AV ČR › O AV ČR › Základní informace › Dokumenty › Anotace › 2008

5. Sekce biologických a lékařských věd

Seznam anotací:

Oxid osmičelý, 2,2'-bipyridin: Elektroaktivní značka pro analýzu přistupnosti tryptofanových zbytků v proteinech (Biofyzikální ústav)
Trans-generační dědičnost metylačních imprintů indukovaných posttranskripčním umlčováním tabákových transgenů (Biofyzikální ústav)
Teoretická studie faktorů určujících stabilitu borátových komplexů ribózy, arabinózy, lyxózy a xylózy (Biofyzikální ústav)
Vliv nízké dávky anti-androgenu vinklozolinu na reprodukční parametry u myší (Biotechnologický ústav)
Nitrobuněčné expresní profily měřené pomocí PCR v reálném čase ve vajíčku drápatky (Biotechnologický ústav)
α-Tokoferylsukcinát indukuje apoptózu zasažením ubichinon-vazebných míst v mitochondriálním respiračním komplexu II (Biotechnologický ústav)
TMEM70 je nový faktor v biogenezi ATP syntázy a jeho mutace vede k izolovanému defektu enzymu a neonatální mitochondriální encefalo-kardiomyopatii (Fyziologický ústav)
Odhalení snížené exprese Cd36 v ledvině jako determinanty krevního tlaku a rizikového faktoru vývinu hypertenze (Fyziologický ústav)
Kódování informace olfaktorními neurony a jejich modely (Fyziologický ústav)
Pozice chromatinu v lidských HepG2 buňkách: třebaže je nenáhodná, významně se liší v buňkách dceřinných (Fyziologický ústav)
Charakterisace mechanismu působení kvasinkového faktoru eIF3 (Mikrobiologický ústav)
Návrh nového mechanismu působení RTX cytotoxinů (Mikrobiologický ústav)
Charakterizace evoluce mitochondriálních peptidas ve dvou významných jednobuněčných parazitech (Mikrobiologický ústav)
Charakterisace proteinů translačního systému u Streptomyces aureofaciens (Mikrobiologický ústav)
Charakterisace role produktu genu slr2034 (ycf48) v procesu skládání a opravy fotosystému II u sinice Synechocystis PCC 6803 (Mikrobiologický ústav)
Navození rezistence zprostředkované CD8+ T buňkami u myší trpících BCL1 leukémií a léčených směrovaným polymerním doxorubicinem (Mikrobiologický ústav)
Nová strategie analýzy složitých genomů rostlin (Ústav experimentální botaniky)
Bílkovinný komplex exocyst reguluje růst rostlinných buněk (Ústav experimentální botaniky)
Metabolické regulace hladin rostlinného hormonu cytokininu a jejích význam v řízení vývoje rostlin (Ústav experimentální botaniky)
Úloha některých skupin genů při vzniku rakoviny tlustého střeva a konečníku (Ústav experimentální medicíny)
Léčba míšního poranění s využitím biomateriálů a kmenových buněk (Ústav experimentální medicíny)
Oxidační poškození DNA, proteinů a lipidů u řidičů autobusů v Praze (Ústav experimentální medicíny)
Genomická analýza citlivosti dětí ke znečištěnému ovzduší (Ústav experimentální medicíny)
Konstrukce 27 myších kmenů s mezidruhovou substitucí jednotlivých chromozomů (Ústav molekulární genetiky)
Sestřihové snRNP opakovaně cyklují skrze Cajalova tělíska (Ústav molekulární genetiky)
Izolace dvou odlišných populací rohovkových epiteliálních buněk s charakteristikami limbálních kmenových buněk u myší (Ústav molekulární genetiky)
Fosfolipidová skrambláza 1 a aktivace žírných buněk (Ústav molekulární genetiky)
Analýza signálních proteinů a fosforylace v průběhu zrání prasečích oocytů s využitím protilátkových mikročipů (Ústav živočišné fyziologie a genetiky)
Pryč od rodičů: asexuální sekavcovité ryby (Cobitis) mění sexuálního hostitele a expandují za hranice areálů původních sexuálních partnerů (Ústav živočišné fyziologie a genetiky)
Transkripční analýza u prasečího modelu MeLiM identifikuje RACK1 jako potenciální marker malignity při proliferaci lidských melanocytů (Ústav živočišné fyziologie a genetiky)

5.1 Oxid osmičelý, 2,2'-bipyridin: Elektroaktivní značka pro analýzu přistupnosti tryptofanových zbytků v proteinech

(Biofyzikální ústav)

Komplex oxidu osmičelého s 2,2'-bipyridinem (Os,bipy), o němž je známo, že tvoří kovalentní adukty s pyrimidinovými bazemi v DNA, byl aplikován jako chemická sonda při studiu struktury DNA a jako elektroaktivní značka pro DNA. Kromě pyrimidinů tvoří tento komplex elektrochemicky aktivní kovalentní adukty také s tryptofanovými (W) zbytky v peptidech a proteinech. V této práci jsme ukázali, že proteiny obsahující W (např. avidin, streptavidin nebo lysozym) poskytují po modifikaci Os,bipy na grafitové elektrodě (PGE) specifický signál (pík aW) při potenciálu, který se liší od potenciálu analogických píků poskytovaných volným Os,bipy nebo DNA modifikovanou Os,bipy. Proteiny neobsahující W (např. a-synuklein nebo ribonukleáza A) po inkubaci s Os,bipy pík aW neposkytovaly. Vazba biotinu na avidin interferovala s modifikací tohoto proteinu Os,bipy, což je ve shodě s lokalizací W zbytků ve vazebném místě avidinu pro biotin. Tyto zbytky byly při absenci biotinu přístupné modifikaci, ale skryté (chráněné před modifikací) po vytvoření komplexu avidinu s biotinem. Avidin modifikovaný Os,bipy nebyl schopen vázat biotin a jeho kvartérní struktura byla rozrušena. Podobné efekty byly pozorovány s dalším proteinem vázajícím biotin, tj. se streptavidinem. Naše výsledky ukazují, že modifikace proteinů Os,bipy za podmínek blízkých fyziologickým, v kombinaci s jednoduchou elektrochemickou analýzou, může být využita ve studiu struktury a interakcí bílkovin.

Fojta, M. - Billova, S. - Havran, L. - Pivonkova, H. - Cernocka, H. - Horakova, P. - Palecek, E.: Osmium tetroxide, 2,2'-bipyridine: electroactive marker for probing accessibility of tryptophan residues in proteins. Anal Chem, 2008, Roč. 80, s. 4598-4605.

Kontaktní osoba: Miroslav Fojta, 541517197, fojta@ibp.cz

5.2 Trans-generační dědičnost metylačních imprintů indukovaných posttranskripčním umlčováním tabákových transgenů

(Biofyzikální ústav)

V této práci byla věnována pozornost problematice dědičnosti epigenetických stavů u rostlin. Předmětem výzkumu byla metylace DNA, která je jedním z nejvýznamnějších epigenetických nástrojů u vyšších eukaryotických organismů. Ukazujeme, že metylace cytosinu, která byla uměle navozená krátkými molekulami RNA v průběhu posttranskripčního umlčování transgenu, může být přenášena na potomstvo i po segregaci indukčního agens. Detailní analýzou metylace DNA hydrogensiřičitanovým sekvenováním dále zjišťujeme, že epigenetickou paměť vykazují metylované cytosiny v kontextech CG, nikoliv však v motivech CHG a CHH (viz.obrázek). Epigenetické varianty genu (epiallely) generované molekulami RNA mohou mít patrně v rostlinných genomech dlouhodobou trans-generační dědičnost zásluhou metylace DNA.

Lunerová-Bedrichova, J. - Bleys, A. - Fojtová, M. - Khaitová, L . - Depicker, A. - Kovařík, A. (2008) Trans-generation inheritance of methylation patterns in a tobacco transgene following a posttranscriptional silencing event. The Plant Journal. Roč. 54, (2008), s.1049-1062.

Kontaktní osoba: Aleš Kovařík, tel.: 541517178, kovařík@ibp.cz

5.3 Teoretická studie faktorů určujících stabilitu borátových komplexů ribózy, arabinózy, lyxózy a xylózy

(Biofyzikální ústav)

Objasnění původu života na Zemi je předmětem intenzivního interdisciplinárního výzkumu. Existuje řada teorií a hypotéz o vzniku základních chemických konstituentů molekuly RNA, jež je považována za primární biologickou molekulu v nejranějších fázích evoluce. Byla provedena teoretická analýza interakcí ribózy, arabinózy, lyxózy a xylózy s minerály obsahujícími boráty, a to pomocí moderních kvantově-chemických metod. Existuje řada indícií, že borátové komplexy sehrály klíčovou úlohu v prebiotické syntéze základních chemických sloučenin pro budoucí biologické molekuly. Výpočty prokázaly a chemicky vysvětlily významnou preferenci komplexu borátu s ribózou oproti komplexům borátů s konkurenčními aldopentózami, která mohla sehrát důležitou roli při výběru ribózy jako základního chemického elementu RNA v předbiologickém období vývoje života.

