5. Sekce biologických a lékařských věd
Seznam anotací:
- Bílkovinný komplex exocyst má zásadní roli v buněčném dělení rostlin (Ústav experimentální botaniky)
- Průnik adenylát cyklázového toxinu buněčnou membránou (Mikrobiologický ústav)
- Myeloperoxidasa reguluje akutní zánětlivou odpověď (Biofyzikální ústav)
- Úspěšná izolace, charakterizace a kultivace limbálních kmenových buněk a jejich využití k regeneraci poškozeného povrchu oka (Ústav molekulární genetiky)
- Mutace genu ATP5E vede k periferní neuropatii na podkladě defektu mitochondriální ATP syntázy (Fyziologický ústav)
- Chromozomální poškození v periferálních lymfocytech u nově diagnostikovaných onkologických pacientů a u zdravých kontrolních osob (Ústav experimentální medicíny)
- Elektrokatalýza citlivá ke struktuře proteinů na elektrodách modifikovaných dithiothreitolem (Biofyzikální ústav)
- Identifikace vzdáleného vazebného místa pro aromatické sloučeniny na povrchu specifického membránového antigen prostaty (Biotechnologický ústav)
- Úloha pravidelného příjmu potravy při synchronizaci vnitřního časového systému (Fyziologický ústav)
- Supramolekulární imunoaktivátory účinné v sub-nanokoncentracích (Mikrobiologický ústav)
- Přenos hormonu auxinu do buněk a z buněk významně ovlivňuje vývoj klíčících rostlin (Ústav experimentální botaniky)
- Intenzivní hluk během rané ontogeneze poškozuje vnímání intenzity zvuku u dospělých potkanů (Ústav experimentální medicíny)
- Bezpečná místa pro začlenění retrovirových vektorů (Ústav molekulární genetiky)
- Proteomická studie lidské folikulární tekutiny odhalila důležitou roli kaskády komplementu u žen, které podstupují oplození in vitro (Ústav živočišné fyziologie a genetiky)
- Fixace dusíku u sinice Trichodesmium (Mikrobiologický ústav)
(Ústav experimentální botaniky)
Buněčným dělením se vytvoří z jedné mateřské buňky dvě dceřiné. Nejdříve se mezi ně rozdělí genetická informace a vnitrobuněčné struktury (organely). Pak se dceřiné buňky fyzicky oddělí. U rostlin tak, že se napříč mateřskou buňkou vybuduje nová buněčná stěna, jejímž základem je takzvaná buněčná destička, která vzniká uprostřed mezi jádry budoucích dceřiných buněk. Má zprvu kruhový tvar a přirůstá na okrajích, dokud se nespojí se stěnou mateřské buňky.
Buněčná destička roste tak, že s ní na jejím obvodu splývají váčky ohraničené membránou. Váčky obsahují látky potřebné pro stavbu buněčné stěny. Rostlina tedy musí pečlivě řídit tvorbu těchto látek a zároveň splývání váčků s buněčnou destičkou. Pro splývání membránových váčků s různými vnitrobuněčnými je důležitý komplex několika bílkovin zvaný exocyst. Zkoumali jsme proto, zda to platí i v případě buněčného dělení rostlin. Když jsme u huseníčku rolního (Arabidopsis thaliana) vyřadili z provozu některé bílkoviny exocystu, byly rostliny zakrslé a nedokázaly normálně růst. Navíc jsme v listech našli deformované buněčné stěny – jasné následky špatného dělení. Další experimenty upřesnily, že exocyst je klíčový ve dvou etapách dělení. Nejdříve při vzniku buněčné destičky a pak v samotném závěru, kdy dozrává buněčná stěna a ukládá se do ní velké množství bílkovin, celulózy i dalších látek.
Exocyst tedy určuje, kdy a kde budou splývat membránové váčky s buněčnou destičkou. Zajímavé je srovnání s dělením živočišných buněk: ty se v mnoha ohledech dělí jinak než rostlinné. Přesto zde existují některé společné rysy. Jak ukázal náš výzkum, patří k nim i role exocystu. Je totiž známo, že také u živočichů je nutný pro závěrečné oddělení dceřiných buněk.
