Vliv nanočástic železa na karbonylaci proteinů jako projev oxidativního stresu

Transkript

1 Komise: Předseda: Členové: Soutěžící: (přednášková) Knihovna ústavu 319, 9:00 doc. Dr. Ing. Petra Patáková Ing. Michaela Rumlová, PhD. Ing. Olga Schreiberová, PhD. Bc. Kristýna Bajerová () Bc. Eliška Beldíková () Bc. Oleksandra Khobta (M1) Bc. Görkem Koyun () Bc. Aneta Lučoková () Bc. Vít Paulíček () Bc. Ondřej Počík () Bc. Veronika Zajícová () Bc. Karel Zeman () Vliv nanočástic železa na karbonylaci proteinů jako projev oxidativního stresu Bc. Kristýna Bajerová prof. Ing. Alena Čejková, CSc.; Ing. Karolína Pádrová Nanočástice železa nulové valence jsou vysoce reaktivní a v chemických reakcích vystupují jako silné redukční činidlo. Díky těmto vlastnostem jsou v praxi primárně aplikovány při čištění kontaminované podzemní vody, půdy a sedimentů. Rychlý rozmach nanotechnologií umožnil rozšířit používání nanočástic například v medicíně či farmaceutickém průmyslu. Vysoká reaktivita však přispívá k toxicitě nanočástic, která se projevuje především vznikem oxidativního stresu. Jedním ze způsobů, jak ochránit mikroorganismy před toxicitou nanočástic bez ovlivnění jejich reaktivity, je aplikace huminových látek. V této práci jsme se zaměřili na sledování hladiny karbonylovaných proteinů, které se tvoří za podmínek oxidativního stresu po vystavení účinkům nanočástic železa. Rovněž bylo sledováno, jak se aplikace vybraných huminových látek projeví na zmírnění poškození (karbonylace) proteinů. Modelovými mikroorganismy byly gram-pozitivní bakterie Rhodococcus erythropolis a kvasinka Trichosporon cutaneum. Změna hladiny karbonylovaných proteinů byla měřena ve třech různých uspořádáních experimentů (současné působení nanočástic železa a huminových látek, působení nanočástic na preinkubované buňky s huminovou látkou a naopak působení preinkubovaných nanočástic s huminovou látkou na buňky).

2 Chování nanoenkapsulované kurkumy v in vitro modelovém lidském gastrointestinálním traktu Bc. Eliška Beldíková doc. Ing. Tomáš Brányik, Ph.D., Assoc. prof. António Vicente, Ph.D. Kurkuma, patřící mezi látky s velmi nízkou toxicitou, má zajímavé biologické a farmaceutické vlastnosti, mezi které patří například antioxidační, antikancerogenní či antivirové vlastnosti. Nevýhodou kurkumy je však její extrémně nízká rozpustnost ve vodě, která způsobuje její nízkou biologickou dostupnost. Tato práce se zabývá enkapsulací kurkumy do nanoemulzí typu olej ve vodě, a následně jejich chováním v in vitro modelovém lidském gastrointestinálním traktu. Současně byly studovány také nanoemulze s přidanou vrstvou chitosanu, která slouží jako ochranný obal nanoemulzí před drastickými změnami prostředí, které se odehrávají během trávení (změny ph, působení enzymů apod.). Chování nanoemulzí bylo hodnoceno pomocí měření dynamického rozptylu světla po každém kroku trávení, dále byla prováděna měření volných mastných kyselin a biologické přístupnosti. Na základě těchto měření bylo zjištěno, že enkapsulace kurkumy do nanoemulzí může zvýšit její biologickou přístupnost až o 55%. Produkce rhamnolipidů směsnými bakteriálními populacemi Bc. Oleksandra Khobta M1 prof. RNDr. Vladimír Jirků, Ing. Richard Ježdík V dnešní době rozvoje průmyslu, je jedním z hlavních problémů lidstva kontaminace životního prostředí perzistentními polutanty, které jsou často hydrofobní. Tyto látky lze odstranit bioremediačními procesy za použití surfaktantů. Surfaktanty je možné nahradit biosurfaktanty, které mají oproti syntetickým surfaktantům řadu výhod, především jsou méně toxické, a lépe biodegradovatelné. Rhamnolipidy jsou glykolipidové biosurfaktanty bakteriálního původu. Charakteristické vlastnosti rhamnolipidů se značně liší v závislosti na produkčním mikroorganismu. Bylo ověřeno, že rhamnolipidy produkované směsnými populacemi producentů mají odlišné vlastnosti než směsi produkované čistými kulturami. Tato práce byla zaměřena na produkci rhamnolipidů třemi bakteriálními kmeny (Acinetobacter calcoaceticus, Enterobacter asburiae a Pseudomonas aeruginosa) v různých kombinacích s cílem zjištění vlastností izolovaných rhamnolipidových směsí. Pro každý rhamnolipidový izolát byly stanoveny charakteristické vlastnosti surfaktantů: hodnoty ODT a emulsifikační index vůči slunečnicovému oleji, ropné frakci a hexanu. Byla zjištěna závislost aktivity rhamnolipidů na výchozím složení směsné produkční populace.