Šponer, J.E. - Sumpter, B.G. - Leszczynski, J. - Šponer J. - Fuentes-Cabrera, M.: Theoretical study on the factors controlling the stability of the borate complexes of ribose, arabinose, lyxose, and xylose. Chemistry - A European Journal. Roč. 14, (2008), s. 9990-9998.

Kontaktní osoba: Judit E. Šponer, 541517 246, judit@ncbr.chemi.muni.cz

5.4 Vliv nízké dávky anti-androgenu vinklozolinu na reprodukční parametry u myší.

(Biotechnologický ústav)

Nízké dávky anti-androgenu vinklozolinu (fungicidu), s kterým se můžeme setkat v životním prostředí, ovlivňovaly vývoj reprodukčního traktu, spermatogenezi a kvalitu spermií u samců myší vystavených dané látce během těhotenství a puberty. Zjistili jsme zkrácení anogenitální vzdálenosti, snížení váhy prostaty a pomocí histologické metody jsme nalezli patologii ve varlatech samců u experimentálních skupin (Obr. 1). Výrazně byl snížen počet spermií. Při ovlivnění během těhotenství došlo u takto ovlivněných samců ke snížení na 46%, u pubertálních samců na 81% , stav akrosomu v hlavičce spermií, jako marker kvality (hodnocený pomocí našich monoklonálních protilátek), vykazoval snížení na 89% ve srovnání s kontrolou (100%). Navýšily se též abnormality v hlavičce spermií u samců obou skupin. Ve srovnání s kontrolou se měnila exprese vybraných genů související s testovanými proteiny na spermiích i genů, které mají vztah k buněčné smrti. Prokázali jsme, že nízká dávka vinklozolinu měla vliv na reprodukční trakt, parametry spermií a expresi vybraných genů v obou experimentálních skupinách, kdy ovlivnění probíhalo v době důležité pro vývoj reprodukčních orgánů a zrání spermií.

Elzeinová, F. - Nováková V. - Buckiová, D. - Kubátová, A. - Peknicová, J.: Effect of low dose of vinclozolin on reproductive tract development and sperm parameters in CD1 outbred mice. Reprod Toxicol. Roč. č. 26 (2008) s. 231-2388.

Histologický obraz varlat u samců ovlivněných vinklozolinem

Normální morfologie semenotvorných kanálků u kontrolní myši (A), abnormální morfologie u samců vystavených vinklozolinu v době těhotenství (15-22 den), (B). Normální morfologie podpůrné tkáně u kontrolní myši (C), abnormální morfologie u samců vystavených vinklozolinu v pubertě (D).

Kontaktní osoba: Pěknicová, 241 062 642, jpeknic@img.cas.cz

5.5 Nitrobuněčné expresní profily měřené pomocí PCR v reálném čase ve vajíčku drápatky

(Biotechnologický ústav)

Tomografie pomocí real-time PCR je novou kvantitativní metodou pro měření lokálních profilů mRNA v různých místech buňky. Užitečnost této metody jsme prokázali na řezech oocytů drápatky Xenopus laevis, ze kterých jsme extrahovali RNA vzorky a v nich stanovily profily exprese 18 genů. Objevili jsme dvě třídy mRNA, které lokalizovaly do opačných pólů buněk a analizovali jsme jejich gradienty napříč oocyty.

Šindelka R, Jonák, J. - Hands, R. - Bustin, S.A. - Kubista, M.: Intracellular expression profiles measured by real-time PCR tomography in the Xenopus laevis oocyte. Nucleic Acids Res. Roč. 36, č. 2 (2008), s. 387-392.

Kontaktní osoba: Mikael Kubista, 296 442 623, kubista@img.cas.cz

5.6 α-tokoferylsukcinát indukuje apoptózu zasažením ubichinon-vazebných míst v mitochondriálním respiračním komplexu II

(Biotechnologický ústav)

α-tokoferylsukcinát (α-TOS) je selektivní induktor apoptózy rakovinných buněk, která zahrnuje akumulaci reaktivních kyslíkových druhů (ROS). Molekulární cíl α-TOSu nebyl dosud identifikován. V této práci ukazujeme, že α-TOS inhibuje sukcinátdehydrogenázovou (SDH) aktivitu komplexu II (CII) interakcí s proximálním (QP) a distálním (QD) vazebným místem pro ubichinon (UbQ). Biochemické analýzy a molekulární modelování zjistily podobnou nebo silnější interakční energii α-TOS ve srovnání s UbQ pro QP a QD místa. V přítomnosti α-TOSu CybL-mutantní buňky s dysfunkčním CII ani neakumulovaly ROS ani nepodstoupily apoptózu. Podobná rezistence byla pozorována, když produkt CybL byl vyřazen pomocí siRNA. Rekonstituce funkčního CII zcitlivěla CybL mutanty k α-TOSu. α-TOS zřejmě vytěsňuje UbQ z CII, čímž způsobuje, že elektrony vznikající SDH aktivitou mohou rekombinovat s molekulárním kyslíkem a vytvářet ROS.

Dong, L.F. - Low, P. - Dyason, J.C. - Wang, X.F. - Prochazka, L. - Witting, P.K. - Freeman, R. - Swettenham, E. - Vališ, K. - Liu, J. - Zobalová R. - Turánek, J. - Spitz, D.R. - Domann, F.E. - Scheffler I.E. - Ralph, S.J. - Neuzil, J.: Alpha-tocopheryl succinate induces apoptosis by targeting ubiquinone-binding sites in mitochondrial respiratory complex II. Oncogene. Roč. 27, č. 31 (2008), s. 4324-4335.

Kontaktní osoba: Jiří Neužil, 296 442 637, jneuzil@img.cas.cz

5.7 TMEM70 je nový faktor v biogenezi ATP syntázy a jeho mutace vede k izolovanému defektu enzymu a neonatální mitochondriální encefalo-kardiomyopatii.

(Fyziologický ústav)

Energetické potřeby lidského organismu závisí zcela na funkci mitochondriální ATP syntázy, která produkuje až 95% buněčného ATP. Pracovníci Fyziologického ústavu ve spolupráci s Ústavem dědičných poruch metabolismu a Klinikou dětského a dorostového lékařství 1. lékařské fakulty University Karlovy objasnili molekulární podstatu nové mitochondriální choroby, která postihuje nervosvalový aparát novorozenců a dětí a je vyvolána dysfunkcí ATPázy. U řady pacientů s poruchou mitochondriální energetiky byla nalezena ATP syntáza s normální, nezměněnou strukturu, ale její obsah byl snížen na méně než 30%, protože buňky pacientů tvořily málo enzymu. ATP syntáza je složena ze 16 podjednotek a vzniká za pomoci specifických faktorů. Těch byla popsána řada u kvasinek, ale jen tři jsou známy u savců. Pomocí metod molekulární genetiky (celogenomové mapování, exprese genů, analýzy DNA sekvencí) byla ve fibroblastech pacientů nalezena mutace v genu TMEM70, která brání tvorbě mitochondriálního proteinu se zatím neznámou funkcí. Genetická podstata choroby byla potvrzena vnesením zdravého genu TMEM70 do postižených buněk, které obnovilo tvorbu plně funkční ATP syntázy. Mutace TMEM70 genu byla následně prokázána u více než 30 pacientů z ČR, Slovenska, Rakouska, Německa a dalších zemí. Výsledky studií provedených v rámci Centra aplikované genomiky (1M6837805002) ukázaly, že TMEM70 je novým faktorem biogeneze savčí ATP syntázy a jeho mutace jsou častou příčinou dědičné poruchy ATP syntázy u člověka. Určení onemocnění podmiňujících genů má zásadní význam pro diagnostiku, prevenci a budoucí terapeutické přístupy u postižených rodin.

Čížková, A. - Stranecký, V. - Mayr, J.A. - Tesařová, M. - Havlíčková, V. - Paul, J. - Ivánek, R. - Kuss, A.W. - Hansíková, H. - Kaplanová, V. - Vrbacký, M. - Hartmannová, H. - Nosková, L. - Honzík, T. - Drahota, Z. - Magner, M. - Hejzlarová, K. - Sperl, W. - Zeman, J. - Houštěk, J. - Kmoch, S.: TMEM70 mutations cause isolated ATP synthase deficiency and neonatal mitochondrial encephalocardiomyopathy. Nat Genet. Roč. 40, č. 11, (2008), s. 1288-1290. (IF = 25.556)

Kontaktní osoba: MUDr. Josef Houštěk, DrSc., tel. 241062434, houstek@biomed.cas.cz.

