Sledování vývoje primárního gushingu v závislosti na čase

Transkript

1 Seznam sekcí a složení komisí ústav 319 Sekce: Komise: Předseda: Členové: Soutěžící: Biotechnologie I (přednášková) Knihovna ústavu 319, 9:00 doc. Dr.Ing. Petra Patáková Ing. Olga Maťátková, PhD Ing. Lukáš Jelínek, PhD Bc. David Bandy () Bc. Jana Doležalová () Bc. Nataliya Holovatska () Bc. Jana Michailidu () Bc. Marcela Nováková () Bc. Zora Pecháčová () Lukáš Pekárek (B3) Bc. Kateřina Staňková () Bc. Zuzana Vonková () Bc. Nikola Zralá () Sekce : Biotechnologie I (přednášková) Sledování vývoje primárního gushingu v závislosti na čase Bc. David Bandy Biotechnologie doc. Ing. Tomáš Brányik, Ph.D., Ing. Michaela Poštulková Gushing (přepěňování) je negativní fenomén, při kterém dochází k prudkému úniku sycené kapaliny ven z transportního obalu v důsledku poklesu tlaku nad kapalinou (otevření transportního obalu). Pivo se zdá být k tomuto jevu nejnáchylnější, protože obsahuje extrakt sladu, který může být kontaminován plísněmi produkujícími tzv. hydrofobiny (malé povrchově aktivní proteiny). V důsledku interakce mezi hydrofobiny a CO2 pak vzniká jev, jež se nazývá primární gushing. Primární gushing je velmi náročný na studium, především z důvodu komplexnosti složení piva. Prakticky byl tento problém řešen pomocí modelového roztoku, který obsahoval pouze sycenou vodu a izolát hydrofobinů typu HFBII. V práci byl testován vliv doby skladování izolátu, čas a frekvence mechanického pohybu na intenzitu přepěňování. Pro měření gushingu byl použit Modifikovaný Carslberg test (MCT). Bylo zjištěno, že skladování izolátu nemá vliv na sílu gushingu (hydrofobiny jsou dlouhodobě stabilní), dále bylo dle literatury potvrzeno, že doba mechanického pohybu vede k intenzivnějšímu gushingu a nově bylo zjištěno, že vyšší frekvence mechanického pohybu způsobuje silnější přepěňování. Díky těmto poznatkům je možné prakticky upravit nastavení používaných testů tak, aby byla tendence k přepěňování stanovitelná reprodukovatelně.

2 Vliv teploty na profil mastných kyselin kvasinek izolovaných z vinařského průmyslu Bc. Jana Doležalová Ústav biotechnologie Ing. Irena Kolouchová Ph.D., Ing. Lucia Gharwalová V tradičních biotechnologiích se s odpadními surovinami zachází různým způsobem. Mezi odpadní meziprodukty z těchto procesů patří i kvasinky. V pivovarství se odpadní kvasnice využívají např. pro krmné účely nebo je možné je využít jako zdroj výživově významných mastných kyselin. V rámci vinařského průmyslu je v České republice každoročně vyprodukováno přibližně 3300 tun hrubých kalů, které obsahují kvasinky po hlavním kvašení. Ve vinařském průmyslu se ovšem vinné kaly likvidují jako odpad. Cílem této práce bylo prozkoumat změny profilu mastných kyselin vinařských kvasinek v závislosti na teplotě a možnost využití mastných kyselin jako způsob zhodnocení odpadních kalů. Za tímto účelem byla stanovena růstová charakteristika jedenácti vybraných kvasinkových kmenů izolovaných z vinařského průmyslu, kultivovaných při teplotách 5, 10, 20, 30 a 40 C, měřením optické density vzorků odebíraných v pravidelných intervalech po celou dobu kultivace. Další fází výzkumu je analýza složení mastných kyselin biomasy získané kultivacemi a analýza obsahu mastných kyselin a mikrobiálního složení vinných kalů. Působení anti-biofilmových látek na Gram-negativní bakterie Bc. Nataliya Holovatska Ústav biotechnologie prof. Ing. Jan Masák, CSc.; Ing. Martina Paldrychová Bakterie mají schopnost vytvářet heterogenní strukturovaná společenství, produkovat v nich extracelulární polymerní matrici, adherovat k libovolnému povrchu a přetrvávat takto ve formě biofilmu. Biofilmy v lidském těle lépe odolávají reakcím imunitního systému a jsou rezistentní vůči běžně používaným antibiotikům a dezinfektantům. Přispívá k tomu mimo jiné i vysoká hustota populace mikroorganismů v biofilmu, a s ní související mezibuněčná komunikace QS (quorum sensing) prostřednictvím signálních molekul. QS umožňuje expresi genů zodpovědných za virulentní chování buněk. V této práci byl testován vliv mukolytického činidla N-acetylcysteinu a esenciálního oleje cinnamaldehydu na suspenzní růst a počáteční tvorbu biofilmu vybraných kmenů gramnegativních bakterií Serratia marcescens a Pseudomonas aeruginosa. Bylo provedeno stanovení minimální inhibiční koncentrace (MIC 80 ) obou účinných látek pomocí mikrokultivačního zařízení Bioscreen. Nejnižší stanovená MIC 80 cinnamaldehydu pro suspenzní buňky S. mercescens odpovídala hodnotě 250 mg/l. V průběhu kultivace byly získány odběry pro stanovení viability buněk metodou MTT a stanovení signálních molekul pomocí biosenzoru.

3 Buněčná signalizace mikroorganismů a možnosti jejího ovlivnění Bc. Jana Michailidu Ústav biotechnologie prof. Ing. Alena Čejková, Csc., Ing. Martina Paldrychová Hledání nových cest, jak bojovat proti rezistentním mikroorganismům, se stalo ožehavým tématem posledních let. Společně s objevem quorum sensing se objevily také nové možnosti ovlivňování patogenity těchto mikroorganismů - bylo totiž zjištěno, že úspěšná komunikace v rámci mikrobní populace přímo indukuje vznik virulentních faktorů jako je například tvorba biofilmu, či produkce toxinů. Cílem námi realizovaných experimentů bylo stanovení účinnosti chitosanu, polysacharidu vyrobeného částečnou deacetylací chitinu, v boji proti gramnegativním i grampozitivním bakteriím. Aktivita chitosanu byla určována různými metodami barvením krystalovou violetí jsme byli schopni určit přítomnost proteinů a DNA, pomocí enzymatické reakce s MTT jsme určili metabolickou aktivitu a stanovením komunikačních molekul pomocí geneticky modifikovaného kmenu Agrobacterium tumefaciens, neschopného produkovat vlastní komunikační molekuly jsme určili inhibici quorum sensing. Vyšlo najevo, že chitosan účinně ovlivňuje jak adhezi buněk v suspenzi, tak buňky v již narostlém biofilmu, a to u grampozitivních Vplyv nanočastíc kovov na tvorbu reaktívnych kyslíkových radikálov u Trichosporon cutaneum Školiteľ: Bc. Marcela Nováková Ústav biotechnologie prof. Ing. Alena Čejková, CSc.; Ing. Karolína Pádrová V posledných rokoch sa do popredia dostávajú častice v mierke niekoľkých nanometrov tzv. nanočastice. Tieto častice tvoria základ mnohých technologických a biologických inovácií. Záujem o ich využitie vychádza predovšetkým z výhodných fyzikálnych, chemických a biologických vlastností, ktoré sú dané ich malou veľkosťou a tvarom. Vďaka týmto vlastnostiam sú častice schopné interagovať s bunkovými povrchmi a následne nimi prenikať, čím sa zapájajú do rôznych metabolických procesov. V mnohých prípadoch spôsobujú narušenie správneho chodu intracelulárnych reakcií, ktoré vedú k zvýšenej tvorbe reaktívnych foriem kyslíka a v prípade nedostatočnej produkcie antioxidačných enzýmov, zodpovedných za detoxikáciu bunky, aj následnú smrť bunky. Vzhľadom k veľkému uplatneniu nanočastíc vznikajú riziká spojené s ich používaním a to v uvoľňovaní väčšieho množstva častíc do životného prostredia. Práve preto sme sa v tejto práci zamerali na sledovanie hladiny reaktívnych foriem kyslíka, ktoré sú vytvárané po expozícii buniek s nanočasticami kovov (Ag, Au, Fe), kde nám ako modelový mikroorganizmus slúžila pôdna kvasinka Trichosporon cutaneum. Taktiež bol sledovaný vplyv týchto nanočastíc na morfológiu buniek.

