Studentská vědecká konference

Léčebné lázeňské prameny jsou používány jak k pitným, tak koupelovým kúrám. Běžné mikrobiologické testy, které se u těchto vod provádějí, zahrnují testy např. na koliformní bakterie. Ale i tyto vody jsou zdrojem mikroorganismů, které mohou být biotechnologicky cenné. Práce se zabývá testováním vybraných kmenů rodu Kocuria izolovaných z léčebných vod v Jáchymově, které jsou využívány ke koupelím pro přirozený obsah rozpuštěného radonu. Mikroorganismy rodu Kocuria jsou předmětem mnoha studií pro své široké metabolické schopnosti a produkci zajímavých sekundárních metabolitů. U jednotlivých kmenů byla testována jejich fyziologická aktivita při různých teplotách a schopnost utilizace různých substrátů.

Díky četnému využití révy vinné, v podobě hroznů (stolní víno, hrozinky) a nápojů, se tato kulturní rostlina stala jednou z nejdůležitějších a nejdéle pěstovaných na světě. Fytochemie révy vinné je bohatá na širokou škálu sloučenin. Mnoho z nich je známo svými léčebnými aplikacemi v terapii rakoviny, kardiovaskulárních onemocnění a dalších. Farmaceuticky využitelné látky patří mezi produkty sekundárního metabolismu jak samotné rostliny Vitis vinifera, tak endofytních mikroorganismů révy. Endofyty jsou definovány jako asymptomatické mikroorganismy, které kolonizují vnitřní pletiva rostlin. Sekundární metabolity endofytů vykazují pozoruhodnou chemickou rozmanitost, díky čemuž mají významný biotechnologický potenciál v medicíně, zemědělství či průmyslu. Mohou pozitivně ovlivňovat růst rostliny a zvyšovat odolnost vůči abiotickým i biotickým stresům. Cílem práce je identifikace endofytů révy vinné a jejich základní charakterizace, např. endofyty produkující metabolity s potenciální antifungální aktivitou vůči fytopatogenním mikromycetám Fusarium solani, Mucor plumbeus, Botrytis cinerea a tvorbu sideroforů.  

Endofyty jsou asymptomatické mikroorganismy, které osidlují rostlinné tkáně a tvoří přirozený mikrobiom všech rostlin. Může se jednat o viry či houby, nejvyšší zastoupení však mají endofytní bakterie. Kromě svého přirozeného působení na rostliny, jako je podpora růstu, ať již přímo jako PGPB (Plant growth-promoting bacteria) či nepřímo například fixací dusíku, mají endofytní mikroorganismy také dalšími benefitními vlastnostmi. Mohou rostlinám umožňovat lepší konkurenceschopnost a odolnost proti biotickým i abiotickým nepříznivým vlivům. Práce je zaměřena na bakterie rodu Kocuria izolované ze tří odrůd Vitis vinifera (révy vinné). Zástupci rodu Kocuria mají kromě výše popsaných pozitivních vlastností pro svého rostlinného hostitele potenciální využití v biotechnologiích jako producenti pigmentů, antibiotik či exopolysacharidů. Někteří zástupci jsou schopni degradovat antibiotika a další kontaminanty v životním prostředí. Izoláty zkoumané v  práci byly identifikovány pomocí analýzy sekvence genu pro 16S rRNA jako Kocuria rosea a Kocuria rhiophila. Dále byla zkoumána růstová charakteristika jednotlivých izolátů a jejich schopnost utilizovat různé zdroje uhlíku a produkovat siderofory. Další náplní práce bude zkoumání produkovaných sideroforů a další charakterizace jednotlivých kmenů.

Potenciálním využitím kyseliny mléčné je výroba biologicky odbouratelných polymerů. Kvůli snaze snížit náklady na její produkci se testuje použití levných substrátu, jako např. hydrolyzát slámy, popřípadě levnějších zdrojů dusíku, jako je hydrolyzát peří. V této práci byl nejprve proveden screening růstu 4 kmenů bakterií mléčného kvašení na různých zdrojích uhlíku, také byl sledován vliv různých koncentrací sacharidů na růst. Jako produkční kmen pro kontinuální kultivaci v submerzním a imobilizovaném uspořádání (hybridní systém) byl zvolen kmen Lactobacillus casei 198 díky své schopnosti fermentovat xylózu obsaženou v hydrolyzátu slámy. Byl sledován vliv různých zdrojů uhlíku, jejich koncentrací a rychlostí přítoku čerstvého média do bioreaktoru na výsledné kultivační parametry (koncentrace mléčné kyseliny, výtěžnost a produktivita). Jako fermentační médium byly testovány MRS s přidáním glukózy a MRS s přidáním sacharózy, momentálně kultivace probíhá na MRS médiu, ve kterém je jako surovina pro výrobu mléčné kyseliny využíván odpadní sirob a melasa. V dalších krocích práce bude testována produkce na hydrolyzátu slámy a dusíkaté složky MRS média budou částečně nebo zcela nahrazeny hydrolyzátem peří.  

