Rámcová témata disertačních prací na FPBT podle oborů
s počátkem řešení v akademickém roce 2015/2016
Doktorský studijní program: P2836 Biochemie a biotechnologie
Obor: 2810V001 Biotechnologie
Ústav biotechnologie
Využití netradičních mikroorganismů při výrobě piva
Školitel: doc. Ing. Tomáš Brányik, Ph.D.
Školitel specialista: Ing. Marcel Karabín, Ph.D.
Zvyšující se tržní konkurence vede pivovary k rozšiřování nabízeného sortimentu. Jednou z možností
vývoje nových produktů je využití netradičních mikroorganismů v celém procesu fermentace. Jednou
skupinou takových mikroorganismů jsou probiotika, prospěšná pro lidské zdraví, typicky v oblasti
zvyšování imunity a udržování rovnováhy střevní mikroflóry. Cílem projektu bude získat soubor
mikroorganismů s probiotickými vlastnostmi se schopností zkvašovat pivovarskou mladinu a/nebo
snášet prostředí tradičního i nealkoholického piva bez snížení životaschopnosti. Dále bude studována
fermentační kapacita vybraných mikroorganismů, tvorba senzoricky aktivních látek a vliv přítomnosti
netradičních mikroorganismů na koloidní a chuťovou stabilitu produktů.
Vliv nanočástic kovů a jejich oxidů na populace mikroorganismů.
Školitel: prof. Ing. Alena Čejková, CSc.
Studium interakcí nanočástic s biologickými systémy představuje perspektivní strategii, umožňující
získání nových poznatků, které se mohou uplatnit v různých vědních oborech. Vzhledem ke své malé
velikosti a velké reakční ploše nanočástice kovů a jejich oxidů disponují značnou chemickou a
biologickou aktivitou. Práce bude zaměřena na sledování vlivu vybraných nanočástic na prokaryotní a
eukaryotní buňky za různých podmínek vnějšího prostředí.
Optimalizace provozních podmínek bioreaktoru pro zpracování horkých odpadních plynů
Školitel: doc. Ing. Martin Halecký, Ph.D.
Biofiltry pracující za vyšších provozních teplot (nad 60 °C) představují vhodné řešení pro čištění
odpadního vzduchu z provozů, jako jsou pražírny, výrobny suchých krmiv nebo výrobny plastů.
Termofilní biofiltrace má oproti běžně používané řadu specifik a v současné době existuje pouze
limitované množství odborných studií na toto téma. Předmětem řešení disertační práce bude
optimalizace provozních parametrů termofilního bioreaktoru v poloprovozních podmínkách včetně
hodnocení vlivu fluktuace vstupních parametrů na kvalitativní i kvantitativní změny mikrobiální
populace a na provozní parametry reaktoru. Výsledky práce budou využity pro finální optimalizaci
zařízení určeného pro průmyslové použití.
Charakterizace a použití termofilních mikroorganismů při čištění horkých odpadních plynů
Školitel: doc. Ing. Martin Halecký, Ph.D.
Vyžití termofilních mikroorganismů v technologiích pro ochranu životního prostředí je velmi
sporadické, přestože je to pro zpracování horkých odpadních médií vhodná volba. Cílem práce je
izolace a následný výběr vhodných mikroorganismů schopných degradovat těkavé organické látky z
odpadního vzduchu při vysokých teplotách (nad 60 °C) v bioreaktoru. Hodnocení vybraných
mikroorganismů bude zahrnovat morfologický a základní biochemický popis, nároky na prostředí a
dále popis biochemické přeměny vybrané skupiny polutantů, meziproduktů a produktů a
mechanismus těchto reakcí. Poznatky budou směřovat k aplikaci termofilních mikroorganismů v
poloprovozním termofilním bioreaktoru.
Interakce mikroorganismů ve vícedruhových biofilmech
Školitel: prof. Ing. Jan Masák, CSc.
Mikroorganismy obvykle preferují život v biofilmu, ve kterém se vyskytují buňky zcela odlišného
fenotypu ve srovnání s buňkami v planktonní populaci. Změna fenotypu je řízena rozsáhlou škálou
regulačních mechanismů využívajících signálních molekul produkovaných samotnými
mikroorganismy. Specifita, či universalita signálních molekul produkovaných jednotlivými taxony je
do značné míry zodpovědná za konkrétní podobu a vlastnosti vícedruhového biofilmu. Předmětem
tématu doktorské práce je hlubší poznání uvedených vztahů a jejich využití jako nástroje regulace
kolonizace biotických či abiotických povrchů patogenními mikroorganismy.
Modulace systému quorum sensing ve vztahu k tvorbě biofilmu
Školitel: prof. Ing. Jan Masák, CSc.
Systém quorum sensing (QS) je pokládán za jeden z klíčových regulačních mechanismů účastnících se
tvorby mikrobních biofilmů. Aktuální koncentrace signálních molekul, zapojených do tohoto systému,
je přímo závislá na podmínkách okolního prostředí, ve kterém populace roste. Interference signálních
molekul se strukturně podobnými látkami představuje další faktor, který může modulovat QS.
Předmětem tématu disertace je nalezení nástrojů, které účinně ovlivní aktivitu QS způsobem, který
povede k potlačení tvorby biofilmu, či jeho eradikaci a to zejména u mikroorganismů způsobujících
infekční onemocnění.
Mikrobiální produkce kyseliny jantarové
Školitel: doc. Dr. Ing. Petra Patáková
Kyselina jantarová, která je v současnosti žádána jako surovina pro výrobu plastů, rozpouštědel,
povrchově aktivních látek nebo léčiv, může být získávána kromě chemické výroby také bakteriální
fermentací při simultánní spotřebě oxidu uhličitého. Práce bude zaměřena na optimalizaci
produkčních podmínek (složení fermentačního média, teplota, pH, přítomnost CO2, uspořádání
procesu) pro vybrané kmeny, např. Actinobacillus succinogenes, s využitím statistických metod (např.
RSM-response surface methodology). Dále budou testovány různé způsoby izolace kyseliny jantarové
z fermentačního média.
Komplexní zpracování zemědělských odpadů pro produkci organických kyselin
Školitel: doc. Dr. Ing. Petra Patáková
Práce bude zaměřena na zpracování různých typů zemědělských odpadů jak z rostlinné tak ze
živočišné výroby na mikrobiálně využitelný substrát. Cílem formulace tohoto substrátu bude využít
kombinaci různých typů odpadu jako zdrojů nejen uhlíku ale i dusíku, fosforu a dalších látek
s minimálním přídavkem čistých chemikálií. Z tohoto substrátu budou produkovány organické
kyseliny, zejména kyselina mléčná a jantarová s využitím vhodných mikrobiálních producentů
(mléčné bakterie, bachorové bakterie). Důraz bude kladen na vývoj udržitelného a
konkurenceschopného procesu, využívajícího obtížně využitelné odpady s minimálním dopadem na
životní prostředí.
Doktorský studijní program: P1417 Chemie
Obor: 1406V002 Biochemie
Ústav biochemie a mikrobiologie
Testování biologických aktivit extraktů transgenních a netransgenních rostlin
Školitel: Prof. Ing. Tomáš Macek, CSc.
Školitel specialista: Ing. Jitka Viktorová, Ph.D.
Obavy z používání a konzumace geneticky modifikovaných potravin jsou i po 32 letech od přípravy
první transgenní rostliny stále aktuálním tématem. Tato práce bude proto zaměřena na porovnání
biologických aktivit extraktů z různých druhů transgenních a netransgenních rostlin. Zejména bude
testována jejich toxicita vůči lidským tkáňovým buňkám a dále jejich možné pozitivní dopady, např.
protinádorové účinky či antimikrobiální aktivity.
Úloha fosfolipidové signalizace v odpovědi rostlin Arabidopsis thaliana na solný stres
Školitel: doc. Dr. Ing. Zuzana Novotná
Školitel specialista: RNDr. Jan Martinec, CSc.
Fosfolipasy jsou enzymy katalyzující hydrolýzu membránových fosfolipidů za vzniku signálních
molekul: jako jsou diacylglycerol nebo kyselina fosfatidová a volné polární skupiny. Fosfolipasy jsou
aktivovány během odpovědí rostlin na biotické a abiotické stresory a účastní se mnoha buněčných
pochodů, jako jsou např. remodelace a degradace membrán, vezikulární transport, přestavba
cytoskeletu. Na rozdíl od živočichů a kvasinek mají rostliny mnohem početnější a rozmanitější rodiny
fosfolipas. Chlad, zasolení a sucho patří mezi hlavní abiotické stresory, které negativně ovlivňují růst a
tím i produktivitu rostlin. Práce bude zaměřena na studium molekulárního mechanismu působení
solného stresu v souvislosti se signálními drahami kyseliny fosfatidové a diacylglycerolu.
Doktorský studijní program: P1528 Mikrobiologie
Obor: 1510V001 Mikrobiologie
Ústav biochemie a mikrobiologie
Studium exprese genů podílejících se na tvorbě biofilmu Staphylococcus aureus
Školitel: prof. Ing. Kateřina Demnerová, CSc.
Školitel specialista: Ing. Kamila Zdeňková, Ph.D.
Staphylococcus aureus je jedním z nejčastějších patogenů, které způsobují alimentární nákazy. Je
zodpovědný za stafylokokové otravy jídlem (angl. staphylococcal food poisoning, SFP) způsobené
produkovanými tepelně stabilními toxiny. Mnoho zástupců rodu Staphylococcus tvoří biofilmy, tj.
společenství mikrobiálních buněk na povrchu předmětů. Disertační práce bude zaměřená na studium
exprese genů, které se podílejí na tvorbě a přežívání biofilmu. Míra a ovlivnění exprese budou
studovány na úrovni mRNA využitím metody reverzní transkripce kvantitativní real-time PCR (RTqPCR). Vedle této činnosti bude u testovaných kmenů S. aureus prováděna i základní fenotypová a
genotypová charakterizace. K tomuto účelu budou využívány kultivační i moderní mikrobiologické a
molekulárně-biologické metody (kultivační stanovení, spektrofotometrické techniky, elektroforetické
techniky, různé varianty metody PCR, MALDI-TOF MS aj.).
Metagenomová analýza nových bakteriálních genů a drah s bioremediačním potenciálem pro
polycyklické a monoaromatické uhlovodíky
Školitel: Prof. Ing. Kateřina Demnerová, CSc.
Školitel specialista: RNDr. Maria Brennerová, CSc.