Fendrych, M. – Synek, L. – Pecenkova, T. – Toupalová, H. – Cole, R. – Drdová, E. – Nebesářová, J. – Šedinová, M. – Hála, M. – Fowler, J.E. - and Žárský, V.: The arabidopsis exocyst complex is involved in cytokinesis and cell plate maturation.Pplant Cell. Roč. 22, (2010), s. 3053–3065.
Svěrací buňky v pokožce listu huseníčku, u něhož je narušena funkce exocystu. Vlevo řez při pohledu shora, vpravo trojrozměrná rekonstrukce sestavená z více řezů a mírně pootočená ve směru šipky. V místě označeném hvězdičkou chybí část buněčné stěny
Spolupracující subjekt: PřF UK v Praze a Oregon State University Corvallis (USA)
Kontaktní osoba (jméno, telefon, e-mail): RNDr. Viktor Žárský, CSc., 2251064457, zarsky@ueb.cas.cz
(Mikrobiologický ústav)
Objasnili jsme mechanismus průniku adenylát-cyklázového toxinu (ACT) buněčnou membránou. Ukázali jsme, že ACT po vazbě na receptor CD11b/CD18 vytvoří v membráně fagocytů translokační intermediát, který přechodně vytvoří nový typ iontového kanálu a umožní vstup vápenatých iontů z vnějšího prostředí do fagocytárních buněk. Tyto ionty aktivují proteázu calpain, která posléze rozštěpí protein talin, a tím uvolní komplex receptoru s toxinem pro laterální přesun do lipidických mikrodomén bohatých na cholesterol. Tam toxin dokončí translokaci enzymatické adenylát-cyklázové domény do cytosolu buněk přes jejich plazmatickou membránu. Jde o velmi významné zjištění z hlediska patofysiologického působení toxinu, neb pod lipidickými mikrodoménami se akumulují podjednotky protein kinázy A. Přeměna ATP toxinem na cAMP v tomto místě umožní maximalizovat jeho účinek na buňky.
Bumba, L. – Masin, J. – Fiser, R. – Sebo, P.: Bordetella adenylate cyclase toxin mobilizes its β2 integrin receptor into lipid rafts to accomplish translocation across target cell membrane in two steps. PLOS Pathogens 6 (5),| e1000901 (14 May 2010)doi:10.1371/journal.ppat.1000901
Mechanismus průniku ACT membránou
Kontaktní osoba (jméno, telefon, e-mail): dr. Peter Šebo, sebo@biomed.cas.cz, 296442141
(Biofyzikální ústav)
Myeloperoxidasa (MPO) je hemoprotein uvolňující se z fagocytů během jejich aktivace. Zjistili jsme, že MPO deficientní myši na rozdíl od kontrolních měly během akutního zánětu v krevní plazmě podstatně nižší hladinu biologicky aktivních metabolitů odvozených od kyseliny arachidonové a linoleové (epoxidy, dioly mastných kyselin, hydroxy meziprodukty). Naopak MPO deficientní myši měly v plazmě podstatně vyšší hladinu cysteinyl-leukotrienů s dobře známými prozánětlivými vlastnostmi. To naznačuje, že MPO moduluje rovnováhu pro- a proti-zánětlivých lipidových meziproduktů během akutního zánětu a tímto způsobem může kontrolovat průběh zánětlivých onemocnění. Dále jsme prokázali, že MPO usnadňuje leukocytům prostup do místa zánětu svým kladným povrchovým nábojem. MPO vyvolávala migraci leukocytů in vitro, která byla závislá pouze na elektrostatických interakcích s povrchem leukocytů. Také v pokusech in vivo (s použitím různých modelů zánětu u myší) byla akumulace leukocytů v místě zánětu závislá na přítomnosti MPO. Díky svému kladnému náboji se MPO intenzivně váže na povrch endotelu a právě změna povrchového náboje se zdá být zodpovědná za pozorované účinky MPO na migraci leukocytů. Tento elektrostatický efekt MPO nejen ukazuje dosud nerozpoznanou funkci MPO nezávislou na její aktivitě, ale také ukazuje na nový typ mechanismu, kterým je přitahování leukocytů elektrostatickým nábojem povrchu endotelu.