Butanol má v současné době uplatnění jako aditivum do pohonných hmot, extraktant antibiotik, hormonů či vitaminů. V současnosti je prováděn výzkum za účelem navýšení jeho produkce a nalezení levných surovin pro fermentaci. Při mikrobiální produkci butanolu lze jako substrát využít odpadní lignocelulózovou biomasu. Pro tuto práci byla jako materiál zvolena pšeničná sláma. V prvním kroku byla sláma podrobena alkalické hydrolýze a následně využita jako kultivační médium při kultivaci bakterií rodu Clostridium v bioreaktoru. Kultivace byly zahájeny ve vsádkovém režimu, kdy kultivačním médiem byl hydrolyzát slámy, při jehož hydrolýze byl použit roztok hydroxidu o nižší koncentraci a vzniklo tak méně inhibičních látek. Při poklesu hodnoty pH uvnitř reaktoru byl spuštěn přítok hydrolyzátu slámy, při jehož hydrolýze byl použit koncentrovanější roztok hydroxidu. Tím bylo dosaženo lepší výtěžnosti glukózy ze substrátu, a tak mohlo dojít k vyšší produkci butanolu. Přítokování média lze zahájit v různých fázích aceton-butanol-etanolové fermentace, což má vliv na průběh kultivace a výsledný zisk butanolu. V rámci práce je zjišťován optimální čas zahájení přítoku pro dosažení co nejvyšší produkce butanolu.

Vinařské technologie ovlivňují obsah polyfenolů a endofytů v rostlině Vitis vinifera, a tím nepřímo ovlivňují její fyziologický stav a tím i kvalitu hroznů, barvu, chuťové a čichové vnímání a potenciál stárnutí vína. Endofytní mikroorganismy a polyfenolové fytoalexiny, které mohou být produkovány jak rostlinou tak endofyty, jako např. stilbenoid resveratrol, mohou příznivě působit na růst hostitelské rostliny. Nedávno se rozšířily biodynamické a organické způsoby pěstovaní révy vinné přičemž je jen málo probádané jestli použití organických a rostlinných postřiku poskytuje nějaké výhody spojené s růstem a následně kvalitou hroznů a finálního produktu – vína, z hlediska obsahu antioxidantů, zastoupení a aktivity endofytních mikroorganismů. V této prací byly srovnány vzorky z různých částí révy vinné (letorosty, třapiny, slupky) s odlišným způsobem pěstovaní (konvenčně, organicky a biodynamicky) v průběhu roku z pohledu obsahu polyfenolů a taky vliv postřiků na aktivity endofytů v letorostech révy pocházejících z konvenční a biodynamické vinice. Nebyly pozorovány statisticky významné rozdíly mezi obsahem antioxidantů v letorostech , ale bylo zjištěno, že endofyty z biodynamické vinice produkovaly vyšší množství sideroforů a fytohormonu IAA ve srovnání s endofyty z konvenční vinice.  

Galektiny 1 a 3 jsou lektinové proteiny, které se přirozeně nachází v různých živočišných tkáních. Kromě toho bývají ale také produkovány tumorovými buňkami jako jistá forma obrany nádoru proti imunitnímu systému organismu. Díky specifické vaznosti těchto proteinů jsou totiž schopné interakce s povrchovými strukturami T-lymfocytů vyvolávající jejich apoptózu. Z toho důvodu představují galektiny atraktivní cíl pro výzkum nových přístupů k protirakovinným terapiím. Galektinové inhibitory by se mohly stát součástí kombinovaných chemoterapií a podporovat samotný imunitní systém pacienta. Cílem mojí práce je optimalizace a použití metod pro vyhodnocení účinků potenciálních nových galektinových inhibitorů připravovaných v rámci tohoto projektu na VŠCHT i na ÚOCHB AV ČR. Pro tento účel byly izolovány mononukleární buňky z lidské periferní krve a byly připraveny rekombinantní galektiny 1, 3 a vazebná doména galektinu 3. Hodnocení aktivity nových inhibitorů galektinu 1 bylo provedeno na aktivovaných lymfocytech pomocí průtokové cytometrie a aktivita inhibitorů galektinu 3 bude srovnávána podle chemotaktické aktivity galektinu 3 vůči monocytům. Pro ověření výsledků bylo použito stanovení disociační konstanty inhibitorů s galektiny pomocí fluorescenční polarimetrie.

Vzrůstající rezistence mikroorganismů k průmyslově a klinicky používaným antibiotikům se stala jedním z velmi důležitých témat poslední doby a hledáním řešení tohoto problému se začala zabývat řada výzkumných skupin. Slibnou alternativou se v současnosti zdá být použití kovových nanočástic. Stávající fyzikální a chemické metody syntézy takových nanočástic jsou bohužel poměrně finančně náročné a představují zátěž pro životní prostředí. Východiskem by mohlo být nalezení vhodné metody pro jejich biotechnologickou produkci. V této studii jsme se zabývali fytofabrikací nanočástic stříbra pomocí extraktu z letorostů Vitis vinifera a jejich antimikrobiálním působením vůči čtyřem kmenům gramnegativní bakterie Pseudomonas aeruginosa. Antimikrobiální působení bylo sledováno na suspenzní populaci buněk měřením optické denzity v průběhu kultivace v přítomnosti fytofabrikovaných stříbrných nanočástic. Pomocí extraktu z letorostů Vitis vinifera se podařilo připravit nanočástice stříbra, které se ukázaly být velmi účinnými při potlačování růstu suspenzních buněk Pseudomonas aeruginosa.