VP 1 – Molekulární biologie a genomika
Výzkumný program je tvořen osmi hlavními aktivitami
Hlavní aktivita 1 Identifikace a charakterizace nových nebo málo studovaných virů
V návaznosti na již započatý výzkum budou studovány viry vybraných protistních skupin, především trypanosomatidů a jednobuněčných řas, s cílem ozřejmit jejich diverzitu, evoluci a interakci s hostitelem. Očekáváme objev zcela nových virů prostřednictvím analýz genomových dat. Budou rovněž analyzována metagenomická data s cílem zmapovat skutečnou diverzitu vybraných skupin virů a jejich genový repertoár, se zvláštním zřetelem ke skupinám PLV a NCLDV virů.
Dílčí aktivity a cíle:
- Bioinformatická analýza diverzity RNA virů trypanosomatidů a jednobuněčných řas v transkriptomických databázích
- Detailní srovnávací a fylogenetické analýzy nalezených kandidátních virových sekvencí
- Cílené vyhledávání vybraných skupin virů v metagenomech a metatranskriptomech
- Cílené in vitro a in vivo studie nově objevených virů
Hlavní aktivita 2 Identifikace a charakterizace virulenčních faktorů leishmánií
Bude pokračovat velmi dobře etablovaný výzkumný program směřující k pochopení molekulárních determinant virulence lidských patogenů rodu Leishmania, především s využitím modelového druhu L. mexicana. Budou testovány další kandidáti pro virulenční faktory pomocí širokého arzenálu in vitro i in vivo metod funkční genomiky. Součásti této výzkumné linie bude i další studium fyziologické funkce enzymu katalázy u trypanosomatidů s cílem pochopit, jakou roli hrála ztráta tohoto enzymu v evoluci dvouhostitelského životního cyklu leishmanií.
Dílčí aktivity a cíle:
- Bioinformatická analýza potenciálních faktorů virulence leishmánií
- Testování účinků potenciálních antiparazitik na fyziologii leishmánií
- Funkční analýza potenciálních faktorů virulence leishmánií
- Studium fyziologické funkce enzymu katalázy u trypanosomatidů
Hlavní aktivita 3 Komplexní výzkum endosymbiontů protistů
Pomocí genomických a dalších metod bude studována biologie prokaryotických endosymbiontů vybraných skupin protistů především trypanosomatidů a jednobuněčných řas. V případě kinetoplastidů půjde zejména o systémy „Novymonas esmeraldas – Ca. Pandoraea novymonadis“ a „Angomonas deanei – Ca. Kinetoplatobacterium sp.“ Tento výzkum by měl zejména odhalit molekulární mechanismy na pozadí příslušných endosymbiotických vztahů.
Dílčí aktivity a cíle:
- Výběr perspektivních modelových systémů "hostitel-endosymbiont"
- Základní morfologická a taxonomická charakterizace hostitelů a jejich endosymbiontů
- Genomická charakterizace hostitelů a jejich endosymbiontů
- Funkční charakterizace vztahů "endosymbiont-hostitel"
Hlavní aktivita 4 Etablování možností cílených genetických manipulací u vybraných protistních modelů
Zavedením technik cílených genetických manipulací, především na bázi CRISPR-Cas systému, budou zásadně rozšířeny možnosti funkčně genomického výzkumu u vybraných významných modelových jednobuněčných eukaryot. V prvé řadě půjde o některé zástupce trypanosomatidů, např. Vickermania ingenoplastis nebo Novymonas esmeraldas, vyznačující se unikátními biologickými vlastnostmi odhalenými dosavadními genomickými a transkriptomickými analýzami. V rámci tohoto výzkumného směru bude rovněž dále studován unikátní translační systém trypanosomatidů rodu Blasthocrithidia s pozičně závislým významem některých kodonů.
Dílčí aktivity a cíle:
- Optimalizace kultivačních a selekčních podmínek
- Vývoj protokolů pro přípravu cílených knock-in mutantů
- Vývoj protokolů pro regulovatelnou expresi transgenů
- Následné experimenty s připravenými mutanty
Hlavní aktivita 5 Charakterizace neobvyklých funkčních komplexů a drah endosymbiotických organel
V návaznosti na dosavadní výsledky budou detailně studovány vybrané komponenty mitochondrií a plastidů nestandardních modelových systémů, které představují nové a dosud nestudované funkční aspekty těchto organel. Příkladem je např. nově objevený mitochondriální systém na bázi bakteriálního T2SS nebo dosud necharakterizovaná metabolická dráha kódovaná specifickým operonem v plastidovém genomu některých eustigmatofytních řas.
Dílčí aktivity a cíle:
- In silico charakterizace organelárních proteomů
- Experimentální charakterizace organelárních protemů
- Funkční charakterizace vybraných organelárních komponent
- Evoluční a fylogenetické analýzy
Hlavní aktivita 6 Genomická charakterizace nových organismálních linií
Budou získána genomická data z organismů představujících málo studované skupiny mikrobiálních eukaryot, včetně dosud neznámých a nově popisovaných druhů. Výsledky zlepší porozumění fylogenetické diverzitě eukaryot a evoluci jejich genového repertoáru.
Dílčí aktivity a cíle:
- Izolace a kultivace nových eukaryotických mikroorganismů
- Základní biologická charakterizace nových organismů
- Generování referenčních genomových dat
- Fylogenomické analýzy
Hlavní aktivita 7 Komparativně genomické analýzy nových genů
Bude rekonstruována historie genového repertoáru ve vybraných skupinách eukaryot s cílem porozumět roli genových duplikací, horizontálního přenosu genů a de novo vzniku genů v evoluci těchto skupin. Speciální pozornost bude věnována rekonstrukci metabolických drah a identifikaci kandidátů pro proteiny s novými enzymovými aktivitami, které pak mohou být charakterizovány experimentálními přístupy.
Dílčí aktivity a cíle:
- Komparativně genomické analýzy genového repertoáru
- In silico rekonstrukce metabolických a dalších funkčních map
- Identifikace nových cílů pro experimentální zkoumání pomocí metody fylogenetických profilů
- Experimentální charakterizace nově definovaných cílových genů
Hlavní aktivita 8 Nové studijní a akademické programy
Bude akreditována nová specializace v rámci existujícího NMgr. studijního programu a nový program habilitačního a profesorského řízení v oblasti tematicky související s Výzkumným programem "Molekulární biologie a genomika".
Dílčí aktivity a cíle
- Akreditace nové specializace NMgr. studijního programu; pracovní název "Genomová biologie a bioinformatika"
- Akreditace nového programu habilitačního a profesorského řízení; pracovní název "Molekulární biologie a genomika"
Spolupráce s dalšími VP
Z důvodu velmi silné mezioborové vazby spolupracuje výzkumný tým VP1 na některých dílčích aktivitách s dalšími výzkumnými týmy projektu LERCO, a to:
- VP2 na identifikaci a kvantifikaci vybraných metabolitů, stanovení aktivity enzymů a dalších analýz biologických vzorků
- VP3 na simulace a modelování biologicky aktivních makromolekul
- VP6 na přípravě nového doktorského studijního programu pod pracovním názvem „Biomedicína“