Kubala, L. – Schmelzer, K.R. – Klinke, A. – Kolářová, H. – Baldus, S. – Hammock, B.D. – Eiserich, J.P.: Modulation of arachidonic and linoleic acid metabolites in myeloperoxidase-deficient mice during acute inflammation. Free Radical Biology & Medicine. Roč. 48, č. 10 (2010), s. 1311–1320.
Klinke, A. – Nussbaum, C. – Kubala, L. – Friedrichs, K. – Rudolph, T.K. – Rudolph, V. – Paust, H.J. – Schröder, C. – Benten, D. – Lau, D. – Szocs, K. – Furtmüller, P.G. – Heeringa, P. – Sydow, K. – Duchstein, H.J. – Ehmke, H. – Schumacher, U. – Meinertz, T. – Sperandio, M. – Baldus, S.: Myeloperoxidase attracts neutrophils by physical forces. Blood, v tisku.
Spolupracující subjekt: Prof. J.P. Eiserich, UC Davis, USA
Prof. S. Baldus, University Medical Center Hamburg-Eppendorf, Německo
Kontaktní osoba (jméno, telefon, e-mail): Lukáš Kubala, 541517117, kubalal@ibp.cz
(Ústav molekulární genetiky)
Poprvé se podařilo úspěšně izolovat vysoce purifikovanou populaci limbálních kmenových buněk z enzymaticky ovlivněných limbů experimentálních myší. Byly popsány nové, doposud neukázané imunosupresivní a antiapoptotické vlastnosti těchto buněk, které přispívají k jejich přežívání v často zánětlivém prostředí předního segmentu oka. Tyto buňky byly kultivovány v tkáňových kulturách a s využitím nanovláknových nosičů přenášeny na povrch poškozeného oka. Bylo prokázáno, že kmenové buňky migrují z nanovláknových nosičů na povrch oka, kde přispívají k hojení defektů a svými imunosupresivními účinky potlačují zánětlivou reakci v místě poškození. Tyto poznatky, které propojují rozvíjející se nanotechnologie a studium kmenových buněk, ukazují nové možnosti léčby deficience limbálních kmenových buněk a reparace těžkých poškození očního povrchu.
Holáň, V. – Pokorná, K. – Procházková, J. – Krulová, M. – Zajícová, A. : Immunoregulatory properties of mouse limbal stem cells. J. Immunol. Roč. 184, č. 4 (2010), s. 2124–2129.
Zajícová, A. – Pokorná, K. – Lenčová, A. – Krulová, M. – Svobodová, E. – Kubínová, Š. – Syková, E. – Přádný, M. – Michálek, J. – Svobodová, J. – Munzarová, M. – Holáň, V.: Treatment of ocular surface injuries by limbal and mesenchymal stem cells growing on nanofiber scaffolds. Cell Transplant. Roč. 19, č. 10 (2010), s. 1281–1290.
Spolupracující subjekt: Ústav makromolekulární chemie AV ČR, v. v. i., Praha 6; Ústav experimentální medicíny AV ČR, v. v. i., Praha 4; Firma Elmarco s.r.o., Liberec
Kontaktní osoba (jméno, telefon, e-mail): Vladimír Holáň, tel.: 241 063 226, e-mail: holan@img.cas.cz
(Fyziologický ústav)
ATP syntáza je klíčovým enzymem buněčné tvorby ATP a její dysfunkce má za následek závažné metabolické poruchy. U nové mitochondriální choroby s dominantní periferní neuropatií na podkladě selektivního deficitu ATP syntázy jsme našli nový typ genetického defektu – mutaci v genu ATP5E, která vede k záměně konzervovaného tyrosinu 12 za cystein v podjednotce epsilon. Ta je jedinou z podjednotek katalytické části enzymu, která nemá homolog v bakteriálním ani chloroplastovém enzymu. Mutace nemá vliv na vlastní biochemickou funkci ATP syntázy, ale vede k selektivní inhibici tvorby enzymu, spojené s unikátní akumulací hydrofobní podjednotky c, hlavní komponenty protonového kanálu ATP syntázy. RNA interference ATP5E genu v buněčné linii HEK293 vede ke stejnému fenotypu – defektu ATP syntázy a akumulaci podjednotky c. Odhalení prvního případu mutace v jaderně kódované podjednotce enzymu a knockdown studie ukazují na novou, regulační funkci epsilon podjednotky v biogenezi ATP syntázy. Vedle TMEM70, který jsme popsali v r. 2008, a ATP12 je tak ATP5E třetím genem zodpovědným za izolovaný defekt lidské ATP syntázy. Výsledky studie umožňují další zlepšení diagnostiky a prevence lidských mitochondriálních onemocnění.
