Biochemie


Phd Biochemie

Garant: prof. Mgr. Ivana Kutá Smatanová, Ph.D.
Kontakt: tel. 387 776 234, 608 106 109; e-mail: ivanaks@seznam.cz (kuta@prf.jcu.cz)

Charakteristika: Studijní obor Biochemie je zaměřen na přípravu kvalifikovaných vědeckých pracovníků s nejvyšším stupněm vzdělání pro práci ve všech oborech biochemie, která v dnešní době představuje multidisciplinární obor zahrnující vědy chemické, biologické a fyzikální. Absolventi programu - budoucí vedoucí pracovníci s vědeckými předpoklady pro práci v biochemických a biotechnologických laboratořích se zaměřením na výzkumnou, vývojovou, výrobní a kontrolní činnost - získají teoretické znalosti z oblasti funkční a strukturní biochemie a také praktické dovednosti zahrnující použití různých metodologických postupů a využití mnoha moderních instrumentálních metod při studiu struktury a funkce živých organizmů na molekulární úrovni. Skladba, rozmanitost a velké množství různých výzkumných projektů řešených na pracovištích zajišťujících výuku v programu poskytuje řadu možností pro zaměření studentů individuálním směrem podle jejich zájmů a možností. Studenti navážou na získané poznatky z biochemických disciplín a rozšíří si praktické zkušenosti o další pokročilé laboratorní postupy a moderní instrumentální metody analytické/biofyzikální chemie pro studium molekul a komplexů v biologických systémech. Získají pokročilé znalosti ze studia molekulárních mechanismů metabolických procesů probíhajících v roztocích, biologických membránách a živých organizmech s využitím různých typů biochemických analýz a použití různých biofyzikálních metod. Základní biochemické pojmy budou diskutovány v návaznosti na novinky v současném výzkumu a také budou probírány paralelní témata zahrnující strukturu a funkci významných biologických molekul a biochemické funkce společné všem oblastem života a humánní medicíny. Pozornost bude věnována také moderním technikám molekulární a buněčné biologie v rozsahu, který umožní absolventům doktorského programu samostatně pracovat s biologickým materiálem a využívat přitom odpovídajících technik analytické a preparativní biochemie a molekulární biologie.

Požadavky na uchazeče: Ukončené magisterské nebo inženýrské vzdělání biologického, chemického nebo biochemického zaměření.

Okruhy témat doktorských prací:

Krystalizace a proteinová krystalografie s cílem určit struktury proteinů pomocí rentgenové difrakční analýzy. Znalost detailní struktury proteinů je zásadní pro pochopení jejich funkce. Studenti se zabývají celým procesem vedoucím k určení struktury proteinu od izolace a purifikace proteinu pomocí molekulárně biologických a biochemických metod, přes vlastní přípravu krystalů až po rentgenovou strukturní analýzu.
Kontaktní osoba: prof. Ivana Kutá Smatanová (ivanaks@seznam.cz)

Modelování interakcí mezi biomolekulami a složitými biologickými systémy. Studenti pracují s výpočetními metodami pro modelování biologických systémů a zabývají se především analýzou dynamických změn v těchto systémech. Studenti pomocí tzv. molekulárního modelování studují vztah mezi strukturou a funkcí proteinů. Výsledky teoretických přístupů jsou následně srovnávány s experimentálními daty.
Kontaktní osoba: dr. Michal Kutý (kuty@prf.jcu.cz), dr. Tatyana Prudnikova (prudnikova@prf.jcu.cz)

Studium mechanismu a dynamiky makrokomplexů. Studenti budou pomocí biofyzikálních a strukturních metod a jejich aplikací zkoumat mechanismus skládání a fungování velkých makromolekulárních komplexů jako jsou anténní komplexy fotosyntetických pigmentů, roli RNA v replikaci a skládání virů a v regulaci buněčných pochodů, mechanismus rekombinace v leukocytech a jak může způsobovat některé druhy leukemie, mechanismus přestavby chromatinu a fungování membránových komplexů v bakteriích.
Kontaktní osoba: dr. Roman Tůma (rtuma@prf.jcu.cz)