4 Hodnocení fyziologického stavu a sporulačního cyklu bakterií rodu Clostridium Bc. Zora Pecháčová Ústav biotechnologie Ing. Barbora Branská, Ph.D. Solventogenní klostridie jsou charakterizovány produkcí organických kyselin a rozpouštědel v procesu aceton-butanol-etanolové fermentace. V průběhu svého životního cyklu prochází řadou morfologických změn. Cílem naší práce bylo proto objasnit vztah mezi buněčnou morfologií a produkcí metabolitů u kmene Clostridium pasteurianum NRRL B-598 a mutantního kmene s over-expresí genu spo0a. Během experimentu byla v jednotlivých časových intervalech měřena buněčná viabilita a počet spor pomocí průtokové cytometrie s využitím kombinací fluorescenčních barviv propidium jodid/karboxyfluorescein diacetát, propidium jodid/syto9 a bisoxonol. Změny morfologie byly hodnoceny pomocí mikroskopie, gravimetricky změřena koncentrace biomasy a pomocí HPLC stanovena produkce metabolitů. Dále byl průběh kultivací na základě změny ph média rozdělen do čtyř oblastí, které byly charakterizovány pomocí měrné rychlosti syntézy produktů a spotřeby substrátu spojené s morfologií bakteriální populace. U kmene C. pasteurianum kultivovaném na TYA médiu byla pozorována typická změna morfologie buněk na tzv. klostridiální formu spojená se sporulací, zatímco při kultivaci na RCM médiu byla sporulace omezená či k ní nedocházelo vůbec. Mutantní kmen intenzivně sporuloval. Celková produkce rozpouštědel při kultivaci na TYA médiu byla 11,5 g/l. Nejvyšší koncentrace rozpouštědel byla dosažena na RCM médiu Příprava expresního vektoru pro produkci strukturních proteinů vybraného zástupce flavivirů Lukáš Pekárek B3 Ústav biotechnologie Dr. Ing. Michaela Rumlová; Ing. Alžběta Dostálková Flaviviry jsou malé +ssrna (jednovláknová RNA s pozitivní polaritou) viry, přenášené zpravidla členovci. Způsobují horečnatá onemocnění často spojená s dalšími komplikacemi. Spolu se zvýšenou urbanizací a globalizací světa (cestování, obchod) v posledních několika dekádách, roste i počet oblastí ohrožených těmito viry (zejména virem Dengue). Pro studium struktury a životních cyklů těchto virů je výhodné pracovat nejen s celými virovými částicemi, ale i s jednotlivými virovými proteiny. K tomu je vhodné využít expresní systémy (bakterie, kvasinky, tkáňové kultury). Ty jsou schopné produkovat velké množství rekombinantních proteinů, které potom lze izolovat a přečistit. Takto získané virové proteiny je možné použít pro studium jejich interakcínapř. s nukleovými kyselinami in vitro a pro vývoj metod pro testování potenciálních léčiv (inhibitorů životního cyklu). Podařilo se nám připravit expresní vektory strukturních kapsidových proteinů virů Dengue a Zika. Úspěšně jsme ověřili a optimalizovali expresí obou proteinů v E. coli BL21(DE3)-RIL. Buňky jsme analyzovali za využití transmisní elektronové mikroskopie (TEM). Výstupem naší práce je čistý kapsidový protein získaný pomocí gelové a katexové chromatografie. Dále plánujeme vyvinout in vitro systém pro skládání virové kapsidy virů Dengue a Zika v přítomnosti nukleových kyselin.

5 Tvorba biofilmu na biodegradovatelném náplňovém materiálu Bc. Kateřina Staňková Ústav biotechnologie doc. Ing. Martin Halecký, Ph.D. Biofilm je velmi rozšířenou formou života mikroorganismů, vznikající jejich interakcí s rozlišnými povrchy a za různých okolností. Cílem provedených experimentálních pokusů bylo porovnání tvorby biofilmu mezofilními (Leucobacter sp., Pichia pastoris a Fusarium solani) a termofilními (Geobacillus sp., Aeribacillus pallidus) mikroorganismy na biodegradovatelném nosiči. Jako biodegradovatelný nosič biofilmu byla použita pěna na bázi polyolů, vyvinutá na Ústavu makromolekulární chemie AV ČR. Pro účely analýzy obrazu byla připravena i plochá transparentní verze tohoto materiálu. Vzhledem k vysoké afinitě používaných barviv k nosiči a specifickému barvení termofilních bakterií byla nejprve optimalizována metodika barvení buněk. Vznikající biofilm byl pozorován pomocí světelné mikroskopie a následně byla provedena obrazová analýza programem NIS-Elements. Experimentální výsledky ukázaly podstatný rozdíl v kinetice počátečního osidlování povrchu nosiče mezofilními a termofilními mikroorganismy. U směsných vzorků (bakterie Leucobacter sp. a plíseň Fusarium solani) bylo možné obrazovou analýzou rozlišit jak bakteriální buňky, vlákna plísní, tak i spory. Zavedení a ověření lentivirového systému pro in vivo testování a charakterizaci inhibitorů skládání částic HIV-1 Bc. Zuzana Vonková Ústav biotechnologie Dr. Ing. Michaela Rumlová Aktuální terapie lidského onemocnění AIDS (Acquired Immune Deficiency Syndrome), které je způsobeno HIV-1 (Human Immunodeficiency Virus) je založena na kombinaci inhibitorů virových enzymů (reverzní transkriptasy, proteasy, integrasy). Virus HIV, který díky nepřesnému přepisu své genetické informace velmi často mutuje, se časem stává k daným lékům rezistentní. Z těchto důvodů je neustálá snaha objevovat další látky/inhibitory, které by cílily na jiná cílová místa, než virové enzymy. Jedno ze slibných cílových míst inhibice HIV-1 představuje proces skládání virové částice. Pro testování inhibitorů skládání nezralé virové částice jsme zavedli a optimalizovali lentivirový systém druhé generace, který využívá třech vektorů v kombinaci s reportérovým proteinem GFP. Nejprve byly optimalizovány vzájemné poměry vnášených DNA vektorů pro co nejúčinnější produkci pseudotypizovaných HIV-1 virionů, a následně byly optimalizována množství virionů pro účinnou infekci buněk. Po optimalizaci systému byla testována první série sloučenin, které, na základě znalosti vyřešené 8A struktury nezralé HIV-1 částice, byly navrženy in silico doc. Spiwokem jako potenciální inhibitory skládání. Tyto sloučeniny byly také testovány pro jejich cytotoxickou aktivitu a jejich anti HIV-1 aktivita byla porovnána s komerčně dostupnými HIV-1 inhibitory.