Mayr, J. A. – Havlíčková, V. – Zimmermann, F. – Magler, I. – Kaplanová, V. – Ješina, P. – Pecinová, A. – Nůsková, H. – Koch, J. – Sperl, W. – Houštĕk, J.: Mitochondrial ATP synthase deficiency due to a mutation in the ATP5E gene for the F1 epsilon subunit. Human Molecular Genetics. Roč. 19, č. 17 (2010), s. 33430–33439.
Havlíčková, V. – Kaplanová, V. – Nůsková, H. – Drahota, Z. – Houštěk, J.: Knockdown of F1 epsilon subunit decreases mitochondrial content of ATP synthase and leads to accumulation of subunit c. Biochimica et Biophysica Acta (Bioenergetics). Roč. 1797, (2010), s. 1124–1129.
Spolupracující subjekt: Department of Pediatrics, Paracelsus University, Salzburg, Austria.
Kontaktní osoba (jméno, telefon, e-mail): MUDr Josef Houštěk, DrSc., 241062434, houstek@biomed.cas.cz.
(Ústav experimentální medicíny)
Lidská nádorová onemocnění jsou založena na neschopnosti buněk udržet stabilitu genomu. V naší studii jsme zkoumali hladinu chromozomálního poškození (odrážející genomovou nestabilitu) v lymfocytech 300 nově diagnostikovaných nádorových pacientů a 300 zdravých kontrolních osob. Frekvence celkového chromozomálního poškození, jakož i chromatidových a chromozomových zlomů, byly významně vyšší u pacientů s nádory, ve srovnání s kontrolním osobami. Metodou binomiální logistické regrese jsme zjistili, že vzestup frekvence chromozomálního poškození o jedno procento odpovídá zvýšení rizika nádorového onemocnění o 20%. Stratifikace pro jednotlivé typy maligního onemocnění ukazuje, že frekvence chromozomálního poškození byly nejvyšší u pacientů s nádory prsu, prostaty, hlavy a krku, zatímco prakticky žádně zvýšení nebylo zaznamenáno u pacientů s novotvary zažívacího traktu. Naše studie poprvé prokázala zvýšení chromozomálních poškození v lymfocytech incidentních, neléčených, pacientů.
Vodička, P. – Polívková, Z. – Sytarová, S. – Demová, H. – Kučerová, M. – Vodičková, L. – Poláková, V. – Naccarati, A. – Šmerhovský, Z. – Ambruš, M. – Černá, M. – Hemminki, K.: Chromosomal damage in peripheral blood lymphocytes of newly diagnosed cancer patients and healthy controls. Carcinogenesis. Roč. 31, č. 7 (2010), s. 1238–1241.
Kontaktní osoba (jméno, telefon, e-mail): Pavel Vodička, 241062694, pvodicka@biomed.cas.cz
(Biofyzikální ústav)
Rtuťové a pevné amalgamové elektrody modifikované dithithreitolem (DTT) byly navrženy pro mikroanalýzu proteinů s využitím chronopotenciometrie konstantním proudem (CPS). Pomocí katalytického CPS píku H je možno snadno rozlišit nativní a denaturovaný hovězí sérový albumin a další proteiny. Mg elektrody modifikované thioly, v kombinaci s CPS, představují nový nástroj analýzy proteinů pro biomedicínu a proteomiku.
Ostatná, V. - Černocká, H. - Paleček, E.: Protein structure-sensitive electrocatalysis at dithiothreitol-modified electrodes. Journal of the American Chemical Society. Roč. 132, č. 27(2010), s. 9408-9413.