3 Production of polysaccharides by microalgae Görkem Koyun doc. Ing. Tomáš Brányik, Ph.D; Ing. Petr Kaštánek, Ph.D. Microbial polysaccharides are receiving increasing interest due to their useful properties which include stabilizing, thickening, flocculating, encapsulating, emulsifying and water retention activities. Several algal species secrete exopolysaccharides (EPS) into the medium and the amount of EPS produced depends on several factors such as species employed, cultivation conditions and the type of bioreactors used. The aim of our experiments was to optimize the phototrophic cultivation conditions of fresh water green algae Dictyosphaerium chlorelloides, a promising producer of EPS. The cultivation took place in both lab scale bubble column (300 ml) and pilot scale air-lift (60 L) bioreactors. The production of EPS occurs in the stationary phase, therefore in order to force the cells to enter the stationary phase earlier and maximize the EPS production, stress environment was created by applying nutrient limitation and ph alteration. The viscosity of the medium increases proportionally to the amount of EPS produced. Thus viscosity measurement of the medium was done regularly along cultivation and the viscosity data were calibrated with EPS content estimated by anthrone method. Subsequently, the viscosity measurement was used for instantaneous and quick estimation of EPS production. Oxidační a termické přeměny pivovarsky významných polyfenolů Bc. Aneta Lučoková Ing. Marcel Karabín, Ph.D., Ing. Lukáš Jelínek, PhD Oxidační a termické přeměny polyfenolů v potravinách jsou považovány většinou za nežádoucí reakce. V pivovarství může v důsledku těchto změn, které spočívají např. v izomeraci, oligomeraci či nespecifické degradaci, docházet ke zhoršení senzorických či koloidních vlastností, což má negativní vliv na kvalitu hotového piva. Správné pochopení a popsání jejich reakčních mechanismů je nezbytným předpokladem pro vývoj vhodných modifikací sladařských a pivovarských technologií za účelem snížení vlivu těchto chemických přeměn. V této práci byl sledován vliv zvýšené teploty ( ~ 100 C) a přítomnosti kyslíku na vybrané polyfenoly běžně se vyskytující v pivu. U experimentů byla sledována míra degradace těchto látek pomocí HPLC/DAD a byla započata také identifikace reakčních produktů prostřednictvím metody HPLC-ESI-Q-TOF-MS.

4 Struktura a vlastnosti biofilmů vláknitých eukaryot Bc. Vít Paulíček prof. Ing. Jan Masák CSc., Ing. Eva Kvasničková Schopnost mikroorganismů žít ve formě mnohobuněčného konsorcia, nazývaného biofilm, je jedním z rozhodujících prvků jejich přežití v nepříznivých podmínkách. Biofilmy, které tvoří patogenní či oportunně patogenní zástupci vláknitých eukaryot, jsou odolné vůči metodám konvenční terapie a jsou zdrojem řady zdravotních komplikací. Pro nalezení vhodných metod léčby je důležité rozšíření doposud jen sporadických znalostí o vlastnostech těchto biofilmů. Cílem této práce bylo stanovit podmínky pro reprodukovatelný vznik a kultivaci vláknitých biofilmů (způsob inokulace, materiál nosiče, kultivační teplota, doba kultivace), nalézt vhodnou metodu pro jejich kvantifikaci a vizualizaci, a tím umožnit následné sledování vlivu antibiotik a přírodních látek. Jako modelový mikroorganismus byl vybrán Aspergillus fumigatus, plíseň, která je původcem řady onemocnění respiračního systému (aspergilom, bronchopulomnální aspergilóza). Pro kvantifikaci biofilmu byl použit automatický mikroskop s obrazovou analýzou (Cellavista), barvení biofilmu krystalovou violetí a gravimetrie. Vizualizace biofilmu byla prováděna pomocí konfokální mikroskopie (SDCM). Vhodnou počáteční koncentrací pro inokulaci byla stanovena 10 4 konidií/ml, kultivační teplota 37 C a doba kultivace 48 h na polystyrenovém nosiči i titanových žetonech Ti6Al4V. Sestavení a otestování aparatury pro biofiltraci plynů pomocí termofilní populace Bc. Ondřej Počík Ing. Martin Halecký, Ph.D. Biofiltrace slouží k odstraňování zejména těkavých organických látek z odpadního vzduchu v průmyslových výrobách. Cílem této práce je sestavit a otestovat aparaturu pro biofiltraci horkých odpadních plynů v submerzním probublávaném reaktoru s využitím termofilních mikroorganismů jako biokatalyzátoru. Sestavení nově konstruovaného systému pro termofilní biofiltraci naráží na řadu technických i technologických problémů v porovnání s biofiltrací za použití mezofilní mikrobiální kultury. Bioreaktor i celá aparatura musí být temperovány a izolovány, aby se zabránilo tepelným ztrátám. K tomuto účelu lze použít ultratermostat s vnějším oběhem nebo nově konstruovanou elektrickou jednotku s topným drátem, případně jejich kombinaci. Cílem této práce je proměření základních provozních parametrů probublávané kolony na vlhčení a ohřev vzduchu a vlastního probublávaného bioreaktoru. Byl měřen vliv teploty vody pro temperaci, výšky vodního sloupce v koloně a průtoku vzduchu na parametry vody v koloně a vzduchu na výstupu. Za teplot okolo 60 C je hlavním limitujícím faktorem biodegradace koncentrace rozpuštěného kyslíku, byla tedy měřena kinetika přestupu kyslíku (K L a, c*). Tyto změřené parametry umožní fundovanější návrh kompletní aparatury pro termofilní biofiltraci odpadních plynů.