6 Využití odpadních surovin ze zemědělství a průmyslu jako suroviny pro biotechnologickou produkci obohacených krmiv Bc. Nikola Zralá Ústav biotechnologie Dr. Ing. Leona Paulová Cílem této práce je produkovat obohacená krmiva, která obsahují probiotické kultury tvořené kombinací kmenů mléčných a propionových bakterií rostoucích na substrátech připravených z odpadních produktů zemědělského a potravinářského průmyslu. Jako konzervační prostředek u těchto krmiv slouží vyprodukovaná kyselina mléčná a kyselina propionová. V první části práce byl proveden screening sbírkových kmenů propionových bakterií, které byly následně kultivovány s vybranými kmeny mléčných bakterií v různých kombinacích a uspořádání (současné a postupné zaočkování), kdy kritériem byl nárůst biomasy a produkce organických kyselin. Na základě těchto výsledků byly vybrány vhodné kombinace kmenů mléčných a propionových bakterií (Propionibacterium acidipropionici DSM 4900 a P. acidipropionici DSM 20273, Lactobacillus casei CCM 198 a L. rhamnosus CCDM 1828) pro kultivaci na zvolených odpadních produktech. Na základě výsledků byly jako nejvhodnější odpadní produkty zvoleny pivovarské mláto (koncentrace k. mléčné 3,84 g/l a propionové 5,63 g/l pro kombinaci kmenů a 6,45 g/l resp. 4,87 g/l pro kombinaci ) a melasové lihovarské výpalky (koncentrace k. mléčné 18,97 g/l a propionové 4,92 g/l pro kombinaci kmenů ).

7 Seznam sekcí a složení komisí ústav 319 Sekce: Komise: Předseda: Členové: Soutěžící: Biotechnologie II (přednášková) A12, 9:00 prof. Ing. Pavel Dostálek, CSc. doc. Ing. Martin Halecký, PhD Dr. Ing. Leona Paulová Bc. Dominik Eisner () Bc. Lucia Kořínková () Anna Kultová (B3) Bc. Romana Lokajová () Bc. Jana Novotná () Bc. Tomáš Potočár () Bc. Jan Prchal (M1) Bc. Kristýna Šinovská () Bc. Daniela Toulcová () Bc. Natallia Yeudakimenka () Sekce: Biotechnologie II (přednášková) Mikroskopická analýza změn translačního aparátu vyvolaných působením nanočástic nzvi v kvasince S.cerevisiae Bc. Dominik Eisner Ústav biotechnologie prof. Ing. Alena Čejková, CSc. Nanotechnologie představují v současné době významné, rychle se rozvíjející odvětví. Nanočástice se díky relativně snadné přípravě, manipulaci a vysoké reaktivitě dají využít v různých oborech, například v medicíně, kosmetice nebo v remediačních technologiích, kde jsou zejména využívány nanočástice elementárního železa (nzvi). NZVI jsou charakterizovány unikátními vlastnostmi a mají schopnost různými, doposud ne zcela objasněnými mechanismy ovlivňovat biologické systémy. Vzhledem k jejich aplikacím přímo v životním prostředí je nutné se interakcemi s biologickými systémy zabývat. Cílem mé práce bylo studium vlivu a mechanismu účinku nanočástic Fe 0 na morfologii kvasinky Saccharomyces cerevisiae. Zabýval jsem se mikroskopickou analýzou, při které bylo využito geneticky modifikovaných kmenů kvasinky S. cerevisiae. Tyto kmeny produkují různé fluorescenčně značené fúzní proteiny přímo z chromozómu. Se znalostí chování těchto proteinů vlivem standardních stresových faktorů, lze hodnotit známky oxidativního stresu u živých, nefixovaných buněk vlivem nzvi. Zároveň byly pomocí rhodaminu označeny samy nanočástice Fe 0 a sledovala se jejich schopnost pronikat do cytoplazmy S. cerevisiae. Tato informace je zásadní k objasnění mechanismu účinku nzvi na buněčnou populaci.

8 Příprava lidských buněčných linií s fluorescenčními reportéry aktivace vybraných transkripčních faktorů Bc. Lucia Kořínková Ústav biotechnologie Dr. Ing. Michaela Rumlová Celá řada velmi závažných onemocnění je spojena s poruchami v signálních drahách, regulujících aktivaci určitých transkripčních faktorů. Mezi takovéto transkripční faktory patří nukleární faktor kappa B (NFκB) a protein p53. NFkB je v buňkách imunitního systému hlavním transkripčním faktorem, regulující expresi genů spojených s odezvou organismu na zánět, infekci a jiné stresové stimuly. Protein p53, neboli tumor supresor je transkripční faktor zodpovědný za regulaci stovky genů podílejících se na zabránění karcinogeneze a s ní propojenou angiogenezi. Hlavním cílem této práce je připravit buněčný nástroj, pomocí kterého bychom mohli testovat látky, modulující aktivaci těchto dvou transkripčních faktorů. Pro tyto účely byly připraveny reportérové vektory nesoucí p53 a NFkB cílové úseky, řídící expresi reportérového zeleného fluorescenčního proteinu (GFP). Funkčnost připravených reportérových vektorů byla ověřena transientní transfekcí lidských embryonálních ledvinových buněk (HEK-293) příslušnými vektory s následnou kvantifikací aktivace NFkB a p53, vyvolanou vybranými indukčními činidly. V současné době jsou připravovány buněčné linie stabilně transfekované těmito reportérovými vektory, které bude možno využít pro testování různých látek s potenciální aktivitou inhibovat či aktivovat transkripční faktory. In vitro studium vlivu mutací bazické domény nukleokapsidového proteinu Mason-Pfizerova opičího viru na vazbu nukleových kyselin. Anna Kultová B3 ústav Biotechnologie Dr. Ing. Michaela Rumlová, Ing. Filip Kaufman Retroviry jsou obalené viry, jejichž genom je uložen ve formě jednovláknové RNA. Tyto viry jsou schopné pomocí reverzní transkriptázy přepsat svou vlastní genetickou informaci do DNA a tu následně inkorporovat do genomu hostitelské buňky. Životní cyklus retrovirů má dva kritické body, a to je tvorba nezralé a zralé infekční částice. Tyto částice vznikají díky vzájemným interakcím mezi kapsidovými proteiny a dále interakcemi mezi nukleokapsidovým proteinem a virovou genomovou RNA. Zablokování těchto interakcí vedoucích k vytvoření nezralých či zralých částic vede k potlačení virové infekce, a proto je proces skládání retrovirových částic jedním z cílů pro vývoj nových anti-retrovirových terapeutik. Cílem této práce je studium role bazické oblasti (KNKEK) nukleokapsidového proteinu (NC) Mason-Pfitzerova opičího viru (M-PMV) při interakci s nukleovou kyselinou. Bazická KNKEK oblast se nachází v N-koncové části NC v těsné blízkosti zinkových prstů, které jsou zodpovědné za interakci s virovou genomovou RNA. Byla navržena série mutací v KNKEK oblasti NC a tyto mutace byly naklonovány do bakteriálních expresních vektorů. Tyto konstrukty byly použity pro expresi příslušných NC proteinů v E. coli BL21(DE3) a mutantní proteiny byly purifikovány. Pomocí metody EMSA (electrophoretic mobility shift assay) bude analyzována a porovnávána schopnost vázat nukleovou kyselinu jak divokým typem, tak i mutantními formami NC.