Kontaktní osoba (jméno, telefon, e-mail): Prof. E. Paleček, +420541517177, palecek@ibp.cz
(Biotechnologický ústav)
PSMA je glutamat karboxypetidasa vázaná na membránu, jejíž exprese je výrazně zvýšena v nádorech prostaty. Nedávno jsme identifikovali třídu malých molekul nazývaných ARM-P (molekuly rekrutující protilátky cílené na nádory prostaty), které jsou schopné podpořit rozpoznávání rakovinných buněk prostaty imunitním systémem. Během těchto studií jsme zjistili, že tyto molekuly vážou PSMA s velmi vysokou afinitou. V této publikaci uvádíme detailní biochemická, rentgenostrukturní a počítačová data, která vysvětlují takto vysokou afinitu Díky těmto studiím jsme identifikovali nové vazebné místo pro aromatické sloučeniny na povrchu PSMA. Ačkoliv toto vazebné místo sestává pouze z několika málo aminokyselin, dramaticky zvyšuje vazebnou afinitu malých molekul na PSMA. Získané výsledky poskytují kritické náhledy použitelné k návrhu malých molekul cílených na PSMA použitelných k diagnostice a léčbě rakoviny prostaty.
Zhang, A. X. - Murelli, R. P. - Barinka, C. - Michel, J. - Cocleaza, A. - Jorgensen, W. L. - Lubkowski, J. - Spiegel, D. A.: A remote arene-binding site on prostate specific membrane antigen revealed by antibody-recruiting small molecules. J Am Chem Soc. Roč. 15, č. 132(36) (2010), s. 12711-6.
Spolupracující subjekt: Yale University, USA
Kontaktní osoba (jméno, telefon, e-mail): Cyril Bařinka, 296-443-615; barinka@img.cas.cz
(Fyziologický ústav)
Vnitřní časový systém řídí fyziologické funkce v savčím organismu tak, aby probíhaly optimálně vzhledem k denní a roční době. Výsledky oddělení Neurohumorálních regulací prokázaly významnou úlohu denního režimu v příjmu potravy při nastavování vnitřních hodin laboratorních hlodavců. Ukázaly, že během prenatálního vývoje potkanů mohou být centrální hodiny v mozku plodů nastavovány příjmem potravy matek, pokud je narušena synchronizace březích samic s denní dobou. V dospělosti hraje u myší změna v příjmu potravy významnou úlohu při adaptaci periferních hodin v játrech ke změně délky dne, tj. fotoperiody, během roku. Bylo zjištěno, že molekulární mechanismus, kterým se ke změně fotoperiody přizpůsobují centrální hodiny v mozku, se může lišit od mechanismu, kterým se přizpůsobují hodiny v játrech. Jaterní hodiny využívají pro adaptaci signály z hodin v mozku, avšak na rozdíl od těchto centrálních hodin jsou nastavovány i signály spojenými se sezónní změnou režimu v příjmu potravy. Výsledky studií poukázaly na význam pravidelného denního režimu, a to jak ve střídání světla a tmy, tak i v příjmu potravy, pro posílení a synchronizaci komplexního vnitřního časového systému savců se změnami ve vnějším prostředí během dne i roku, a to jak v prenatálním období, tak i v dospělosti. Správná synchronizace vnitřního časového systému může u člověka přispívat k prevenci mnoha závažných chorob.
Nováková M. - Sládek M. - Sumová A.: Exposure of pregnant rats to restricted feeding schedule synchronizes the SCN clocks of their fetuses under constant light but not under a light-dark regime. J. Biol. Rhythms. Roč. 25, č. 5 (2010), s. 350- 360.
Sosniyenko S. - Parkanová D. - Illnerová H. - Sládek M. - Sumová A.: Different mechanisms of adjustment to a change of the photoperiod in the suprachiasmatic and liver circadian clocks. Am. J. Physiol. (Regul Integr Comp Physiol). Roč. 298 (2010), s. R959-R971.
Kontaktní osoba (jméno, telefon, e-mail): PharmDr. Alena Sumová, DSc., 241062578, sumova@biomed.cas.cz.
