GAČR
GAČR
Anotace: Pohlavní rozmnožování, je charakterizováno meiózou s rekombinací, produkcí redukovaných gamet, jejich oplozením, karyogamií a následným vývojem nového jedince. Hybridizace u obratlovců však tato pravidla nezřídka narušuje a dává vzniknout tzv. „asexualitě“. Ač nejsou příliš studovány, „asexuální“ organismy mohou sloužit jako excelentní modely ke studiu fundamentálních otázek evoluce, speciace i samotných mechanismů sexuality a oplození. V předkládaném projektu provedeme robustní komparativní analýzu nezávislých skupin „asexuálních“ obratlovců reprezentovaných hybridním komplexem žab rodu Pelophylax, dále hybridními systémy ryb v rodě Cobitis a u druhu Poecilia formosa. Zaměříme se na ne /podobnosti jejich rozmnožování a za použití interdisciplinárních postupů kombinujících cytogenetické, buněčné a genomické metody objasníme 1) typy modifikací gametogeneze a premeiotické endoduplikace chromosomů, 2) mechanismy eliminace spermie po oplození, 3) charakter pohlavních chromosomů rodičovských druhů a 4) jejich roli v „asexuální“ reprodukci u hybridů
Registrační číslo: 23-07028K
Doba řešení: 1. 7. 2023 – 30. 6. 2026
Řešitel: Dmytro Didukh Ph.D. Ústav živočišné fyziologie a genetiky AV ČR, v. v. i.
Spoluřešitel: doc. RNDr. Kateřina Komrsková Ph.D Biotechnologický ústav AV ČR, v. v. i.
Anotace: Časný embryonální vývoj je řízen maternálními mRNA a proteiny syntetizovanými v průběhu oogeneze. Tyto rezervy jsou využívány až do aktivace embryonálního genomu (EGA). Maternální mRNA jsou z embrya postupně odstraněny, degradace maternálních proteinů však není zatím příliš objasněna. Abychom našli proteiny, jejichž degradace je během časné embryogeneze nezbytná, bude provedena proteomická analýza oocytů a embryí skotu. Nalezené proteiny budou v časných embryích overexprimovány a vývoj embryí bude podrobně analyzován. Expresní profily nalezených proteinů budou stanoveny i u dalších savčích druhů (myš, prase). Zároveň u kravských embryí stanovíme expresní profily proteinů vybraných na základě poznatků převzatých od nižších živočichů a myši. Cílem tohoto projektu je tudíž najít proteiny, jejichž degradace je nezbytná pro správný průběh EGA u savců a stanovit, zda je nebo není tato degradace druhově specifická.
Registrační číslo: 23-05108S
Doba řešení: 1. 1. 2023 – 31. 12. 2025
Řešitel: Mgr. Tereza Toralová Ph.D. Ústav živočišné fyziologie a genetiky AV ČR, v. v. i.
Anotace: Dolní čelist je mobilní, zuby nesoucí struktura, která je nezbytná pro mastikaci. Pro plnění jejich funkce je nezbytné správné ukotvení zubů v čelisti. Procesy související s vytvářením dentice tak musí být synchronizovány s dalšími, které probíhají u okolních struktur. Tento projekt navrhuje inovativní výzkum založený na solidních preliminárních datech pro zodpovězení důležitých otázek, které se týkají interakcí buněk a tkání při tvorbě funkčního mandibulárního komplexu. Zaměřuje se na fyziologické interakce mezi A) zubem a kostí a B) zubem a chrupavkou, a to s využitím myších modelů. Projekt přinese originální data k mechanismům, které formují a udržují měkkou tkáň rozhraní zubu a kosti, k dynamickému vztahu alveolární/mandibulární kosti a zubů, jejich vaskularizaci a inervaci a k osudu dosud enigmatické Meckelovy chrupavky. Tyto oblasti pokrývají řadu horkých témat z fyziologie zubů, kostí a chrupavek na buněčné a molekulární úrovni.
Registrační číslo: 23-06660S
Doba řešení: 1. 1. 2023 – 31. 12. 2025
Řešitel: Dr. Hervé Lesot Ph.D. Ústav živočišné fyziologie a genetiky AV ČR, v. v. i.