5.8 Odhalení snížené exprese Cd36 v ledvině jako determinanty krevního tlaku a rizikového faktoru vývinu hypertenze

(Fyziologický ústav)

Spontánně hypertenzní potkani kmene SHR představují nejvíce používaný model lidské esenciální hypertenze. Pro odhalení genetických determinant, podmiňujících riziko vývinu hypertenze u kmene SHR, autoři změřili expresi genů v ledvině a analyzovali geny, jejichž exprese korelovala s krevním tlakem a byla podmíněna variabilitou genů samotných a současně se tyto geny nacházely ve stejném chromozomálním úseku jako genetické determinanty krevního tlaku. Tato strategie, společně s transplantacemi ledvin u SHR, SHR kongenních a transgenních potkanů, umožnila odhalit deficitní renální expresi Cd36 genu, kódujícího translokázu mastných kyselin, jako geneticky podmíněný rizikový faktor pro spontánní hypertenzi. Je známo, že Cd36 se v ledvinách nachází v blízkosti endoteliální syntázy oxidu dusnatého (eNOS) a že eNOS je aktivovaná prostřednictvím vazby s mastnými kyselinami. Vzhledem k tomu, že se snížená aktivita oxidu dusnatého v ledvině považuje za jednu z možných příčin esenciální hypertenze, autoři testovali hypotézu, že mutantní Cd36 ovlivňuje krevní tlak pomocí změn v koncentracích oxidu dusnatého v ledvině. V souhlase s touto hypotézou zjistili významně nižší hladiny oxidu dusnatého v ledvině u kmene SHR ve srovnání s SHR Cd36 kongenním a transgenním kmenem, které mají normální Cd36 gen. Jedná se o vůbec první genetickou determinantu krevního tlaku, která byla u kmene SHR odhalena na molekulární úrovni.

Pravenec, M. - Churchill, P.C. - Churchill, M.C. - Viklický, O. - Kazdová, L. - Aitman, T.J. - Petretto, E. - Hubner, N. - Wallace, C.A. - Zimdahl, H. - Zídek, V. - Landa, V. - Dunbar, J. - Bidani, A. - Griffin, K. - Qi, N. - Maxová, M. - Křen, V. - Mlejnek, P. - Wang, J. - Kurtz, T.W.: Identification of renal Cd36 as a determinant of blood pressure and risk for hypertension. Nat Genet. Roč. 40, č. 8, (2008), s. 952-954. (IF = 25.556)

Krevní tlak a exprese normálního Cd36 genu.

(a) Snížení krevního tlaku spojené s expresí normálního Cd36 genu u 2 kongenních a 4 transgenních linií; černé sloupce značí kmeny s výraznou expresí normálního Cd36 v ledvině. (b) Renální exprese normálního Cd36 genu. (c) Systolický krevní tlak u dvou skupin bilaterálně nefrektomovaných SHR příjemců s transplantovanými "transgenními" ledvinami nebo s SHR ledvinami; obě skupiny se tak liší pouze v renální expresi normálního Cd36 genu. (d) Systolický krevní tlak u dvou skupin bilaterálně nefrektomovaných SHR příjemců s transplantovanými "kongenními" ledvinami nebo s SHR ledvinami; obě skupiny se tak liší pouze v části chromozomu 4 s normálním Cd36 genem.

Kontaktní osoba: Ing. Michal Pravenec, DrSc., tel. 241062297, e-mail pravenec@biomed.cas.cz.

5.9 Kódování informace olfaktorními neurony a jejich modely

(Fyziologický ústav)

Princip efektivního kódování (vývojové přizpůsobení senzorických neuronů na přirozené prostředí daného organizmu) byl dříve studován pouze v případě zraku a sluchu. Auroři zkoumali čichové neurony motýla, pro kterého je tento smysl tím nejdůležitějším. Pro tyto neurony je znám matematický model popisující příjem feromonálního signálu. Na základě modelu byly použitím metody maximalizace vzájemné informace mezi intenzitou stimulace a odpovědí čichového neuronu stanoveny takové charakteristiky feromonálního signálu, které čichový neuron zpracovává nejefektivněji. Získané charakteristiky byly porovnány s charakteristikami skutečných feromonálních signálů, jaké motýl vnímá při lokalizaci samičky. Shoda teoretických i experimentálních charakteristik jasně ukazuje, že čichové neurony jsou evolučními procesy velmi dobře adaptovány na charakter svého přirozeného prostředí. Výzkum vztahů mezi vlastnostmi senzorických systémů a jejich přirozeným prostředím povede k lepšímu pochopení principů evoluce v přírodě, struktury a funkce biologických senzorických systémů, ale také ke zlepšení výkonnosti umělých senzorů obecně.

Košťál, L., - Lánský, P. - Rospars, J.P.: Efficient olfactory coding in the pheromone receptor neuron of a moth. PLoS Comput Biol. Roč. 4, č. 4, (2008), s. e1000053. (IF = 6.236)
Košťál, L., - Lánský, P.: Randomness of spontaneous activity and information transfer in neurons. Physiol Res. Roč. 57, č. Suppl. 3, (2008), s. S133-S138 (IF = 1.505)
Lánský, P. - Pokora, O. - Rospars, J.P.: Classification of stimuli based on stimulus-response curves and their variability. Brain Res. Roč. 1225, č. (2008), s. 57-66. (IF = 2.218)
Rospars, J.P. - Lánský, P. - Chaput, M. - Duchamp-Viret, P.: Competitive and noncompetitive odorant interactions in the early neural coding of odorant mixtures. J Neurosci. Roč. 28, č. 10, (2008), s. 2659-2666. (IF = 7.490)
Pokora, O. - Lánský, P.: Statistical approach in search for optimal signal in simple olfactory neuronal models. Math Biosci. Roč. 214, č. 1-2, (2008), s. 100-108. (IF = 1.186)

Kontaktní osoba: doc. RNDr. Petr Lánský, CSc., tel. 29644 2585, e-mail: lansky@biomed.cas.cz.

5.10 Pozice chromatinu v lidských HepG2 buňkách: třebaže je nenáhodná, významně se liší v buňkách dceřinných

(Fyziologický ústav)

Savčí chromozomy zabírají oblasti buněčného jádra nazývané chromozomální teritoria (CT), jejichž prostorové uspořádání v buněčném jádře je obecně považováno za nenáhodné. Kontroverzní názory však panují na to, zda jsou jaderné pozice CT/chromatinu zachovány u dceřinných buněk. S cílem přispět k objasnění této sporné otázky jsme analyzovali zachovávání nejen různých jaderných chromatinových oblastí neznámého složení, vybíraných stejným způsobem jako v již publikovaných sporných studiích, ale i chromatinových oblastí asociovaných s jadérkem, jejichž podstatná část je tvořena chromozomy nesoucími NOR (nucleolus organizer region). Pro označení sledovaných chromatinových oblastí jsme použili fotokonvertovatelný rekombinantní histon H4-Dendra2 v transfekovaných lidských HepG2 buňkách, a sledovali označené oblasti až do další interfáze. Třebaže distribuce značeného chromatinu v dceřinných buňkách vykazovala nenáhodný charakter, u převážné většiny buněk se významně lišila od původní, a rovněž původně značený chromatin asociovaný s jadérky byl nacházen odlišným způsoben ve spojení s různými jadérky. Naše výsledky tedy nebyly v souladu s koncepcí zachování polohy CT/chromatinu. Tento závěr byl podpořen zjištěním, že počty jadérek ve dvou dceřinných buňkách se významně lišily. Naše výsledky ukazují, že třebaže jsou ve dceřinných buňkách zachovány určité rysy jaderné prostorové organizace CT/chromatinu v transfekované mateřské HepG2 buňky, pro ustavení polohy CT/chromatinu v buňkách dceřinných se uplatní významný stochastický prvek, který způsobí významnou změnu v uspořádání CT/chromatinu.

Cvačková, Z. - Mašata, M. - Staněk, D. - Fidlerová, H. - Raška, I.: Chromatin position in human HepG2 cells: Although being non-random, significantly changed in daughter cells. J. Struct. Biol. Roč. v tisku, č. (2008), s. (IF = 3.677)

Charakterizace stabilně transfekovaných buněk HepG2H4-Dendra2, které exprimují rekombinantní protein histon H4-Dendra2

Neaktivovaná Dendra2 fluoreskuje v zelené barvě. Po fotokonverzi (osvícení 405 nm laserem) Dendra2 fluoreskuje v červené barvě, zatímco její zelená fluorescence je do značné míry vybělena. Snímky představují oba kanály, fázový kontrast a překryv obou barevných kanálů.

Kontaktní osoba: Prof. RNDr. Ivan Raška, DrSc., tel. 224968001, e-mail: iraska@lf1.cuni.cz

5.11 Charakterisace mechanismu působení kvasinkového faktoru eIF3

(Mikrobiologický ústav)

Autoři detailně charakterizovali mechanismy působení kvasinkového translačního iniciačního faktoru eIF3, který je nezbytně nutný pro začátek přenosu či překladu genetické informace z DNA přes mRNA do proteinů. Podařilo se odhalit důležitou oblast v rámci eIF3, která tomutu faktoru významně napomáhá v klíčově vazbě na ribozóm, sloužící buňkám jako univerzální molekulární překladatel. Navíc bylo zjištěno, že tato oblast hraje klíčovou úlohu ve specifickém translančním regulačním procesu genové exprese zvaném reiniciace, na kterém jsou buňky závislé v případě hladovění a za různých stresových situací.

Szamecz B., Rutkai E., Cuchalová L., Munzarová V., Herrmannová A., Nielsen K.H., Burela L., Hinnebusch A.G., Valášek L.: eIF3a cooperates with sequences 5' of uORF1 to promote resumption of scanning by post-termination ribosomes for reinitiation on GCN4 mRNA. Genes Dev. 22:2414-2425 (2008).