(Mikrobiologický ústav)
Byla připravena serie nových supramolekulárních glykokonjugátů kombinovaných s imunoaktivními peptidy LELTE, které byly spektrálně charakterizovány a byly otestovány jejich biologické aktivity - ve spolupráce s pracovištěm v Grenoblu. Nově připravené látky mají etrémně vysoké imunoaktivační aktivity (účinné v koncentracích 10-11 až 10-12 M) a kromě toho nepůsobí autodestrukci imunocytů (NK buněk) spouštění apoptotické reakce. Nové látky jsou testovány in vivo.
Renaudet O., Křenek K., Bossu I., Dumy P., Kádek A., Adámek D., Vaněk O., Kavan D., Gažák R., Šulc M., Bezouška K., Křen V.* Synthesis of Multivalent Glycoconjugates Containing the Immunoactive LELTE Peptide: Effect of Glycosylation on Cellular Activation and Natural Killing by Human Peripheral Blood Mononuclear Cells. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 6800-6808. IF 8.580
Kontaktní osoba (jméno, telefon, e-mail): Prof. Ing. Vladimír Křen, DrSc., 241062510, kren@biomed.cas.cz
(Ústav experimentální botaniky)
Auxin je důležitý rostlinný hormon. Neustále proudí rostlinou a do značné míry kontroluje její vývoj i odpovědi na podněty z okolí. Pro působení auxinu je rozhodující správná činnost bílkovin, které ho přenášejí dovnitř buněk a ven z nich (Zažímalová et al., 2010).
Ve spolupráci s týmy prof. Dominique Van Der Straeten (Ghent University, Belgie) a Dr. Evy Benkové (VIB, Ghent University, Belgie) jsme popsali umístění a funkci těchto přenašečů auxinu během prvních fází vývoje semenáčků huseníčku rolního (Arabidopsis thaliana).
Semenáčky dvouděložných rostlin vytvářejí tzv. hypokotylový háček. To je ohyb v horní části hypokotylu (úseku stonku pod dělohami). Háček ochraňuje vrchol stonku během prorůstání mladé rostlinky půdou. Po jejím průchodu na světlo se háček otevře – stonek se napřímí. Ohnutí rostlinky je dáno různou rychlostí prodlužování buněk na opačných stranách háčku. Tento proces je pod kontrolou rostlinných hormonů, hlavně auxinu a etylénu.
V naší práci jsme ukázali, že pro růst a vývoj hypokotylového háčku je klíčové, aby v něm byly vhodně usměrňovány toky auxinu. To je zajištěno proteiny PIN, přenašeči auxinu z buněk (Žádníková et al, 2010), a proteiny AUX1/LAX, přenašeči auxinu do buněk (Vandenbussche et al., 2010).
Zjistili jsme též, jakým způsobem ovlivňuje etylén vývoj háčku: prodlužuje jeho první fáze a potlačuje pozdější. Zásadní roli zde hraje etylénem řízená tvorba auxinu v dělohách a na vnitřní straně háčku a jeho následný přenos do hypokotylu.
Vandenbussche, F., Petrášek, J., Žádníková, P., Hoyerová, K., Pešek, B., Raz, V., Swarup, R., Bennett, M., Zažímalová, E., Benková, E., Van Der Straeten, D.: The auxin influx carriers AUX1 and LAX3 are involved in auxin-ethylene interactions during apical hook development in Arabidopsis thaliana seedlings. Development 137: 597-606, 2010.
Zažímalová, E., Murphy, A.S., Yang, H.B., Hoyerová, K., Hošek, P.: Auxin Transporters - Why So Many? Cold Spring Harbor Perspectives in Biology 2 (3): Art. No. a001552, 2010.
Žádníková, P., Petrášek, J., Marhavý, P., Raz, V., Vandenbussche, F., Ding, Z., Schwarzerová, K., Morita, M.T., Tasaka, M., Hejátko, J., Van Der Straeten, D., Friml, J., Benková, E.: Role of PIN-mediated auxin efflux in apical hook development of Arabidopsis thaliana. Development 137: 607-617, 2010.
Rozložení auxinu a auxinových přenašečů v apikálním háčku Arabidopsis thaliana
Vlevo: aktivita genů zvýšená působením auxinu (modrá barva) na vnitřní straně hypokotylového háčku (šipka). Vpravo: umístění přenašečů auxinu do buněk (zelená barva) v pokožkových buňkách háčku.
