pethe, K., Bifani, P., Jang, J., Kang, S., Park, S., Ahn, S., Jiricek, J., Jung, J., Jeon, H.K., Cechetto, J., Christophe, T., Lee, H., Kempf, M., Jackson, M., Lenaerts, A.J., Pham, H., Jones, V., Seo, M.J., Kim, Y.M., et al., Discovery of Q203, a potent clinical candidate for the treatment of tuberculosis. Nat. Med. 2013, 19, Cook, G.M., Hards, K., Vilchèze, C., Hartman, T. and Berney, M., Energetics of Respiration and Oxidative Phosphorylation in Mycobacteria. Microbiol. Spectr. 2014, 2, Lu, P., Asseri, A.H., Kremer, M., Maaskant, J., Ummels, R., Lill, H. a Bald, D., The anti-mycobacterial activity of the cytochrome bcc inhibitor Q203 can be enhanced by small-molecule inhibition of cytochrome bd. Sci. Rep. 2018, 8, 1 7. Beites, T., O Brien, K., Tiwari, D., Engelhart, C.A., Walters, S., Andrews, J., Yang, H.J., Sutphen, M.L., Weiner, D.M., Dayao, E.K., Zimmerman, M., Prideaux, B., Desai, P. V., Masquelin, T., Via, L.E., Dartois, V., Boshoff, H.I., Barry, C.E., Ehrt, S., et al., Plasticity of the Mycobacterium tuberculosis respiratory chain and its impact on tuberculosis drug development. Nat. Commun. 2019, 10, Mascolo, L. and Bald, D., Cytochrome bd in Mycobacterium tuberculosis: A respiratory chain protein involved in the defense against antibacterials. Prog. Biophys. Mol. Biol (article in press). doc. RNDr. Jana Korduláková, PhD. Názov témy 1: Metabolizmus vybraných antituberkulotík v mykobaktériách. (VS, KL) Anotácia: Pôvodca tuberkulózy, baktéria Mycobacterium tuberculosis, produkuje niekoľko monooxygenáz, ktoré majú schopnosť modifikovať štruktúry viacerých antimykobakteriálnych inhibítorov, čím môžu zvýšiť, ale aj znížiť ich aktivitu. Medzi tieto enzýmy patria napríklad proteíny EthA, Rv0565c alebo MymA. Diplomová práca bude zameraná na štúdium proteínu MymA, pričom cieľom je charakterizácia katalytického pôsobenia tohto enzýmu na tioamidové a rifampicínové antibiotiká. Názov témy 2: Mechanizmus pôsobenia pretomanidu. (VS, KL) Anotácia: Pretomanid je antituberkulotikum, ktoré bolo v kombinácii s ďalšími antibiotikami v roku 2019 schválené na liečbu tuberkulózy spôsobenej mnohonásobne rezistentnými kmeňmi baktérie Mycobacterium tuberculosis. Toto antibiotikum je v mykobaktériách aktivované pôsobením nitroreduktázy Ddn, pričom bolo dokázané, že v anaeróbnych podmienkach sa z molekuly pretomanidu uvoľňuje NO, ktorý pôsobí baktericídne. Mechanizmus pôsobenia tohto antituberkulotika v replikujúcich sa mykobaktériách však nie je známy. Cieľom projektu bude charakterizácia účinku pretomanidu na biosyntézu vybraných biomakromolekúl v replikujúcich sa bunkách rôznych patogénnych, ako aj nepatogénnych mykobakteriálnych kmeňoch. RNDr. Marek Mentel, PhD. Názov témy 1: Vplyv možnej interakcie membránového proteínu Bxi1p s mitochondriálnym prenášačom anorganického fosfátu na prežívanie kvasinkových buniek. (VS) Anotácia: Kvasinkový proteín Bxi1p patrí do proteínovej rodiny TMBIM, ktorá by mohla zohrávať dôležitú úlohu v regulácii apoptózy. Otázne je, či Bxi1p potrebuje pre svoju funkciu regulátora apoptózy, ak ňou skutočne disponuje, funkčný mitochondriálny translokátor anorganického fosfátu. Odpoveď sa pokúšame nájsť pomocou heterológnej expresie pro- a protiapoptotických génov v rôznych kmeňoch kvasinky Saccharomyces cerevisiae s rozdielnou genetickou výbavou. doc. RNDr. Katarína Mikušová, DrSc. Názov témy 1: Štúdium mechanizmu pôsobenia zlúčenín s antimykobakteriálnymi účinkami. (VS,KL) Anotácia: Určenie mechanizmu pôsobenia perspektívnych antituberkulotík patrí ku kľúčovým predpokladom ich ďalšieho vývoja. Hoci sa zdá, že väčšina klasických, ako aj nových látok, zasahuje len niekoľko kritických metabolických dráh, doposiaľ neexistujú dostatočne efektívne