Kontaktní osoba: Leoš Valášek, 296442288, valasekl@biomed.cas.cz

5.12 Návrh nového mechanismu působení RTX cytotoxinů

(Mikrobiologický ústav)

Bylo prokázáno, že RTX toxiny Gram-negativních bakterií (např. adenylátcyklasový toxin z bakterie Bordetella pertussis vyvolávající černý kašel) rozeznávají receptory z rodiny ?2 integrinů na fagocytárních buňkách primárně prostřednictvím N-vázaných glykosidických řetězců. Tato reakce je nezbytná pro zabíjení cílových buněk působením těchto toxinů. Na základě získaných výsledků byl navržen nový model mechanismu působení RTX cytotoxinů.

Morová J., Osička R., Mašín J., Šebo P.: RTX cytotoxins recognize ?2 integrin receptors through N linked oligosaccharides. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105: 5355-5360 (2008).

Kontaktní osoba: Peter Šebo, 296442141, sebo@biomed.cas.cz

5.13 Charakterizace evoluce mitochondriálních peptidas ve dvou významných jednobuněčných parazitech

(Mikrobiologický ústav)

Mitochondriální procesující peptidasy jsou heterodimerní enzymy (?/?MPP), které hrají klíčovou roli v biogenezi mitochondrií tím, že rozpoznávají a odštěpují signální směrovací sekvence mitochondriálních proteinů kódovaných jadernými geny. Obě podjednotky jsou paralogní a vznikly pravděpodobně duplikací genu monomerní metalopeptidasy endosymbiotického předka mitochondrie. Zde jsme charakterizovali proteiny typu MPP ze dvou významných lidských parazitů, kteří obsahují velmi redukované formy mitochondrií - mitosomy z Giardia intestinalis a hydrogenosomy z Trichomonas vaginalis. Naše biochemická charakterizace rekombinantních proteinů ukázala, v rozporu s nedávnou publikací, že procesující peptidasa z T. vaginalis je funkční jako ?/? heterodimer. Naopak procesující peptidasa G. intestinalis je funkční jako monomer katalytické podjednotky typu ?MPP a stává se tak v současnosti unikátní mezi eukaryoty. Zdá se, že struktura a povrchové rozložení náboje procesující peptidasy G. intestinalis, předpovězené 3D strukturním proteinovým modelováním, se vyvinuly společně s mitosomálními signálními sekvencemi. Ty jsou, na rozdíl od klasických mitochondriálních signálních sekvencí, typicky kratší a obohacené o kladně nabitá rezidua. Většina hydrogenosomálních signálních sekvencí sice připomíná mitosomální signální sekvence, avšak byly nalezeny i delší, pozitivně nabité signální sekvence mitochondriálního typu, což je konzistentní s přítomností podjednotky typu ?MPP u T. vaginalis. Naše výpočetní a experimentálně funkční analýzy ukázaly, že divergentní procesující peptidasy z mitosomů G. intestinalis a z hydrogenosomů T. vaginalis vznikly ze stejné původní heterodimerní ?/?MPP metalopeptidasy stejně jako klasická mitochondriální procesující peptidasa. Unikátní monomerní struktura procesující peptidasy G. intestinalis a její vlastnosti společně s vlastnostmi jejích substrátů představují přesvědčivý příklad síly reduktivní evoluce v biologii parazitů.

Smíd O, Matusková A, Harris SR, Kucera T, Novotný M, Horváthová L, Hrdý I, Kutejová E, Hirt RP, Embley TM, Janata J, Tachezy J.: Reductive evolution of the mitochondrial processing peptidases of the unicellular parasites Trichomonas vaginalis and Giardia intestinalis. PLoS Pathog. 2008 Dec;4(12):e1000243. Epub 2008 Dec 19.

Kontaktní osoba: Jiří Janata, 296442370, janata@biomed.cas.cz

5.14 Charakterisace proteinů translačního systému u Streptomyces aureofaciens

(Mikrobiologický ústav)

Byly charakterizovány proteiny z producenta antibiotik Streptomyces aureofaciens asociované s transfer-messenger RNA (tmRNA, 10Sa RNA, ssrA). tmRNA je bakteriální RNA s vlastnostmi jak tRNA, tak mRNA, která má zásadní úlohu při recyklaci 70S ribosomů. Předpokládá se, že trans-translační systém má klíčový význam pro přežívaní bakterií za nepříznivých podmínek. Bylo identifikováno sedm proteinů (? a ?´ podjednotky RNA polymerasy, polyribonukleotid nukleotidyltransferasa, ribosomální protein SS1, transportér vazebné kazety pro ATP, elongační faktor Tu a SmpB) asociovaných s tmRNA S. aureofaciens. Bylo zjištěno, že ribosomální protein SS1 je nezbytný pro translaci čtecího rámce tmRNA.

Mikulík K., Palečková P., Felsberg J., Bobek J., Zídková J., Halada P.: SsrA genes of streptomycetes and association of proteins to the tmRNA during development and cellular differentiation. Proteomics 8:1429-1441 (2008).

Kontaktní osoba: Karel Mikulík, 296442373, mikulik@biomed.cas.cz

5.15 Charakterisace role produktu genu slr2034 (ycf48) v procesu skládání a opravy fotosystému II u sinice Synechocystis PCC 6803

(Mikrobiologický ústav)

Studovali jsem roli produktu genu the slr2034 (ycf48) v procesu skládání a opravy fotosystému II (PSII) v sinici Synechocystis PCC 6803. Ukázali jsme, že YCF48 je složka komplexů reakčního centra PSII in vivo, ale chybí ve větších komplexech jádra PSII. Výsledky naznačily funkci YCF48 ve stabilizaci nově syntetizované molekuly pD1 a v její následné vazbě ke komplexu D2-cytochrome b559. Kromě funkce ve skládání jsme rovněž zjistili nezbytnost YCF48 pro selektivní výměnu poškozeného proteinu D1 během opravy PSII.

Komenda, J., Nickelsen, J., Tichý, M., Prášil, O., Eichacker, L.A., Nixon, P.J.: The cyanobacterial homologue of HCF136/YCF48 is a component of an early photosystem II assebly complex and is importatn for both the efficient assembly and repair of photosystem II in synechocystis sp. PCC6803. - Journal of Biological Chemistry 283 (33), 22390-22399, 2008.

Kontaktní osoba: Josef Komenda, 384340431, komenda@alga.cz

5.16 Navození rezistence zprostředkované CD8+ T buňkami u myší trpících BCL1 leukémií a léčených směrovaným polymerním doxorubicinem

(Mikrobiologický ústav)

Léčba BALB/c myší s BCL1 leukémií pomocí polymerního konjugátu obsahujícího doxorubicin a směrovaného pomocí BCL1-specifické monoklonální protilátky může vyléčit až 100 % pokusných myší. Vyléčené myši navíc vykazují dlouhodobou rezistenci k BCL1 leukémií. Pro ustanovení této rezistence jsou nutné jak CD4+, tak i CD8+ T lymfocyty, avšak pro její udržení jen CD8+ T lymfocyty. BCL1 buňky exprimují MHC I, II a taktéž kostimulační molekuly CD80 a CD86, které jsou klíčové pro indukci T buněčné odpovědi. BCL1 buňky ovšem taktéž exprimují PD-L1, PD-L2 a IL-10. Jako dalšího mechanismu úniku před imunitním systémem používá BCL1 leukémie expanze CD4+CD25+Foxp3+ T regulačních buněk. V této studii jsme jako první podali přímý důkaz toho, že expandovaná populace T regulačních buněk skutečně může urychlit progresi nádoru, a to pomocí myší v kterých jsme selektivně T regulační lymfocyty expandovali před inokulací BCL1 buněk.

Kovář, M., Tomala, J., Chmelová, H., Kovář, L., Mrkvan, T., Josková, R., Zákostelská, Z., Etrych, T., Strohalm, J., Ulbrich, K., Šírová, M., Říhová, B.: Overcoming immunoescape mechanisms of BCL1 leukemia and induction of CD8+ T cell-mediated BCL1-specific resistance in mice cured by targeted polymer-bound doxorubicin. Cancer Research, Dec 1, 2008; 68 (23), 9875-9883.

Kontaktníosoba: Blanka Říhová, 296442345, rihova@biomed.cas.cz

5.17 Nová strategie analýzy složitých genomů rostlin

(Ústav experimentální botaniky)

Genom je soubor veškeré dědičné informace určitého organizmu, která je uložena v jeho DNA. "Přečtení" (sekvenování) celého genomu umožňuje identifikovat zajímavé geny, urychlit šlechtění, je-li druh zemědělsky využíván, a porozumět evoluci na úrovni změn v DNA. Genom mnoha důležitých plodin se však během jejich evoluce výrazně zvětšoval, takže např. u pšenice seté je asi šestkrát větší než u člověka. Sekvenování takto složitých genomů je na hranici možností dnešních technologií.
V naší laboratoři jsme vypracovali strategii, která tento zásadní problém řeší. Spočívá v rozdělení genomu na chromozomy nebo ramena chromozomů - tedy menší části, které lze "číst" odděleně. Chromozomy třídíme podle velikosti metodou tzv. laserové průtokové cytometrie. Nejprve jsme vyvinuli postupy pro izolaci neporušených chromozomů pšenice vhodných pro analýzu a třídění pomocí průtokové cytometrie a pro šetrnou izolaci DNA z nich. Ze získané kvalitní DNA bylo možno sestavit knihovny (soubory kratších úseků DNA) obsahující dědičnou informaci jednotlivého chromozomu, případně ramene. Knihovny lze využít pro sestavování tzv. fyzických map genomů, izolaci genů a sekvenování. Dosud jsme vypracovali metody třídění chromozomů pro řadu rostlin včetně hlavních obilovin mírného pásma (1) a prokázali vhodnost připravených chromozomů pro mapování (2).
Zásadním výsledkem je sestavení vůbec první fyzické mapy chromozomu 3B pšenice (3), který nese důležité geny. Tento úspěch potvrdil výhodnost naší strategie, jež byla Mezinárodním konsorciem pro sekvenování genomu pšenice zvolena jako výchozí postup pro analýzu genomu této plodiny a je i základem dalších mezinárodních projektů. Nyní se zaměřujeme na využití tříděných chromozomů pro vlastní podrobné "čtení" genetické informace.