5 Moderní analytické strategie posuzování kvality a autenticity vybraných destilátů Veronika Zajícová Ing. Irena Kolouchová PhD., Ing. Karolína Pádrová Ovocné destiláty a whisky se řadí mezi alkoholické nápoje, které byly získány alkoholovým kvašením ovoce nebo obilovin a následnou destilací rmutu. Destiláty jsou často předmětem falšování, které způsobuje ztráty výrobcům, státní pokladně nebo dokonce mohou ohrozit zdraví konzumentů. Na konci roku 2012 probíhala v české republice tzv. metanolová aféra, při které byl metanol záměrně přidáván do lihovin za účelem falšování. Zároveň je řešena problematika falšování skotské whisky ve Velké Británii, kde tento sortiment tvoří významnou exportní komoditu, a proto je kladen důraz na jeho pravost a kvalitu. S ohledem na výše uvedené skutečnosti je kvalita a autenticita lihovin velice aktuálním tématem. Cílem námi realizovaných experimentů bylo vyvinout analytickou metodu, s jejíž pomocí by porovnáním profilu těkavých látek s referenčními hodnotami mohla být posouzena autenticita daného destilátu. Pro analýzu těkavých látek byla provedena optimalizace techniky mikroextrakce tuhou fází z plynového prostoru nad vzorkem ve spojení s plynovou chromatografií s hmotnostně-spektrometrickou detekcí. U vzorků bylo analyzováno zvýšené množství oxidačních produktů při kvašení, amylalkoholy, těkavé látky, metanol a denaturační prostředky. Na základě analýzy těchto látek byla charakterizována kvalita daných destilátů. Antibiofilmová aktivita rhamnolipidů Bc. Karel Zeman prof. Ing. Jan Masák CSc., Ing. Tereza Krulikovská PhD., Ing. Richard Ježdík Biofilmy jsou společenství jednoho či více mikroorganismů, žijících přisedle na fázovém rozhraní, obklopené extracelulární matrix. V případě patogenních mikroorganismů je tvorba biofilmu nežádoucím efektem, jelikož se buňky v tomto stavu stávají odolnějšími vůči vnějším vlivům. Zvyšuje se například rezistence vůči antibiotikům. Z tohoto důvodu je nutné nalézt nové strategie k zabraňování tvorby a eradikaci biofilmu. Jednou z možností je použití biosurfaktantů, které jsou schopné destabilizovat strukturu biofilmu, ovlivňují hydrofobitu povrchových struktur buněk a v některých případech mají antibakteriální účinek. Zároveň jsou biodegradovatelné a méně toxické, což je značnou výhodou oproti chemickým surfaktantům. Tato práce je zaměřena na sledování eradikace biofilmu podmíněně patogenní kvasinky Trichosporon cutaneum, aplikací rhamnolipidových směsí různého složení. Eradikace biofilmu je sledována za statických i dynamických podmínek na skleněném povrchu. Vyhodnocení eradikace biofilmu je prováděno analýzou obrazu.

6 Komise: Předseda: Členové: Soutěžící: Vysoká škola chemicko-technologická v Praze (přednášková) A12, 9:00 prof. Ing. Pavel Dostálek, CSc. Ing. Martin Halecký, PhD Dr. Ing. Leona Paulová Bc. Martina Brožová () Bc. Anna Čadková () Bc. Michaela Hanáková (M1) Bc. Tereza Kubů () Bc. Lilla Melczer () Bc. Natálie Moravcová () Bc. Martina Paldrychová () Bc. Jana Smolová () Michal Zimola (B3) Adheze pivovarských kontaminantů mikrobiálního původu na nano částice nerezové oceli Bc. Martina Brožová doc. Ing. Tomáš Brányik, Ph.D.; Ing. Milan Bittner Pivo bylo považováno za bezpečný produkt potravinářského průmyslu, ve kterém nejsou schopny přežít rizikové bakterie. Avšak bylo prokázáno, že i v těchto nepříznivých podmínkách jsou některé bakteriální rody schopné růst (rod Lactobacillus, Pectinatus, Megasphaera, Zymophilus, atd.). Většina z nich je v provozu považována za nežádoucí, jelikož způsobují zakalení a významné senzorické změny produktu. Adhezi mikroorganismů na pevný substrát lze považovat za přírodní formu imobilizace buněk. Porozumění a předpověď mechanismů vedoucích k adhezi buněk na nosič vede k usnadnění kontroly mikrobiální kontaminace, navržení účinnějšího způsobu, jakým předejít adhezi mikroorganismů, a k účinnějším procesům sanitace provozních zařízení. Cílem předložené práce bylo vyjádřit schopnost buněk bakterií P. frisingensis a M. cerevisiae interagovat s ocelí. K predikci mikrobiální adheze na nano částice nerezové oceli (316L) byl použit model XDLVO a metody měření kontaktních úhlů a zeta potenciálu. Výsledky matematické predikce byly porovnány s výsledky reálné adheze bakterií rodu Pectinatus a Megasphaera na nano částice nerezové oceli. Bylo zjištěno, že účinnost separace je závislá na přidaném množství nano částic nerezové oceli a dále na iontové síle a ph prostředí.