9 Využitie poľnohospodárskych odpadov pre biotechnologickú produkciu biopalív Školiteľ: Bc. Romana Lokajová Ústav biotechnologie Ing. Barbora Branská, Ph.D Hlavným cieľom experimentu bolo využitie poľnohospodárskych odpadov ako náhrada komplexného média pre produkciu biobutanolu baktériami rodu Clostridium. Zdroj uhlíka a energie poskytovala odpadová slama a alkalický hydrolyzát kuracieho peria nahrádzal zdroj dusíka v podobe aminokyselín a peptidov. Najskôr sme optimalizovali prípravu hydrolyzátu kuracieho peria v teplotnom rozmedzí ( C) pri rôznych koncentráciách KOH. Na základe screeningových testov rastu E. Coli na vybraných hydrolyzátoch kuracieho peria sme stanovili vhodné podmienky: teplotu 70 C a koncentráciu 0,6% KOH. V ďalšom kroku bola testovaná spoločná hydrolýza slamy a peria, získaný hydrolyzát bol využitý k fermentačnej produkcii biobutanolu pri troch rôznych stratégiách kultivácie, konkrétne: oddelená sacharifikácia a fermentácia (SHF), simultánna sacharifikácia a fermentácia (SSF) a simultánna sacharifikácia s oneskorenou inokuláciou (dssf). Následne bol testovaný vplyv vstupného ph kultivačného média na produkčné parametre pre kmene Clostridium pasteurianum a Clostridium beijerinckii. Najnižšiu koncentráciu biobutanolu 0,4 g/l produkoval kmeň C. pasteurianum pri ph hodnolte 5,5 a najvyššiu koncentráciu 4,4 g/l preukázal kmeň C. beijerinckii pri ph 6 počas SHF. Antimikrobiální účinky nanočástic a jejich vliv na růstové a biochemické vlastnosti potenciálně patogenních mikroorganismů Bc. Jana Novotná Ústav biotechnologie Prof. Ing. Alena Čejková, CSc. Mikrobiální rezistence vůči běžně používaným antimikrobiálním látkám v současnosti představuje stále větší problém, především z medicínského a společenského hlediska. Stále zvětšující se počet rezistentních mikroorganismů dává podnět k vývoji stále nových preparátů. V této souvislosti je předmětem současného výzkumu studium aplikace nanočástic na bázi kovů, jako alternativy běžných antibiotik. Jejich jedinečnost spočívá především ve specifické velikosti a reaktivitě, díky čemuž jsou schopny ovlivnit životaschopnost exponované buňky na několika klíčových místech současně. Aplikace nanočástic na bázi kovů by tak díky komplexnímu mechanismu účinku mohla významně snížit vznik mikrobiální rezistence, která představuje proces vývoje a adaptace mikroorganismů v reakci na selektivní tlak určité látky. Cílem předkládané práce je studium antimikrobiálních účinků nanočástic stříbra, zlata a platiny vůči modelovým potenciálně patogenním mikroorganismům. Obsahem práce je nejen zaměření se na studium viability exponovaných buněk, ale také na některé aspekty přítomnosti oxidativního stresu, který je považován za jeden z klíčových mechanismů působení kovových nanočástic.

10 Kultivace mořských mikroorganismů produkujících biologicky aktivní látky Bc. Tomáš Potočár Ústav biotechnologie doc. Ing. Tomáš Brányik, Ph.D.; Mgr. Zuzana Ježková Mořský ekosystém je v současné době stále málo probádaný systém s predikcí mnoha biotechnologicky využitelných mikroorganismů. Tyto mikroorganismy by mohly být nositeli unikátních metabolických drah produkujících látky pro farmaceutický průmysl. Jedním z cílů realizovaných experimentů bylo zjistit vhodný zdroj uhlíku pro růst mořského mikroorganismu Salinispora tropica, spadající do řádu Actinomycetales. Experimenty byly hodnoceny vzhledem k maximální dosažené koncentraci biomasy s výpočtem konverze substrátu v biomasu. Vhodnost uhlíkového substrátu byla ověřena v laboratorních bioreaktorech po stanovení optimální frekvence míchání. Dalším cílem experimentů byla optimalizace metody stanovení celkových karotenoidních pigmentů přizpůsobením metody extrakce chlorofylu z mikroorganismu Chlorella vulgaris. Výsledný extrakt celkových karotenoidů byl posléze testován pro stanovení potlačení aktivity reaktivních kyslíkových částic. Užity byly tkáňové kultury buněk LnCap a HepG2. Obohacování chmelového materiálu biologicky aktivními prenylovanými flavonoidy Bc. Jan Prchal M1 Ústav biotechnologie Ing. Marcel Karabín, Ph.D. Pozitivní účinky prenylovaných flavonoidů na lidské zdraví byly v minulosti již mnohokrát potvrzeny. Do této skupiny se také řadí 8-prenylnaringenin, v současné době jeden z nejúčinnějších fytoestrogenů, zmírňující průběh klimakteria, který by se v budoucnu mohl stát doplňkem běžné hormonální léčby těchto problémů. V současné době jsou komerčně dostupné doplňky stravy, přičemž surovinou pro jejich výrobu je chmelový materiál - odpadní produkt výroby chmelových extraktů. Obsah prenylflavonoidů v tomto materiálu je však značně proměnlivý, a je tedy obtížné zajistit definovaný obsah účinné látky v produktu. Cílem této práce je vyvinutí jednoduché metody mechanické frakcionace chmelového materiálu, která by v kombinaci s izomerací prenylovaných flavonoidů suchou cestou vedla k produkci materiálu bohatého na 8-prenylnaringenin, jehož množství by bylo co nejméně závislé na obsahu prenylflavonoidů v původním materiálu.