Doležel, J., Kubaláková, M., Paux, E., Bartoš, J., Feuillet, C.: Chromozóme-based genomics in cereals. - Chrom. Res. 15: 51-66, 2007.
Šimková, H., Svensson, J.T., Condamine, P., Hřibová, E., Suchánková, P., Bhat, P.R., Bartoš, J., Šafář, J., Close, T.J., Doležel, J.: Coupling amplified DNA from flow-sorted chromozómes to high-density SNP mapping in barley. - BMC Genomics 9: 294, 2008.
Paux, E., Sourdille, P., Salse, J., Saintenac, C., Choulet, F., Leroy, P., Korol, A., Michalak, M., Kianian, S., Spielmeyer, W., Lagudah, E., Somers, D., Kilian, A., Alaux, M., Vautrin, S., Berg?s, H., Eversole, K., Appels, R., Šafář, J., Šimková, H., Doležel, J., Bernard, M., Feuillet, C.: A physical map of the 1-gigabase bread wheat chromozóme 3B. - Science 322: 101-104, 2008.

Vložit obrázek: obr_UEB_1c_1 Název česky: Chromozomy po vytřídění průtokovým cytometrem jsou použity k určení polohy specifických úseků DNA

Popis česky: Struktura chromozomů na molekulární úrovni. Lokalizované oblasti slouží jako značky pro analýzu změn chromozomů během evoluce a šlechtění.

Kontaktní osoba: Jaroslav Doležel, (+420) 585 205 852; dolezel@ueb.cas.cz

5.18 Bílkovinný komplex exocyst reguluje růst rostlinných buněk

(Ústav experimentální botaniky)

Regulace vývoje jednotlivých buněk je klíčová pro správné fungování celého organizmu. Velmi důležitý je polarizovaný růst, kdy buňky rostou přednostně jedním směrem. Pro tento proces je nezbytný intenzivní transport různých látek z vnitřku buňky do přesně určené oblasti na jejím povrchu. Látky jsou obvykle transportovány ve váčcích ohraničených membránou. U kvasinek a savců se řízení polarizovaného růstu účastní komplex zvaný exocyst. Skládá se z osmi bílkovinných podjednotek a zprostředkovává zakotvení membránových váčků v cílové oblasti u povrchu buňky.
V rostlinách nebyla tato role exocystu dosud prokázána. Hypotetické podjednotky exocystu však u nich existují a naše publikace z roku 2006 naznačila, že zde ovlivňují vývoj buněk. Nyní jsme přinesli genetické, buněčně biologické a biochemické doklady, že u modelové rostliny huseníčku (Arabidopsis thaliana) předpokládané podjednotky skutečně tvoří funkční komplex. Tento závěr podpořily nejprve výsledky studia mutantních rostlin, u nichž byla narušena funkce jedné nebo více podjednotek: výsledkem byly poruchy v dlouživém růstu stonku, klíčení pylu a růstu pylových láček. Pomocí protilátek proti třem složkám exocystu jsme navíc ukázali, že se společně vyskytují v rostoucích špičkách pylových láček. Celkem sedm podjednotek jsme nalezli v bílkovinném komplexu, který lze izolovat z extraktu buněčné kultury huseníčku. Takzvaný dvouhybridní test v pučivé kvasince rovněž nezávisle prokázal, že některé podjednotky mezi sebou fyzicky interagují.
Dokázali jsme tedy, že exocyst je aktivní i v rostlinných buňkách, kde hraje důležitou roli při řízení vývoje - včetně kontroly řádného fungování dělivých pletiv, polarity (směrové orientace) buněk, celkové architektury rostliny a věku, kterého je schopna se dožít.

Hála M, Cole R, Synek L, Drdová E, Pecenkova T, Nordheim A, Lamkemeyer T, Madlung J, Hochholdinger F, Fowler JE, Zarsky V. An Exocyst Complex Functions in Plant Cell Growth in Arabidopsis and Tobacco. The Plant Cell. 20: 1330-45, 2008.
Žárský V , Fowler J. ROP (Rho-Related Protein from Plants) GTPases for Spatial Control of Root Hair Morphogenesis. In "The Root Hairs" Plant Cell Monographs Vol. 12, edited by A-M Emons, T. Ketelaar, Heidelberg, Springer-Verlag, 2008 [Epub ahead of print].

Kontaktní osoba: Viktor Žárský, 225106457, zarsky@ueb.cas.cz

5.19 Metabolické regulace hladin rostlinného hormonu cytokininu a jejích význam v řízení vývoje rostlin

(Ústav experimentální botaniky)

Cytokininy a auxiny jsou klíčové rostlinné hormony řídící mimo jiné vývoj orgánů, stárnutí, toleranci k nepříznivým podmínkám prostředí a příjem živin. Pro regulaci těchto dějů je zvlášť důležitý vzájemný poměr koncentrací auxinů a cytokininů v buňkách. Na základě dříve vypracovaného modelu jsme objasnili některé mechanizmy kontrolující hladinu cytokininů, a tím i jejich poměr k auxinu. Již v roce 2006 jsme společně s laboratoří prof. A. Ferrera (Barcelona) zjistili, že hladina cytokininů v rostlinách huseníčku je významně ovlivňována soutěžením různých metabolických drah o látku isopentenyldifosfát. Ten je stavebním komponentem jak cytokininů, tak dalších sloučenin.
Naše práce publikované v roce 2008 byly zaměřeny na studium enzymu isopentenyltransferázy (IPT), který je nezbytný pro biosyntézu cytokininů. Vnesení genu pro jednu z forem enzymu (IPT3) do huseníčku zvýšilo tvorbu cytokininů, které však byly následně přeměněny na hormonálně neaktivní látky (připojením molekuly glukózy). Tímto způsobem udržuje rostlina stabilní hladinu cytokininů. Zjistili jsme rovněž, že molekula IPT3 může být modifikována připojením uhlíkatého řetězce farnesylu. Modifikace vede ke změně umístění enzymu v buňce: IPT3 je dopravován do jader místo do chloroplastů, což může zásadně ovlivnit vývoj a funkci vnitrobuněčných struktur včetně výkonnosti fotosyntetického aparátu (spolupráce s týmem prof. Gruissema, Curych) (1).
Fyziologický význam hromadění cytokininů byl sledován v rostlinách pšenice s vneseným genem pro bakteriální IPT. Gen byl aktivován při nástupu stárnutí listů. Rostliny se vyznačovaly vyšší hladinou cytokininů v listech, stimulací a prodloužením aktivního příjmu dusíku a zpomaleným odbouráváním chlorofylu (2).

Galichet A, Hoyerová K, Kamínek M, Gruissem W Farnesylation directs AtIPT3 subcellular localization and modulates cytokinin biosynthesis in Arabidopsis. Plant Physiology, 146:1155-1164, 2008.
Sýkorová, B., G Kurešová, S. Daskalova, M. Trčková, K. Hoyerová, I. Raimanová, V. Motyka, A. Trávníčková, M.C. Elliott, M. Kamínek: Senescence-induced ectopic expression of A. tumefaciens ipt gene in wheat delays leaf senescence, increases cytokininin content, nitrate influx and nitrate reductase activity but does not affect grain yield. - J. Experimental Bot. 59:377-387, 2008.