7 Vliv lanthanoidů na kinetiku růstu a výtěžnost biomasy mikroorganismů rodu Thraustochytriales Bc. Anna Čadková doc. Ing. Tomáš Brányik, Ph.D.; Ing. Tomáš Humhal Mikroorganismy rodu Thraustochytriales jsou mořské jednobuněčné vodní hlenky (třída Labyrinthulomycetes), někdy řazeny mezi netaxonomickou skupinu heterotrofní řasy. Tyto mikroorganismy dokáží produkovat velké množství polynenasycených mastných kyselin (PUFA), zejména ω - 3 kyseliny, které mají značně příznivý vliv na lidské zdraví. V některých oblastech, především ve vnitrozemí, je těchto látek ve výživě nedostatek a je potřeba dodávat je jako doplněk stravy. Tradičním zdrojem ω - 3 kyselin je rybí tuk, pocházející z volného mořského rybolovu, který má svoje produkční limity. Je tedy na místě zkoumat alternativní zdroje jako jsou právě mikroorganismy z rodu Thraustochytriales. Aby tyto alternativní zdroje byly konkurenceschopné, je potřeba snižovat náklady nebo zvyšovat produktivitu. Jedna z možností je přidávat do kultivačního media soli lanthanoidů. Lanthanoidy jsou skupinou prvků označovány také jako prvky vzácných zemin. Navzdory širokému používání lanthanoidů jako hnojiv v Čínské lidové republice, je známo velmi málo informací o mechanismu účinku těchto prvků na organismy. Cílem této práce je prozkoumat možnosti stimulace tvorby biomasy mikroorganismů z rodu Thraustochytriales přídavkem lanthanoidů do kapalného kultivačního média. Produkce bioaktivních látek houbou Monascus purpureus Bc. Michaela Hanáková M1 doc. Dr. Ing. Petra Patáková; Ing. Barbora Branská, PhD Houba Monascus purpureus je známa spíše po kultivaci na rýži v podobě tzv. Red Yeast Rice (RYR), a to především v Asii, kde je RYR používána jako barvivo různých druhů potravin nebo dochucovadlo. Houba produkuje tři hlavní typy sekundárních metabolitů, pigmenty, monakoliny a mykotoxin citrinin. Monakolin K je inhibitorem tvorby cholesterolu. O pozitivním vlivu na kardiovaskulární systém produktů této houby je zmínka již v čínském lékopise z 15. století. Příznivě houba působí též v oblasti snižování krevního tlaku, díky tomu je Monascus purpureus součástí doplňků stravy vyráběných zejména v Asii. Avšak vzheldem k možné tvrobě citrininu, je používání těchto doplňků sporné. Tato práce byla zaměřena na kultivaci houby Monascus purpureus na různých typech médií, následnou extrakci sekundárních metabolitů a jejich detekci různými analytickými metodami (spektrofotometricky, TLC, HPLC). Také byla sledována biologická aktivita - vliv metabolitů na růst grampozitivní a gramnegativní bakterie. Bylo zjištěno, že citrinin inhibuje růst jak grampozitivních bakterií (Bacillus subtilis), tak gramnegativních bakterií (Escherichia coli). Monakolin K inhiboval pouze růst grampozitivních bakterií. Pigmenty extrahované z RYR růst bakterií nijak neovlivňovaly.

8 Vliv biologicky aktivních látek na tvorbu biofilmu na titanových materiálech používaných v ortopedii Bc. Tereza Kubů Ing. Olga Schreiberová, Ph.D., Ing. Eva Kvasničková Tvorba biofilmu na povrchu zdravotnických nástrojů představuje významný problém v humánní medicíně. Navzdory ošetření používaných materiálů, způsobuje osidlování titanových kloubních náhrad v ortopedii řadu nozokomiálních infekcí. Buňky přítomné v biofilmu jsou charakteristické schopností odolávat působení antibiotik nejen tvorbou trojdimenzionální struktury extracelulárních polymerních látek (EPS), ale i snadným získáváním rezistence na běžně dostupná antibiotika. Navrhovaným řešením tohoto problému je použití biologicky aktivních látek izolovaných z přírodních zdrojů. V této práci byl sledován vliv přírodních látek (biosurfaktantu rhamnolipidu, polysacharidu chitosanu a zástupce stilbenů pterostilbenu), ve srovnání s antibiotikem erythromycinem, na tvorbu biofilmu oportunně patogenní bakterie Staphylococcus epidermidis. Pomocí mikrokultivačního zařízení byly stanoveny minimální inhibiční koncentrace (MIC) těchto látek pro suspenzní populaci a následně bylo využitím XTT metody a barvením krystalovou violetí stanoveno působení násobků MIC na mikrobiální adhezi S. epidermidis na titanové žetony Ti6Al4V. Nejnižší životaschopnost prokazovaly buňky biofilmu v přítomnosti rhamnolipidu. Působením chitosanu došlo ke snížení obsahu biomasy biofilmu a množství EPS. Snižování produkčních nákladů biomasy bohaté na DHA Bc. Lilla Melczer doc. Ing. Tomáš Brányik, Ph.D.; Ing. Tomáš Humhal Kyselina dokosahexaenová (DHA; 22:6, n-3) patří mezi produkty s vysokou přidanou hodnotou, přičemž většina DHA se extrahuje z mořských ryb, které mohou obsahovat stopy těžkých kovů a volný rybolov při zvyšující se poptávce po polynenasycených mastných kyselinách nemusí být dlouho udržitelný. Proto biotechnologická produkce DHA pomocí mikroorganismů rodu Traustochytriales v bioreaktorech nabízí atraktivní řešení. Tyto mořské vodní hlenky dokáží ve své biomase akumulovat vysoké množství lipofilních látek, ve kterých významný podíl (až 48 % hm.) tvoří DHA. Cílem práce bylo srovnat růstovou kinetiky a výtěžnost biomasy mikroorganismů rodu Traustochytriales ve dvou různých kultivačních mediích. V prvním tvoří základ definovaná směs anorganických solí a relativně velké množství kvasničného extraktu. Základem druhého média je odpadní roztok pocházející z odsolování mléčné syrovátky s přídavkem kvasničného extraktu. V prezentaci budou představena jak experimentální data z kultivací mikroorganismů rodu Traustochytriales v různých kapalných médiích, tak odhad ceny kultivačních médií a biomasy bohaté na DHA.