11 Biologická produkce pigmentů houbou Monascus purpureus Bc. Kristýna Šinovská Ústav biotechnologie doc. Dr. Ing. Petra Patáková; Ing. Matěj Patrovský Plíseň Monascus purpureus je známá po staletí především v Asii díky jejímu využití při produkci červené fermentované rýže, zvané červené koji, anka, ankak nebo beni-koji. Současně je využívána jako producent červených pigmentů, které jsou používány v potravinářství jako přírodní barvivo. V poslední době je však zkoumána také díky svým pozitivním účinkům na lidské zdraví. Za tyto účinky jsou zodpovědné pigmenty (červené, oranžové, žluté) a řada dalších metabolitů. Cílem mé práce bylo kultivovat plíseň Monascus purpureus submerzně v třepaných baňkách a zjistit, jaké kultivační médium a jaké podmínky během kultivace přispívají k nejvyšší produkci pigmentů. V kultivačních médiích byl obměňován zdroj dusíku (NaNO 3, (NH 4 ) 2 SO 4 a pepton), zdroj uhlíku (glukosa, škrob) a počáteční hodnota ph (2,5; 5,5; 6,5; 8,0). Současně byla vyzkoušena i kultivace v netřepaných baňkách. Při kultivaci bylo také zkoumáno, jak je množství produkovaných pigmentů ovlivněno délkou kultivace. Z pigmentů získaných extrakcí mycelia byly následně pomocí HPLC separovány čisté pigmenty pro přípravu standardů. U čistých pigmentů budou v dalších pracích zkoumány jejich mutagenní a antimikrobiální účinky. Altruistická metadynamika Bc. Daniela Toulcová Ústav biochemie a mikrobiologie doc. Ing. Vojtěch Spiwok Ph.D. Pomocí molekulového modelování můžeme zkoumat molekulární systém a jeho prostorové změny. Simulace molekulové dynamiky umožňuje výpočet plochy volné energie, která nám vytvoří představu o konformačních změnách molekulárního systému. Simulace složitějších molekulárních struktur však stále skýtají mnohá omezení. Za účelem snížením výpočetního času jsme vyvinuli novou metodu simulace, která umožňuje studovat více strukturně podobných systémů najednou. Metoda byla nazvána Altruistická metadynamika (AM) a je založena na využití metadynamiky, metody urychleného vzorkování, která pomocí přidávaného potenciálu rychleji prohledává plochu volné energie. AM spouští simulace paralelně, přičemž je přidávaný potenciál simulacemi vzájemně sdílen. Metoda byla aplikována na modelových systémech alanin-dipeptid a sada monosacharidů. Bylo prokázáno, že AM poskytuje dobré odhady ploch volných energií, které jsou srovnatelné s plochami získanými konvenční metodou. Metoda zkracuje výpočetní čas a zpřesňuje odhady ploch volných energií molekul. Využití AM je cíleno na farmaceutické predikce interakce protein-ligand, lze například simulovat interakci proteinu s více potencionálními léčivy najednou.

12 Vývoj chromatografické metody pro efektivní charakterizaci distribuce molekulové hmotnosti ligninu Bc. Natallia Yeudakimenka Ústav biotechnologie prof. Ing. Jan Páca, DrSc.; doc. Ing. Martin Halecký, Ph.D. Lignin je třetí nejvíce zastoupený biopolymer na planetě. Degradací ligninu je možné získat obrovské množství různých monomerů, dimerů a oligomerů, a proto můžeme považovat lignin za potenciálně velmi cenný biologicky obnovitelný zdroj. Abychom ho mohli výhodně používat, je zapotřebí rozsáhlá analytická metoda pro posouzení efektivity degradace ligninu, která zatím neexistuje. Hlavním cílem provedené práce byla optimizace podmínek chromatografické analýzy a optimizace hmotnostní spektrometrie jako hlavního způsobu stanovení. Je známo, že gelová chromatografie, která se používá pro stanovení molekulové hmotnosti, je silně ovlivněná specifickými sekundárními interakcemi. Vyhodnotili jsme separační účinnost ligninu gelovou filtrační a gelovou permeační chromatografii. Separace gelovou filtrační kolonou a některými gelovými permeačními kolonámi byla silně ovlivněna funkčními skupinami analytů. Nakonec byla nalezena separční kololona, která vykazovala nejpřesnější oddělení ligninu na základě molekulové hmotnosti s minimálím vlivem sekundárních interakcí. Čtyři sady komerčně dostupných standardů polymerů a 17 standardů monomerů a dimerů ligninu byly použity pro kalibraci chromatografických kolon.

13 Seznam sekcí a složení komisí ústav 319 Sekce: Komise: Předseda: Členové: Biotechnologie III (přednášková) B35, 9:00 doc. Ing.Tomáš Brányik, PhD Ing. Irena Kolouchová, PhD Ing. Barbora Branská, PhD Soutěžící: Bc. Kateřina Hrůzová (M1) Bc. Filip Korda () Bc. David Kundrát () Bc. Michaela Míčová () Bc. Jiří Novotný () Bc. Lucie Palánová () Bc. Jakub Ruffer () Bc. Martin Vácha () Bc. Markéta Válková () Sekce: Biotechnologie III (přednášková) Produkce rhamnolipidů při vsádkové kultivaci v bioreaktoru Kateřina Hrůzová M1 Biotechnologie prof. Ing. Jan Masák, CSc., Ing. Richard Ježdík Biosurfaktanty jsou povrchově aktivní látky produkované širokou škálou mikroorganismů. Jednou z nejstudovanějších skupin biosurfaktantů jsou glykolipidy. Biosurfaktanty mají ve srovnání s klasickými surfaktanty mnohé výhody, mezi něž patří nízká toxicita, vysoká aktivita a vyšší stabilita při extrémních teplotách, ph a solnosti prostředí. Ačkoli, se jeví rhamnolipidy jako slibná alternativa k syntetickým surfaktantům, jejich komerční rozšíření je limitováno vysokými produkčními náklady. To je způsobeno nízkými výtěžnostmi bioprocesu a následnou izolací produktu. Výtěžnost bioprocesu lze ovlivnit kultivačními podmínkami (teplota, ph, množství rozp. kyslíku, složení kultivačního média atd.) Tato práce je začleněna do dlouhodobého výzkumu pracovní skupiny zabývající se produkcí a charakterizací rhamnolipidů. Tato práce je zaměřena na sledování vlivu vedení bioprocesu (teplota, ph, koncentrace rozpuštěného kyslíku, velikost počátečního inokula) v laboratorním bioreaktoru na produkci rhamnolipidů pomocí bakterie Pseudomonas aeruginosa DBM U této bakterie byla v minulosti potvrzena významná produkce rhamnolipidů v přítomnosti glycerolu jako zdroje uhlíku.