Metagenomika poskytuje alternativní, na kultivaci nezávislou a funkční komplexní genomovou
analýzu společenství mikroorganismů a umožňuje nalezení nových tříd genů pro degradaci
xenobiotik. Naše skupina pracuje na projektech přímo spojených s diagnostikou biologického statutu
lokalit v ČR, kontaminovaných alifatickými uhlovodíky, BTEX a PAU.
Disertační práce se bude týkat využití molekulárně biologických a biochemických metod pro
charakterizaci nově objevených biodegradačních drah pro biodegradaci mono- a polycyklických
aromatických polutantů. Požadovaný kandidát bude pracovat na metagenomových bakteriálních
klonech, izolovaných z půdy, exprimujících enzymy pro štěpení aromatického jádra katecholových
substrátů - 1,2-dihydroxynaftalen, 2,3-dihydroxybiphenyl, 3-methylkatechol a katechol.
Fenotypová a genotypová diversita bakterií rodu Cronobacter isolovaných z potravin, životního
prostředí a klinických vzorků
Školitel: doc. Ing. Igor Hochel, CSc.
Bakterie rodu Cronobacter byly identifikovány jako oportunní pathogeny a etiologické agens
vyvolávající život ohrožující onemocnění novorozenců a nedonošených dětí. Nejčastějším projevem
infekce je memnigitis, často komplikovaná ventrikulární kompartmentalisací v důsledku nekrose
mozkové tkáně, abscesy a tvorbou cyst a pozdním vývojem hydrocefalu. Starší pacienti,
imunosupresovaní jedinci a osoby trpící závažným akutním nebo chronickým onemocněním
představují další rizikovou skupinu obyvatelstva. Všechny druhy bakterií rodu Cronobacter jsou
rozšířeny v prostředí, avšak, ani zdroj, ani způsob jejich pronikání do potravního řetězce není zcela
znám. Tento projekt je zaměřen na: a) identifikaci a detailní charakterisaci kronobakterií vyskytujících
se v různých potravinách, životním prostředí a klinických vzorcích, b) studium některých faktorů
virulence Cronobacter spp., včetně tvorby biofilmu a faktorů, které vznik a vývoj bakteriálního
biofilmu ovlivňují, c) vývoj a optimalisaci genetických, imunochemických, nebo instrumenálních
metod pro spolehlivou a rychlou identifikaci Cronobacter spp. a pro testování jejich specifických
vlastností. Výsledky získané charakterisací bakteriálních isolátů umožní roztřídit jednotlivé isoláty do
odpovídajících kategorií (resistence k antimikrobiálním látkám, virulence, serotyp, habitat, atd.). Tato
kritéria budou tvořit základ pro vypracování standardního operačního postupu pro isolaci a
identifikaci kronobakterií.
Isolace a charakterizace látek s biologickou aktivitou z přírodního materiálu
Školitel: Ing. Petra Lovecká, Ph.D.
Pathogeny způsobující nákazy často vyvolávají kmeny se získanou rezistencí či multirezistencí proti
používaným antibiotikům.
Mezi významné zástupce rezistentních G+ bakterií patří rod
Staphylococcus (S. aureus, S. epidermis) s klinicky sledovanými kmeny bakterií S. aureus rezistentní k
methicilinu MRSA) a vankomycinu (VRSA). Projekt zahrnuje výběr materiálu vývoj a sjednocení
baterie testů pro vyhledávání biologicky aktivních látek, izolaci a identifikaci aktivních složek, určení
struktury, stanovení metabolické stability a toxicity, objasňování mechanismu účinku. Tyto látky by
mohly být náhradou za dnes již téměř nefunkční antibiotika.
Studium interakcí vedoucích ke skládání retrovirových částic – nástroj pro inhibici jejich tvorby
Školitel: Dr. Ing. Michaela Rumlová
Školitel specialista: Doc. Ing. Richard Hrabal, CSc.
Rozsáhlá síť interakcí mezi strukturními doménami polyproteinového prekursoru Gag je nezbytná pro
hexamerní uspořádání nezralých retrovirových částic. Detailní pochopení těchto interakcí je klíčovým
krokem na cestě k inhibici skládání retrovirových částic. Tato práce bude zaměřena na charakterizaci
vybraných oblastí a aminokyselin kapsidového a nukleokapsidového proteinu HIV a M-PMV (MasonPfizer opičího viru), které jsou rozhodující pro zprostředkování interakcí uvnitř a mezi hexamery.
Výsledky získané alaninovou skenovací mutagenezí doplněné o data z biochemických , virologických a
molekulárně biologických metod spolu s technikami, jako je strukturální NMR spektroskopie a kryoEM povedou k výběru malých sloučenin s potenciální inhibiční aktivitou . Nejslibnější kandidáti budou
testovány pomocí in vitro skládací soupravy.
Diversita a funkce biodegradační genů v životním prostředí
Školitel: doc. Ing. Ondřej Uhlík, Ph.D.
Metagenomika v současné době zažívá obrovský rozvoj především díky pokrokům ve
vysokokapacitním sekvenování a díky vylepšeným bioinformatickým nástrojům. Účelem
metagenomiky je především rekonstruovat metabolické dráhy mikrobů tvořících komunitu a
identifikovat roli jednotlivých populací v rámci ekosystému. Velký potenciál má metagenomika i při
popisu a analýze diversity funkčních, např. biodegradačních, genů.
Biodegradační geny jsou často studovány v souvislosti s odbouráváním polutantů, mnohdy ale není
známa jejich primární úloha, tedy úloha v ekosystému kontaminací nedotčeném. Náplní této práce
proto bude studium diversity biodegradačních genů, především oxygenas hydroxylujících aromatické
jádro, v životním prostředí s užším zaměřením na objasnění úlohy biodegradačních genů, které jsou
popsány v souvislosti s degradací polutantů, v prostředí kontaminací nedotčeném.
Hlavními nástroji výzkumu budou mikrobiálně ekologické metody založené na cílené metagenomice
(sekvenace amplikonů, "gene-mining"), dále isotopové značení nukleových kyselin, qPCR, klonování a
exprese vybraných enzymů a určování jejich substrátové specifity.
Funkční genomická analýza bakteriálních komunit s bioremediačním potenciálem
Školitel: doc. Ing. Ondřej Uhlík, Ph.D.
Školitel specialista: Ing. Hynek Strnad, Ph.D.
Metagenomika zažila rychlý rozvoj a to především díky vývoji metod paralelního sekvenování (NGS).
Metagenomika vychází z pozorování, že jednotlivé druhy mikroorganismů spolu v komunitě interagují
a to především na metabolické bázi. Hlavním cílem metagenomických studií tedy je stanovení
druhového zastoupení v mikrobiální komunitě, identifikace klíčových rozdílů mezi různými
komunitami nebo také stanovení metabolického potenciálu celé komunity. Metabolický potenciál
komunity lze odhadnout na základě přítomnosti a zastoupení jednotlivých funkčních genů. K tomu,
abychom získali kompletní informaci o genovém zastoupení, by bylo nezbytné sekvenovat genomy
všech mikrobiálních druhů, které komunitu vytvářejí. Z kapacitních důvodů je to možné pouze
částečně, protože střední velikost metagenomů je v řádech desítek miliard párů bazí, tedy řádově
větší než lidský genom. Biologicky závažnějším problémem je, že samotná znalost o přítomnosti a
zastoupení jednotlivých genů, ještě neznamená, že jsou tyto geny „aktivní“, tedy exprimovány.
Ideální by tedy bylo stanovit zastoupení všech proteinů (metaproteomu). To není zatím technologicky
neuskutečnitelné, a proto se využívá stanovení všech mRNA komunity, tedy metatranskriptomu,
který nám sice nedává informaci kvantitativním zastoupení proteinů, ale alespoň implikuje jejich
přítomnost v komunitě.
Náplní práce bude studium diversity exprimovaných biodegradačních genů v mikrobiálních
komunitách, které byly izolovány z prostředí kontaminovaného chlorovanými aromáty. Referenční
komunity budou pocházet z podobného prostředí, které nebylo zasaženo kontaminací.
Hlavním experimentálním krokem bude sekvenační stanovení metatranskriptomů všech studovaných
komunit. K tomu bude použito vysokokapacitní sekvenování vzorků nabohacené komunitní mRNA.
Stanovené sekvence budou dále zpracovány běžnými bioinformatickými nástroji. Jednotlivé
transkripty budou anotovány a získané metatranskripční profily budou vzájemně porovnány s cílem
objasnit úlohy biodegradačních genů. Znalost bioinformatických postupů není nezbytná a řešitel se
s nimi seznámí v průběhu projektu. Práce bude z větší části konána v Laboratoři genomiky a
bioinformatiky na Ústavu molekulární genetiky, AV ČR.
Doktorský studijní program: P2906 Chemie a technologie potravin
Obor: 2901V013 Technologie potravin
Ústav sacharidů a cereálií
Návrh a simulace separačního procesu pro odstraňování barevných látek z roztoků sacharidů
Školitel: Prof. Ing. Zdeněk Bubník, CSc.
Školitel specialista: Ing. Svatopluk Henke, Ph.D.
Práce je zaměřena na testování nových membránových a chromatografických separačních metod s
cílem snížit koncentraci barevných látek v cukerných roztocích. Předmětem výzkumu je rovněž
porovnání s metodami založenými na klasické filtraci roztoků po přídavku aktivního uhlí nebo přes
křemelinu. Cílem práce je navrhnout optimální výrobní linku pro snížení barvy finální směsi po inverzi
sacharosy, včetně zpracování vedlejších a odpadních produktů. Součástí výsledku by měl být i
matematický model celého procesu, který bude sloužit jako podklad pro vytvoření řídicího systému.
Monitoring kvality čokolád
Školitel: prof. Ing. Jana Čopíková , CSc.
Školitel specialista: doc. Mgr. Andriy Sy nytsya, PhD.
Disertační práce bude zaměřena na vypracování a ověření souboru metod, kterými je možno
postihnout technologické chyby při výrobě čokolád a cukrovinek s různou náplní a čokoládovou
polevou. Základní analytická data (např. chromatografické metody) společně s daty získanými
fyzikálními metodami (např. mikroskopie a termická analýza) umožní vysvětlit příčinu
technologických chyb, jako jsou například tukové výkvěty na čokoládách a ověří autenticitu.
Využití moderních separačních technik pro izolaci cenných látek z potravinářských materiálů
Školitel: Ing. Andrea Hinková, PhD.
Školitel specialista: Ing. Svatopluk Henke, PhD.