Spoluřešitel: Mgr. Abigail Trucker Ph.D. Univerzita Karlova, 1. lékařská fakulta
Regulace výstavby acentriolárního dělícího vřeténka a segregace chromozomů v meióze lidských a myších oocytů
Anotace: Poruchy v segregaci homologních chromozomů v prvním meiotickém dělení jsou jednou z hlavních molekulárních příčin aneuploidií, které jsou zodpovědné za neplodnost a závažné vrozené vady u lidí. Narušení výstavby dělícího vřeténka patří mezi časté příčiny segregačních chyb, které se týkají také mladých žen. Výstavba bipolárního dělícího vřeténka u savčích oocytů je synergisticky řízena chromozomy za účasti RAN.GTP signalizace, mnohočetnými mikrotubulorganizujícími centry, které funkčně nahrazují centrozom vyskytující se v somatických buňkách a také nově objevenými doménami kolem dělícího vřeténka, nazvané jako „liquid-like spindle domains“ (LISD). Významnou roli ve výstavbě dělícího vřeténka a segregaci chromozomů má rodina proteinkináz - Aurora kinázy. Pomocí pokročilých technik mikroskopie živých oocytů detailněji objasníme interakci Aurora kináz s RAN.GTP ve výstavbě dělícího vřeténka, roli Aurora kinázy C lokalizované do LISD domén u myších oocytů, a jak Aurora kináza A reguluje meiotickou maturaci u lidských oocytů.
Registrační číslo: 23-07532S
Doba řešení: 1. 1. 2023 – 31. 12. 2025
Řešitel: RNDr. Dávid Drutovič Ph.D. Ústav živočišné fyziologie a genetiky AV ČR, v. v. i.
Anotace: Grk2 (G protein-coupled receptor kinase 2) je hojně exprimovaná kináza, která reguluje signálování receptorů spřažených s G proteiny. Naše předběžná data naznačují, že Grk2 hraje významnou roli ve skeletogenezi a kostní homeostáze. Morfogenetické procesy a signální systémy, které Grk2 reguluje v buňkách kostry, však nejsou známy a jsou předmětem zájmu předkládaného projektu. K zodpovězení našich otázek využijeme celkem čtyř kondicionálních Grk2 knockout myších modelů, které jsme připravili pro potřeby tohoto projektu, a budeme je kombinovat s ex vivo analýzami a orgánovými kostními kulturami, které budeme ošetřovat farmaceutiky. Poznatky získané v rámci tohoto projektu nejen že rozšíří naše znalosti o mechanismech vývoje kostry, ale mohou být významné pro vývoj léčby kostních onemocnění jakými je osteoporóza anebo posttraumatická ztráta kosti.
Registrační číslo: 23-07631S
Doba řešení: 1. 1. 2023 – 31. 12. 2025
Řešitel: Mgr. Michaela Bosáková Ph.D. Ústav živočišné fyziologie a genetiky AV ČR, v. v. i.
Anotace: U obratlovců je normou pohlavní rozmnožování, ale některé linie se rozmnožují "nepohlavně". Uvádí se, že pravděpodobně všichni obligátně nepohlavně se rozmnožující obratlovci jsou hybridního původu. Obligátní partenogeneze, tj. výhradně asexuální rozmnožování, při němž vývoj embryí probíhá bez účasti spermií, byla mezi obratlovci doložena pouze u plazů. U čtyř linií těchto asexuálních hybridů je produkce neredukovaných vajíček založena na premeiotické endoreplikaci a následné redukci ploidie meiotickým dělením. Obligátní partenogeneze se však mohla vyvinout i bez předchozí hybridizace a to z fakultativní partenogeneze. Ta je totiž založena na splynutí jader vajíčka a polárního tělíska, nikoli na premeiotické endoreplikaci. Hybridní a nehybridní původ obligátní partenogeneze lze tedy odlišit genomickými analýzami a cytologickým vyšetřením. V projektu prozkoumáme evoluční a cytologické mechanismy obligátní partenogeneze u dvou linií ještěrů, které podle nás představují nejlepší kandidáty na nehybridní původ obligátní asexuality u obratlovců.