9 Produkce rhamnolipidů pomocí Enterobacter hormaechei Bc. Natálie Moravcová prof. RNDr. Jirků Vladimír DrSc.; Ing. Richard Ježdík Biosurfaktanty jsou pro své vlastnosti hojně využívány nejen v mnoha odvětvích průmyslu (farmaceutický, potravinářský, či kosmetický), ale také hrají důležitou roli při bioremediačních procesech. Rhamnolipidy, zástupci biosurfaktantů, jsou produkovány pomocí mikroorganismů, převážně rody Pseudomonas, Acinetobacter, či Enterobacter. Limitujícím faktorem komerčního využití je nízká výtěžnost, nicméně je možno ji výrazně ovlivnit složením média, použitým zdrojem uhlíku a dusíku, koncentrací dvojmocných iontů a kultivačními podmínkami (teplota, vzdušnění, míchání). Tato práce byla zaměřena na vhodnou modifikaci média (typ zdrojů C a N, poměr C/N) pro zvýšení produkce rhamnolipidů pomocí kmene Enterobacter hormaechei. Byl proveden výběr zdroje uhlíku ze zástupců hydrofilních (citrát, sukcinát, glycerol), a hydrofobních látek (slunečnicový olej, MEŘO a hexadekan). Nejvhodnější uhlíkatý zdroj byl poté zkoumán v různých poměrech se zdroji dusíku (síran amonný, dusičnan sodný a močovina). Využití přírodních látek k regulaci tvorby biofilmu Martina Paldrychová Ing. Irena Kolouchová, Ph.D; Ing. Karolína Pádrová Schopnost účinně potlačit tvorbu a růst mikrobiálních biofilmů nabývá v současné době na důležitosti. Biofilmy mohou působit vážné potíže v potravinářském průmyslu nebo ve zdravotnictví. Patogenní mikroorganismy schopné kolonizovat lékařské nástroje, implantáty a následně lidské tkáně způsobují řadu závažných onemocnění. Buňky v tomto uspořádání jsou mimořádně odolné, a proto úspěšná eradikace biofilmů je značně komplikovaná. Dalším problémem je také stále vzrůstající rezistence mikroorganismů k řadě dostupných antibiotik. Možnou strategií v boji proti rezistentním mikroorganismům je kombinace přírodních látek a konvenčních antibiotik. Přírodní produkty (extrakty z rostlin) obsahují látky (především fenolové deriváty a terpeny), které disponují antimikrobiální aktivitou, mohou narušit tvorbu biofilmu ve všech fázích a interagují i se zralým biofilmem. Mezi fenolové deriváty patří skupina stilbenů (resveratrol, pinosylvin a pterostilben). V této práci byl pozorován jejich vliv na růst kvasinek Trichosporon cutaneum a Candida krusei v suspenzní kultuře a na již narostlý biofilm. Byl studován účinek vybraných stilbenů v kombinaci s polyenovým antibiotikem amphotericinem B.

10 Sklízení jednobuněčných sladkovodních řas metodou flokulace Bc. Jana Smolová doc. Ing. Tomáš Brányik, Ph.D; Ing. Gita Procházková Kromě polysacharidů a triacylglycerolů, které mohou být využitelné k výrobě bioethanolu a bionafty, obsahuje řasová biomasa mnoho dalších cenných látek, které jsou hodnotné pro další aplikace. Komerčně prováděné sklízení jednobuněčných řas se provádí např. centrifugací, ale jelikož řasová biomasa dosahuje při kultivacích jen nízkých koncentrací (0,5 až 5 g.l -1 ), je nutné zpracovávat velké objemy, což je energeticky náročné. Proto je snaha řasovou biomasu nejprve více zkoncentrovat, aby se zpracovávaný objem zmenšil a s ním i ekonomická náročnost procesu. Jednou z možností je použití metody flokulace, kdy se za pomoci flokulačních činidel řasy shlukují do větších útvarů, které pak snadněji a rychleji sedimentují. Tato práce se zabývá sklízením řas rodu Chlorella vulgaris pomocí dvou flokulačních činidel. Porovnala se účinnost flokulace chitosanu a magnetického chitosanu v modelovém prostředí 10 mmol.l -1 KCl o různých hodnotách ph (4, 7, 10). V případě chitosanu bylo nejefektivnější flokulace (více než 90% účinnost) dosaženo při ph 4 a dávce flokulačního činidla 11,4 mg/g suš. Při použití magnetického chitosanu bylo nejefektivnější flokulace dosaženo rovněž při ph 4, ale potřebná dávka flokulačního činidla byla až 729 mg/g suš. Ovlivnění metabolické aktivity kvasinek ionty kovů Michal Zimola B3 Ing. Irena Kolouchová, Ph.D.; Ing. Karolína Pádrová Růst mikroorganismů je ovlivněn přítomností a koncentrací stopových prvků. Stále více biotechnologických studií zkoumá možnosti zvýšení produkce biomasy nebo např. lipidů v mikroorganismech, zejména kvasinkách a řasách. Jednou z nejmodernějších možností je ovlivnění růstu kovy vzácných zemin, tj. lanthanoidy a scandium a yttrium. V průmyslových aplikacích jsou tyto prvky používány jako složka hnojiv pro zvýšení úrodnosti. Mohou se přidávat v čisté podobě jako chloridy nebo v podobě přírodního upraveného nerostu např. Monazitu. Cílem práce je zjistit možné ovlivnění růstu 7 rodů kvasinek, které patří mezi oleogenní nebo biotechnologické rody pomocí přídavku různých koncentrací kovů vzácných zemin do kultivačního media. U vybraných kombinací bude sledována změna obsahu biomasy a množství lipidů v buňce. V případě pozitivního ovlivnění růstu a /nebo obsahu lipidů je možné výsledky použít k optimalizaci produkce biomasy a lipidů pro výrobu biopaliv 3. generace.