Kontaktní osoba: Miroslav Kamínek, 225106445, kaminek@ueb.cas.cz

5.20 Úloha některých skupin genů při vzniku rakoviny tlustého střeva a konečníku

(Ústav experimentální medicíny)

Výskyt rakoviny tlustého střeva a konečníku (CRC) patří v ČR k nejvyšším na světě. U méně než 15% případů CRC lze vystopovat zřetelnou dědičnou závislost, u více než 85% případů nelze dědičnou závislost prokázat (sporadický typ CRC) a mechanismus vzniku onemocnění není jasně určen. Předpokládají se komplexní interakce působení prostředí, životního stylu a genetické složky, kde se výrazně uplatňují běžné varianty genů s nízkým rizikem. Důsledkem hromadění chyb v těchto genech pak může být propuknutí onemocnění. Identifikace těchto genů byla hlavním cílem provedených studií.
Autoři se soustředili na funkčně významné varianty genů zapojených v příslušných drahách, jako jsou DNA opravy, opravy chybného párování, regulace buněčného cyklu, rezistence proti cizorodým látkám, inzulinové dráhy a geny obezity a genů významných ve výskytu a rozvoji rakoviny. Zatímco riziko vzniku CRC je ovlivněno jednotlivými variantními alelami v malé míře, podstatně vyšší riziko lze očekávat u nositelů řady rizikových alel v kombinacích.
Zjistili rovněž, že haplotypy v genu MSH6, zodpovědném za opravy chybného párování, a v genu TP53, spolupůsobícího při regulaci buněčného cyklu, ovlivňují riziko CRC.
Novým přístupem je pak výzkum polymorfizmů genů související s vazbou na mikro RNA. Mikro RNA se podílí na regulaci translace, hraje tedy roli v regulaci buněčného cyklu, diferenciaci, programované buněčné smrti a rozvoji tumorů. Geny ovlivňující mikro RNA mohou mít vztah ke vzniku CRC. Skutečně byl nalezen významný vztah genu uplatňujícího se v imunitní odpovědi a genu inzulinového receptoru k tomuto riziku. Zhodnocením 10 731 pacientů z celého světa v celogenomové analýze (GWAS) byly odhaleny oblasti zvýšené vnímavosti k riziku CRC ve čtyřech chromozomech (8, 10, 15 a 18). Tyto výsledky podporují představu o roli běžných, nízkorizikových variant genů v riziku vzniku CRC; v příštích studiích zbývá objasnit jejich mechanistickou roli v etiologii CRC.

Poláková, V., Pardini, B., Naccarati, A., Landi, S., Slyšková, J., Novotný, J., Vodičková, L., Lorenzo Bermejo, J., Hánova, M., Šmerhovský, Z., Tulupová, E., Kumar, R., Hemminki, K., Vodička, P.: Genotype and haplotype analysis of cell cycle genes in sporadic colorectal cancer in Czech Republic. Human Mutation accepted, IF=6,3
Tulupova E, Kumar R, Hanova M, Slyskova J, Pardini B, Polakova V, Naccarati A,Vodickova L, Novotny J, Halamkova J, Hemminki K, Vodicka P. Do polymorphisms and haplotypes of mismatch repair genes modulate risk ofsporadic colorectal cancer? Mutat Res. 2008 Sep 21. [Epub ahead of print] IF=4,1
Pittman AM et al. Refinement of the basis and impact of common 11q23.1 variation to the risk of developing colorectal cancer. Hum Mol Genet. 2008 Aug 27. [Epub ahead of print], IF=7,8
Tomlinson IP et al. A genome-wide association study identifies colorectal cancer susceptibility loci on chromosomes 10p14 and 8q23.3. Nat Genet. 2008 May;40(5):623-30. Epub 2008 Mar 30. IF=25,6
Campa D, Vodicka P, Pardini B, Novotny J, Försti A, Hemminki K, Barale R, Canzian F. Could polymorphisms in ATP-binding cassette C3/multidrug resistance associated protein 3 (ABCC3/MRP3) modify colorectal cancer risk? Eur J Cancer. 2008 Apr;44(6):854-7. Epub 2008 Mar 7. IF=5,1

Kontaktní osoba: MUDr. Pavel Vodička, CSc., tel. 241062694, pvodicka@biomed.cas.cz

5.21 Léčba míšního poranění s využitím biomateriálů a kmenových buněk

(Ústav experimentální medicíny)

Jedním z hlavních výzkumných směrů v léčbě míšního poranění je přemostění léze a obnova funkčních spojení. V našich studiích využíváme biokompatibilních polymerních hydrogelů, které mají schopnost vytvořit vhodné prostředí překlenutím kavity a poskytnutím prostoru vhodného pro vrůstání neuronů a glií. Hydrogely rovněž umožňují difúzi růstových faktorů a cytokinů, které podporují regeneraci nervové tkáně. Výhodou těchto materiálů je možnost modifikovat jejich povrch tak, aby maximálně podpořil regeneraci poraněné tkáně. Testovali jsme polymérní biokompatibilní makroporézní hydrogely na bázi hydroxyetylmetakrylátu HEMA (s různým povrchovým nábojem), a 2-hydroxypropylmetakrylamidu (HPMA-RGD), jak samotné, tak osázené mezenchymálními kmenovými buňkami (MSC). Takto připravené materiály jsme implantovali s připojenými sekvencemi aminokyselin do akutního i chronického modelu poranění míchy laboratorního potkana. Sledovali jsme vrůstání míšní tkáně, zejména cév, výběžků nervových buněk, astrocytů a oligodendrocytů do implantátů a interakci MSC s hostitelskou tkání. Jeden měsíc po implantaci docházelo k adhezi gelu k míšní tkáni, přemostění léze a k regeneraci míšní tkáně v implantovaných hydrogelech. Výběžky nervových buněk a Schwannovy buňky vrůstaly shodně do všech implantovaných hydrogelů, cévy jsme nacházeli zejména v blízkosti shluků MSC buněk, které dobře přežívaly v implantátu. Astrocyty vytvářely gliovou jizvu v okolí implantátu, nevrůstaly však do jeho středu. Zatímco u kontrolní skupiny se v místě akutní léze vytváří pseudocysta lemovaná gliovou jizvou, u akutní léze s implantovaným hydrogelem jsme pozorovali vznik sítě neurofilament, vaziva a cév uvnitř hydrogelu a na kontaktu hydrogelu s míšní tkání jsme nenalezli téměř žádné pseudocysty. Polymérní hydrogely mohou tedy sloužit jednak jako nosiče kmenových buněk, jednak jako materiály k přemostění velkých míšních lézí.

Hejčl, A., Lesný, P., Přádný, M., Michálek, J., Jendelová, P., Stulík, J., Syková, E. (2008) Biocompatible hydrogels in spinal cord injury repair. Physiol Res. 57:S121-S132. IF =2.093
Hejčl A, Urdzíková L, Šedý J, Lesný P, Přádný M, Michálek J, Burian M, Hájek M, Zámečník J, Jendelová P, Syková E. (2008) Acute and delayed implantation of positively charged HEMA scaffolds in spinal cord injury in the rat. J Neurosurg - Spine8(1), 67-73. IF=1.478

Kontaktní osba: Prof. MUDr. Eva Syková, DrSc., 241062230, sykova@biomed.cas.cz

5.22 Oxidační poškození DNA, proteinů a lipidů u řidičů autobusů v Praze

(Ústav experimentální medicíny)

Byla studována sezónní variabilita 8-oxodeoxyguanosinu (8-oxodG), jako markeru oxidačního poškození DNA v moči 50 řidičů autobusů a 50 kontrol v Praze v průběhu 3 ročních období s rozdílnou úrovní znečištění ovzduší: zima 2005, léto 2006 a zima 2006. Expozice environmentálním polutantům (karcinogenním polycyklickým aromatickým uhlovodíkům (k-PAU), prachovým částicím (PM) a volatilním organickým látkám (VOC)) byla měřena personálními a stacionárními monitory. Řidiči autobusů byli exponováni signifikantně vice karcinogenními PAU než kontroly pouze v zimě 2006. Hladiny 8-oxodG byly u řidičů autobusů vyšší pro všechna studovaná období. Hodnoty median hladin 8-oxodG (nmol/mmol kreatininu) byly u řidičů autobusů ve srovnání s kontrolami následující: zima 2005: 7,79 vs. 6,12 (p = 0,01); léto 2006: 6,91 vs. 5,11 (p < 0,01); zima 2006: 5,73 vs. 3,94 (p < 0,001). Multivariátní logistická regrese prokázala, že koncentrace prachových částic PM2.5 a PM10, měřené stacionárními monitory 3 dny před odběrem moči je jediným významným faktorem ovlivňujícím hladinu oxidačního poškození DNA u řidičů autobusů v Praze. Dalším cílem studie bylo stanovit sezónní variabilitu markerů oxidačního poškození lipidů (15-F2t-isoprostan, 15-F2t-IsoP) a proteinů (hladiny karbonylových skupin) u vzorků krve a moči a nalézt faktory ovlivňující oxidační stres. Hladiny jednotlivých markerů u řidičů autobusů a kontrol byly následující: 15-F2t-IsoP (nmol/mmol kreatininu): zima 2005: 0,81 vs. 0,68 (p<0,01); léto 2006: 0,62 vs. 0,60 (p=0,90); zima 2006: 0,76 vs. 0,51 (p<0,001); karbonylové skupiny (nmol/ml plazmy): zima 2005: 14,1 vs. 12,9 (p=0,001); léto 2006: 17,5 vs. 16,6 (p=0,26); zima 2006: 13,5 vs. 11,7 (p<0,001). Multivariátní logistická regrese identifikovala prachové částice (PM) měřené stacionárními monitory v období 25-27 dnů před odběrem biologického materiálu jako faktor pozitivně asociovaný s hladinou peroxidace lipidů, zatímco oxidace proteinů byla s hladinou PM korelována negativně. V obou zimních obdobích byla oxidace lipidů i proteinů signifikantně vyšší u řidičů autobusů, než u kontrol. V letním období nebyl tento rozdíl pozorován. Oxidace proteinů byla nejvyšší v letním období, což ukazuje na existenci faktoru jiného než PM a karcinogenní polycyklické aromatické uhlovodíky, který je za tento výsledek zodpovědný.