V posledních letech dochází k prudkému rozvoji nových technologií, které umožňují šetrnější
zpracování surovin, zhodnocení a další využití vedlejších produktů a materiálů, které byly dříve
považovány za odpad. Takovými technikami jsou membránové separační procesy (například
nanofiltrace a ultrafiltrace), které ve spojení s kontinuální chromatografickou separací se
simulovaným tokem stacionární fáze (SMB) přestavují velmi účinný nástroj pro izolaci cenných látek a
zlepšení ekonomiky výrobního procesu. Tato práce bude zaměřena na studium vlivu podmínek na
rychlost a účinnost membránové separace, na modelování a simulaci chromatografického
separačního procesu a sběr a vyhodnocení dat při separaci látek z různých potravinářských roztoků.
Testování netradičních surovin pro výrobu těstovin
Školitel: Doc. Ing. Marie Hrušková, CSc.
Školitel specialista: Ing. Ivan Švec, Ph.D
Těstoviny tvoří významnou součást lidské výživy a nutriční přínos vlivem obsahu rezistentního škrobu
a příznivých hodnot GI. Netradiční suroviny (pseudocereálie, luštěniny, drobnozrnné plodiny - hemp,
teff, chia, nopál, fonio aj.) se vyznačují specifickým složením a mohou být zdrojem inovace
sortimentu těstovin včetně druhů pro speciální diety. Kromě pozitivních přínosů mají zpravidla
nepříznivý vliv na tradiční těstárenské zpracování. Práce bude zaměřena na využití netradičních
surovin s cílem predikovat na základě laboratorních zkoušek změny technologie výroby těstovin.
Senzorické hodnocení a nutriční složení fortifikovaných výrobků (bílkoviny, vláknina potravy,
resistentní škrob, beta-glukany) umožní vytipovat netradiční suroviny pro nové druhy těstovin včetně
speciálních diet s potenciálním průmyslovým využitím.
Uplatnění netradičních surovin v cereálních výrobcích
Školitel: Doc. Ing. Marie Hrušková, CSc.
Školitel specialista: Ing. Ivan Švec, Ph.D
Netradiční suroviny (pseudocereálie, luštěniny, drobnozrnné plodiny (hemp, teff, chia, nopal, fonio,
bio obiloviny aj.) se vyznačují specifickým nutričním přínosem a zajišťují inovaci sortimentu cereálních
výrobků. Kromě pozitivních přínosů mají naopak spíše nepříznivý vliv na technologické zpracování v
pekárenském oboru. Práce bude zaměřena na využití netradičních surovin s cílem predikovat na
základě analytických a reologických metod nutné změny technologie a navrhnout úpravy receptury
přídavky aktivních látek. Senzorické hodnocení a nutriční složení fortifikovaných výrobků (bílkoviny,
vláknina potravy, resistentní škrob, beta-glukany) umožní vytipovat netradiční suroviny
s potenciálním průmyslovým využitím.
Nutriční význam rezistentního a pomalu stravitelného škrobu
Školitel: doc. Ing. Evžen Šárka, CSc.
Stravitelnost škrobů je přičítána souhře mnoha faktorů, mezi které patří např. jeho původ (zdrojová
rostlina), velikost škrobových zrn, poměr amylosy a amylopektinu, typ a stupeň krystalinity ad.
Rezistentní a pomalu stravitelné škroby jsou z výživového hlediska velmi významné. Práce bude
zaměřena na studium vlastností škrobů, které budou získány modifikací poměru
amylosa/amylopektin, budou připraveny chemickou modifikací nebo bude stravitelnost upravena
pomocí extruze.
Izolace a studium bioaktivních látek ve sladkovodních řasách
Školitel: doc. Mgr. Andriy Synytsya, PhD.
Školitel specialista: prof. Ing. Jana Čopíková, CSc.
Pomocí kombinace chemolytických, separačních a spektroskopických metod bude studováno složení
a struktura polysacharidů a bioaktivních látek, které jsou přítomny v mořských a kultivovaných
řasách. Zpočátku bude věnována pozornost izolačním postupům a purifikaci těchto látek
ze specifikovaných řas. Izolované frakce budou studovány s využitím vhodných analytických metod,
zejména GC/GC (multidimenzionální plynová chromatografie) a GC/MS (plynová chromatografie
s hmotnostním detektorem), FTIR, Ramanovou a NMR spektroskopií.
Doktorský studijní program: P2906 Chemie a technologie potravin
Obor: 2901V013 Technologie potravin
Ústav mléka, tuků a kosmetiky
Hluboké odsolování syrovátky
Školitel: doc. Ing. Ladislav Čurda, CSc.
Školitel specialista: Ing. Jiří Ečer (MemBrain s.r.o.)
Pro odsolování syrovátky lze použít různé technologie, např. nanofiltraci, elektrodialýzu nebo iontově
výměnnou chromatografii. Poměrně novým postupem je elektrodeionizace, která není dostatečně
popsána pro složitější matrice, jakou je syrovátka. Hluboké odsolení představuje významné
zhodnocení syrovátky a rozšiřuje její aplikační možnosti. Cílem práce proto bude navrhnout a ověřit
odsolení syrovátky za použití kombinace procesů elektrodialýzy a elektrodeionizace na obsah popela
v sušině pod 0,8 %. Surovinou bude syrovátka zahuštěná odpařením, pomocí reverzní osmózy,
případně nanofiltrací. Ve spolupráci s firmou MemBrain s.r.o. bude navrženo technologické
uspořádání obou základních zařízení (elektrodialýza a elektrodeionizace) a dalších přídavných zařízení
včetně technologického postupu, jak samotného odsolení, tak i chemického čištění celého zařízení a
využití koncentrátu. Budou navrženy výkonové parametry obou dílčích zařízení a stanoveny
podmínky procesů. Technologie bude optimalizována s ohledem na co nejnižší kapitálové i provozní
náklady.
Aplikace preparativní chromatografie pro izolaci minoritních složek mléka a syrovátky
Školitel: doc. Ing. Ladislav Čurda, CSc.
Mléko a syrovátka obsahují řadu minoritních složek, mezi které patří oligosacharidy, nukleotidy,
některé bílkoviny a peptidy, enzymy, cytokiny aj. Chromatografické postupy jsou doposud
v mlékárenském průmyslu využívány jen ve velmi omezené míře. Izolace minoritních složek může
přinést zajímavé ekonomické zhodnocení suroviny. Cílem práce proto bude vytipovat látky vhodné
pro chromatografickou separaci a využitelné jako potravní doplňky nebo fortifikaci potravin pro
vybrané skupiny obyvatel. V dalším kroku bude cílem ověřit různá separační média a separační
podmínky. V případě potřeby lze do separačního postupu zařadit i tlakové membránové postupy
nebo elektrodialýzu. Podle možností by výsledná technologie měla být ověřena v poloprovozním
měřítku.
Enkapsulace probiotik
Školitel: doc. Ing. Milada Plocková, CSc.
Školitel specialista: Ing. Šárka Horáčková, CSc.
Zájem o využití probiotických bakterií v potravinářských a nepotravinářských aplikacích neustále
roste. Současně se zpřísňují požadavky na zajištění jejich životaschopnosti v průběhu výroby a
skladování funkčních probiotických produktů. Jednou z možností zvýšení odolnosti mikroorganismů
vůči nepříznivým vnějším a vnitřním podmínkám prostředí je enkapsulace.
Cílem práce bude výběr vhodného materiálu a enkapsulační techniky, porovnání stability, aktivity a
funkčních vlastností volných a enkapsulovaných buněk v prostředí mléčných i nemléčných potravin a
v modelových podmínkách trávicího traktu člověka. Rovněž bude testována možnost koenkapsulace
s vhodnými prebiotiky.
Antioxidační a mikrobistatický účinek derivátů fenolových kyselin
Školitel: prof. Ing. Jan Šmidrkal, CSc.
Školitel specialista: Ing. Iveta Hrádková, Ph.D.
Trvanlivost potravin a kosmetických přípravků se zvyšuje přídavkem aditiv. Tyto sloučeniny působí
jednak proti oxidaci vzdušným kyslíkem a současně mohou zvyšovat mikrobiologickou stabilitu těchto
produktů. Některé dosud známé deriváty fenolových kyselin vykazují jak antioxidační, tak
mikrobistatický (případně mikrobicidní ) účinek.
Cilem práce je navržení struktur nových derivátů fenolových kyselin, jejich syntéza a stanovení jejich
antioxidačních a mikrobistatických vlastností.
Vliv fosforečnanů na koloidní stabilitu tekutých mléčných výrobků
Školitel: doc. Ing. Jiří Štětina, CSc.
Mléko představuje polydisperzní systém bílkovin a tuku, jehož dobrá koloidní stabilita je základním
požadavkem při tepelném ošetření a skladování tekutých mléčných výrobků. Jednou možností jak
tyto vlastnosti modifikovat je přídavek různých druhů fosforečnanů. Cílem práce bude charakterizace
vlivu vybraných fosforečnanů na koloidní stabilitu a reologické vlastnosti tekutých mléčných výrobků
při tepelném ošetření a během skladování.
Příprava a vlastnosti vícečetných emulzí v mléčných výrobcích
Školitel: doc. Ing. Jiří Štětina, CSc.
Jednou z možností enkapsulace biologicky aktivních látek v mléčných funkčních potravinách je využití
vícečetných emulsí typu v/o/v. Pro jejich uplatnění je nutná jednak dobrá účinnost přípravy a jednak
dobrá stabilita během skladování. Práce bude zaměřena na vypracování postupu přípravy
vícečetných emulzí v mléčných výrobcích, hodnocení jejich vlastností a optimalizace receptury pro
zvýšení koloidní stability.
Doktorský studijní program: P2906 Chemie a technologie potravin
Obor: 2901V013 Technologie potravin
Ústav konzervace potravin
Vývoj metodik a vytváření databází pro detekci příčin kvalitativních defektů potravin
Školitel: doc. Ing. Helena Čížková, Ph.D.
Školitel specialista: Ing. Iveta Horsáková, Ph.D.
Detekce příčin technologických defektů v reklamačních sporech vyžaduje systematický přístup.
Smyslem projektu je zpracování metodických postupů a rozvinutí těchto postupů k detekci obvyklých
defektů v různých potravinářských komoditách, defektů jako jsou přípachy a pachutě, zákaly, změny
barvy, změny konzistence. Cílem projektu je na vybraných komoditách shrnout a ověřit obvyklé
metodické postupy a shrnout a rozvinout databáze pro diagnostiku defektů a návrhy nápravných
opatření. Metodologie projektu bude vedle základních analytických a mikrobiologických metod
zahrnovat také použití moderních postupů analýzy, jako jsou hmotnostní spektroskopie v reálném
čase, GC/MS, LC/MS a další techniky.