Spolupracující subjekt: PřF UK v Praze, Masarykova univerzita v Brně, VIB Gent, University Gent, Belgie, University Leiden, Holandsko
Kontaktní osoba (jméno, telefon, e-mail): RNDr. Jan Petrášek, PhD., 225106429, petrasek@ueb.cas.cz
(Ústav experimentální medicíny)
Ukázali jsme, že krátká deprivace během kritické periody vývoje způsobí poškození frekvenční selektivity a poruchy v kódování intenzity zvuku neuronů u dospělých potkanů. Odpovědi jednotlivých neuronů jádra colliculus inferior byly registrovány u narkotizovaných potkanů, kteří byli vystaveni krátkému intenzivnímu hluku ve 14. postnatálním dnu života, a tyto odpovědi byly srovnávány s podobnými záznamy u stejně starých kontrol. Přestože prahy odpovědí neuronů u kontrolních i exponovaných potkanů byly podobné, neurony u hlukem exponovaných zvířat měly delší latenci odpovědí, užší dynamický rozsah, nižší maximální odpověď a větší sklon závislosti velikosti odpovědí na intenzitě podnětu. Procento neuronů s monotonní závislostí velikosti odpovědí na intenzitě podnětu bylo signifikantně nižší u exponovaných potkanů než u kontrol. Zjištěné odchylky v neuronové aktivitě byly zjištěny hlavně v oblasti středních a vysokých frekvencí, zatímco žádné významné změny nebyly zjištěny u nízkofrekvenčních neuronů. Lze tedy učinit závěr, že krátká expozice intenzivnímu hluku během kritické periody vývoje způsobí poruchy kódování intenzity zvuku u neuronů colliculus inferior u dospělých potkanů. Výsledky naznačují, že toto poškození sluchu se může projevit i u jedinců s normálním sluchovým prahem, kteří byli vystaveni intenzivnímu hluku v raném dětství.
Bureš, Z., Grécová, J., Popelář, J., Syka, J.: (2010) Noise exposure during early development impairs the processing of sound intensity in adult rats. Eur. J. Neurosci. 32(1): 155-164. IF 3.418
Kontaktní osoba (jméno, telefon, e-mail): Prof. MUDr. Josef Syka, DrSc. 241062700, syka@biomed.cas.cz
(Ústav molekulární genetiky)
Retroviry, byť jsou nechvalně známými původci nádorů a AIDSu, mohou být využity pro přenos genetické informace mezi buňkami i mezi organismy. S využitím jejich přirozené schopnosti včlenit se (integrovat) do chromosomů hostitelské buňky je možné připravit umělý retrovirus, tzv. retrovirový vektor, který se sám o sobě nemnoží, ale přenáší genetickou informaci podle potřeby výzkumníků. Takto přenesené geny se stanou součástí dědičné genetické informace cílové buňky. Konečným cílem v tomto směru je genová terapie vrozených onemocnění, tedy náhrada chybějících nebo poškozených genů vnesením funkčního genu zabudovaného do umělého retroviru. Ačkoli genová terapie pomocí retrovirových vektorů prokázala svoji účinnost v řadě klinických studií a na mnoha pacientech, existují zde některá úskalí. Retroviry se do hostitelských chromosomů včleňují do značné míry náhodně a v některých případech mohou v cílové buňce poškodit geny ovládající buněčné dělení. Takové buňky se pak mohou nekontrolovaně množit a v krajním případě vyvolat zhoubnou leukémii. Druhým problémem je to, že retroviry mohou být po svém včlenění hostitelskou buňkou rozpoznány jako cizorodé prvky a činnost jimi přenášených genů může být utlumena. Klíčovým problémem genové terapie je tedy zacílení do optimálních míst na chromosomech, kde bude včleněný retrovirus dlouhodobě aktivní a kde přitom nebude moci ovlivňovat přilehlé buněčné geny.