Rössner, P. Jr., Švecová, V., Milcová, A., Lněničková, Z., Solanský, I., Šrám, R.J: Seasonal variability of oxidative stress in city bus drivers - Part I. Oxidative damage to DNA. Mutation Res. (Fund.) 642:14-20 (2008). IF=4.159
Rössner, P. Jr., Švecová, V., Milcová, A., Lněničková, Z., Solanský, I., Šrám, R.J: Seasonal variability of oxidative stress in city bus drivers - Part II. Oxidative damage to lipids and proteins. Mutation Res. (Fund.) 642:14-20 (2008). IF=4.159

Kontaktní osoba: RNDr. Pavel Rössner, Jr. PhD., +420 241 062 675, prossner@biomed.cas.cz

5.23 Genomická analýza citlivosti dětí ke znečištěnému ovzduší

(Ústav experimentální medicíny)

Byly studovány rozdíly mezi dětmi a dopspělými v biologické odpovědi na expozici toxickým látkám v ovzduší s cílem zjistit možnou vyšší vnímavost dětí k této expozici. Byla porovnána celková genová exprese v periferní krvi dětí a jejich rodičů. Data byla analyzována dvěma různými přístupy: první metoda nejprve vybrala signifikantně odlišně exprimované geny a analyzovala tento seznam genů na vice než náhodné zastoupení v různých biologických procesech. Druhou metodou byla provedena přímá "pathway" analýza s celým setem genů bez předběžného výběru signifikantně ovlivněných genů. Kromě toho byla genová exprese testována na asociaci s výskytem mikrojader. Oba typy analýz identifikovaly významně vice genů, skupin genů a biologických procesů, které se významně odlišovaly mezi dětmi z obou regionů než mezi dětmi a rodiči. Dva nejdůležitější biologické procesy nebo molekulární funkce významně ovlivněné životním prostředím u dětí a ne u dospělých jsou procesy související s nukleosomy a imunitní odpovědí. Studie ukazuje na rozdíly mezi dětmi a dospělými ve vztahu ke znečištěnému ovzduší na transkripční úrovni.

van Leeuwen, D.M., Pedersen, M., Hendriksen, P.J., Boorsma, A., vanHerwijnen, M.H., Gottschalk, R.W., Kirsch-Volders, M., Knudsen, L.E., Šrám, R.J., Bajak, E., vanDelft, J.H., Kleinjans, J.C.: Genomic analysis suggests higher susceptibility of children ro air pollution. Carcinogenesis 29:1178-1183 (2008). IF=5.406

Kontaktní osoba: MUDr. Radim Šrám, DrSc., +420 241 062 596, sram@biomed.cas.cz

5.24 Konstrukce 27 myších kmenů s mezidruhovou substitucí jednotlivých chromozomů

(Ústav molekulární genetiky)

Byl připraven soubor 27 chromozomálních substitučních kmenů myší, ve kterých dárcem jednotlivých chromozomů byli jedinci odlišného myšího poddruhu. Každý kmen vykazuje vysoký stupeň genetické variability omezené na jediný chromozom. Tato genetická variabilita se dá využít pro studium biomedicínsky relevantních znaků charakterizovaných jak v lidských populacích, tak mezi chromozomálními substitučními kmeny laboratorních myší. Nové kmeny myší se staly základním modelem, který bude sdílet 11 pracovišť ze šesti zemí, pokud dojde k realizaci navrhovaného projektu 7 RP, cíleného ke studiu genetické regulace genové exprese a sestřihu genové mRNA. Stejný soubor kmenů je již využíván v česko-americkém projektu myšího fenomu (http://phenome.jax.org/pub-cgi/phenome/mpdcgi?rtn=projects/details&sym=Svenson2&full=1)

Gregorová, S. - Divina, P. - Storchova, R. - Trachtulec, Z. - Fotopulosova, Svenson, K.L. - Donahue, L.R. - Paigen, B. - Forejt, J.: Mouse consomic strains: Exploiting genetic divergence between Mus m. musculus and Mus m. domesticus subspecies. Genome Res. Roč. 18, č. 3 (2008), s. 509-515.

Mapa PWD/Ph mitochondriální DNA sekvence

Jeden z 27 chromozomálních substitučních kmenů, B6.PWD-mt, nese PWD mitochondrie a B6 jaderný genom. Dlouhé a krátké úsečky značí místa nesynonymních a synonymních záměn v PWD mitochondriálním genomu. Všechny fyziologické, biochemické a molekulární odlišnosti mezi kmeny B6 a B6.PWD-mt jsou výsledkem těchto záměn v PWD mitochondriální DNA a jejich interakcí s B6 jaderným genomem.

Kontaktní osoba: Jiří Forejt, 241 062 257, jforejt@img.cas.cz

5.25 Sestřihové snRNP opakovaně cyklují skrze Cajalova tělíska

(Ústav molekulární genetiky)

V buněčném jádře se nachází mnoho struktur a tělísek, jejichž funkce je v mnoha případech nejasná. Jednou ze základních otázek současné biologie buňky je vztah mezi jadernými strukturami a biochemickými procesy, které v jádře probíhají. V naší laboratoři se dlouhodobě věnujeme jaderné struktuře nazývané po svém objeviteli Cajalovo tělísko. V posledních letech bylo ukázáno, že v těchto tělískách probíhá formování snRNP komplexů, které katalyzují pre-mRNA sestřih. Pre-mRNA sestřih je proces, při kterém se z pre-mRNA, která je věrnou kopií DNA, vyštěpují velké "zbytečné" úseky a spojují se krátké sekvence, které teprve po správném napojení kódují bílkovinu. Při katalýze pre-mRNA sestřihu se snRNP komplexy rozpadají a je nutné je regenerovat. V naší poslední práci jsme ukázali, že k této regeneraci dochází právě v Cajalových tělískách, které tak tvoří základní strukturu v metabolismu snRNP komplexů, kde se potkávájí nové, právě se formující snRNP komplexy s těmi použitými, které se zde recyklují. Vznik a chování Cajalových tělísek významně vypovídá o aktivitě buňky a může tak sloužit jako identifikační znak mnoha chrorob.

Staněk, D. - Přidalová, J. - Novotný, I. - Huranová, J. - Blažíková, M. - Wen, X. - Sapra, A.K. - Neugebauer, K.M.: Spliceosomal snRNPs repeatedly cycle through Cajal bodies. Mol. Biol. Cell. Roč. 19, č. 6 (2008), s. 2534-2543.

Značení Cajalových tělísek

Lidská buňka, ve které byl protein, který se nachází v buněčném jádře a v Cajalových tělískách (šipka), označen zeleně a protein, který je v cytoplasmě, ale i v jaderných strukturách zvaných "blíženci", červeně.

Kontaktní osoba: David Staněk, 296 443 118, stanek@img.cas.cz

5.26 Izolace dvou odlišných populací rohovkových epiteliálních buněk s charakteristikami limbálních kmenových buněk u myší

(Ústav molekulární genetiky)

Poškozená nebo jinak nefunkční rohovka je obnovována z kmenových buněk, které jsou lokalizovány v bazální části limbu. Limbus představuje malý úzký proužek heterogenních buněk nacházejících se mezi rohovkou a spojivkou. Ve zdravém oku jsou tyto buňky v klidové fázi a pouze pomalu se dělí. Při poškození oka dostávají signály z místa poškození, začnou se rychle dělit, jejich dceřiné buňky získávají vlastnosti epiteliálních buněk rohovky a migrují do místa poškození. Tyto kmenové buňky představují velmi malou (méně než 5%) populaci buněk limbu. Doposud nebylo možné tyto buňky selektivně isolovat, růst in vitro a využívat pro transplantace a léčbu rohovky. Nám se podařilo centrifugací na diskontinuálním percollovém gradientu izolovat malou populaci buněk, které splňují všechny fenotypové znaky a růstové charakteristiky limbálních kmenových buněk Tyto buňky byly charakterizovány, množeny v tkáňových kulturách a nyní jsou testovány v experimentálních modelech pro možnosti jejich využití k léčbě poškozeného povrchu oka.

Krulová, M. - Pokorná, K. - Lenčová, A. - Zajícová, A. - Frič, J. - Filipec, M. - Forrester, J.V. - Holáň, V.: A rapid separation of two distinct populations of corneal epithelial cells with limbal stem cell characteristics in the mouse. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. Roč. 49, č. 9 (2008), s. 3903-3908.