3 metódy na spoľahlivú identifikáciu ovplyvnených procesov. Zámerom projektu je vypracovať metodiky založené na metabolickom značení mykobakteriálnych kultúr, ktoré prispejú k stanoveniu molekulárneho cieľa nových inhibítorov. Ing. Martina Neboháčová, PhD. Názov témy 1: Analýza proteómu peroxizómov kvasiniek Candida parapsilosis. (VS, KL) Anotácia: Kvasinka Candida parapsilosis dokáže degradovať niektoré aromatické zlúčeniny pomocou 3-oxoadipátovej (3OAP) alebo gentisátovej (GP) metabolickej dráhy. Pri pri kultivácii na derivátoch aromátov bola pozorovaná zvýšená expresia génov, ktorých produkty úzko súvisia s metabolizmom a biogenézou peroxizómov. Diplomová práca je zameraná na frakcionáciu buniek kultivovaných za rôznych podmienok a komparatívnu analýzu proteómov peroxizómov s cieľom charakterizovať metabolické prepojenie 3OAP a GP s centrálnym metabolizmom buniek. Holesova,, Z.; Jakubkova, M;, Zavadiakova, I. ; Zeman, I. ; Tomaska, L. ; Nosek, J., Gentisate and 3-oxoadipate pathways in the yeast Candida parapsilosis: identification and functional analysis of the genes coding for 3-hydroxybenzoate 6-hydroxylase and 4-hydroxybenzoate 1-hydroxylase. Microbiology 2011, 157, doi: /mic Zeman,, I.; Neboháčová, M.; Gérecová, G.; Katonová, K.; Jánošíková, E.; Jakúbková, M.; Centárová, I.; Dunčková, I.; Tomaska, L.; Pryszcz, L.P.; Gabaldón, T.; Nosek, J., Mitochondrial Carriers Link the Catabolism of Hydroxyaromatic Compounds to the Central Metabolism in Candida parapsilosis. G3 (Bethesda) 2016, 6(12), doi: /g prof. RNDr. Jozef Nosek, DrSc. Názov témy 1: Komparatívna a funkčná analýza genómov nekonvenčných druhov kvasiniek. (VS) Anotácia: Nekonvenčné druhy kvasiniek predstavujú vhodné modelové organizmy pre štúdium atraktívnych biomedicínskych problémov. Projekt diplomovej práce bude zameraný na skúmanie vybraného biologického fenoménu prístupmi komparatívnej a funkčnej analýzy kvasinkových genómov. Dujon, B.A.; Louis, E.J., Genome Diversity and Evolution in the Budding Yeasts (Saccharomycotina). Genetics 2017, 206(2), Dujon, B., Yeast evolutionary genomics. Nature Reviews in Genetics 2010, 11(7), doc. Mgr. Peter Polčic, PhD. Názov témy 1: Analýza účinku nízkoteplotnej plazmy na bunky kvasiniek. (VS) Anotácia: Nízkoteplotná plazma, vznikajúca pri elektrických výbojoch ovplyvňuje živé bunky a môže spôsobovať až ich usmrtenie. Takúto plazmu je preto možné využiť na cielené zabíjanie buniek, napríklad na inaktiváciu mikroorganizmov pri sterilizácii, alebo na usmrcovanie poškodených buniek pri rôznych terapiách. Molekulárne mechanizmy pôsobenia plazmy na bunky však zostávajú málo pochopené. Cieľom diplomovej práce bude analyzovať poškodenia buniek spôsobené pôsobením plazmy a identifikovať ciele jej pôsobenia. Názov témy 2: Úloha proteínu Bxi1 v kvasinkách Saccharomyces cerevisiae. (VS) Anotácia: Kvasinkový proteín Bxi1 bol identifikovaný na základe podobnosti s cicavčími proteínmi regulujúcimi bunkovú smrť. Na základe fenotypov mutanta, ktorému tento proteín chýba, sa predpokladá, že by mohol hrať úlohu v regulácii odpovede buniek na stres v endoplazmatickom retikule (napr. hromadenie nesprávne zbalených proteínov) a tiež sa podieľať na regulácii metabolizmu prostredníctvom vápenatých iónov. V našom laboratóriu sme zistili, že fenotypy tohto mutanta sú veľmi kmeňovo špecifické. Cieľom práce bude, s využitím mutantov v rôznych kmeňoch kvasiniek S. cerevisiae, charakterizovať úlohu tohto proteínu.

