Katedra biofyziky Univerzity Palackého v Olomouci

Témata Ph.D. prací oboru Biofyzika vypsaná na školní rok 2019/2020 pro české a slovenské studenty

Téma: Matematické modelování fotosyntetických procesů
Anotace: Fotosyntéza je jeden z nejdůležitějších biologických procesů na Zemi. Jednou z možností studia fotosyntézy je provádět její matematické modelovaní, které umožní testovat hypotézy vyvozené z experimentálních měření, ale i provádět predikce. Dosud vytvořené modely se obvykle zabývaly pouze dílčími aspekty funkce fotosyntézy. Cílem práce bude vytvořit komplexní matematický model fotosyntézy popisující co možná nejvíce změřených experimentálních „fotosyntetických signálů“.
Školitel: doc. RNDr. Dušan Lazár, Ph.D.

Téma: Ochranný elektronový transport v tylakoidních membránách
Anotace: Fotosyntetický přenos elektronů v tylakoidních membránách chloroplastů směřuje obvykle k asimilaci CO₂. Za podmínek, kdy Calvinův cyklus není schopen elektrony využít k asimilaci CO₂ (zavřené průduchy rostlin, neaktivované enzymy Calvinova cyklu, …), jsou tyto „fotosyntetické“ elektrony nadbytečné a také pro tylakoidní membrány nebezpečné. Evolučně nižší (nekvetoucí) rostliny se jich zbavují například formou enzymatické reakce s kyslíkem. Práce bude zaměřena na studium různých forem ochranného (alternativního) elektronového transportu spojených s redukcí molekulárního kyslíku při náhlé změně světelných podmínek.
Školitel: prof. RNDr. Petr Ilík, Ph.D.

Téma: Strukturní změny fotosyntetického aparátu při optimalizaci konverze světelné energie u rostlin a řas
Anotace: Jak suchozemské rostliny, tak i vodní řasy, mají schopnost optimalizovat fotosyntetickou aktivitu při různých okolních podmínkách. Na úrovni tylakoidní membrány je tato optimalizace doprovázena specifickými strukturními změnami fotosyntetického aparátu. Charakterizace těchto strukturních změn pomocí elektronové mikroskopie a obrazové analýzy pomůže lépe porozumět mechanismu aklimace fotosyntetických organizmů na měnící se vnější podmínky.
Školitel: prof. RNDr. Petr Ilík, Ph.D.

Téma: Mechanismy kombinovaného účinku cytostatik na bázi přechodných kovů a jiných protinádorově působících léčiv
Anotace: Cílem studia bude vyvinout nové kombinace protinádorově účinných látek schopných synergického cytostatického působení a porozumět tomu, jak tyto kombinace protinádorově působících agens ovlivňují vlastnosti biomakromolekul s využitím moderních metod molekulární a buněčné biofyziky a farmakologie.
Školitelka: prof. RNDr. Jana Kašpárková, Ph.D.

Téma: Ovlivnění mechanismu protinádorového účinku vybraných metalofarmak ionizujícím zářením
Anotace: Budou studovány nové kombinace vybraných protinádorově působících metalofarmak a ionizujícího záření, a to zejména kombinace schopné duálního ovlivňování mechanismů rezistence nádorových buněk a současně vlastností genetického materiálu; provedeny budou detailní studie mechanismů cytotoxicity, poškození DNA, účinnosti ovlivňovat opravu DNA, buněčné odpovědi a signální dráhy. K dosažení těchto cílů budou využity moderní metody biochemie, molekulární biofyziky a onkologie a buněčné farmakologie. Budou tedy studovány nové přístupy vedoucí ke zdokonalení účinnosti metalofarmak usmrcovat nádorové buňky.
Školitel: prof. RNDr. Viktor Brabec, DrSc.