Registrační číslo: 23-07665S
Doba řešení: 1. 1. 2023 – 31. 12. 2025
Řešitel: Mgr. Marie Altmanová Ph.D. Ústav živočišné fyziologie a genetiky AV ČR, v. v. i.
Spoluřešitel: prof. Mgr. Lukáš Kratochvíl Ph.D. Univerzita Karlova, Přírodovědecká fakulta
Anotace: Mnohobuněčné organismy obvykle nesou stejnou genetickou informaci ve všech buňkách jednotlivce. Existují však výjimky, kdy dochází k odstranění části genomu z některých buněk. Tato programovaná DNA eliminace se vyvinula několikrát nezávisle napříč živočichy a rostlinami. Stále však víme velmi málo o její funkci, proximátních mechanismech a evolučním významu. V rámci tohoto grantového návrhu plánujeme studovat programovanou DNA eliminaci u pěvců, kde dochází k eliminaci celého chromozomu ze somatických buněk během embryogeneze. Tento chromozom specifický pro germinální linii vykazuje velmi dynamickou evoluci a nestabilní meiotickou a mitotickou dědičnost. Přesto nebyl ztracen z genomu pěvců po více než 30 milionů let, což naznačuje, že má nějakou důležitou funkci. Za použití kombinace nových cytogenetických a genomických přístupů zahrnujících multiomické profilování na úrovni jednotlivých buněk plánujeme (i) odhalit funkci tohoto chromozomu, (ii) popsat mechanismy jeho eliminace, (iii) objasnit způsob jeho dědičnosti, a (iv) zhodnotit jeho potenciální roli v radiaci pěvců.
Registrační číslo: 23-07287S
Doba řešení: 1. 1. 2023 – 31. 12. 2025
Řešitel: RNDr. Radka Reifová Ph.D. Univerzita Karlova, Přírodovědecká fakulta
Spoluřešitel: prof. Mgr. Tomáš Albrecht Ph.D. Ústav biologie obratlovců AV ČR, v. v. i.
Spoluřešitel: Dmytro Didukh Ph.D. Ústav živočišné fyziologie a genetiky AV ČR, v. v. i.
Anotace: Mechanorecepce hraje roli v četných vývojových procesech včetně buněčné proliferace a diferenciace. Mechanicky vrátkované iontové kanály vnímají mechanické stimuly díky změnám tlaku vnějšího okolí na senzorické buňky. Hlavním cílem tohoto projektu je determinovat úlohu mechanorecepce se zaměřením na Piezo signalizaci během regulace růstu zubů a reparace zubní tkáně. Jako model pro studium růstu zubů využijeme myší řezáky včetně jejich okolních tkání a jako model reparace měkkých tkání bude sloužit myší molár. Navíc provedeme srovnání s jinými druhy obratlovců, které nám pomohou odhalit, zda je mechanorecepce obecný mechanismus využívaný všemi obratlovci bez ohledu na morfologii rozhraní mezi zubem a kostí během odontogeneze. Tento projekt nám pomůže pochopit nejen buněčné procesy zapojené v reparativní a regenerativní odontogenezi, ale také odkrýt obecnější otázky, které poskytnou detailní vhled do regulace vývojových procesů a hojení tvrdých tkání a dalece tak přesahující obor biologie zubu.
Registrační číslo: 22-02794S
Doba řešení: 1. 1. 2022 – 31. 12. 2024
Řešitel: Doc. RNDr. Marcela Buchtová Ph.D. Ústav živočišné fyziologie a genetiky AV ČR, v. v. i.