4 Ing. Pavol Sulo, CSc. Názov témy 1: Nukleo-mitochondriálne interakcie v medzidruhových hybridoch. (VS) Anotácia: Hybridy s mtdna zo S. cerevisiae rastú dobre na pôde s neskvasiteľným zdrojom uhlíka pri zvýšenej teplote 37 C a veľmi zle, ak vôbec, pri nízkej teplote 10 C. V prípade hybridov s mtdna z príbuzných Saccharomyces je situácia opačná, rastú dobre na pôdach s nefermentovateľným zdrojom uhlíka pri nízkej teplote, ale nedokážu rásť pri zvýšenej teplote (37 C). mtdna tak v medzidruhových hybridoch determinuje teplotne senzitívny fenotyp. Nie je však jasné, ktoré mitochondriálne gény sú za tento efekt zodpovedné. Zámerom práce je využiť množstvo hybridov a cybridov s rekombinovanými mtdna a identifikovať zodpovedné gény. V prípade neúspechu ich nájsť pomocou rekombinácie mtdna, selekcie pri rôznych teplotách a sekvenovania kompletných mtdna genómov medzidruhových hybridov. Li, XC,. Peris D, Hittinger CT, Sia, EA, Fay JC. (2019) Mitochondria-encoded genes contribute to evolution of heat and cold tolerance in yeast. Sci. Adv. 5, eaav1848 Sulo, P., Szaboova, D., Bielik, P., Polakova, S., Soltys, K., Jatzova, K., et al. (2017). The evolutionary history of Saccharomyces species inferred from completed mitochondrial genomes and revision in the 'yeast mitochondrial genetic code'. DNA Res. 24, Jatzová K Mobilné mitochondriálne intróny a podstata speciácie kvasiniek. Dizertačná práca Názov témy 2: Diagnostika patogénov zodpovedných za chronické ochorenia. (VS, KL) Anotácia: Chronické choroby, ako sú kardiovaskulárne ochorenia a rakovina, sú hlavnými príčinami úmrtí na celom svete. Ochorenia kĺbov ako artritída alebo Parkinsonova či Alzheimerova choroba znižujú kvalitu života seniorov a na ich liečbu sú vynakladané ohromné prostriedky. V poslednom čase sa uvažuje, že chronické ochorenia by mohli byť vo všeobecnosti spôsobené akumuláciou a prežívaním patogénov (baktérií alebo vírusov) v erytrocytoch či leukocytoch. Slabinou týchto prác sú limity a hodnovernosť detekcie patogénov. Zámerom práce je vypracovať nested PCR test na identifikáciu dormantných foriem patogénov (Mycoplasma pneumoniae, Mycobacterium tuberculosis) u starších ľudí z rôznych zdrojov (krv, cievy, spútum, sliny stolica). Preukázať súvislosť ich výskytu s niektorými chronickými ochoreniami (artritída, ateroskleróza, gastritída atď.) Potgieter M., Bester J., Kell D. B., Pretorius E The dormant blood microbiome in chronic, inflammatory diseases. FEMS Microbiol Rev. 39: Gargano L. M., Hughes J. M Microbial origins of chronic diseases. Annu Rev Public Health. 35: Šeligová B, Lukáč Ľ, Bábelová M, Vávrová S, Sulo P. Diagnostic reliability of nested PCR depends on the primer design and threshold abundance of Helicobacter pylori in biopsy, stool, and saliva samples. Helicobacter. 2020;00:e https ://doi.org/ /hel Názov témy 3: Vývoj DNA diagnostiky na spoľahlivú a univerzálnu identifikáciu Helicobacter pylori. (VS, KL) Anotácia: Helicobacter pylori, spôsobuje väčšinou miernu gastritídu, u 10-20% žalúdočné vredy, u 1-2% adenokarcinóm žalúdka a u menej ako 1% malígne lymfómy žalúdka. Problémom v liečbe následkov infekcie H. pylori je spoľahlivá diagnostika. U nás v praxi sa uplatňuje najmä imunochromatografický test na antigén v stolici (SAT), v prípade biopsie histologické vyšetrenie spolu s rýchlym ureázovým testom (RUT), ktoré sú hradené poisťovňou. Vo svete sa viac využíva spoľahlivejší 13C ureázový dychový test ( 13 C UBT), hradený poisťovňou iba čiastočne. Pre nedostatočne špecifické primery sa univerzálne testy založené na polymerázovej reťazcovej reakcii (PCR) v identifikácii H. pylori doteraz nepresadili. Nám sa nedávno podarilo vyvinúť citlivé testy založené na nested PCR a vlastných primeroch, navrhnutých do variabilných oblastí úseku 16S rrna. Test pre amplifikáciu cca 450 bp úseku zo vzoriek biopsie je 4x citlivejší ako štandardné histologické vyšetrenie i RUT. Ešte citlivejšia je amplifikácia kratšieho úseku (121 bp), pomocou ktorej sa dá preukázať prítomnosť H. pylori v jednej tretine vzoriek stolice negatívnych na SAT. To znamená, že 33 pacientov zo 100 je u nás nesprávne diagnostikovaných a nie sú liečení antibiotikami. Sú odkázaní na dlhodobé užívanie inhibítorov protónovej pumpy a pravidelné návštevy lekára.