11 Komise: Předseda: Členové: Soutěžící: I (přednášková) B35, 9:00 doc. Ing.Tomáš Brányik, PhD Ing. Marcel Karabín, PhD Ing. Barbora Branská, PhD Bc. Alžběta Dostálková () Bc. Andrea Heřmanová () Bc. Markéta Ivanišová () David Kundrát (B3) Bc. Lukáš Linha () Bc. Tereza Streckerová () Bc. Andrej Suchánek () Bc. Magda Ševčíková () Bc. Adéla Urbanská () I Vliv bazické oblasti nukleokapsidového proteinu na tvorbu zralé a nezralé retrovirové částice Bc. Alžběta Dostálková Michaela Rumlová, PhD. Retroviry jsou obalené RNA viry, které způsobují vážná celoživotní onemocnění. Jedním z těchto onemocnění je AIDS, které způsobuje virus lidské imunodeficience typu 1 (HIV-1). V současné době se k potlačení projevů AIDS používá kombinovaná léčba, tzv. HAART (z angl. Highly Active Antiretroviral Therapy). Tato léčba dokáže sice onemocnění zmírnit či na určitou dobu pozastavit, ne však zcela vyléčit. Účinné látky jsou většinou cíleny tak, aby zablokovaly některý z klíčových kroků životního cyklu retrovirů. Jedním z těchto důležitých kroků je i tvorba nezralé retrovirové částice uvnitř cytoplasmy napadené buňky. Byla identifikována celá řada domén retrovirových strukturních proteinů podílejících se na skládání nezralé virové částice. Během našeho studia jsme se zaměřili na jednu z nich, a to bazickou oblast v N-koncové části nukleokapsidového proteinu (NC). Pro studium byl použit Mason-Pfizerův opičí virus (M-PMV), který představuje vhodný model pro studium skládání nezralých částic. Byla připravena série M-PMV provirových konstruktů nesoucích mutace v bazické doméně NC. Byla ověřena produkce mutantních virů v lidských embryonálních buňkách HEK 293T. Byla porovnána infektivita mutantů s M-PMV divokého typu. Infektivita byla detekována pomocí průtokového cytometru a semikvantitativního western blotu.

12 I Vliv na tvorbu a stabilitu biofilmu kvasinek Bc. Andrea Heřmanová prof. Alena Čejková, PhD., Ing. Eva Kvasničková Biofilm je mikrobiální společenství charakterizované složitými interními interakcemi. Vzniká ireverzibilním přichycením buněk na rozhraní pevný povrch vodné prostředí. Jeho negativní projevy jsou pozorovány zvláště v medicíně, kde je snaha z důvodu zvýšené rezistence mikroorganismů v biofilmu nahradit antibiotika účinnými přírodními látkami či zvýšit jejich účinnost díky synergistickému působení antibiotika a přírodní látky. Příkladem je baicalein, flavon s antimykotickými vlastnostmi, který je hlavní složkou šišáku bajkalského. Tato práce se zabývá působením baicaleinu na biofilm kvasinek a jeho vlivem v kombinaci s antibiotikem amphotericinem B a přírodním polysacharidovým biopolymerem chitosanem. Pro zástupce rodu Candida C. krusei a C. parapsilosis a vláknitou houbu Trichosporon cutaneum byly pomocí Bioscreen C stanoveny minimální inhibiční koncentrace (MIC) použitých látek a následně navrženy vhodné kombinace daných látek, které vedly ke stanovení frakčních inhibičních indexů (FICi). Tyto experimenty prokázaly významné synergistické působení baicaleinu s amphotericinem B i chitosanem. Dále byly XTT metodou stanoveny MIC baicaleinu pro biofilm vybraných zástupců. Bylo zjištěno inhibiční působení baicaleinu na biofilm v mnohonásobně nižších koncentracích oproti suspenzním populacím. Zvýšení trvanlivosti nefiltrovaného piva pomocí vysokého hydrostatického tlaku Bc. Markéta Ivanišová prof.ing.pavel Dostálek, CSc.; Ing.Lukáš Jelínek, Ph.D. Trvanlivost nefiltrovaného piva je nejvíce ovlivněna životními projevy kvasinek, které mohou být potlačeny pasterací. Touto metodou je možné dosáhnout zvýšení mikrobiální stability, ale zároveň je pivo negativně ovlivněno tepelným působením pasterace. Tato práce je věnována nalezení optimálních podmínek mikrobiologické stabilizace nefiltrovaného piva s co nejnižším vlivem na jeho senzorické vlastnosti. Z těchto důvodů jsme v první části práci otestovali inaktivační účinek na kvasinky v nefiltrovaném pivu působením vysokého hydrostatického tlaku (HHP - High Hydrostatic Pressure). Zjistili jsme, že působení tlaku 350 MPa po dobu 5 minut má za následek úplnou inaktivaci pivovarských kvasinek (nulový nárůst na půdě). Zároveň bylo předběžně prokázáno, že aplikace vysokého hydrostatického tlaku byla k chuťovým vlastnostem piva velmi šetrná, jelikož během stabilizace nedocházelo k zahřívání piva. Ve druhé části práce bude v provozních podmínkách Břevnovského klášterního pivovaru sv.vojtěcha stočeno pivo do plastových bariérových lahví a toto pivo bude ošetřeno vysokým