Spoluřešitel: Mgr. Jan Křivánek Ph.D. Masarykova univerzita, Lékařská fakulta
Anotace: Huntingtonova nemoc (HN) je dědičné smrtelné neurodegenerativní onemocnění, způsobené expanzí CAG repetice v genu huntingtinu (HTT) na délku přes 36 opakování. Expandovaný řetězec glutaminů v N-koncové části HTT proteinu mění jeho biochemické vlastnosti a způsobuje agregaci a buněčnou toxicitu. Součástí patologie jsou poruchy buněčné homeostáze, zejména narušení redoxní rovnováhy a autofagie, dráhy důležité pro degradaci a recyklaci proteinů. V navrhovaném projektu budeme studovat roli receptorů selektivní autofágie, TFEB a KEAP1 /NRF2 signálních drah na patogenezi HN na myším knock-in modelu. Pomocí chemických inhibitorů a aktivátorů budeme manipulovat aktivitu autofagie a KEAP1/NRF2 dráhy v kontrolních a HN buňkách in vitro a s využitím proteomických metod (LC-MS) sledovat rozdíly v expresi proteinů, podílejících se na autofagii a reakci na oxidativní stres. Pomocí konfokální mikroskopie živých buněk a dalších biochemických a molekulárně biologických metod budeme studovat změny v metabolismu buňky způsobené přítomností mHTT.
Registrační číslo: 22-24983S
Doba řešení: 1. 1. 2022 – 31. 12. 2024
Řešitel: Mgr. Petr Vodička Ph.D. Ústav živočišné fyziologie a genetiky AV ČR, v. v. i.
Anotace: Regulace translacem RNA během níž je syntéza nových proteinů přesně načasována i přesně lokalizována, je zásadní pro vývoj zárodečných buněk i preimplantačních embryí. S rostoucím využitím technik asistované reprodukce v poslední době, vyvstává důležitá otázka, zda je fyziologie „in vitro“ produkovaných embryí srovnatelná s fyziologií embryí vzniklých „přirozenou cestou“. Kromě studia rozdílů v translaci specifických proteinů mezi in vitro produkovanými 2-buněčnými embryi a embryi získanými in vivo, budou též na úrovni translace specifických proteinů porovnávány kritické fáze vývoje časných embryí, a to embrya v první a druhé mitóze. Získané výsledky budou též korelovány s daty, která hodláme získat z translačních profilů somatických buněk v průběhu mitózy. Výsledky tohoto projektu nám pomohou poznat do větší hloubky regulaci vývoje časného embrya i v závislosti na buněčném cyklu.
Registrační číslo: 22-27301S
Doba řešení: 1. 1. 2022 – 31. 12. 2024
Řešitel: Ing. Michal Kubelka CSc. Ústav živočišné fyziologie a genetiky AV ČR, v. v. i.
Spoluřešitel: RNDr. Tomáš Mašek Ph.D. Univerzita Karlova, Přírodovědecká fakulta
Unikátní společenstvo ledovcových želvušek a viřníků v evolučním, fyziologickém a ekologickém kontextu
Anotace: Ledovce pokrývají ~10% plochy Země a jsou důležitými hybateli mnoha globálních procesů. Avšak z biologického pohledu patří mezi nejméně prozkoumané systémy, což platí především o tamních živočiších, hlavně vířnících a želvuškách. Cílem tohoto projektu je ozřejmit jejich evoluci a adaptace na extrémní prostředí ledovců. Využijeme extensivních sbírek materiálu z mnoha ledovců a přilehlých prostředí a zkombinujeme fylogenetické, komparativně-genomické, fyziologické a ekologické přístupy, abychom nalezli odpovědi na komplementární otázky napříč několika úrovněmi komplexity organismů:
- představují živočichové ledovcích specializované linie dlouhodobě divergované od jejich neledovcových příbuzných a do jaké míry jsou jejich populace na jednotlivých ledovcích izolovány, či tvoří část celosvětové glaciální „metapopulace“?
- jak jsou na toto prostředí adaptováni z hlediska genomických a fyziologických změn?
- jak efektivně konzumují primární producenty a bakterie a tím zajišťují top-down regulaci ledovcových ekosystémů?
Registrační číslo: 22-28778S
Doba řešení: 1. 1. 2022 – 31. 12. 2024
Řešitel: Mgr. Karel Janko Ph.D. Ústav živočišné fyziologie a genetiky AV ČR, v. v. i.
Spoluřešitel: Mgr. Marie Šebacká Ph.D. Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Přírodovědecká fakulta
Spoluřešitel: RNDr. Miloslav Devetter Ph.D. Biologické centrum AV ČR, v. v. i.