5 Vzhľadom na to, že nested PCR je extrémne citlivá je treba dodržiavať prísne pravidlá forenzného laboratória. Preto zámerom práce je zjednodušiť metódu, tak aby mohla prebiehať v jedinej skúmavke resp. prispôsobiť ju na real time PCR, tak aby sa dala použiť v praxi. Bábelová, M. (2014) Diagnostika patogénnej mikrobioty žalúdka a migréna? Diplomová práca, Univerzita Komenského v Bratislave, Prírodovedecká fakulta Šeligová, B. (2016) Neinvazívna DNA diagnostika Helicobacter pylori. Diplomová práca, Univerzita Komenského v Bratislave, Prírodovedecká fakulta Ciroková, T. (2018) práce Limity a hodnovernosť identifikácie Helicobacter pylori v praxi. Diplomová práca, Univerzita Komenského v Bratislave, Prírodovedecká fakulta Šeligová B, Lukáč Ľ, Bábelová M, Vávrová S, Sulo P. Diagnostic reliability of nested PCR depends on the primer design and threshold abundance of Helicobacter pylori in biopsy, stool, and saliva samples. Helicobacter. 2020;00:e https ://doi.org/ /hel RNDr. Ingrid Sveráková, PhD. Názov témy 1: Izolácia endosymbiotických baktérií z diploném. (VS) Anotácia:. U niektorých zástupcov skupiny Diplonemidae bola pozorovaná endosymbióza s jednou alebo viacerými baktériami. Izolácia týchto baktérií za natívnych podmienok bude dôležitá pre ich dalšie štúdium a pochopenie vzťahu endosymbiont hostiteľ. Cieľom diplomovej práce bude optimalizovať postup pre izoláciu bakteriálnych endosymbiontov z diploném. Tashyreva, D., Prokopchuk, G., Votýpka, J., Yabuki, A., Horák, A., Lukeš, J. (2018). Life Cycle, Ultrastructure, and Phylogeny of New Diplonemids and Their Endosymbiotic Bacteria. mbio, 9(2), e doc. RNDr. Igor Zeman, PhD. Názov témy 1: Transport aromatických látok cez plazmatickú membránu kvasiniek. (VS) Anotácia: Jedným z najdôležitejších predstaviteľov patogénnych kvasiniek rodu Candida je kvasinka Candida parapsilosis. Membránový transport patrí medzi esenciálne bunkové procesy. Transportéry konkrétnych metabolitov v C. parapsilosis sú do značnej miery neznáme alebo len čiastočne preskúmané. Cieľom práce je charakterizovať gény a proteíny, ktoré sú potrebné pre transport unikátnych rastových substrátov hydroxyderivátov benzénu a kyseliny benzoovej. Pracovisko: Neuroimunologický ústav SAV Ing. Ondrej Cehlár, PhD. Názov témy 1: Mechanizmus agregácie foriem tau proteínu spojených s Alzheimerovou chorobou. (VS, KL) Anotácia: Proteín tau je prirodzene neusporiadaný proteín a zohráva zásadnú úlohu v patogenéze Alzheimerovej choroby a iných tauopátií. Hoci proteín tau nenadobúda vo fyziologickom stave pevnú trojrozmernú štruktúru, v priebehu ochorení agreguje a vytvára usadeniny tvorené vláknami s pevnou trojrozmernou štruktúrou ich jadra. Mechanizmus patologickej premeny a agregácie tau proteínu je možné priblížiť sledovaním in vitro agregácie rôznych foriem tau proteínu. Pripravené agregované vzorky budú použité na NMR merania v pevnom stave a kryoelektrónovú mikroskopiu, čo umožní objasnenie ich štruktúr. Študent získa skúsenosti s rôznymi biochemickými a biofyzikálnymi metódami. Projekt bude riešený v rámci medzinárodného projektu. Názov témy 2: Hľadanie prechodných konformácií neuronálneho proteínu tau s medicínskym potenciálom. (VS, KL) Anotácia: Proteín tau zohrávajúci úlohu v patogenéze Alzheimerovej choroby patrí medzi prirodzene neusporiadané proteíny, ktoré vo fyziologickom stave nenadobúdajú na rozdiel od globulárnych proteínov pevnú trojrozmernú štruktúru. Vyskytujú sa ako súbor prechodných a