Možnosti využití analýzy profilů těkavých látek pro hodnocení kvality a autenticity potravin
Školitel: doc. Ing. Helena Čížková, Ph.D.
Postupy plynové chromatografie s hmotnostní detekcí v různém uspořádání (chirální, vícerozměrná,
s olfaktometrií) budou využity pro analýzu profilů těkavých látek a jejich aplikaci při hodnocení
kvality, čerstvosti a autenticity potravin (včetně prokazování deklarované technologie, data výroby,
sklizně apod.). Výsledky standardních laboratorních metod budou porovnány s metabolickými profily
i obsahem cílových analytů stanovených GC/MS. Pro interpretaci výsledků analýz zohledňující vliv
suroviny, receptury, technologie a skladování budou využity pokročilé chemometrické metody.
Vliv technologických procesů na funkční vlastnosti obalů potravin
Školitel: doc. Ing. Jaroslav Dobiáš, CSc.
Školitel specialista: Ing. Lenka Votavová, PhD
Návrh obalu pro konkrétní potravinářský výrobek je založen na funkčních parametrech obalu, např.
bariérových a mechanických vlastnostech, tepelné odolnosti, propustnosti pro záření a řadě dalších.
Během technologických operací, jimž je balený produkt vystaven, se tyto funkční vlastnosti mohou
měnit. O rozsahu těchto změn nejsou dostupné spolehlivé informace. Cílem práce proto bude ověřit
vliv základních technologických operací (sterilace, zmrazování, ošetření vysokým tlakem, mikrovlnný
ohřev, ozařování atd.) na vybrané funkční vlastnosti základních typů polymerních obalových
materiálů používaných pro balení potravin.
Metody pro hodnocení zdravotní nezávadnosti obalů potravin
Školitel: doc. Ing. Jaroslav Dobiáš, CSc.
Školitel specialista: prof. Ing. František Kvasnička, CSc.
Zdravotní nezávadnost potravinářských obalů je jedním z klíčových problémů balení potravin. Práce
se bude zabývat studiem využití moderních analytických metod (GC-MS, LC-MS, DART-TOF-MS,
elektroseparačních technik, mikroskopie atomárních sil (AFM), „field-flow“ frakcionizace (FFF) atd.)
při hodnocení hygienických aspektů obalů a to včetně obalů s nanočásticemi.
Využití kapilární elektroforesy pro posuzování autenticity potravin
Školitel: prof. Ing. František Kvasnička, CSc.
Kapilární elektroforesa (CE) je efektivní nástroj pro posuzování autenticity potravin, zvláště pro
analýzu peptidů či bílkovin. Identifikace rostlinných či živočišných druhů založená na profilu bílkovin
či peptidů je však problematická zvláště u tepelně, či jinak opracovaných potravin, kdy dochází
k denaturaci bílkovin a morfologickým změnám. Metody založené na analýze DNA jsou schopné
identifikovat rostlinné či živočišné druhy i u opracovaných potravin. Zvláště kombinace PCR a CE je
slibná technika pro posuzování autenticity potravin. Cílem této studie je shrnout aplikace CE pro
posuzování autenticity potravin a vyvinout nové metody CE pro tyto účely.
Využití moderních analytických metod pro hodnocení kvality potravinářských surovin
Školitel: prof. ing. František Kvasnička, CSc.
Školitel specialista: ing. Aleš Rajchl, Ph.D.
Kvalita vstupních surovin je klíčovým parametrem při výrobě potravin. Kvalita surovin rostlinného
původu může být velmi variabilní a závisí na odrůdě, pěstebních podmínkách, způsobu sklizně apod.
Z těchto důvodů je třeba vyvíjet nové analytické postupy pro komplexní posouzení vybraných
parametrů dané suroviny. Cílem práce bude vývoj nových analytických postupů, využívajících
moderní analytické metody, pro hodnocení kvality vybraných potravinářských surovin rostlinného
původu.
Ovlivnění údržnosti a vlastností masných výrobků přírodními antioxidanty a konzervačními látkami
Školitel: Prof. Ing. Petr Pipek, CSc.
Požadavek náhrady chemických přídatných látek při výrobě potravin nutí výrobce masných výrobků
k hledání přírodních látek (většinou extraktů z rostlin) vhodných pro zajištění údržnosti i jiných
vlastností masných surovin, polotovarů i výrobků. Cílem práce je vybrat z nabídky přírodních
konservantů a bioaktivních látek vhodné přídatné látky pro masné výrobky a zhodnotit jejich vliv na
údržnost i kvalitu masných výrobků. Zejména je třeba se zaměřit na produkty fermentace,
extrahované antioxidanty i vedlejší produkty získané při výrobě vína a koření.
Složení masných výrobků a technologie výroby s dopadem na kvalitu a legislativu.
Školitel: Prof. Ing. Petr Pipek, CSc.
Stále častější změny technologie výroby masných výrobků, jejich složení i aplikace nových přídatných
látek, suroviny a vedlejších suroviny se nutně projevuje v konfrontaci se stávající i připravovanou
legislativou. Nejde přitom o porušování principů, nýbrž vznik situací, se kterými nebylo a ani nemohlo
být při tvorbě stávající legislativy počítáno. Cílem práce je zhodnotit vývoj technologii i v extrémních
situacích a s extrémním složením výrobků, odhadnout, jaký to bude mít vliv na jakost výrobků a dále
navrhnout možná řešení budoucího vývoje legislativních změn. Zvláštní pozornost přitom bude
věnována problematice shelf-stable products, tedy masných výrobků údržných i bez chladírenského
řetězce.
Účinnost sterilačního procesu na eliminaci mikroorganismů v konzervách pro domácí zvířata
Školitel: Prof. Ing. Petr Pipek, CSc.
Rostoucí zájem o výrobu krmiv pro domácí zvířata, jejich inovaci a diversitu v používaných surovinách
vyžaduje detailní zhodnocení celého výrobního procesu s ohledem na údržnost, kvalitu a bezpečnost.
Cílem práce je zhodnotit mikrobiologické poměry v surovinách používaných pro výrobu konzerv pro
domácí zvířata a posoudit odolnost nežádoucích mikroorganismů vůči sterilaci v souvislosti s dalšími
barierami při výrobě a skladování. Posoudí se vztahy mezi hodnotou sterilační dávky a možností
přežití jednotlivých termofilů a jejich případným pomnožením v průběhu skladování za různých
podmínek.
Doktorský studijní program: P2906 Chemie a technologie potravin
Obor: 2901V004 Chemie a analýza potravin
Ústav analýzy potravin a výživy
Senzoricky a fyziologicky významné produkty reakcí neenzymového hnědnutí
Školitel: doc. Dr. Ing. Karel Cejpek
Tématem práce jsou reakce, které vedou během technologického a kulinárního zpracování potravin
ke komplexním změnám označovaným jako neenzymové hnědnutí. Práce bude zaměřena na
vyhledávání a charakterizaci nízkomolekulárních produktů těchto reakcí, které se významně podílejí
na změně chuti, aroma, redoxního stavu a dalších atributech. Předmětem práce bude i studium
vzniku a vlastností vysokomolekulárních produktů – melanoidinů, včetně tzv. produktů pokročilé
glykace bílkovin (AGE). Vznik produktů bude sledován jak v potravinách, tak modelových reakčních
směsích. Důraz bude kladen na ty systémy, kde se na reakcích kromě redukujících sacharidů
a aminosloučenin podílejí i další aktivní složky potravin, jako jsou fenolové látky a produkty oxidace
lipidů. Nezbytnou součástí práce bude aplikace a optimalizace vhodných technik a metod kvalitativní
a kvantitativní analýzy cílových látek.
Iontová mobilita: další separační dimenze pro aplikace vysokoúčinné kapalinové chromatografie ve
spojení s tandemovou hmotnostní spektrometrií
Školitel: prof. Ing. Jana Hajšlová, CSc.
Školitel specialista: doc. Ing. Milena Zachariášová, P h.D., Ing. Ondřej Lacina, Ph.D.
Přírodní produkty, potraviny či doplňky stravy představují komplexní matrice, a tak pro analýzu jejich
složení, zejména v případě sledování izomerních či isobarických sloučenin, je nutné využívat
vícerozměrných separačních technik. V rámci doktorské práce bude zkoumán aplikační potenciál
unikátní instrumentální platformy, kde iontová mobilita (IM) představuje další dimenzi systému
vysokoúčinná kapalinová chromatografie - tandemová vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrie
s analyzátoremdoby letu (Q-TOF HRMS). Plánpvány jsou různé typy pilotních studií včetně necílového
screeningu pro účely autentikace či testování toxicity.
Metabolomika jako nástroj pro komplexní studium bioaktivních molekul
Školitel: prof. Ing. Jana Hajšlov á, CSc.
Školitel specialista: doc. Ing. Milena Zachariášová, Ph.D., Ing. Monika Tomaniová,
Ph.D.
Metabolomika představuje moderní strategii aplikovatelnou pro komplexní, studium biologických
efektů sloučenin izolovaných z různých typů rostlinných matric na živé organismy či tkáňové kultury.
”Otisky prstů” (“fingerprinty”) malých molekul (složek metabolomu) budou v rámci necílové analýzy
získány pomocí různých typů chromatografických technik v kombinaci s tandemovou
vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrií. Interpretace generovaných dat resp. hodnocení zdraví
prospěšných či toxických efektů bude zajištěna v rámci interdisciplinární spolupráce s odborníky v
oblasti medicíny.
Forenzní monitoring psychotropních a dalších biologicky aktivních sloučenin používaných k
falšování doplňků stravy
Školitel: prof. Ing. Jana Hajšlová, CSc.
Školitel specialista: doc. Ing. Milena Zachariášová, Ph.D., doc. Ing. Jana Pulkrabová,
Ph.D.
Výzkum se zaměří na vývoj rychlých a efektivních analytických metod (především hmotnostně
spektrometrických ve spojení s kapalinovou či plynovou chromatografií) pro sledování různých skupin
psychotropních látek, sloučenin s hormonálními účinky apod., které jsou v stále rostoucí míře
využívány pro falšování doplňků stravy a surovin pro jejich výrobu. Nové analytické postupy, které
budou pro účely forenzního šetření vyvinuty, umožní i detekci jejich metabolitů či produktů
degradace. V rámci modelových experimentů bude studován přenos ilegálně použitých látek v řetězci
surovina - výrobní intermediáty – produkt.