13 tlakem ve firmě Beskyd Fryčovice, a.s. Trvanlivost a senzorická stabilita tohoto piva pak bude srovnána s pivem stejně skladovaným, ale vysokým tlakem neošetřeným. Vliv změny fenotypu Candida parapsilosis na tvorbu biofilmu Dávid Kundrát B3 Ing. Olga Schreiberová, PhD., Ing. Eva Kvasničková Kvasinky rodu Candida patří k nejčastějším původcům nozokomiálních infekcí. Tyto infekce jsou závažným problémem, jelikož jsou jednou z hlavních příčin morbidity pacientů, delší doby hospitalizace i zvýšení nákladů na jejich léčbu. Biofilmy, které jsou zdrojem infekce, se vyznačují vysokou resistencí vůči běžným dezinfekčním prostředkům, ale i vůči antibiotikům. Změna fenotypu může mít zásadní vliv na množství a vlastnosti biofilmu tvořeného kvasinkami rodu Candida. Náplní této práce byla modifikace Candida parapsilosis pomocí opakovaného působení UV záření a následná kvalitativní i kvantitativní analýza vláknitých biofilmů, tvořených tímto modifikovaným kmenem. Celkový obsah biofilmu byl kvantifikován pomocí barvení krystalovou violetí, charakteristiky biofilmu byly sledovány obrazovou analýzou s využitím konfokálního mikroskopu (SDCM) a automatického mikroskopu CellaVista. Mikrokultivací byly pro původní i modifikovaný kmen C. parapsilosis určeny minimální inhibiční koncentrace (MIC) pro antibiotika (amfotericin B, flukonazol) i přírodní látky (chitosan, baicalein). MIC pro suspenzní buňky modifikované kvasinky byly nižší než u původního kmene, naopak nárůst biomasy biofilmu tohoto kmene kvasinky byl v průměru o 35 % vyšší a zároveň byl více odolný vůči působení použitých antimikrobních látek. Charakterizace izolovaných kmenů termofilních bakterií Bc. Lukáš Linha Ing. Martin Halecký, PhD. Uvolňování těkavých organických látek je v současné době závažný, celosvětový problém. Jedná se o širokou skupinu látek zahrnující alkoholy, aromáty, aldehydy, estery, ethery, ketony a n-alkany. V tomto výčtu látek lze nalézt toxiny, karcinogeny nebo nepříjemné pachové látky. Do ovzduší se uvolňují jako příměs odpadního vzduchu z průmyslových procesů, přičemž jeho teplota často překračuje 40 C. Cílem tedy bylo izolovat a charakterizovat kmeny termofilních bakterií, které by splňovaly následující kriteria: schopnost úplné degradace znečišťujících látek, nízké nároky na živiny, co největší flexibilita degradačních schopností a teplotního rozmezí růstu a v neposlední řadě snadná kultivovatelnost v náplňovém bioreaktoru (biofiltru). Byla provedena identifikace izolovaných kmenů pomocí PCR (v rámci spolupráce s Jihočeskou univerzitou v Českých Budějovicích), dále jejich fyziologická a růstová charakteristika na pevném substrátu v teplotním rozmezí C a při submerzní kultivaci v minerálním mediu při 60 C se směsí polutantů methyl-ethyl keton, toluen, n-alkany, nonan a octan methylnatý. Nejlepších výsledků v testech a zároveň nejslibnějších předpokladů pro použití v biofiltrech dosáhly kmeny Aeribacillus pallidus, Geobacillus thermoleovorans a Brevibacillus thermoruber.