6 meniacich sa konformácií. Preto je náročné získavať informácie o štruktúrnych vlastnostiach proteínu tau. Cieľom práce bude pomocou metód štruktúrnej biológie ako röntgenová kryštalografia komplexov s väzobnými partnermi, NMR, kryo-elektrónová mikroskopia, metódy rozptylu svetla/žiarenia (DLS/SAXS) a in-silico modelovacích metód zisťovať informácie o relatívne stabilných globálnych a lokálnych konformačných stavoch proteínu tau, ktoré bude možné ďalej využiť pre dizajn inhibítorov jeho patologických funkcií. Študent získa skúsenosti s rôznymi biochemickými a biofyzikálnymi metódami. Projekt bude riešený v rámci medzinárodného projektu. MUDr. RNDr. Dominika Fričová, PhD. Názov témy 1: Úloha mitofágie v patológii Parkinsonovej choroby. (VS, KL) Anotácia: Parkinsovova choroba je druhé najčastejšie neurodegeneratívne ochorenie. Pri tomto ochorení dochádza k selektívnemu odumieraniu dopamínergných neurónov. Molekulárna príčina vzniku ochorenia však doposiaľ nie je objasnená. Niekoľko indícii z výskumu dedičných foriem Parkinsonovej choroby poukazuje na kľúčovú úlohu mitofágie, procesu selektívneho odstraňovania poškodených mitochondrií. Projekt diplomovej práce bude zameraný na adresovanie otázky o úlohe mitofágie v neuronálnych bunkových líniách ako aj vzorkách od pacientov s Parkinsonovou chorobou. Názov témy 2: Biomarkery v diagnostike Parkinsonovej choroby. (VS, KL) Anotácia: Biomarkery v diagnostike Parkinsonovej choroby Parkinsovova choroba je druhé najčastejšie neurodegeneratívne ochorenie. Pri tomto ochorení dochádza k selektívnemu odumieraniu dopamínergných neurónov. Diagnostika Parkinsovovej choroby sa momentálne opiera hlavne o prítomnosť charakteristických symptómov. Ale definitívnu diagnózu Parkinsonovej choroby potvrdzuje až pitva. Je tiež dôležité poznamenať, že symptómy sa u pacientov s Parkinsonovou chorobou objavujú až po odumretí približne 80% dopamínergných neurónov. Tento pokročilý stav ochorenia je následne aj jednou z príčin slabej odozvy na liečbu. Projekt diplomovej práce bude zameraný na hľadanie diagnostických markerov Parkinsonovej choroby nielen ako nástroja na potvrdenie diagnózy, ale aj ako potenciálnych ukazovateľov skorého štádia ochorenia. RNDr. Rostislav Škrabana, PhD. Názov témy 1: Štruktúrne a biofyzikálne aspekty interakcie laktoferínu s plazminogénom. (VS) Anotácia: Laktoferín je multifunkčný proteín z rodiny transferínov. Nachádza sa napr. v materskom mlieku alebo krvnej plazme, kde predstavuje dôležitý komponent prirodzenej ochrany organizmu proti infekciám, nádorovým ochoreniam či alergiám. Naše nedávne výsledky ukázali, že laktoferín viaže plazminogén zymogén plazmínu, čo je serínová proteáza zapojená do mnohých biochemických procesov. Laktoferín zohráva dôležitú úlohu pri regulácii plazmínu za patologických podmienok. Predmetom práce bude charakterizácia dynamiky molekuly laktoferínu a jeho interakcie s plazminogénom metódami štruktúrnej biológie a biofyziky. Študent získa zručnosti v technikách práce s proteínmi. Využívané metódy môžu zahŕňať röntgenovú kryštalografiu a NMR proteínov, stanovenie väzobných a aktivitných konštánt proteínov, biofyzikálnu charakterizáciu proteínov. Projekt je riešený v rámci medzinárodnej spolupráce. Názov témy 2: Štruktúrne motívy zapojené v regulácii patofyziologických funkcií neusporiadaných proteínov. (VS) Anotácia: Prirodzene neusporiadané proteíny predstavujú zatiaľ málo prebádanú oblasť proteómu, napriek tomu, že sú kľúčovými hráčmi mnohých fyziologických a patologických procesov. Ukazuje sa, že ich štruktúrne vlastnosti determinujú špecifické klastre aminokyselín. Na modelovom prípade neusporiadaného proteínu tau, ktorý je intímne zapojený do patogenézy Alzheimerovej