14 Aplikace metod pro zvýšení trvanlivosti nefiltrovaného piva Filip Korda Ústav biotechnologie prof. Ing. Pavel Dostálek, CSc. V posledních letech došlo k masivnímu nárůstu počtu minipivovarů, jenž vyvolal zvýšený zájem konzumentů o nefiltrované pivo, na který byla nucena zareagovat rovněž většina renomovaných českých pivovarů. Z důvodu transportu nefiltrovaného piva mimo místo výroby a jeho často značnou mikrobiologickou nestabilitu je nutné nalézt snadnou a spolehlivou metodu stabilizace nefiltrovaného piva. Cílem této práce bylo ověřit účinnost průtokového pasteračního zařízení v provozu malého pivovaru při aplikaci 40 a 80 pasteračních jednotek (PJ) na čerstvé nefiltrované pivo a na totožné pivo s přídavkem běžné bakteriální kontaminace. U všech těchto piv byl následně proveden mikrobiologický rozbor, který prokázal u obou PJ absolutní mikrobistatickou účinnost. Dále byl měřen profil těkavých látek (esterů, vyšších alkoholů a nižších mastných kyselin) metodou GC-MS, ověřený senzorickou analýzou se statistickým vyhodnocením. Při aplikaci 40 PJ byl prokázán nárůst senzoricky žádoucích látek. Optimálnost 40 PJ byla potvrzena měřením změny antioxidační kapacity před a po pasteraci pomocí stanovení počtu volných radikálů metodou elektronové spinové rezonance (ESR). Vliv přírodních látek na biofilm oportunně pathogenních mikroorganismů Bc. Dávid Kundrát Ústav biotechnologie Ing. Olga Maťátková, Ph.D., Ing. Eva Kvasničková Candida albicans je oportunně patogenní kvasinka, která dokáže velice rychle a efektivně vytvářet rozsáhlé biofilmy na pevném povrchu. Tyto biofilmy se stávají stabilním zdrojem nových buněk, které C. albicans využívá ke své následné proliferaci do okolního prostředí. Tento sled událostí se může odehrávat například v těle imunodeficientního pacienta, jehož organismus je při napadení C. albicans vystaven hrozbě velice vážné systémové infekce. Jedním ze zásadních kroků při tvorbě nového biofilmu, je adheze volných planktonických buněk pomocí specifických interakcí s pevným povrchem. Mechanismus adheze C. albicans je tedy intenzivně studován, za účelem nalezení možností inhibice tvorby biofilmu. Náplní této práce bylo testování účinku přírodních látek, flavonu baicaleinu a dvou stilbenů resveratrolu a pterostilbenu, na mikrobiální adhezi C. albicans DBM Pro vyhodnocení vlivu těchto látek na adhezi C. albicans DBM 2164, bylo použito stanovení metabolické aktivity adherovaných buněk metodou MTT, a dále bylo pomocí krystalové violeti (KV) kvantifikováno celkové množství biomasy adherovaných buněk. Při použití resveratrolu o koncentraci 290 mg/l bylo dosaženo snížení adheze této kvasinky na pevný povrch o 74 %, a zároveň byla metabolická aktivita adherovaných buněk snížená o 93 %.

15 Biologicky aktivní látky a jejich vliv na oportunní patogeny Bc. Michaela Míčová Ústav biotechnologie Ing. Olga Maťátková, Ph.D. Mikrobiální biofilmy jsou společenstva bakterií či jednobuněčných eukaryot rostoucích na různých druzích povrchů. Vzhledem ke vznikající rezistenci oportunních patogenů, komplikujících například použití chirurgických implantátů, vůči známým anti-biofilmovým látkám, je více než nutností vývoj a charakteristika sloučenin nových. Jednou z možných alternativ jsou anorganické borany, zejména pak jejich metalokomplexy, které jsou skupinou látek zkoumanou pro své významné farmakologické vlastnosti. Cílem naší práce bylo studium biologicky aktivních boranových látek kobalt bis-1,2- dikarbollidu (SK-1) a jeho aminoderivátu (SK-2) na bakterie Staphylococcus aureus DBM 3178, Staphylococcus epidermidis DBM 3179 a Enterococcus faecalis DBM Prováděny byly stabilitní testy těchto látek uchovávaných ve formě roztoku, sledováním změn v jejich antibakteriální účinnosti v čase na růst suspenzních populací vybraných bakterií. Dále byl sledován vliv těchto látek na eradikaci předem vytvořeného biofilmu za účelem stanovení minimální koncentrace eradikující biofilm (MBEC 80 ) pomocí metody MTT a změny celkového množství biomasy zralého biofilmu barvením krystalovou violetí, kdy například při vlivu SK-1 na biofilm E. faecalis byla stanovena hodnota MBEC 80 na 5 mg/l. Charakterizace vybraných lignolytických a celulolytických enzymů produkovaných mikroorganismy Bc. Jiří Novotný Ústav biotechnologie doc. Dr. Ing. Petra Patáková, RNDr. Jan Kolek Lignocelulózová biomasa obsahuje potenciálně nevyčerpatelný, obnovitelný zdroj energie, který je uložen zejména v celulóze. Bohužel je celulóza doprovázena dalšími látkami (lignin, hemicelulóza). Tyto tři komponenty jsou pevně vázány v lignocelulózovém komplexu, který není pro většinu mikroorganismů využitelný. Cílem práce byla detekce lignolytických a celulolytických enzymů produkovaných vláknitou houbou (Phanerochaete chrysosporium CCM 8074) a dvěma aktinomycetami (Nonomuraea gerenzanensis, Streptomyces coelicolor A3 (2)) v různých médiích. U obou aktinomycet byla potvrzena a následně proměřena aktivita lignolytických enzymů. Nejvyšší lignolytickou aktivitu vykazoval enzym manganistan peroxidáza (29,8 U/L) po 11 dnech kultivace Nonomuraea gerenzanensis. Obecně byla nejvyšší lignolytická aktivita měřena mezi dnem kultivace. Celulolytická aktivita byla detekována u všech třech mikroorganismů, nejvyšší hodnoty byly naměřeny při kultivaci Phanerochaete chrysosporium ve WS mediu po 18 dnech kultivace (3321,2 U/L). Hrubá charakterizace celulolytických enzymů byla provedena při růstu na agarových plotnách, kde zdrojem uhlíku byla CMC (detekce endo-glukanázové aktivity), Avicel (exo-glukanázová aktivita) a celobióza (βglukosidázová aktivita).

16 Identifikace sekundárních metabolitů u bakterií, které obsahují biosyntetické genové shluky pyrrolobenzodiazepinů Bc. Lucie Palánová Ústav biotechnologie prof. Ing. Jan Masák, CSc., Ing. Jiří Janata, CSc. Pyrrolobenzodiazepiny (PBD) jsou biologicky aktivní sekundární metabolity produkované převážně bakteriemi rodu Streptomyces. U PBD byl prokázán protirakovinný účinek, a proto jsou tyto látky zajímavé z pohledu farmaceutického průmyslu. Objev nových PBD by tedy významně přispěl k rozšíření základního fondu látek, které mají potenciál k vývoji léků proti rakovině. Pro základ této práce jsme využili rapidně rostoucí množství dat z různých sekvenačních projektů uveřejněných v databází NCBI. Analýzou těchto dat bylo nalezeno několik genových shluků, které sice kódují proteiny nezbytné pro biosyntézu PBD, na druhou stranu se nejedná o kopii shluků pro biosyntézu již známých PBD. Navíc jsou tyto genové shluky obsaženy v kmenech, u kterých se dosud nikdo nezabýval jejich charakterizací z hlediska produkce PBD. Cílem této práce bylo ověřit pomocí polymerázové řetězové reakce (PCR), zda kmeny pořízené na základě výše uvedené analýzy dat opravdu obsahují očekávaný biosyntetický genový shluk, tyto kmeny kultivovat v různých médiích a pomocí LC-MS analýzy je produkčně charakterizovat. V případě produkce nových PBD se dále pokusíme určit jejich strukturu s využitím fragmentačních hmotnostních spekter. Vliv technologie výroby ciderů na jejich složení Bc. Jakub Ruffer Ústav biotechnologie Ing. Marcel Karabín, PhD. Obliba cideru v České republice v posledních letech výrazně roste. Ačkoliv většina běžně dostupných ciderů je vyráběna průmyslově, velkými nápojářskými, často zahraničními společnostmi, roste i množství malých výrobců používajících tradiční technologie. Aroma nápoje je závislé na obsahu těkavých látek, zejména esterů, vyšších alkoholů a organických kyselin. Část těchto látek je přirozeně obsažena v jablkách, ale většina jich vzniká v průběhu fermentace, jako produkt mikrobiálního metabolismu. Hlavním cílem práce je sledování vlivu použití různých druhů běžně dostupných pivovarských a vinařských kvasinek, nebo pouze přirozené mikroflóry na obsah vybraných senzoricky aktivních těkavých látek. Znalost těchto dat bude využita při výběru vhodného způsobu vedení fermentace při malovýrobě cideru.