Komplexní studium kvality a bezpečnosti tepelně zpracovaných potravin
Školitel: Prof. Ing. Jana Hajšlová, CSc.
Školitel specialista: doc. Ing. Jana Pulkrabová, Ph.D., Ing. Kateřina Maštovská, Ph.D.
Tepelné zpracování potravinářských surovin indukuje řadu reakcí, které mohou vést nejen ke změně
nutriční jakosti a senzorických vlastností produktu ale I tvorbě různých typů procesních
kontaminantů. Doktorská práce se zaměří na výrobky, zejména cereální, získané netradičními
technologiemi a s využitím nových typů receptur. Pro hodnocení atributů jakosti a chemické
bezpečnosti produktů budou využity moderní chromatografické techniky ve spojení s hmotnostní
spektrometrií. Zvláštní pozornost bude věnována poznání mechanismu probíhajících změn a
možnostem jejich modulace.
Nové instrumentální techniky v moderní analýze potravin
Školitel: prof. Ing. Jana Hajšlová, CSc.
Školitel specialista: doc. Ing. Jana Pulkrabová, Ph.D.
Doktorská práce se zaměří na realizaci případových studií využívajících různé instrumentální
platformy pro analýzu volatilních a semivolatilních složek přírpdních produků, potravin a doplňků
stravy. Uvažuje se především aplikace (i) plynové chromatografie (GC) různými typy vysokorozlišovací
hmotnostní spektrometrie (HRMS) a (ii) hmotnostní spektrometrie v otevřeném prostoru (AMS)
s ionizačním zdrojem DART (Direct Analysis in Real Time). Prostřednictvím necílového screeningu
budou identifikovány markery kvality, autenticityči chemické bezpečnosti.
Studium senzorických charakteristik trpké chuti
Školitel: doc. Dr. Ing. Zdeňka Panovská
Trpká chuť je typická pro některé nápoje, ovoce a zeleninu. Výzkum trpké chutě se většinou zaměřuje
na tanin- bílkovinné interakce, protože taniny váží proteiny. Současný výzkum ukazuje, že trpká chuť
je vyvolaná velkým množstvím fenolických sloučenin, ale že jí mohou vyvolat i další látky obsažené v
potravinách. Práce se zaměří na sloučeniny vyvolávající trpkou chuť, ale také na jejich další senzorické
charakteristiky jako jsou kyselá a hořká chuti a vlivem na potlačení či zesílení dalších senzorických
vlastností.
Chemické změny aromat a jejich vliv na organoleptické vlastnosti potravinářských výrobků
Školitel: doc. Dr. Ing. Zdeňka Panovská
Senzorické vnímání potravinářských aromat souvisí se složením a strukturou jednotlivých vonných
látek. Působení různých faktorů může vést ke změnám jejich organoleptických vlastností.
Součástí práce bude sledování vlivu fyzikálních a chemických činitelů na stabilitu přírodních a
syntetických aromat v modelových systémech a následně v potravinářských výrobcích. Senzorické
změny probíhající v aromatech budou zkoumány metodami senzorické analýzy i za použití
hmotnostně spektrometrických technik a výstupy vzájemně korelovány.
Ztráty tokoferolů během kulinárního zpracování potravin
Školitel: doc. Ing. Zuzana Réblová, Ph.D.
Školitel specialista: doc. Dr. Ing. Marek Doležal
Během kulinárního zpracování potravin dochází k významným ztrátám tokoferolů. Tyto ztráty mohou
dosahovat až 90 % původního obsahu a mohou se podílet na nedostatečném příjmu vitaminu E
zjištěném v některých studiích. Ztráty tokoferolů během jednotlivých způsobů kulinárního zpracování
potravin (s výjimkou opakované smažení, resp. fritování) však nebyly doposud studovány
v dostatečném rozsahu. Cílem plánované práce bude proto rozšířit dostupné znalosti o ztrátách
tokoferolů během kulinárního zpracování potravin a o obsahu vitaminu E ve výsledných pokrmech.
Nové strategie pro analýzu residuí pesticidů a jejich metabolitů v potravinách
Školitel: doc. Ing. Jana Pulkrabová, Ph.D.
Školitel specialista: prof. Ing. Jana Hajšlová, CSc., Ing. Marie Suchanová, Ph.D.
Práce bude sledovat současné trendy a požadavky na analýzu residuí pesticidů a jejich metabolitů a
bude se zaměřovat na vývoj nových, rychlých postupů pro jejich stanovení. Pozornost bude věnována
implementaci kapalinové chromatografie ve spojení s různými typy hmotnostní spektrometrie.
Optimalizovány a kriticky zhodnoceny budou postupy jak pro cílovou tak i necílovou analýzu.
Aplikace hmotnostní spektrometrie při komplexním hodnocení biologických vzorků
Školitel: doc. Ing. Jana Pulkrabová, Ph.D.
Školitel specialista: prof. Ing. Jana Hajšlová, CSc.
Hlavním tématem práce bude implementace nových instrumentálních technik pro rychlou analýzu
různých skupin kontaminantů v biologických vzorcích člověka. Budou vyvíjeny nové multi-analytické
strategie využívající techniku hmotnostní spektrometrie a to jak ve spojení s plynovou, tak i
kapalinovou chromatografií. Pro detekci analytů bude využita technika vysokorozlišovací hmotnostní
spektrometrie (HRMS) a pro cílovou analýzu také technika tandemové hmotnostní spektrometrie s
analyzátorem typu trojitý kvadrupól (QqQ). V rámci komplexního hodnocení vzorků bude využita
strategie metabolomického profilování.
Biologicky aktivní látky rostlinných materiálů
Školitel: doc. Dr. Ing. Věra Schulzová
Rostliny jsou významným zdrojem biologicky aktivních látek, produktů primárního i sekundárního
metabolismu, a mohou být využívány jako doplňky stravy a funkční potraviny. Hladiny těchto látek
v rostlinách jsou závislé na druhu rostliny, klimatických podmínkách, vlivu stresových faktorů,
pěstování (ekologické vs. konvenční) atd. a mohou být také ovlivněny podmínkami skladování a
zpracování. Pro sledování biologicky aktivních látek jsou využívány moderní analytické techniky,
založené především na technice ultra-účinné kapalinové chromatografie s hmotnostní detekcí.
Využití hmotnostní spektrometrie v otevřeném prostoru pro hodnocení kvality potravin
Školitel: doc. Dr. Ing. Věra Schulzová
Jednou z moderních technik, která umožnuje hodnocení kvality a autenticity potravin, je technika
hmotnostní spektrometrie v otevřeném prostoru s unikátním iontovým zdrojem pro přímou analýzu
v reálném čase. Uvedená technika umožnuje komplexní posouzení kvality potravin a potravinářských
surovin, hodnocení nutriční a hygienicko-toxikologické jakosti i zhodnocení vlivu skladování a
zpracování surovin na výslednou kvalitu produktů.
Moderní strategie pro hodnocení autenticity potravinových surovin a produktů
Školitel: doc. Ing. Milena Zachariášová, Ph.D.
Školitel specialista: prof. Ing. Jana Hajšlová, CSc., Ing. Monika Tomaniová, Ph.D.
Pro ověření autenticity surovin pro výrobu potravin i finálních produktů budou využity nejnovější
typy hybridních hmotnostně spektrometrických technik umožňující necílový screening
(fingerprinting) malých molekul a a jejich profilování. Akcentováno bude využití sofistikovaných
chemometrických postupů umožňujících vyhledání specifických markerů a konstrukci příslušných
modelů. Normalizovaná data se využijí k založení databází, které budou průběžně aktualizovány a
modely validovány, tak aby vyvinuté postupy mohly být využity pro rozhodčí analýzy v praxi.
Doktorský studijní program: P1417 Chemie
Obor: 1402V001 Organická chemie
Ústav chemie přírodních látek
Syntéza a studium derivátů seskviterpenových laktonů
Školitel: Prof. RNDr. Pavel Drašar, DSc.
Seskviterpenové laktony se vyznačují zajímavými biologickými vlastnostmi, např. ovlivňují systém
SERCA, mají m.j. vlastnosti cytostatické a imunomodulační. Syntéza a studium spektra derivátů
takových sloučenin může nejen odhalit a potvrdit příslušné farmakofory, ale i pomoci změnit
vlastnosti studovaných sloučenin, jako např. biodostupnost. Syntetizované deriváty mohou též
pomoci lokalizovat tyto biologicky účinné látky přímo v buňce.
Syntéza metabolitů a jejich deuteriem značených analog u vybraných nových psychoaktivních
látek.
Školitel: Prof. Dr. RNDr. Oldřich Lapčík
Školitel-specialista: Ing. Martin Kuchař, Ph.D.
Nové psychoaktivní látky (NPS) jsou v posledních letech předmětem zájmu řady toxikologických a
psychofarmakologických výzkumů. Poměrně časté intoxikace látkami ze skupiny NPS včetně
každoročních fatálních případů jsou dány z jedné strany nedostatkem informací o těchto látkách a
také jejich obtížnou identifikací v biologické matrici. Z mnoha set známých NPS je však pouze malá
část prozkoumána a u pouhého zlomku z nich jsou známy jejich metabolity. Bližší poznání
metabolismu NPS tvoří předpoklady pro zlepšení diagnostiky intoxikací a potenciální léčby. Práce
bude zaměřena v první řadě na syntézu metabolitů NPS jakožto analytických standardů. Pro účely
farmakokinetických studií budou u hlavních metabolitů připravena jejich deuteriem značená analoga.
Konjugáty sacharidů pro multivalentní rozpoznávání patogenů
Školitelka: Prof. Ing. Jitka Moravcová, CSc.
Prvním krokem mnoha životně důležitých procesů je selektivní interakce mezi membránovými
proteiny zvanými lektiny na povrchu jedné buňky a periferních oligosacharidů glykokalixu buňky
druhé. Takové interakce se uplatňují při buněčném rozpoznávání, kontrole adheze buněk a v mnoha
krocích imunitní odpovědi organismu. Cílem diserační práce je příprava multivalentních sloučenin, ve
kterých jsou sacharidy navázány na vhodně substituované kalixareny nebo diamantové nanočástice a
jsou obklopeny různými substituenty. Interakce těchto látek s jinými sacharidy, proteiny a
lektinovými receptory patogenů budou studovány pomocí FTIR, UV, konfokální mikroskopie, NMR,
mikrokalorimetrie a měřením resonance povrchového plasmonu.