7 choroby a príbuzných tauopátií budeme cielene hľadať a štruktúrne charakterizovať motívy, zodpovedné za reguláciu jeho funkcie. Študentovi bude umožnené osvojenie experimentálnych a in silico metód biochémie, štruktúrnej biológie a biofyziky. V praktickej časti budeme využívať metódy röntgenovej kryštalografie a NMR proteínov, molekulového modelovania proteínov, bioinformatiky. Projekt je riešený v rámci medzinárodnej spolupráce. Pracovisko: Lekárska fakulta UK RNDr. Monika Ďurfinová, PhD. Názov témy 1: Vplyv imunoglukánu na oxidačný/antioxidačný status v sére u pacientov s chronickou obštrukčnou chorobou pľúc. (KL) Anotácia: Chronické obmedzenie prúdenia vzduchu (obštrukcia dýchacích ciest) je spôsobené abnormálnou zápalovou reakciou dýchacích ciest ako aj deštrukciou pľúcneho parenchýmu, pričom podiel oboch procesov je u jednotlivých pacientov odlišný. Pľúca denne nasajú asi litrov vzduchu, ktorý okrem kyslíka obsahuje množstvo patogénov, škodlivín alebo alergénov. Všetky tieto zložky majú potenciál indukovať oxidačný stres. Preto je dôležitá efektívna antioxidačná ochrana, ktorá v prípade zdravých buniek dostatočne eliminuje kyslíkové/dusíkové radikály. Táto rovnováha medzi prooxidačne a antioxidačne pôsobiacimi látkami môže byť veľmi ľahko narušená v prospech prooxidantov s príslušnými následkami na tkanivo či organizmus. Imunoglukan P4H je vzhľadom na rozsah a kvalitu klinických skúseností perspektívnym prípravkom, ktorý môže pri dlhodobej liečbe pomôcť ovplyvniť dysreguláciu imunitného systému u pacientov s CHOCHP, čo by sa malo prejaviť u cieľovej skupiny trpiacej častými infekčnými komplikáciami v znížení rizika ich výskytu/závažnosti. Cieľom diplomovej práce bude zhodnotiť účinok skúmaného prípravku na vybrané laboratórne ukazovatele: parametre oxidačného poškodenia lipidov, parametre oxidačného poškodenia proteínov, antioxidačnú kapacitu séra, pro-/proti-zápalové adipokíny u zaradených pacientov v troch časových intervaloch: 1) v deň kontrolného vyšetrenia pneumológom-ftizeológom, na ktorom skonštatuje ukončenie akútnej exacerbácie s následnou indikovanou 3 mesačnou suplementáciou Imunoglukanom P4H (200mg/deň), 2) po ukončenej suplementácii (3. mesiac) a 3) 3 mesiace po ukončení suplementácie. Domej W, Oettl K, Renner W. Oxidative stress and free radicals in COPD - implications and relevance for treatment. International Journal of COPD 2014, 9: Kluchová Z, Petrásová D, Joppa P, Dorková Z, Tkácová R. The association between oxidative stress and obstructive lung impairment in patients with COPD. Physiol Res 2007; 56 ( 1 ): 51 56

8 Pracovisko: Centrum biovied SAV, Ústav biochémie a genetiky živočíchov Mgr. Mária Balážová, PhD. Názov témy 1: Štúdium mitochondriálnych funkcií v závislosti od fosfolipidového zloženia membrán. (VS, KL) Anotácia: Mitochondriálne membrány reprezentujú vysoko špecializovanú funkčnú jednotku pozostávajúcu z dvoch rozdielnych lipidových dvojvrstiev. Špecifickými lipidmi týchto membrán sú kardiolipín a jeho prekurzor fosfatidylglycerol (PG). Pre bunkovú homeostázu kvasiniek Saccharomyces cerevisiae je okrem iného dôležité, aby bola hladina PG v ich membránach udržiavaná na nízkej úrovni. K takému stavu výrazne prispieva