17 Charakterizace izolovaných termofilních bakterií Bc. Martin Vácha Ústav biotechnologie doc. Ing. Martin Halecký, Ph.D Mnoho odpadních produktů průmyslových výrob se vyznačuje vysokými a současně kolísajícími teplotami. Pro dekontaminační biotechnologie je proto výhodné (a někdy i nezbytné) použití mikroorganismů schopných vysokých degradačních účinností i za zmíněných specifických podmínek. Cílem této práce bylo získání čistých kultur termofilních a termotolerantních mikroorganismů a jejich následná charakterizace. Vzorky s potenciálním obsahem mikroorganismů s degradačními vlastnostmi, pocházející z aktivovaného kalu čistírny odpadních vod, byly podrobeny obohacovacím kultivacím (3 týdny při 50 C) za přídavků fenolu, směsi 4-nitrofenolu (4-NF) a 4-nitrotoluenu (4-NT) a dimethylsulfidu (DMS) jako jediných zdrojů uhlíku a energie. Takto získané směsné populace byly dále zaočkovány na pevné agarové půdy za účelem izolace jednotlivých kmenů. Získané izoláty (2 z fenolové směsné kultury, 2 ze směsi 4-NF a 4-NT a 7 z DMS) byly dále charakterizovány z hlediska morfologie kolonií a buněk, produkce spor, vlivu teploty na růst a přežití jednotlivých izolátů a z hlediska degradačních vlastností vůči vybraným polutantům životního prostředí. Vliv nízkoteplotního plazmatu na biofilm Bc. Markéta Válková Ústav biotechnologie prof. Ing. Jan Masák, CSc. V poslední době se potýkáme se stále častěji vznikající rezistencí mikroorganismů vůči celé řadě antibiotických sloučenin. Látky používané v běžné praxi již nejsou ve většině případů dostatečně účinné, aby zabránily růstu buněk a následně tvorbě a rozvoji biofilmu. Jednou z možností, jak docílit efektivního a šetrného antimikrobiálního či anti-biofilmového působení, bez prokázaných vedlejších účinků, je využití nízkoteplotního plazmatu (NTP). NTP nazýváme částečně či úplně ionizovaný proud plynu, v němž jsou excitovány na vysokou energii pouze elektrony, proto nedochází k zahřívání exponovaných předmětů. Cílem této práce bylo ověřit citlivost vybraných gram-negativních bakterií Escherichia coli DBM 3125, Pseudomonas aeruginosa DBM 3081 a 3777 k působení NTP. Byla testována odolnost předem vytvořeného biofilmu k působení NTP či antibiotika polymyxinu B, a následně byl sledován vliv kombinace obou těchto antimikrobiálních/anti-biofilmových agens. Účinnost těchto dvou faktorů byla stanovena pomocí metody MTT a barvením krystalovou violetí. Biofilm PA DBM 3777 vykazoval, po působení kombinace 30 minut NTP a 15 mg/l polymyxinu B, 15 % metabolickou aktivitu (samostatně 30 minut NTP inhibuje aktivitu biofilmu na 52 % a 15 mg/l polymyxinu B na 56 %).

18 Seznam sekcí a složení komisí ústav 319 Sekce: Komise: Předseda: Členové: Soutěžící: Biotechnologie IV (přednášková) pracovna vedoucího, 9:00 prof. Ing. Alena Čejková, CSc. Ing. Michaela Rumlová, PhD Ing. Marcel Karabín, PhD Bc. Šimon Břeský () Bc. Matouš Čihák () Bc. Jana Drbohlavová (M1) Bc. Zdeněk Kodeš () Bc. Kryštof Mačaj () Bc. Tomáš Pánek () Bc. Michaela Spoustová () Bc. Michal Zimola () Bc. Kamila Zítková () Sekce: Biotechnologie IV (přednášková) Vliv rhamnolipidového aditiva na potencionální patogeny Bc. Šimon Břeský Ústav biotechnologie prof. RNDr. Jirků Vladimír DrSc.; Ing. Richard Ježdík Vzhledem k stále narůstajícímu počtu mechanismů rezistence k nejrůznějším antibiotikům u velkého množství mikroorganismů, je čím dál více kladen důraz na vývoj nových či alternativních způsobů, jak bakteriální infekce léčit. Jednou z možností by mohlo být využití rhamnolipidu. Rhamnolipidy jsou biosurfaktanty bakteriálního původu s významnou antimikrobiální aktivitou. Jsou schopné působit na lipidové části buněčné membrány nebo na vnější proteiny, čímž způsobují strukturní změny v membráně vedoucí k inhibici růstu. Tato práce se zabývá vlivem různých rhamnolipidových směsí na potencionální patogeny. Testovány byly gram negativní bakterie Escherichia coli a Pseudomonas aeruginosa, a kvasinka Candida krusei. Z hlediska funkčnosti rhamnolipidů byl sledován degradační vliv aditiva na buněčné obaly těchto mikroorganismů, změna hydrofobity biomasy a změna zeta potenciálu.

19 Ověření produkce sekundárních metabolitů v průběhu germinace Streptomyces coelicolor Bc. Matouš Čihák Ústav biotechnologie prof. Ing. Jan Masák, CSc.; RNDr Jan Bobek, Ph.D. Bakterie rodu Streptomyces ve svém vývojovém cyklu procházejí komplexní buněčnou diferenciací. Z klidového stádia spor přecházejí procesem germinace do vegetativní fáze růstu substrátového mycelia. Přechod do stacionární fáze růstu naopak charakterizuje tvorba mycelia vzdušného a produkce antibiotik. Práce naší laboratoře je dlouhodobě zaměřena na charakterizaci procesu germinace. Naše data genové exprese při germinaci Streptomyces coelicolor (spolu s analýzou vazeb sigma faktorů na promotory) poukazují na zajímavou skutečnost, že také při germinaci dochází k aktivaci genů řídících biosyntézu sekundárních metabolitů (např. antibiotika albaflavenonu). Proto je cílem našich experimentů ověřit produkci těchto látek v průběhu germinace S. coelicolor. Pro jejich analýzu kapalinovou chromatografií s hmotnostně-spektrometrickou detekcí jsme provedli optimalizaci extrakce na pevnou fázi. Touto metodou jsme prokázali produkci albaflavenonu a germicidinu A v germinaci. Expresi vybraných genů sekundárního metabolismu v průběhu germinace nyní ověřujeme metodou reverzní transkripce následovanou polymerázovou řetězovou reakcí. Zjištění produkce sekundárních metabolitů v rané fázi vývoje mikroorganismu je významné z hlediska našeho chápání koordinace procesu germinace (tzv. quorum sensing). Vliv extraktů Vitis vinifera na biofilm rodu Candida Jana Drbohlavová M1 Ústav biotechnologie Ing. Irena Kolouchová, Ph.D. Ing. Martina Paldrychová Téměř 99 % mikroorganismů v přírodě je schopno růst ve formě biofilmu. Biofilmy rodu Candida jsou příčinou mnoha infekcí. Vyvolávají kožní, slizniční a jiná onemocnění. Závažným problémem při léčení těchto infekcí je vysoká rezistence biofilmů k běžně používaným antibiotikům. Současné studie se zaměřují na zkoumání přírodních látek obsažených v rostlinách např. ve vinné révě, které by mohly pomoci při řešení rezistencí mikrobiálních biofilmů k běžně používaným farmakům. Právě vinná réva obsahuje stilbeny, disponující antioxidačními a antimikrobiálními účinky, např. resveratrol. Cílem experimentů bylo monitorování vlivu komerčních extraktů z modrých bobulí Vitis vinifera, s obsahem 9 % resveratrolu na tvorbu biofilmu. Byla sledována adheze rodu Candida (C. albicans a C. krusei) na polystyrenový povrch mikrotitrační destičky. Extrakt V. vinifera nejúčinněji inhiboval adhezi kvasinky C. albicans. Pomocí spektrofotometrických metod (barvení krystalovou violetí a metodou MTT) bylo zjištěno, že extrakt z V. vinifera (50 mg/l resveratrolu) účinně snižoval množství vytvořeného biofilmu kvasinky C. albicans o 80 % oproti kontrole a metabolická aktivita klesla o více než 60 %. Vizualizace biofilmu po působení extraktu byla provedena pomocí automatického mikroskopu Cellavista.