Nové postupy syntézy glykomimetik pro intervenci rozpoznávání patogenů
Školitelka: Prof. Ing. Jitka Moravcová, CSc.
Školitel specialista: Ing. Kamil Parkan, Ph.D.
Sacharidy tvoří širokou paletu biologicky aktivních látek. Je stále jasnější, že oligosacharidy jsou
příkladem chemicky složitých biologických markerů, které mohou působit v důležitých
rozpoznávacích procesech, jako jsou mikrobiální infekce, imunitní odpověď, rakovina a při zánětu
nebo buněčné adhezi. Jejich pozoruhodná strukturální rozmanitost znamená, že mohou často
zprostředkovávat velmi specifické, a tudíž složité procesy. Vzhledem k labilitě glykosidické vazby je
však jejich využití jakožto látek s potenciálními terapeutickými účinky značně limitováno.
Tento projekt je zaměřen na syntézu glykomimetik, které budou stabilní jak k chemické tak enzymové
hydrolýze a budou mít potenciální biologickou aktivitu. Z jednoduchých výchozích látek budou cílové
látky připraveny originálními syntetickými postupy založenými na „lithiačně-borylačních“ a „crosscouplingových“ reakcí. Takto připravená glykomimetika budou testovány pro jejich afinitu
k lektinovým receptorům patogenů popřípadě jejich konformační chování pomocí NMR.
Syntéza a studium nových glykokojugatů
Školitelka: Prof. Ing. Jitka Moravcová, CSc.
Školitel specialista: Ing. Kamil Parkan, Ph.D.
Chemie kalix[n]arenů a porfyrinů je jedním ze základních kamenů současné supramolekulární
chemie. Na rozdíl od jiných často používaných makrocyklů, jsou velmi zajímavými díky jejich snadné
deritavizaci a nízké toxicitě.
Tento projekt je hlavně zaměřen na přípravu nehydrolyzovatelných glykoklastrů, za využití originální
syntetických postupů založených na „cross-couplingových“ reakcích a různých ligačních techniky s
cílem studovat jejich biologické a fyzikálních vlastnosti.
Selektivní enzymové acylace a deacylace sacharidů: kombinovaná výpočetní a experimentální
studie
Školitel: Doc. Dr. Ing. Ivan Raich
V chemii sacharidů patří acylace a deacylace mezi nejfrekventovanější reakce. V řadě případů je lze
realizovat s využitím enzymů, které často zjednodušují provedení a přinášejí též zajímavou, ale
obtížně předpověditelnou selektivitu. Molekulové modelování pomáhá objasnit tuto selektivitu
detailním studiem interakcí aktivního centra enzymu s cukerným substrátem.
Interakce modelových syntetických drog s receptory: výpočetní studie
Školitel: Doc. Dr. Ing. Ivan Raich
Receptory interagující s drogami a dalšími psychoaktivními látkami, jejich klasifikace a způsob vazby
substrátu hrají důležitou roli při objasňování jejich účinku. Techniky molekulového modelování
pomáhají objasnit strukturní a stereochemické aspekty těchto interakcí, což může mít i terapeutický
význam.
Peptidomimetické deriváty triterpenoidních kyselin a laktonů
Školitel: Prof. Ing. Zdeněk Wimmer, DrSc.
Budou připraveny a studovány deriváty triterpenoidních kyselin a laktonů z obnovitelných zdrojů
s nepřírodními aminokyselinami a oligopeptidy s možným účinkem proti různým druhům rakoviny a s
možnou antimikrobiální aktivitou. Struktury budou obsahovat systém peptidomimetik obsahující
několik amidových vazeb, čímž tato část jejich molekul bude imitovat oligopeptidy. Kombinace
nepolární a polární části cílových molekul může být výhodná pro aplikaci a transport těchto
potenciálně farmakologicky účinných látek v organismu. Cílem studia bude připravit synthony pro
modifikaci výše zmíněných molekul a připravit na jejich základě nové látky schopné vykázat
požadované biologické účinky.
Rámcová témata disertačních prací na smluvních pracovištích FPBT
podle oborů s počátkem řešení v akademickém roce 2015/2016
Doktorský studijní program: P1417 Chemie
Obor: 1406V002 Biochemie
Fyziologický ústav AV ČR, v.v.i.
Molekulární regulace mitochondriální ATP syntázy a jejich vliv na buněčnou fyziologii
Školitel: Ing. Andrea Dlasková, PhD.
Mitochondriální (mt) ATP syntáza a její regulace jsou kritické v mitochondriální a buněčné fyziologii.
Aktivita mt ATP syntázy ovlivňuje ATP / ADP poměr, mitochondriální membránový potenciál, tvorbu
ROS mt dýchacím řetězcem, organizaci mt krist, iontovou homeostázu, a další důležité procesy. Cílem
studie bude zkoumat supramolekulární organizaci mt ATP syntázy za různých fyziologických
podmínek jako jsou hypoxie, hladovění, nebo oxidační stres. Dále budou studovány molekulární
mechanismy regulující supramolekulární stav a organizaci mt ATP syntázy. Rovněž bude korelována
supramolekulární organizace enzymu s mitochondriální morfologií a ultrastukturou.
Studium mechanismu regulace funkce signálních proteinů
Školitel: RNDr. Veronika Obšilová, Ph.D.
Mechanistické objasnění molekulárních mechanismů regulace funkce proteinů vyžaduje pochopení
vztahů mezi strukturou a funkcí proteinů. Projekt bude zaměřen na studium molekulárních
mechanismů regulace funkce vybraných signálních proteinů. Hlavní pozornost bude soustředěna na
komplexy proteinů 14-3-3, které hrají klíčovou úlohu v regulaci mnoha biologických procesů. Proteiny
14-3-3 se váží a regulují funkci ostatních proteinů. Vazba proteinů 14-3-3 s vazebnými partnery je
regulována skrze fosforylaci. I přes význam těchto proteinů, mnoho aspektů jejich funkce zůstává
dosud neobjasněna. V rámci tohoto projektu bude využívána celá řada biochemických a
biofyzikálních technik, zahrnující expresi a purifikaci rekombinantních proteinů v Escherichia coli,
cílenou mutagenesi, fluorescenční spektroskopii, sedimentační analýzu a rozptyl světla. Získaná data
nám umožní lépe porozumět detailům regulace aktivity a funkce těchto protein-proteinových
komplexů. Dobrá znalost metod molekulární biologie a exprese a purifikace rekombinantních
proteinů je výhodou. Více info na: http://www.biomed.cas.cz/d312/.
Vliv těžkých kovů a selenu na antioxidační faktory pacientů a experimentálního modelu
Školitel: Václav Zídek
Školitel specialista: Jarmila Zídková
Těžké kovy (Cd, Pb, Hg, As) jsou běžné polutanty životního prostředí. Jakékoli jejich množství má
negativní účinek na zdraví živočichů včetně člověka. Naproti tomu polokov selen patří mezi esenciální
stopové prvky. Jeho nedostatek vede k různým poruchám (neurologické poruchy, snížené kognitivní
schopnosti, poruchy plodnosti, syndromy Keshan a Kashin-Beck). Při nadbytku však působí toxicky.
Úkolem disertační práce je sledovat případné změny na úrovni biochemických parametrů, především
pak aktivit (antioxidačních) enzymů. Rovněž bude stanoven obsah vitaminu E, metalothioneinů
a redukovaného glutathionu v souladu s aplikovanými dietami.
Regulační složky imunitního systému a tukové tkáně
Školitel: Václav Zídek
Školitel specialista: Jarmila Zídková
Imunitní systém je jedna z nejsložitěji regulovaných částí organismu. Složitost spočívá zejména
v propojení s dalšími tkáněmi, například nervovou. Nedávno bylo zjištěno, že se celá řada dříve
imunospecifických faktorů jako je IL 18, PBEF1 nebo C3, je produkována také v tukové tkáni. Dále
bylo zjištěno, že při obesitě dochází v tukové tkání k zánětlivým procesům. Práce bude zaměřena na
in vitro studie vybraných faktorů, stimulaci jejich tvorby a sekrece. Bude zkoumán mechanismus
působení vybraných imunospecifických faktorů jak na adipocyty tak na imunitní buňky. Práce bude
zaměřena na in vitro výzkum detailního působení vybraných adipokinů/imunospecifických faktorů na
molekulární úrovni a jejich možný podíl na vzniku insulinové resistence.
Doktorský studijní program: P1417 Chemie
Obor: 1406V002 Biochemie
Mikrobiologický ústav AV ČR, v.v.i.
Biotransformace minoritních flavonolignanů silymarinu
Školitel: Prof. Ing. Vladimír Křen, DrSc.
Školitel specialista: Doc. Ing. Kateřina Valentová, Ph.D.
Silymarin, extrakt ze semen ostropestřce mariánského (Silybum marianum L. Gaertn), je používán
jako účinné hepatoprotektivum s mnoha dalšími farmakologickými aktivitami. Je obsažen v mnoha
doplňcích stravy, vyráběn a dostupný v ČR. Jeho složkami jsou flavonolignany a jejich 2,3-dehydroderiváty [1]. Pro objasnění jejich metabolismu jsou nezbytné autentické standardy metabolitů.
Tato interdisciplinární studie se bude dotýkat biochemie, chemie přírodních látek, farmakologie,
mikrobiologie aj. Práce je věnována přípravě sulfátů a glukuronidů flavonolignanů za pomoci
převážně chemoenzymatických metod [2-4]. Student/ka bude metodami molekulární biologie
připravovat rekombinantní enzymy. Metabolity budou připravovány enzymovou syntézou a
kombinovanými bio-chemickými postupy. Bude využita expertíza laboratoře v enzymové syntéze a
biokatalýze, použity budou pokročilé metody analytické chemie a separačních technik. Biologická
aktivita látek bude studována mj. pomocí robotického screeningu. Součástí je intenzivní mezinárodní
spolupráce. Práce bude financována z projektu GAČR 15-03037S (2015-2017).
[1]
Křenek: Food Res Int 65, 115 (2014).
[2]
Charrier: J Mol Catal B Enzym 102, 167 (2014).
[3]
Křen: Drug Metab Dispos 28, 1513 (2000).
[4]
Purchartová: Appl Microbiol Biotechnol 97, 10391 (2013).
Doktorský studijní program: P1417 Chemie
Obor: 1406V002 Biochemie
Ústav organické chemie a biochemie AV ČR, v.v.i.