Téma: Bimetalické nanočástice přizpůsobené k zobrazování biomolekul využitím povrchem zesílené Ramanovy spektroskopie
Anotace: Nanočástice vzácných kovů, zejména zlata a stříbra, jsou dlouhodobě využívané v povrchem zesílené Ramanově spektroskopii (SERS). V poslední době se zkoumají nejen různé tvary těchto nanočástic a jejich možnosti zesílení signálu Ramanových spekter zkoumaných biomolekul, ale též kombinace dvou kovů. Při kombinaci dvou kovů může docházet ke tvorbě částic typu jádro-slupka anebo ke tvorbě slitin v závislosti na volbě kovů a podmínkách syntézy. Pro cílenou detekci biomolekul je pak často zapotřebí povrchová úprava připravených nanočástic, tzn. modifikace jejich povrchu. Tu lze docílit většinou chemickými postupy, a to přímo při syntéze nebo post-synteticky. Cílem této disertační práce je laboratorní vývoj nových opakovaně připravitelných bimetalických nanočástic vykazujících povrchový plasmon ve vhodné oblasti optického spektra. Součástí práce je fyzikálně-chemická charakterizace připravených nanočástic a jejich aplikace pro SERS detekci vybraných biomolekul nejen in vitro, ale ve vybraných případech též in vivo (ve spolupráci s pracovištěm ve Francii).
Školitelka: doc. RNDr. Karolína Machalová Šišková, Ph.D.

Téma: Trimetalické nanoklastry: syntézy, fyzikálně chemické a biologické vlastnosti
Anotace: Obdobně jako bimetalické nanoklastry tak též trimetalické nanoklastry spadají do kompozitních nanomateriálů obsahujících biokompatibilní organickou složku a funkční anorganickou složku. V porovnání s bimetalickými  je výzkum trimetalických nanoklastrů teprve na samém počátku. Uplatnění  trimetalických nanoklastrů se očekává např. v zobrazování založeném na duálních vlastnostech těchto nanoklastrů (např. optických a magnetických), v katalýze aj. Cílem této disertační práce je vývoj nových laboratorně připravených trimetalických nanoklastrů, jejich charakterizace a testy jejich interakcí s buňkami; posledně zmiňované ve spolupráci s renomovaným vědeckým pracovištěm v Praze..
Školitelka: doc. RNDr. Karolína Machalová Šišková, Ph.D.

Téma: Antioxidační vlastnosti prenylipidů u Arabidopsis thaliana
Anotace: Prenyllipidy (karotenoidy a prenylchinony) jsou antioxidanty singletního kyslíku tvořeného ve fotosystému II vyšších rostlin během fotooxidativního stresu. Bude studován molekulární mechanismus antioxidační funkce karotenoidů, tokoferolů a plastochinonů během působení fotooxidačního stresu u Arabidopsis thaliana.
Školitel: doc. RNDr. Pavel Pospíšil, Ph.D.

Téma: Tvorba volných kyslíkových radikálů v lidských nádorových buňkách
Anotace: Přenos elektronu v mitochondriální membráně je spojen s tvorbou volných kyslíkových radikálů. Cílem této práce bude studovat tvorbu superoxidového aniontového radikálu v komplexu I a III v mitochondriích lidských nádorových buněk.
Školitel: doc. RNDr. Pavel Pospíšil, Ph.D.

Téma: Studium oxidativních metabolických procesů pomocí ultra-slabé emise fotonů
Anotace: Oxidace biomolekul (lipidů a proteinů) je spojena s tvorbou elektronově excitovaných molekul, které při přechodu z excitovaného do základního stavu vyzařují fotony. Oxidace biomolekul spojená s tvorbou elektronově excitovaných stavů může být zahájena reaktivními formami kyslíku nebo enzymaticky. V této práci bude studována role reaktivních forem kyslíku (superoxidový aniontový a hydroxylový radikál) v tvorbě elektronově excitovaných stavů.
Školitel: doc. RNDr. Pavel Pospíšil, Ph.D.