20 Vliv boswellové kyseliny na mikrobiální populace oportunních pathogenů Bc. Zdeněk Kodeš Ústav biotechnologie Ing. Irena Kolouchová, PhD., Ing. Martina Paldrychová Nezanedbatelná část onemocnění vyvolaných mikroorganismy je způsobena patogenními a oportunně patogenními druhy. Současné léčebné postupy jsou vysoce účinné pro potlačení mikroorganismů v podobě suspenzních populací, ale již méně účinné pro mikroorganismy rostoucí ve formě biofilmu. Proto se aktuální výzkum zaměřuje na hledání nových účinných látek, které by zabránily produkci faktorů virulence, např. tvorbě 3D struktury biofilmu. Mezi takové testované látky patří boswellové kyseliny (součást extraktů z kadidlovníku), které jsou známé pro své protizánětlivé účinky (proti revmatoidní artritidě, bronchiálnímu astmatu, chronickému onemocnění střev ). Práce je zaměřena na možnosti ovlivnění tvorby a stability biofilmu rodu Candida boswellovými kyselinami. Účinnost boswellových kyselin byla srovnávána s běžně používaným antimykotikem flukonazolem, sledováním obsahu biomasy (krystalová violeť) a metabolické aktivity buněk (metoda MTT). Vizualizace biofilmu probíhala pomocí automatického mikroskopu Cellavista. Maximální inhibiční efekt na tvorbu biofilmu C. parapsilosis byl téměř 80 % při koncentraci 500 mg/l boswellových kyselin. Aplikace upraveného dubového dřeva pro zlepšení organoleptických vlastností piva Bc. Kryštof Mačaj Ústav biotechnologie Ing. Lukáš Jelínek, Ph.D. Zrání piva je jedním z klíčových procesů, ovlivňujících jeho kvalitu. V minulosti se pivo nechávalo zrát v dřevěných sudech, které byly s nástupem moderní doby nahrazeny tanky z nerezové oceli. V současnosti ovšem zažívá trend zrání piva ve dřevě renesanci, jelikož dřevo dokáže dodat pivu během zrání celou škálu příjemných aromat a chutí. Náhradou klasických dřevěných sudů mohou být tzv. dřevěné fragmenty různých tvarů (hobliny, čipsy atd.), primárně určené pro dlouhodobě zrající či vysoce alkoholické nápoje jako víno či brandy. Cílem této práce je zpracovat dřevěné fragmenty do formy, vhodné pro pivovarské účely. Výchozím materiálem byly zvoleny středně vypálené čipsy dubu bílého (Q. alba), které byly rozemlety střižným mlýnem a vzniklé částice separovány na tandemovém sítovém prosévadle podle velikosti na frakce > 5 mm a < 0,5 mm. Pro další zvýšení povrchu byla poslední jmenovaná frakce extrudována na vsádkovém single screw extrudéru. S takto získanými materiály byly provedeny modelové testy simulující pětitýdenní zrání piva, jejichž cílem bylo kvantifikovat míru přestupu senzoricky aktivních látek dřeva do modelových roztoků.

21 Aplikace spektroskopických metod při sledování biodegradace odpadních vod z textilních závodů Tomáš Pánek Ústav biotechnologie M.Sc. Nídia Dana Lourenço Ph.D. ; doc. Ing. Martin Halecký, Ph.D. Odpadní vody z textilního průmyslu většinou obsahují kromě jiných látek i barviva, jež se řadí mezi toxické azosloučeniny. Tyto nebezpečné látky lze odbourat biologickou cestou pomocí bakterií. Simulace procesu biodegradace azobarviv byla provedena pomocí aktivního aerobního granulovaného kalu v reaktoru se vsádkovým sekvenčním provozem, při níž byla degradována uměle připravená odpadní voda. Nepřetržitým on-line sběrem dat o průběhu bioprocesu, pomocí nichž dochází k regulaci vstupních parametrů, lze docílit vysoké účinnosti jejich biodegradace. Mezi moderní metody on-line analýzy bioprocesu patří mimo jiné i Ramanova spektrometrie. V průběhu bioprocesu byla shromažďována spektra z Ramanova spektrometru, která byla následně statisticky zpracována pomocí chemometrických metod v programu MATLAB. Kromě rozdělení studovaných vsádek podle podobnosti byly chemometricky také jak kvalitativně tak i kvantitativně analyzovány jednotlivé komponenty v umělé odpadní vodě, na základě předchozího naměření jejich spekter. Využití rostlinných buněk k produkci nukleasy z Trypanosoma brucei gambiense Bc. Michaela Spoustová Ústav biotechnologie doc. Ing. Petra Lipovová, PhD Rostlinné buňky, které mohou být v podobě buněčné suspenze či celé rostliny, představují atraktivní alternativu k současným, běžně používaným expresním systémům. Výhody jejich stále častějšího využití jsou především ekonomické, bezpečnostní a časové. Velkou roli také hraje schopnost těchto buněk provádět posttranslační modifikace. Z tohoto důvodu byly rostlinné buňky vybrány pro produkci nukleasy z parazitického prvoka Trypanosoma brucei gambiense. Vizí práce je objasnit strukturu této nukleasy, aby bylo možné navrhnout specifické inhibitory. Tyto látky by bylo následně možné využít k léčbě spavé nemoci, kterou způsobuje zmíněný prvok v afrických zemích. Prvním krokem je vyřešení produkce nukleasy v rostlinném expresním systému, který pro nás představuje suspenzní kultura BY-2 a rostlina Nicotiana tabacum. Tento způsob produkce zatím nevedl k dostatečnému výtěžku, a proto bude protein připraven ve fúzi s houbovým hydrofobinem. Navržená strategie by měla zvýšit expresi v listech tabáku a zároveň poskytnout prostředek pro snadnou purifikaci rekombinantního proteinu.