Izolace strukturních motivů DNA měnících vlastnosti reverzní transkriptázy
Školitel: Edward Curtis, Ph.D.
Objev reverzní transkripce začátkem sedmdesátých let dal vzniknout škále široce využívaných technik
jako např. RT-PCR, in vitro selekci a DNA mikročipům. Přestože je reverzní transkripce účinným
postupem při přípravě DNA z RNA templátu, může být získání cDNA pomocí standartních metod
obtížné v případě malého množství výchozího RNA transkriptu. Cílem práce je usnadnění analýzy
transkriptů, které jsou přítomny pouze ve velmi malém množství kopií. Pomocí in vitro selekce se
pokusíme vyvinout strukturní DNA motiv, který bude navázán na 5´ konec běžně užívaného primeru a
díky němuž se zvýší účinnost reverzní transkripce. Tato metoda by měla snížit limit detekce
neobvyklých RNA transkriptů, což lze využít v aplikacích typu zkoumání expresního profilu na úrovni
jednotlivých buněk. Tento obecný přístup by dále mohl být využit k izolaci motivů DNA, které
modifikují další vlastnosti reverzní transkriptázy, jako například její schopnost katalyzovat syntézu
cDNA při zvýšených reakčních teplotách.
Studium interakcí biomolekul kapilárními elektromigračními metodami
Školitel: RNDr. Václav Kašička, CSc.
Dizertační práce bude zaměřena na vývoj nových vysokoúčinných elektromigračních metod, afinitní
kapilární elektroforézy a afinitní elektrochromatografie v otevřených kapilárách, a na jejich využití ke
studiu nekovalentních interakcí biologicky aktivních peptidů, bílkovin, nukleosidů, nukleotidů a jiných
biomolekul s nízko- i vysokomolekulárními ligandy nebo receptory. Budou vyvíjeny nové postupy pro
kvantitativní charakterizaci slabých i silných interakcí biomolekul ve volném roztoku a na rozhraní
pevné a kapalné fáze. Interakce biomolekul, např. peptidových hormonů a léčiv s receptory, enzymů
se substráty či inhibitory a ionoforů s malými ionty ve volném roztoku budou zkoumány různými
módy kapilární afinitní elektroforézy. Interakce biomolekul na rozhraní pevné a kapalné fáze budou
studovány afinitní elektrochromatografií v otevřených kapilárách s ligandy či receptory
imobilizovanými na vnitřní stěně křemenné kapiláry. Síla interakcí biomolekul bude kvantifikována
konstantami stability jejich komplexů.
Katepsinové proteasy a jejich využití v biomedicíně
Školitel: RNDr. Michael Mareš, CSc.
Práce bude vypracována na Ústavu organické chemie a biochemie, Akademie věd ČR
(www.uochb.cz/web/structure/186.html?lang=cz). Projekt je zaměřena na proteasy katepsinového
typu, které se významně podílejí na patologii a představují cílové molekuly pro terapii. Studovány
budou zejména katepsiny člověka a parazitů sajících krev. Cílem projektu je analýza jejich struktury,
funkce a regulace. Téma obsahuje následující metodické přístupy: proteomiku, rekombinantní
expresi, purifikaci proteinů, enzymologii, proteinovou krystalografii a molekulární modelování.
Strukturou inspirovaný návrh inhibitorů lidské karbonáthydrolyasy
Školitel: Ing. Václav Veverka, PhD.
Práce bude vypracována na Ústavu organické chemie a biochemie, Akademie věd ČR v týmu Pavlíny
Řezáčové (www.uochb.cz/rezacova). Projekt je zaměřen na strukturní studie terapeuticky zajímavých
isoforem lidské karbonáthydrolyasy, jejichž dunkce je spojena s rozvojem nádorových onemocnění.
Strukturní informace bude využita k návrhu inhibitorů specifických na danou isoformu. Práce na
projektu je vynikající příležitostí získat odborné znalosti a praktické zkušenosti v proteinové
biochemii, biofyzice a strukturní biologii a také přehled o přístupech k racionálnímu vývoji léčiv
prostřednictvím úzké spolupráce s výzkumnými týmy, které se zabývají medicinální a výpočetní
chemií.
Iontové kanály v nemoci a ve zdraví
Školitel: Dr. Norbert Weiss, PhD
Vápníkové (Ca2+) kanály, které řídí průchod Ca2+ přes buněčné membrány, hrají klíčovou roli v
počáteční fázi vnitrobuněčné Ca2+ signalizace a defekty ve funkci Ca2+ kanálů mají dramatické
následky v podobě vážných lidských onemocnění – tzv. channelopatie – včetně neuropatické bolesti.
Výzkumný projekt se bude zabývat objasněním role jedné určité třídy vápnikových kanálů – kanálu
typu T – při rozvoji periferní bolestivé diabetické neuropatie. Uchazeč bude využívat kombinaci
technik buněčné fyziologie (patch-clamp), molekulární biologie (cílená mutageneze, konstrukce
chimér), proteinové biochemie a konfokální mikroskopie pro analýzu buněčného transportu a
regulace Ca2+ kanálů T-typu v diabetických stavech (hyperglykemii) u buněčných linií a u primárních
nociceptorů v tkáňových kulturách.
Doktorský studijní program: P1417 Chemie
Obor: 1406V002 Biochemie
Ústav živočišné fyziologie a genetiky AV ČR, v.v.i., Liběchov
Změny v aktivitě kináz a fosfatáz klíčových pro meiotické buněčné dělení, které jsou v oocytech
vyvolané stárnutím organismu.
Školitel: Ing. Michal Kubelka, CSc.
Bylo prokázáno, že během meiózy dochází u savců k mnohočetným omylům, které vedou k
chybnému uspořádání chromozomů, tj. k chromozomální aneuploidii. Tyto chyby převažují v samičích
gametách a zvyšují se s rostoucím věkem. Aneuploidie v oocytech má závažné důsledky a vede ke
ztrátě či k defektům plodu. K aneuploidii pravděpodobně dochází ve 2 krocích, jednak na začátku
meiózy, během rekombinace, jednak během meiotického dělení, kdy dochází k chybné segregaci
chromozomů.
V předkládaném projektu chceme charakterizovat a kvantifikovat změny, ke kterým dochází v
oocytech v závislosti na věku. Cílem projektu je odhalit změny v načasování a stupni aktivity kináz a
fosfatáz, jejichž funkce je pro meiotické dělení klíčová.
Hlavní metody: biochemie, molekulární biologie,, kinázové eseje, imunocytochemie, mikroskopie
živých buněk.
Metabolismus RNA, týkající se kontroly exprese genů v oocytech a embryích
Školitel: Ing. Michal Kubelka, CSc.
Školitel specialista: Ing. Andrej Šušor, PhD.
Savčí vajíčko je vysoce diferencovaná totipotentní buňka, která dává základ embryonálnímu vývoji.
Zralé vajíčko před zahájením meiózy postrádá transkripční aktivitu a využívá pouze maternální mRNA,
které byly nasyntetizovány během jeho vývoje. Mechanismy regulace
maternální mRNA jsou z velké části neznámé. Cílem projektu je zmapovat translaci RNA po znovu
zahájeni meiózy. Chceme také studovat aktivitu cap-dependentní translace (mTOR/eIF4E) v myším a
bovinním oocytu a objasnit její regulaci s cílem charakterizovat metabolismus specifických RNA a
přispět tak k poznání fyziologie savčího vajíčka.
Cíle projektu:
Zmapovat translaci mRNA po znovu zahájeni meiózy u savčího oocytu.
Objasnit regulaci mTOR/eIF4E dráhy při rozpadu jaderné membrány.
Poznani regulaci translace ve vztahu ke chromozomální stabilitě u savčího oocytu.
Hlavní metody: Next Generation Sequencing, biochemie, molekulární biologie, RNA FISH.
Doktorský studijní program: P1528 Mikrobiologie
Obor: 1510V001 Mikrobiologie
Mikrobiologický ústav AV ČR, v. v. i.
Faktory ovlivňující vývoj mikrobiálních společenstev v průběhu primární sukcese
Školitel: Dr. Ing. RNDr. Petr Baldrian, Ph.D.
Při primární sukcesi dochází k zásadním změnám složení struktury a chemismu půdy, který je výrazně
ovlivněn sukcesním vývojem vegetace a půdní bioty. Důsledkem těchto procesů, zprostředkovaných
makroorganismy, je postupný vývoj mikrobiálního společenstva, které zahrnuje jak rostlinné
symbionty, tak dekompozitory organických látek. Porozumění faktorům, které ovlivňují vývoj
mikrobiálního společenstva a jeho funkce je dosud neúplné, ale dá se předpokládat, že je primárně
určeno fyzikálně chemickými parametry a specifickým vlivem jednotlivých rostlinných druhů v
sukcesním společenstvu. Práce má za cíl objasnit relativní význam fyzikálně-chemických a
vegetačních faktorů na vývoj společenstva půdních bakterií a hub na modelových příkladech
primárních chronosekvencí a v modelových experimentech, kde budou dané vlivy sledovány
odděleně. Práce bude zahrnovat terénní odběry, manipulativní experimenty a laboratorní zpracování
environmentálních vzorků s využitím moderních metod molekulární biologie včetně high-throughput
sequencing.
Doktorský studijní program: P1417 Chemie
Obor: 1402V001 Organická chemie
Biologické centrum AV ČR, v. v. i.
Nové strategie značení metabolitů pro cílenou a srovnávací metabolomiku technikami
vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrie
Školitel: RNDr. Petr Šimek, CSc.
Hlavním cílem dizertační práce je spolupráce na vývoji nových strategií pro značení protických
metabolitů pomocí funkčních skupin se stabilní izotopy a jejich aplikace pro cílenou a srovnávací
metabolomiku v důležitých biologických modelech (lidské tkáně, tekutiny, drozofila) technikami
hmotnostní spektrometrie. Výzkum bude směřován k řešení hlavních problémů současného
metabolomického výzkumu:
(a) Identifikace metabolitů v komplexních biologických matricích;
(b) Značení metabolitů pro účely srovnávací (diferenční) metabolomiky, umožňující přímé srovnání
kontrol a cílových vzorků;
(c) Hledání nových způsobů kvantitativní analýzy metabolitů v komplexním biologickém materiálu
(d) Izotopomerová analýza značených metabolitů a její využití při studiu metabolických drah a
metabolických toků.
RNDr. Petr Šimek, CSc., Biologické centrum AV ČR, v.v.i., Laboratoř analytické biochemie &
metabolomiky, [email protected], tel: +420723648892.