proteín Pgc1, ktorý vďaka fosfolipázovej aktivite typu C špecificky štiepi PG na diacylglycerol a glycerol-3-fosfát (Šimočková a kol., 2008). PG však nepredstavuje len prebytočnú molekulu, ktorú je potrebné odstrániť. Je veľmi dôležitý, pretože je medziproduktom a zároveň priamym prekurzorom mitochondriálneho kardiolipínu a za určitých podmienok ho dokonca nahrádza v niektorých jeho funkciách. Jeho vysoká akumulácia v mitochondriách má však negatívny vplyv na ich morfológiu a funkciu (Pokorná a kol., 2016) a vyžaduje sa jeho degradácia. Otázka úlohy Pgc1 vo fyziológii kvasiniek S. cerevisiae však zostáva stále otvorená. D. Kubalová, P. Káňovičová, P. Veselá, T. Awadová, V. Džugasová, G. Daum, J. Malínský, M. Balážová, The lipid droplet protein Pgc1 controls the subcellular distribution of phosphatidylglycerol, FEMS Yeast Res. (2019). L. Pokorná, P. Čermáková, A. Horváth, M.G. Baile, S.M. Claypool, P. Griač, J. Malínský, M. Balážová, Specific degradation of phosphatidylglycerol is necessary for proper mitochondrial morphology and function, Biochim. Biophys. Acta. (2015). RNDr. Peter Griač, CSc. Názov témy 1: Kvasinkové fosfatidylinozitol transferové proteíny a ich úloha v modelovej eukaryotickej bunke Saccharomyces cerevisiae. (VS) Anotácia: U kvasinky S. cerevisiae je popísaných 6 proteínov, ktoré dokážu prenášať fosfatidylinozitol (PI) medzi dvomi membránovými kompartmentami. Okrem PI dokážu tieto proteíny prenášať medzi membránami spravidla aj inú molekulu fosfatidylcholín, ergosterol alebo skvalén. V rámci diplomovej práce budeme skúmať, ako budú zmeny schopnosti prenosu jednotlivých lipidov vplývať na funkciu vybraného PI transferového proteínu. Využijeme pritom okrem biochemických metód aj metódy molekulárnej biológie a genetiky. Tripathy et al. (2019) Functional diversification of the chemical landscapes of yeast Sec14-like phosphatidylinositol transfer protein lipid-binding cavities. Journal of Biological Chemistry 294, Pevalová et al. (2019) Yeast phosphatidylinositol transfer protein Pdr17 does not require high affinity phosphatidylinositol binding for its cellular function. Biochimica Biophysica Acta 1864, Mgr. Roman Holič PhD. Názov témy 1: Charakterizácia distribúcie kyseliny punikovej v heterológnych kvasinkách Schizosaccharomyces pombe. (VS) Anotácia: Cieľom práce je identifikácia mechanizmov, ktoré vplývajú na distribúciu a akumuláciu biotechnologicky významnej mastnej kyseliny v heterológnych kvasinkách. Získané poznatky tak prispejú k objasneniu protirakovinových účinkov kyseliny punikovej a k identifikácii faktorov potrebných pre jej nadprodukciu v jednobunkových organizmoch. Holic R, Xu Y, Caldo KMP, Singer SD, Field CJ, Weselake RJ, Chen G., Bioactivity and biotechnological production of punicic acid. Appl Microbiol Biotechnol Apr;102(8): Garaiova M, Mietkiewska E, Weselake RJ, Holic R., Metabolic engineering of Schizosaccharomyces pombe to produce punicic acid, a conjugated fatty acid with nutraceutic properties. Appl Microbiol Biotechnol Nov;101(21):