Na příkladu modelových ptačích retrovirů ukazují virologové z Ústavu molekulární genetiky AV ČR, že dlouhodobou funkci přenášených genů zajišťuje včlenění do buněčných genů obstarávajících základní životní funkce. Takové geny jsou aktivní ve všech specializovaných buněčných typech. Zároveň však nalézáme určitý počet (cca. 10%) dlouhodobě aktivních retrovirů ve velké vzdálenosti od jakýchkoli genů. Tyto nálezy pomáhají definovat bezpečná místa pro včleňování retrovirových vektorů a mohou se uplatnit při vývoji nových strategií genové terapie.
Plachý, J. - Kotáb, J. - Divina, P. - Reinišová, M. - Šenigl, F. - Hejnar, J.: Proviruses selected for high and Stable Expression of Transduced Genes Accumulate in Broadly Transcribed Genome Areas. J. Virol. Roč 84, č. 9 (2010), s. 4204-4211.
Kontaktní osoba (jméno, telefon, e-mail): Jiří Hejnar, tel.: 241 063 443, e-mail: hejnar@img.cas.cz
(Ústav živočišné fyziologie a genetiky)
Tato velmi komplexní studie odhalila ve folikulární tekutině žen, které podstupují oplození in vitro v centru asistované reprodukce, komponenty kaskády komplementu které mohou být imunologickou příčinou jejich neplodnosti.
Jarkovská, Karla; Martinková, Jiřina; Lišková, Lucie; Halada, Petr; Moos, J.; Rezábek, K.; Gadher, S. J.; Kovářová, Hana. Proteome Mining of Human Follicular Fluid Reveals a Crucial Role of Complement Cascade and Key Biological Pathways in Women Undergoing in Vitro Fertilization. Journal of Proteome Research, 2010, Roč. 9, č. 3, s. 1289-1301. ISSN 1535-3893
Kontaktní osoba (jméno, telefon, e-mail): Hana Kovářová, tel. 315 639 582, kovarova@iapg.cas.cz
(Mikrobiologický ústav)
Globálně významná mořská diazotrofní sinice Trichodesmium je zdrojem přes 50 % celkového množství biologicky využitelného dusíku v oblastech oceánů chudých na živiny. V předchozí práci jsme ukázali, že při pěstování za zvýšené koncentrace pCO2 dochází k zvýšení fixace N2 a růstové rychlosti, a to až o 90%. Toto výrazné zvýšení produktivity je nejvyšší doposud známé mezi fotosyntetickými mikroorganismy. V roce 2010 jsme publikovali dvě práce, které odhalily mechanismus, kterým ke zvýšení fixace dusíku dochází. K nárůstům aktivit za podmínek zvýšené pCO2 dochází díky změnám v alokaci energie získané fotosyntézou mezi procesy zvyšující koncentraci CO2 v buňkách (tzv. CCM) a vlastními procesy asimilace C a N. Zvýšení pCO2 a intenzity světla reguluje mechanismus CCM a způsobuje významné změny aktivit několika klíčových proteinů (NifH, PsbA, PsaC, AtpB a RbcL), aniž by se výrazně změnila jejich koncentrace. Domníváme se, že pozorovaná vysoká flexibilita ve využívání zdrojů a energie u Trichodesmia je zprostředkována změnami redoxního stavu fotosyntetického elektronového transportního řetězce a post-translační regulací klíčových proteinů. Proto předpokládáme, že Trichodesmiu se bude dobře dařit i v nedaleké budoucnosti, kdy se očekává zvýšení pCO2, zvýšení teploty a díky stratifikaci i vyšší intenzita ozářenosti. Tyto výsledky byly dosaženy ve spolupráci s ústavem A.Wegenera v Bremerhavenu (SRN) a s Bar-Ilan univerzitou v Izraeli.
Kranz, S.A., Levitan, O., Richter, K-U., Prášil, O., Berman-Frank, I., Rost, B.: Combined effect of CO2 and light on the N2 –fixing cyanobacterium Trichodesmium IMS101: Physiological Responses. – Plant Physiology 154, 334-345, 2010.
Spolupracující subjekt: Tyto výsledky byly dosaženy ve spolupráci s ústavem A.Wegenera v Bremerhavenu (SRN) a s Bar-Ilan univerzitou v Izraeli.
Kontaktní osoba (jméno, telefon, e-mail): prof. RNDr. Ondřej Prášil, PhD, 384340451, prasil@alga.cz