Doktorský studijní program: P1417 Chemie
Obor: 1402V001 Organická chemie
Ústav organické chemie a biochemie AV ČR, v. v. i.
Modifikace DNA reaktivními skupinami pro biokonjugace
Školitel: Prof. Ing. Michal Hocek, CSc. DSc.
Budou připravovány DNA nesoucí reaktivní skupiny ve velkém žlábku polymerasovou inkorporací
modifikovaných nukleosid trifosfátů. Dále budou studovány bioorthogonální reakce těchto funkčních
skupin v DNA, zejména cross-linkování s proteiny, připojování dalších užitečných funkčních skupin a
jejich využití v chemické biologii a diagnostice.
Klíčové citace:
1. Raindlová, V.; Pohl, R.; Šanda, M.; Hocek, M. "Direct polymerase synthesis of reactive
aldehyde-functionalized DNA and its conjugation and staining with hydrazines" Angew.
Chem. Int. Ed. 2010, 49, 1064-1066.
2. Dadová, J.; Orság, P.; Pohl, R.; Brázdová, M.; Fojta, M.; Hocek, M. "Vinylsulfonamide and
acrylamide modification of DNA for cross-linking with proteins" Angew. Chem. Int. Ed. 2013,
52, 10515-10518.
Syntéza nových heteroanelovaných 7-deazapurinových nukleosidů a nukleotidů s potenciální
biologickou aktivitou a pro modifikace DNA a RNA
Školitel: Prof. Ing. Michal Hocek, CSc. DSc.
Budou navrhovány a připravovány nové heteroanelované analogy 7-deazapurinových nukleosidů pro
studium cytostatické a antivirové aktivity. Většina bude založena na dosud nepopsaných nebo jen
řídce studovaných heterocyklických systémech, např. různé isomery thieno-, furo-, pyrido- nebo
pyrimido-pyrrolo[2,3-d]pyrimidinů apod. Kromě testování biologické aktivity budou vybrané
nukleosidy převedeny na NTP a studovány jako potenciální inhibitory nebo substráty polymeras pro
enzymovou syntézu modifikovaných nukleových kyselin.
Klíčové citace:
1. Tichý, M.; Pohl, R.; Tloušťová, E.; Weber, J.; Bahador, G.; Lee, Y.-J.; Hocek, M. "Synthesis and
Biological Activity of Benzo-Fused 7-Deazaadenosine Analogues. 5- and 6-Substituted 4Amino- or 4-Alkylpyrimido[4,5-b]indole Ribonucleosides" Bioorg. Med. Chem. 2013, 21, 53625372.
2. Nauš, P.; Caletková, O.; Konečný, P.; Džubák, P.; Bogdanová, K.; Kolář, M.; Vrbková, J.;
Slavětínská, L.; Tloušťová, E.; Perlíková, P.; Hajdúch M.; Hocek, M. "Synthesis, cytostatic,
antimicrobial and anti-HCV activity of 6-substituted 7-(het)aryl-7-deazapurine
ribonucleosides" J. Med. Chem. 2014, 57, 1097-1110.
Epidithiodiketopiperazinové alkaloidy – přístupy k totální syntéze.
Školitel: Dr. habil. Ullrich Jahn
Epidithiodiketopiperazinové alkaloidy jsou metabolity hub, které mají širokou škálu biologické
aktivity. Cílem projektu je vývoj jejich krátké syntézy (na příkladu gliotoxinu) s vysokým výtěžkem a
syntéza analog.
O S
S
N
H
MeN
OH
OH
O
Selektivní Oxidace Aminokyselin a Modifikace Peptidů.
Školitel: Dr. habil. Ullrich Jahn
Oxidativní transformace aminokyselin a proteinů jsou většinou neselektivní a vedou k jejich
degradacím. V tomto projektu budou rozvíjeny selektivní oxidativní transformace aminokyselin.
Výsledky práce budou mít potenciál v tvorbě C-C vazeb s cílem syntetizovat nové v přírodě se
nevyskytující aminokyseliny. Dále budou výsledky projektu aplikovány v oblasti selektivních oxidací
oligopeptidů. To může vest k metabolicky stabilním produktům s biologickou aktivitou.
O
R1
R2
XR3
NH
O
Oxidace,
tvorba C-C vazby
R4
R1
R2
O
NH
O
XR3 or
R
R1
R2
4
O
NH
O
XR3
Příprava látek s potenciálním epigenetickým účinkem
Školitel: RNDr. Marcela Krečmerová, CSc.
Téma zahrnuje syntézu analogů přírodních látek, např. nukleosidů nesoucích triazinový, thiazolový
nebo thiadiazolový heterocyklus (volný nebo kondenzovaný s jiným heterocyklem). Tyto farmakofory
mohou za jistých okolností inhibovat methyltransferasy (např. DNA-, histon-MT) díky své specifické
interakci s cysteinovou –SH skupinou poblíž jejich aktivního centra, a tím reaktivovat expresi genů
(např. genů umlčených aberantní methylací v nádorových buňkách). Zmíněné typy látek inhibují i jiné
enzymy s cysteinovým thiolem na exponovaném místě (např. katepsin B), což rozšiřuje jejich
terapeutický potenciál. Cílové sloučeniny budou testovány na protinádorovou, protivirovou a
antibakteriální aktivitu, na jejich vliv na buněčný cyklus a expresi genů, popř. dále bude studován
jejich mechanismus účinku. Předpokládá se, že částí disertační práce bude strukturně aktivitní studie.
Projekt svým je pojetím dostatečně flexibilní, aby mohly být sledovány i jiné atraktivní cíle, pokud se
v průběhu práce objeví. U polárních struktur s nalezenou aktivitou budou dále syntetizovány
prolékové formy za účelem zvýšení biodostupnosti. Těžiště práce spočívá v organické syntéze,
zejména v chemii heterocyklických sloučenin, nukleosidů a peptidů a v základní znalosti biochemie.
Nové heterocyklické deriváty jako inhibitory lipidových a proteinových kináz
Školitel: Mgr. Radim Nencka, Ph.D.
Lipidové a proteinové kinázy patří mezi důležité molekulární cíle moderních terapeutik se širokým
spektrem potenciálních indikací. Projekt bude zaměřen na racionální design a syntézu nových
derivátů jako inhibitorů fosfatidylinositol 4-kináz. Tyto sloučeniny by mohly najít uplatnění v terapii
některých nádorových, virových a neurodegenerativních onemocnění.
Příprava izosterních 3´-fosfonátových derivátů nukleosidů a oligonukleotidů.
Školitel: Ing. Ivan Rosenberg, CSc.
Školitel specialista: Ing. Ondřej Šimák, Ph.D.
Naše studie ukázaly, že syntetické modifikované oligonukleotidy, které obsahují
fosfonátové nukleotidové jednotky vykazují zajímavé biologické efekty, např. (i) výrazně stimulují
aktivitu RNasy H, enzymu, který je klíčový z hlediska terapeutického použití oligonukleotidů jako
antisensních látek k potlačení genové exprese, (ii) ve formě RNA-RNA duplexů (siRNA) způsobují
tlumení genů a (iii) vytváří teplotně velmi stabilní duplexy s komplementárním vláknem. Vyhledávání
nových modifikací nukleotidů a oligonukleotidů a zkoumání jejich vlastností z hlediska jejich
terapeutického použití je velmi žádoucí. Dizertační práce je zaměřena na syntézu rozvětvených
furanosylfosfonátů, které budou použity jako výchozí syntony pro nukleosidační reakce. Získané nové
typy nukleosidfosfonátů budou chemicky zabudovány do krátkých oligonukleotidů, jejichž fyzikálně
chemické a biologické vlastnosti budou zkoumány. Modifikované oligonukleotidy, ve kterých je
přirozená fosfátová skupina nahrazena enzymově neštěpitelnou fosfonátovou funkcí nejsou
v renomovaných světových laboratořích prakticky vůbec studovány.
Syntéza fosfonátových monomerů odvozených od 3´-amino-3´-deoxy a 5´-amino-5´deoxyadenosinu pro přípravu modifikovaných oligoribonukleotidů.
Školitel: Ing. Ivan Rosenberg, CSc.
Školitel specialista: Ing. Ondřej Páv, Ph.D.
Projekt je zaměřen na syntézu fosfonátových monomerů odvozených od 3´-amino-3´-deoxy a 5´amino-5´-deoxyadenosinu. Tyto látky budou zabudovány do oligoribonukleotidů a bude studován
jejich vliv na hybridizační vlastnosti a enzymatickou stabilitu modifikovaného vlákna. Dále bude
studována schopnost modifikovaných oligoribonukleotidů aktivovat RNasu L nebo RNA interferenci.
Syntéza a teoretické studie exotických molekul fullerenů
Školitel: Ing. Jaroslav Šebestík, Ph.D.
Školitel specialista: doc. Mgr. Michal S traka, Ph.D.
Exotické sloučeninu fulllerenů např. s aktinoidy mají potenciál jako komponenty nanopamětí a
nanomagnetů. Jiné mohou sloužit jako jádra dendrimerů vhodných pro transport léčiv nebo návrh
nových samo-hojících se materiálů pro medicinální aplikace. Některé již byly připraveny
experimentálně, ale v současné době není téměř nic známo o jejich struktuře v roztoku. Práce bude
spočívat v syntéze modelových látek, a budeme studovat i teoreticky spektroskopické a jiné
vlastnosti molekul derivátů fullerenů. (Spolupráci se kolegy ve Finsku, Norsku, a Japonsku, výzkum
v rámci grantu GAČR).
Vývoj chemických postupů pro selektivní aktivaci proteinů
Školitel: Dmytro Yushchenko, PhD
Zavedení nástrojů, které lze využít pro kontrolu interakcí proteinů v živých buňkách, umožňuje
studovat faktory, které tyto procesy ovlivňují. Chemické induktory dimerizace proteinů (CID) jsou
jedním z těchto nástrojů. Proteinové interakce je však v buňkách obtížné kvantifikovat a lokalizovat.
Cílem této práce je syntéza nové generace CID založených na fluorogenních barvách. Tyto látky
umožní indukovat a monitorovat interakce proteinů v buňkách pomocí mikroskopie. Účinnost
připravených látek bude testována in vitro a zároveň v živých buňkách. Projekt bude zaměřen na
studium proteinových interakcí probíhajících při neurodegenerativních procesech a při diabetu
typu 2.
Download

Rámcová témata disertačních prací pro akademický rok 2015/2016