Kontaktní osoba: Vladimír Holáň, 241 063 226, holan@img.cas.cz

5. 27 Fosfolipidová skrambláza 1 a aktivace žírných buněk

(Ústav molekulární genetiky)

Fosfolipidová skrambláza 1 (PLSCR1) je protein, který se nachází v plasmatické membráně řady buněk. V průběhu imunoreceptorové aktivace dochází ke zvýšené fosforylaci tohoto proteinu. Předpokládalo se, že PLSCR1 hraje významnou úlohu při udržování asymetrické distribuce fosfolipidů na vnější a vnitřní straně plasmatické membrány. O molekulárních mechanismech tohoto procesu není mnoho známo. V anotované práci byl využit model žírných buněk aktivovaných různými aktivátory pro objasnění vztahu mezi stupněm fosforylace PLSCR1, její topografické distribuce, externalizací fosfatidylserinu (PS) a buněčnou sekrecí. Výsledky ukázaly, že při aktivaci buněk dochází k externalizaci PS, která není závislá na tyrozinové fosforylaci PLSCR1. Elektronmikroskopická studia na izolovaných plasmatických membránách ukázala, že agregace vysokoafinitního receptoru pro imunoglobulin E (FceRI), popřípadě agregace povrchového glykoproteinu Thy-1, který je zakotven do plasmatické membrány pomocí lipidové kotvy, nevedou ke změnám v distribuci PLSCR1. Oba aktivační děje přitom vedou k objevení PS na vnější straně plasmatické membrány; pouze FceRI aktivace však vede k buněčné sekreci. Jiné způsoby buněčné aktivace (blokace buněčných fosfatáz pervanadátem nebo zvýšení koncentrace volného cytoplasmatického Ca2+ ponocí ionophoru A23187) ukázaly, že k externalizaci PS není nutná sekrece a že sekrece nemusí být vždy doprovázena externalizací PS. Kombinované výsledky ukazují, že změny v topografii PLSCR1, její tyrozinová fosforylace, PS externalizace a sekrece jsou na sobě vzájemně nezávislé procesy. Tyto výsledky jsou důležité pro hlubší pochopení molekulárních mechanismů imunoreceptorové stimulace žírných buněk a buněčné aktivace obecně.

Smrž, D. - Lebduška, P. - Dráberová, L. - Korb, J. - Dráber, P.: Engagement of phospholipid scramblase 1 in activated cells: implication for phosphatidylserine externalization and exocytosis. J. Biol. Chem. Roč. 283, č. 16 (2008), s. 10904-10918.

Distribuce fosfatidylserinu a Thy-1 glycoproteinu na povrchu žírných buněk aktivovaných agregací Thy-1

Popis česky: Žírné buňky linie RBL-2H3 byly ovlivněny 15 min monoklonální protilátkou specifickou pro Thy-1 a distribuce Thy-1-protilátkových komplexů byla detegována pomocí sekundární protilátky (anti-IgG) značené cyaninem-3 (červená barvička). Externalizovaný fosfatidylserin byl detegován pomocí anexinu V, který byl označen FITC (fluorescein isothiokyanát; zelená barvička). Na obrázku je vidět, že fosfatidylserin se nachází v místech agregovaného Thy-1 glykoproteinu (žlutá) i mimo ně (zelená).

Kontaktní osoba: Petr Dráber, 241 062 468, draberpe@img.cas.cz

5.28 Analýza signálních proteinů a fosforylace v průběhu zrání prasečích oocytů s využitím protilátkových mikročipů

(Ústav živočišné fyziologie a genetiky)

Kinex protilátkové mikročipy byly použity ke sledování regulace 188 protein kináz, 24 protein fosfatáz a 170 další regulačních proteinů v průběhu zrání prasečích oocytů z GV stadia do metafáze MII. Regulace vybraných proteinů byla paralelně sledována u oocytů krav, žab a mořské hvězdice. Specifický imunoblot potvrdil změny hladin či fosforylace u Bub1A, IRAK4, MST2, PP4C, a Rsk2, Erk5 (T218 + Y220), FAK(S722), GSK3-beta (Y216), MEK1 (S217 + S221) a PKR1 (T451), a nucleophosmin/B23 (S4) v průběhu zrání ocytů.

Pelech, S. - Jelínková, L. - Šušor, A. - Zhang, H. - Shi, X. - Pavlok, A. - Kubelka, M. - Kovářová, H.: Antibody Microarray Analyses of Signal Transduction Protein Expression and Phosphorylation during Porcine Oocyte Maturation, Journal of Proteome Research. Roč. 7, č. 7 (2008), s. 2860-2871.

Analýza fosforylace proteinů z lyzátů prasečích a žabích oocytů pomocí Kinetworks multi-imunoblotingu

(A) Reprezentativní imunobloty ukazující změnu ve fosforylaci vybraných proteinů v lyzátech oocytů v GV fázi (nezralé oocyty blokované v profázi MI) a oocytů ve fázi MII (zralé oocyty). Na obrázku je znázorněna procentuální změna v intenzitě detekovaných fosfoproteinů v MII oocytech porovnaných s oocyty v GV fázi. (B) Reprezentativní imunobloty ukazující změnu ve fosforylaci proteinů v lyzátech nezralých žabích oocytů a oocytů ošetřených 7 hod 1 ?M progesteronem (GVBD). Na obrázku je vyznačena průměrná procentuální změna v intenzitě detekovaných fosfoproteinů v oocytech (GVBD) v porovnání s nezralými oocyty v GV+ fázi, průměrné hodnoty byly získány z buněčných lyzátů ze 3 až 6 různých žab, které byly blotovány separátně.

Kontaktní osoba: Lucie Jelínková, tel.: 315639580, jelinkova@iapg.cas.cz

5.29 Pryč od rodičů: asexuální sekavcovité ryby (Cobitis) mění sexuálního hostitele a expandují za hranice areálů původních sexuálních partnerů.

(Ústav živočišné fyziologie a genetiky)

Mezidruhová hybridizace může vést ke vzniku asexuálních hybridních linií, které se rozmnožují partenogeneticky. Vedle partenogenetických forem sensu stricto exitují linie, jež vyžadují sexuálního partnera (gynogeneze, hybridogeneze). Závislost na sexuálním partneru dané linie geograficky svazuje s areálem jeho rozšíření a obvykle se jedná o taxon jednoho z původních rodičovských druhů. Naše studie identifikovala přinejmenším tři klonální linie, které nezávisle změnily sexuální závislost na původně nerodičovské druhy a dokonce inkorporovaly jejich genom. Naše poznání v evropském rodu Cobitis naznačuje, že tento geografický vzor pochází ze schopnosti aktivní expanze gynogenetických linií do nových oblastí. Pozorovaný fenomén tak naznačuje, že sexuálně závislí partenogeni nejsou ve srovnání s pravými partenogeny tak geograficky limitováni, jak se dříve předpokládalo.

Choleva, L. - Apostolou, A. - Ráb, P. - Janko, K.: Making it on their own: sperm-dependent hybrid fishes (Cobitis) switch the sexual hosts and expand beyond the ranges of their original sperm donors. Royal Society of London. Philosophical Transactions. Biological Sciences. Roč. 363, - (2008), s. 2911-2919.

Sekavec rodu Cobitis

Sekavec rodu Cobitis, publikačně úspěšný modelový organismus Laboratoře genetiky ryb ÚŽFG AVČR, v.v.i. v Liběchově (foto A. Šedivá)

Kontaktní osoba: Lukáš Choleva, tel.: 315639575, choleva.lukas@biota.cz

5.30 Transkripční analýza u prasečího modelu MeLiM identifikuje RACK1 jako potenciální marker malignity při proliferaci lidských melanocytů

(Ústav živočišné fyziologie a genetiky)

Zvýšená exprese RACK1 u lidských melanomů naznačuje, že RACK1 může být potenciálním markerem malignity. Linie MeLiM poskytuje odpovídající zvířecí model pro hledání mechanismů maligní transformace melanocytů u lidí. Sériová analýza genové exprese (SAGE) prokázala u miniprasat MeLiM při porovnání normálních kožních melanocytů a melanomových buněk z plicní metastázy 55 regulovaných genů včetně GNB2L1, který kóduje adaptorový protein RACK1 (který byl nedávno určený, že ovlivňuje tumorigenicitu melanomových buněčných linií). Exprese RACK1 studovaná imunofluorescenčně u normální kůže a u kožních a metastatických melanomů miniprasat MeLiM a lidských pacientů ukázala podobné výsledky. Protein RACK1 nebyl nalezen u normálních epidermálních melanocytů, ale byl výrazně zvýšený v cytoplasmě všech melanocytárních buněk povrchově se šířícího melanomu a metastazujícího melanomu.

Egidy, G. - Julé, S. - Bossé, P. - Bernex, F. - Geffrotin, C. - Vincent-Naulleau, S. - Horák, V. - Sastre-Garau, X. - Panthier, J. J.: Transcription analysis in the MeliM swine model identifies RACK I as a potential marker of malignancy for human melanocytic proliferation. Molecular Cancer. Roč. 7, - (2008), s. 34-45.

Konfokální mikroskopická analýza RACK I a MITF

Konfokální mikroskopická analýza RACK I (zelená fluorescence) a MITF (červená fluorescence) v kožním melanomu (A) a melanomových metastázách (lymfatická uzlina-B, plíce-C, srdce-D) u selete linie MeLiM (Melanoma-bearing Libechov Minipig) (jádra jsou modrá). Exprese RACK I byla silně zvýšená ve všech melanomových buňkách, ale nebyla detekována v normálních epidermálních melanocytech. Podobné výsledky byly nalezené v lidských melanomech. RACK I tak může sloužit jako vhodný marker malignity u melanomů.

Kontaktní osoba: Vratislav Horák, tel.: 315639587, horakv@iapg.cas.cz

Důležité odkazy

Kalendář akcí

Akademický buletin

Den Země 2010

projekt BIOCEV

Sekce

Důležité odkazy

Kalendář akcí

Akademický buletin

Den Země 2010

projekt BIOCEV

Vyhledávání

Sekce