14 Příprava rekombinantní nukleasy TBN1 s potenciálním farmakologickým účinkem Tereza Streckerová Ústav biochemie a mikrobiologie doc. Dr. Ing. Petra Lipovová Bifunkční rajčatová nukleasa (TBN1) je glykoprotein (37 kda) s protinádorovými účinky, které jej spolu s dalšími vlastnostmi činí farmakologicky zajímavou molekulou. Tato práce se zabývá přípravou rekombinantní TBN1 v kvasinkách Pichia pastoris. Ve srovnání s expresí v rostlinách má P. pastoris potenciál produkovat nukleasu rychleji, ve větším výtěžku a jednodušeji vzhledem k následné purifikaci. Gen pro TBN1 byl do buněk P. pastoris vnesen spolu s různými modifikacemi sekrečního signálu a byla sledována exprese cílového proteinu. Ten byl v tomto případě detekován pouze intracelulárně ve stopovém množství. Problém s tvorbou a sekrecí TBN1 do extracelulárního prostoru mohl být způsoben toxicitou nukleasy nebo špatným sbalením proteinu, což by vedlo k jeho degradaci. Pro ověření hypotézy o toxicitě a tím zapříčiněnému rozštěpení nukleasy v buňkách byl tedy gen pro TBN1 modifikován tak, aby vznikl protein bez enzymové aktivity. Po optimalizaci expresních podmínek byl tento produkt z buněk P. pastoris izolován a potvrzen. Ani v tomto případě však nebylo exprimováno produkčně významné množství cílového glykoproteinu. Míra produkce je tedy pravděpodobně ovlivněna dalšími faktory. V následujícím kroku je testována kodonová optimizace TBN1 a jejího neaktivního analogu za účelem zvýšení exprese této nukleasy a její izolace pro další zkoumání. Vliv kultivačních podmínek na produkci rhamnolipidů Bc. Andrej Suchánek Ing. Olga Schreiberová, Ph.D Rhamnolipidy se jako biosurfaktanty, tedy povrchově aktivní látky biologického původu, dostávají do zájmu mnohým společnostem zabývajícím se farmaceutickým, potravinářským, kosmetickým i petrochemickým průmyslem, jelikož představují ekologickou alternativu k syntetickým surfaktantům. Rhamnolipidy nabízejí uplatnění také v ochraně životního prostředí, například při bioremediacích hydrofobních polutantů. Hlavní výhoda použití biosurfaktantů oproti chemickým surfaktantům spočívá v jejich účinnosti při nízkých koncentracích, velmi malé toxicitě a vysoké stabilitě při extrémních vnějších podmínkách prostředí (ph, salinita, teplota). Tato práce byla zaměřena na produkci rhamnolipidů v laboratorním bioreaktoru pomocí bakteriálního kmene Pseudomonas aeruginosa B Byly sledovány vlivy kultivačních podmínek (teplota, ph, složení média) na produkci rhamnolipidů. Byla zkoumána také možnost ovlivnění produkce rhamnolipidů pomocí systému quorum sensing (QS). Bylo zjištěno, že produkce rhamnolipidů stoupá při použití hydrofóbních zdrojů uhlíku (slunečnicový olej), při kultivacích bez regulace ph a při přidání inhibitorů QS.

15 Odbourávání směsí nitroaromatických látek ve dvoustupňovém bioreaktoru Bc. Magda Ševčíková prof. Ing. Jan Páca, DrSc.; Ing. Pavlína Karlová Nitroaromatické látky patří do skupiny toxických polutantů vznikajících při výrobě barev, výbušnin, pesticidů, plastů, rozpouštědel a léčiv. Jednou z možností jejich odstranění z životního prostředí je jejich mikrobiální degradace. Její průběh může být ovšem značně ovlivněn, je-li v prostředí přítomno více nitroaromatických sloučenin zároveň. Cílem této práce bylo odstranění směsi snáze odbouratelného 4-nitrofenolu s obtížněji odbouratelným 2-nitrotoluenem a 3-nitrotoluenem z modelové odpadní vody pomocí směsné mikrobiální kultury. Průběh odbourávání jednotlivých látek samostatně a ve směsi byl zkoumán pomocí volných buněk v třepaných baňkách. Na základě zjištěných poznatků byl pro účinnější odbourávání směsí nitroaromatických látek sestaven kontinuální dvoustupňový náplňový reaktor s kontinuálním provozem. V prvním stupni byl odbourán veškerý 4-nitrofenol a část přiváděného množství nitrotoluenů. V druhém stupni, adaptovaném na degradaci nitrotoluenů, byl pak odbourán veškerý zbývající 2-nitrotoluen a většina 3-nitrotoluenu. Ke kompletnímu odstranění 3-nitrotoluenu z odpadní vody nedošlo zřejmě kvůli jeho nízké biodegradabilitě a nízké degradační rychlosti, pozorované v obou experimentálních uspořádáních. Mikrobiální produkce kyseliny jantarové Bc. Adéla Urbanská doc. Dr. Ing. Petra Patáková; Mgr. Jan Kolek Kyselina jantarová je součástí citrátového cyklu a ve formě sukcinátu nebo sukcinyl-coa je přítomna téměř ve všech mikrobiálních, rostlinných a živočišných buňkách. Je používána jako antimikrobiální agens, regulátor kyselosti a má významný stabilizační účinek na aminokyseliny a vitaminy, čímž zvyšuje jejich využitelnost. Pravděpodobně nejznámějším producentem této kyseliny je bakterie Actinobacillus succinogenes, izolovaná z bachoru, která tvoří kyselinu jantarovou za anaerobních podmínek, obvykle zároveň s tvorbou kyseliny octové, mravenčí a mléčné. Uvádí se, že kyselina jantarová se tvoří za současné spotřeby CO 2 a sacharidického zdroje uhlíku. Experimenty však bylo zjištěno, že vysoké koncentrace (28,9 g/l), kyseliny jantarové se dosáhne i bez probublávání bioreaktoru pomocí CO 2. Výtěžnost produkce kyseliny jantarové při tomto experimentu byla 39,7% s produktivitou 0,7 g/l/h. Po kultivaci bez probublávání CO 2 byla jediným vedlejším produktem, pouze kyselina octová v koncentraci 6,37 g/l. V bioreaktoru s probubláváním CO 2 byla na konci experimentu přítomná vedle kyseliny jantarové o koncentraci 14,88 g/l, také kyselina octová o koncentraci 6,63 g/l a kyselina mléčná o koncentraci 12,37 g/l.