Krátké anotace podpořených projektů grantovou agenturou České republiky

Parazitismus je mimořádně úspěšný životní styl, který zahrnuje řadu strategií využívajících jednoho nebo více hostitelů. V tomto grantu navrhujeme prozkoumat lékařsky významnou skupinu trypanosomatidů (Leishmaniinae), která zahrnuje jak zástupce jednohostitelské (monoxenní), tak i dvouhostitelské (dixenní). Obecně se uznává, že dixenní druhy se vyvinuly z monoxenních, nicméně specifické mechanismy, které tuto důležitou evoluční událost řídily, nejsou známy. Na základě našich předběžných výsledků předpokládáme, že přítomnost peroxidu vodíku, či jeho rozklad v buňce enzymem katalázou, by mohl hrát v tomto procesu zásadní roli. Gen kódující katalázu je přítomen výlučně v genomech monoxenních trypanosomatidů (Leptomonas spp.) a zcela chybí v jejich dixenních zástupcích (Leishmania spp.). V rámci tohoto projektu se zaměříme na základní rozdíly mezi životními cykly monoxenních a dixenních zástupců skupiny Leishmaniinae, abychom blíže porozuměli přechodu ze strategie jednoho hostitele (hmyz) na strategii dvou hostitelů (hmyz a obratlovci).

Euglenofyti jsou skupina charizmatických jednobuněčných řas s plastidem vzniklým složitým procesem sekundární endosymbiózy. Modelový druh Euglena gracilis je již dlouho používán při zkoumání základních biologických otázek a nadějné je jeho možné biotechnologické využití. V nedávné době byla pro euglenu získána genomová data a vypracována metoda cílených genetických manipulací. Na základě tohoto kritického pokroku, předchozí práce v laboratoři navrhovatele a nových překvapivých vhledů navrhujeme osvětlit málo probádaný fenomén RNA polyadenylace v plastidech euglenofytů. Pomocí kombinace různých metod definujeme charakteristiky 3?-konců RNA v plastidu E. gracilis, určíme distribuci plastidové RNA polyadenylace v různých skupinách euglenofytů, charakterizujeme kandidáty na plastidové proteiny účastnící se poly- a deadenyalce, a zasadíme plastidovou RNA polyadenylaci do širšího funkčního a evolučního kontextu. Výsledky významně posunou naše znalosti o základních molekulárních procesech v plastidech obecně.

Obor lidské archeogenetiky právě prochází obrovským růstem a sekvenují se tisíce starověkých jedinců ročně. Zatímco protokoly pro sekvenování starobylé DNA se staly standardizovanými a dosáhly až průmyslového měřítka, standardizace protokolů pro analýzu dat zatím chybí. Největší pozornost byla doposud zaměřena na Neolit a pozdější období v západní Eurasii. Tato oblast je charakteristická vysokou mírou pohybu a míšením různých skupin lidí, což činí analýzu genetických dat komplexním problémem. Klíčové výsledky o genetickém původu lidí mluvících Indo-Evropskými jazyky byly získány pomocí populárního algoritmu pro modelování mísení populací qpAdm, který však nikdy nebyl testován na realisticky komplexních simulacích. Naše předběžné výsledky ukazují, že běžné protokoly qpAdm vedou k vysokým falešně pozitivním a falešně negativním hodnotám. Jako řešení tohoto problému navrhujeme optimalizovat protokoly qpAdm s využitím simulovaných dat. Plánujeme tedy ověřit klíčové objevy o historii Indoevropanů a pomocí grafu mísení a qpAdm získat nové výsledky o genetickém původu lidí Jámové kultury.

Klimatická změna přináší zvýšenou frekvenci epizod sucha a veder způsobujících oxidativní a osmotické poškození rostlin. Pro přežití rostlin je zásadní efektivní mechanismus indukované tolerance. Nedávno jsme prokázali, že klíčovou úlohu hrají nízkomolekulární ochranné látky (LMPWCs), avšak úloha jednotlivých LMWPCs v indukované toleranci, křížové toleranci a systémové odezvě rostlin je nejasná. S využitím vhodných mutantů A. thaliana a genotypů ječmene se proto zaměříme na komplexní pochopení významu LMWPCs v indukované toleranci, od signální úlohy spektrálního složení světla, přes dynamiku indukce/degradace látek z řad antioxidantů, osmotik a fenolů, až po význam aklimace na úrovni rostlinných orgánů a celých rostlin. K tomuto účelu budou využity metabolomické přístupy, analýza exprese genů, biochemické/biofyzikální metody detekce poškození a účinnosti ochranných mechanismů, a řada morfologických, anatomických a histochemických analýz.

V rámci projektu plánujeme podrobně zkoumat fyzikální vlastnosti relativně nových dvojdimenzionálních (2D) materiálů, MXenů. Tyto materiály jsou vhodnými kandidáty pro četné technologické aplikace kvůli jejich odolnosti a široké škále fyzikálních vlastností v dané třídě materiálů (např. magnetické vlastnosti, proměnný zakázaný pás: od kovů k polovodičům), což je dáno variabilitou složení a možností povrchové funkcionalizace MXenů. Vodivé i polovodivé MXeny lze kombinovat do heterostruktur, což dále rozšiřuje možnosti této slibné třídy materiálů. Na druhou stranu, přesný teoretický popis těchto materiálů je výzvou jak pro metody, tak i kvůli výpočetní náročnosti. Díky delikátní souhře více jevů ve 2D materiálech je pro přesné předpovědi nebo ověření přesnosti metod funkcionálu hustoty nutné použít mnohočásticové metody. Předpokládáme, že v rámci řešení projektu budou získány fundamentální fyzikální poznatky o chování a vlastnostech uvedených materiálů využitelné v experimentálním výzkumu a technologické praxi.

Zveřejněno / aktualizováno: 17. 12. 2020