9 Mgr. Martin Valachovič, PhD. Názov témy 1: Interakcia lipidového metabolizmu s bunkovou stenou u kvasiniek. (VS) Anotácia: Diplomant bude študovať vplyv bunkovej steny pri utilizácii cudzorodého sterolu v stresových podmienkach. Zaujímať ju/ho bude predovšetkým príjem cicavčieho cholesterolu a rastlinných sterolov - sitosterolu a stigmasterolu v podmienkach s narušenou syntézou natívneho ergosterolu vplyvom hypoxie alebo antimykotík. Napriek tomu, že sú známe kandidátne proteíny bunkovej steny, ktoré sa podieľajú na tomto procese a bunková stena je miesto prvého kontaktu je jej účasť pri utilizácii externého sterolu len veľmi málo preskúmaná. Diplomant bude skúmať schopnosť týchto proteínov viazať steroly a overí potenciálnu interakciu bunkovej steny s ostatnými bunkovými lipidmi. Pracovisko: Ústav molekulárnej biológie SAV RNDr. Renáta Nováková, CSc. Názov témy 1: Príprava nových biologicky aktívnych látok s terapeutickým účinkom génovými manipuláciami. (VS) Anotácia: Baktérie rodu Streptomyces sú dominantnými producentami sekundárnych metabolitov so širokým spektrom biologických aktivít. Gény pre tieto metabolity sú fyzicky zoskupené v tzv. biosyntetických génových klastroch. Zámerom diplomovej práce bude príprava a charakterizácia nových antibiotík a protinádorových látok manipuláciami génov sekundárnych metabolitov a metódami syntetickej biológie. Práca bude nadväzovať na naše predchádzajúce výsledky, kde sme stanovili genomickú sekvenciu nášho modelového kmeňa S. lavendulae subsp. lavendulae CCM 3239, ako aj jeho transkriptóm. Okrem charakterizovaného klastra pre unikátne antibiotikum auricín sme bioinformaticky identifikovali 30 génových klastrov pre potenciálne nové sekundárne metabolity, ktoré sú silentné pri laboratórnych podmienkach. Cieľom projektu bude aktivácia týchto génových klastrov integráciou silných promótorov pred gény pozitívnych dráhovošpecifických regulátorov, resp. pred biosyntetické operóny a charaterizácia indukovaných biologicky aktívnych látok. Štruktúra auricínu a organizácia jeho génového klastra v tomto organizme naznačila unikátny mechanizmus jeho biosyntézy. Cieľom projektu bude charakterizácia tejto biosyntézy a biologických vlastností pripravených medziproduktov auricínu. Rovnako cieľom projektu bude metódami génových maniplulácií a syntetickej biológie pripravovať nové arteficiálne génové klastre, pre nové a účinné biologicky aktívne látky. Matulova M, Feckova L, Novakova R, Mingyar E, Csolleiova D, Zduriencikova M, Sedlak J, Patoprsty V, Sasinkova V, Uhliarikova I, Sevcikova B, Rezuchova B, Homerova D, Kormanec, J: A structural analysis of the angucycline-like antibiotic auricin from Streptomyces lavendulae subsp. lavendulae CCM 3239 revealed its high similarity to griseusins. Antibiotics 8 (2019) 102 Kormanec J, Rezuchova B, Homerova D, Csolleiova D, Sevcikova B, Novakova R, Feckova L: Recent achievements in the generation of stable genome alterations/mutations in species of the genus Streptomyces. Appl. Microbiol. Biotechnol. 103 (2019) Busche T, Novakova R, Al'Dilaimi A, Homerova D, Feckova L, Rezuchova B, Mingyar E, Csolleiova D, Bekeova C, Winkler A, Sevcikova B, Kalinowski J, Kormanec J, Rückert C: Complete genome sequence of Streptomyces lavendulae subsp. lavendulae CCM 3239 (formerly "Streptomyces aureofaciens CCM 3239"), a producer of the angucycline-type antibiotic auricin. Genome Announc. 6 (2018) e Novakova R, Núñez LE, Homerova D, Knirschova R, Feckova L, Rezuchova B, Sevcikova B, Menéndez N, Morís F, Cortés J, Kormanec J: Increased Heterologous Production of the Antitumoral Polyketide Mithramycin A by Engineered Streptomyces lividans TK24 Strains. Appl. Microbiol. Biotechnol. 102 (2018) Kormanec, J., Novakova, R., Mingyar, E., Feckova, L.: Intriguing properties of the angucycline antibiotic auricin and complex regulation of its biosynthesis. Appl. Microbiol. Biotechnol. 98 (2014)