Anotace: Existence obousměrné komunikace mezi střevním mikrobiomem a mozkem výrazně ovlivňuje vývoj nervových funkcí, duševní zdraví, metabolismus a imunitu jak ve zdraví, tak i nemoci. Komplexnost a diverzita střevního mikrobiomu je také ovlivněna pohlavím, které hraje významnou roli při vzniku a výskytu řady chorob. Kromě toho se zdá, že střevní mikrobiom ovlivňuje odpověď na stres a s tím spojené psychiatrické problémy často doprovázené komorbiditami střevního traktu. Nicméně, porozumění úlohy pohlaví ve spojitosti s fyziologickou a patofyziologickou úlohou mikrobiomu je velmi omezené, proto si tento projekt klade za cíl porozumět vlivu pohlaví a pohlavních hormonů na interakce mezi střevním mikrobiomem a stresovou odpovědí. Cílem projektu je objasnit úlohu mikrobiomu v pohlavním dimorfismu osy hypothalamus-hypofýza-nadledviny a jeho stresové odpovědi, a tak přispět k hlubšímu porozumění pohlavních rozdílů psychiatrických a neurologických chorob.
Registrační číslo: 21-10845S
Doba řešení: 1. 1. 2021 – 31. 12. 2023
Řešitel: prof. RNDr. Jiří Pácha DrSc. Fyziologický ústav AV ČR, v. v. i.
Spoluřešitel: Ing. Tomáš Hudcovic CSc. Mikrobiologický ústav AV ČR, v. v. i.
Spoluřešitel: Ing. Jakub Mrázek Ph.D. Ústav živočišné fyziologie a genetiky AV ČR, v. v. i.
Anotace: Transmembránový protein 107 (TMEM107) je lokalizován v tranzitní zóně primární cilie a představuje klíčový regulátor její proteinové kompozice. Mutace v TMEM107 jsou spojeny se syndromy, které se manifestují širokou škálou defektů typických pro ciliopatie. V předkládaném projektu se zaměříme na úlohu TMEM107 ve vývoji kraniofaciálních struktur s důrazem na okulární a dentální tkáně. Pro tyto účely použijeme myší model, retinální organoidy a rovněž specifické buněčné linie, abychom detailně prostudovali kraniofaciální fenotypy a molekulární mechanismy, které se v souvislosti s deficiencí TMEM107 objevují a rezultují ve zmíněné vrozené vady. Unikátní kombinace více různých přístupů nám umožní nejen porozumět procesům, které jsou odpovědné za vznik kraniofaciálních defektů u zvířat a lidí, ale také rozšířit poznatky o molekulárních drahách specificky ovlivňujících vznik ciliopatií, které jsou s genem TMEM107 spojeny.
Registrační číslo: 21-05146S
Doba řešení: 1. 1. 2021 – 31. 12. 2023
Řešitel: doc. RNDr. Marcela Buchtová, Ph.D. Masarykova univerzita, Přírodovědecká fakulta
Spoluřešitel: Tomáš Bárta Ph.D. Ústav živočišné fyziologie a genetiky AV ČR, v. v. i.
Spoluřešitel: Ing. Tomáš Zikmund Ph.D. Vysoké učení technické v Brně, Středoevropský technologický institut
Anotace: Sprouty proteiny řídí kontrolní mechanizmy RTK signalizace včetně signální dráhy fibroblastového růstového faktoru (FGF). Mutace Sprouty genů způsobují celou škálu vývojových abnormalit u myší, jako jsou například ztráta sluchu, kraniofaciální defekty, poruchy růstu a ezofageální achalázie. U pacientů, Sprouty2 hraje úlohu u thanatoforické dysplázie, neuropatie a rakoviny. Překvapivě, syndromy s hyperaktivací FGF signalizace a syndromy s dysfunkcí primárních cilií vykazují podobné fenotypové projevy, jako jsou kraniofaciální vady a achondroplazie. Cílem tohoto projektu je charakterizovat úlohu Sprouty 2 a 4 s využitím myších modelů a determinovat roli Sprouty proteinů na tkáňové i buněčné úrovni. S ohledem na sdílený skeletální fenotyp bude projekt zaměřen rovněž na interakce Sprouty proteinů s FGF signalizací v průběhu skeletogeneze a jejich vlivu na primární cilie a s nimi spojenou Hh signalizaci. Celkově předložený projekt umožní komplexní pochopení funkce Sprouty signalizace a její zapojení do mechanizmů podílejících se na vzniku vývojových vad.