Hlavním cílem projektu bude objasnit souvislosti mezi experimentálními a výpočtovými studiemi hexamerní virové RNA helikasy P4 z bactreriofágu Phi8 (Phi8P4). Pro splnění tohoto cíle budou studovány struktury s vysokým rozlišením pro ATP/ADP a analogové přechodové stavy pomocí rentgenové krystalografie, hmotnostní spektrometrie spojené s metodou výměny vodíku za deuterium, jednomolekulární fluorescenční spektroskopií společně s klasickou molekulární dynamikou (MD), ab initio MD a QM/MM výpočty.
Kontaktní osoba: dr. Zdeněk Franta (zfranta@prf.jcu.cz), dr. Filip Dyčka (fdycka@prf.jcu.cz), dr. Tomáš Fessl (fessl@prf.jcu.cz), dr. David Řeha (reha@nh.cas.cz)

Elektronová mikroskopie (EM) a mikroskopie atomárních sil (AFM). V EM studenti využívají technicky náročné metody, které umožňují lokalizaci jednotlivých komponent v buněčné ultrastruktuře či povrchové morfologii vzorku. Zabývají se 3D rekonstrukcí studovaných objektů a součástí studia je rovněž příprava biologických preparátů pro elektronovou a korelativní mikroskopii. AFM umožňuje detailní zobrazení povrchu a elastických vlastností živých buněk, biologických membrán, proteinů a jejich komplexů, peptidů, polynukleotidových řetězců, organických polymerů a sloučenin a to jak v plynné tak kapalné fázi. Tento typ mikroskopie také slouží k měření sil působících mezi všemi výše zmíněnými objekty až na úroveň studia nekovalentních vazeb vznikajících mezi jednotlivými molekulami.
Kontaktní osoby: ing. Jana Nebesářová (nebe@paru.cas.cz), ing. Zdenko Gardian (zdenogardian@gmail.com), dr. David Kaftan (dkaftan@prf.jcu.cz)

Analýza struktury a funkce pigmentů a pigment-proteinových komplexů z fotosyntetických organismů. Účinnost fotosyntetických procesů v rostlinách, řasách i bakteriích závisí na souhře proteinů, pigmentů a enzymů. Studenti se zabývají analýzou fotosyntetického aparátu od úrovně pigmentů až po fotosyntetickou membránu. Pro pochopení funkce jednotlivých složek i celé fotosyntetické membrány jsou používány biochemické, biofyzikální a bioinformatické metody.
Kontaktní osoba: Dr. Radek Litvín (rlitvin@prf.jcu.cz)

Studium ultrarychlých dějů v molekulách a proteinech pomocí femtosekundové laserové spektroskopie. Studenti se zabývají studiem excitovaných stavů molekul, především fotosyntetických pigmentů, řeší problémy spojené s přenosem energie a/nebo náboje v syntetických i přírodních systémech, např. fotosyntetických proteinech.
Kontaktní osoba: prof. Tomáš Polívka (tpolivka@jcu.cz)

Studium spektroskopických vlastností molekul a proteinů pomocí spektroskopie jednotlivých molekul. Díky unikátní kombinaci mikroskopie a laserové spektroskopie tato metoda umožňuje zkoumat vlastnosti jednotlivých proteinových komplexů a odhalit specifické detaily, které při standardním měření zůstávají skryty díky průměrování přes velké množství molekul/proteinů.
Kontaktní osoba: prof. František Vácha (vacha@jcu.cz)

Studium role lipidového metabolismu v imunitní odpovědi u D. melanogaster a role genu Impl2  během imunitní odpovědi u D. melanogaster. Studenti pomocí molekulárně biologických a biochemických metod studují metabolismus D. melanogaster.
Kontaktní osoba: dr. Adam Bajgar (BajgarAdam@seznam.cz)