Registrační číslo: 21-04178S
Doba řešení: 1. 1. 2021 – 31. 12. 2023
Řešitel: Abigail Tucker Univerzita Karlova, 1. lékařská fakulta
Spoluřešitel: doc. RNDr. Marcela Buchtová, Ph.D. Masarykova univerzita, Přírodovědecká fakulta
Spoluřešitel: Mgr. Pavel Krejčí Ph.D. Ústav živočišné fyziologie a genetiky AV ČR, v. v. i.
Anotace: Hybridizace a polyploidizace mohou otevřít jedinečnou příležitost pro speciaci a obsazení nového prostředí. Je známo, že genomy hybridů procházejí značnými změnami, kdy je často preferenčně eliminován jeden rodičovský genom během procesu ztráty heterozygotnosti (LOH) a frakcionace genomu. Odhalení podstaty těchto procesů je jedním z nejžhavějších témat současné biologie i aplikovaného výzkumu. Stále je však obtížné dospět k obecným závěrům a zákonitostem. Obzvláště, když hybridizace a polyploidie jsou běžně spojeny s asexuální (klonální) reprodukcí, která vyvolává genomické změny, jež často nemají obdobu v klasických pohlavních reprodukčních režimech. Tento projekt se zaměřuje na ryby podřádu Cobitoidei jako modelu ke studiu osudu zvířat a jejich genomů poté, co projdou křížením a polyploidizací. Je založen na robustním srovnávacím rámci napříč širokými fylogenetickými měřítky a kontrasty mezi nezávisle vznikajícími liniemi.
Registrační číslo: 21-25185S
Doba řešení: 1. 1. 2021 – 31. 12. 2023
Řešitel: Mgr. Karel Janko Ph.D. Ústav živočišné fyziologie a genetiky AV ČR, v. v. i.
Spoluřešitel: Mgr. Jan Pačes Ph.D. Ústav molekulární genetiky AV ČR, v. v. i.
Fyziologické vlastnosti a funkce kmenových buněk vztahujících se k dentici se zaměřením na kontext in vivo
Anotace: Zdravá dentice je u savců důležitá primárně pro mastikaci a tak pro vlastní přežití. Důležité jsou ale také další faktory z oblasti „well-being“, s čímž souvisejí možnosti reparace/regenerace. Kmenové buňky jsou lákavým prostředkem k dosažení terapeutických cílů, ovšem jejich charakterizace ve vztahu k dentici byla dosud prováděna zejména in vitro. In vivo kontext, nezbytný pro medicínské aplikace, dosud chybí. Zvířecí modely jsou vhodným zdrojem pro takové poznatky využitelné ve vědě i medicíně. Projekt se zaměřuje na dva typy kmenových buněk, a to buňky zubní pulpy a buňky periodontálních ligament. Cílem projektu je prozkoumat jejich přirozené tkáňové prostředí a vlastnosti in vivo za podmínek zdraví/nemoc, a to směrem k možným terapiím založeným na mobilizaci kmenových buněk (či jejich derivátů) souvisejících s konkrétním orgánem. Projektový design navrhuje využití řady moderních technik, jako jsou transkriptomika na úrovni jednotlivých buněk, proteomika, časoprostorové analýzy s vysokým stupněm rozlišení a specifické mapování buněk a jejich populací u myších modelů.
Registrační číslo: 21-21409S
Doba řešení: 1. 1. 2021 – 31. 12. 2023
Řešitel: Prof. Paul Sharpe Ph.D. Ústav živočišné fyziologie a genetiky AV ČR, v. v. i.
Spoluřešitel: Prof. RNDr. Eva Matalová Ph.D. Veterinární a farmaceutická univerzita Brno, Fakulta veterinárního lékařství
Spoluřešitel: Mgr. Eva Švandová Ph.D. Masarykova univerzita, Lékařská fakulta
