Studentská vědecká konference

Polycyklické aromatické uhlovodíky (PAU) patří mezi široce rozšířené kontaminanty životního prostředí. Vzhledem k jejich hydrofobnímu charakteru mají sníženou biologickou dostupnost, což negativně ovlivňuje jejich biodegradaci. Cílem práce je potvrzení hypotézy o vlivu Pythium oligandrum na zvýšení biologické dostupnosti PAU a jeho účinku na pohyblivost bakterií schopných degradovat PAU. Z kontaminované zeminy na médiu s fenantrenem jako jediným zdrojem uhlíku bylo získáno 9 bakteríálních izolátů potencionálně schopných degradovat PAU. Na základě testu v médiu s nízkou koncentrací agaru byly tři z těchto izolátů určeny jako nepohyblivé. Pohyblivé  izoláty patří na základě identifikace MALDI-TOF MS do řádu Burkholderiales. Byly stanoveny kultivační podmínky vhodné, jak pro růst oomycety Pythium oligandrum, tak pro degradaci PAU izoláty. Za těchto podmínek byly provedeny duální testy izolátů a oomycety Pythium oligandrum, které prokázaly, že nedochází k inhibici růstu mezi Pythium oligandrum a žádným z izolátů. V další práci bude u izolátů stanovena účinnost degradace fenantrenu a směsi vybraných PAU, jejichž koncentrace bude stanovována HPLC DAD. S vybranými izoláty s různou pohyblivostí bude dále proveden test degradace fenantrenu a směsi PAU v přítomnosti Pythium oligandrum.

Schopnost bakterie přežít v daném prostředí se výrazně zvyšuje, pokud je schopna utilizovat netradiční zdroje uhlíku. Na druhou stranu se však také musí bránit vlivu toxických látek, které se v prostředí vyskytují. Ideální je tyto dvě schopnosti spojit a toxickou sloučeninu rozložit na látky, jež je bakterie schopna využít pro svou výživu. Další výhodou je, tentokrát už ne pro bakterii, pokud je touto toxickou sloučeninou nějaký organický polutant, který je tak díky bakteriální degradaci z prostředí odstraňován. Příkladem podobného propojení je například bakterie Pseudomonas alcaliphilla JAB1, izolovaná z půdy z Jablonného nad Orlicí kontaminované polychlorovanými bifenyly (PCB). Kmen JAB1 je schopen degradovat PCB pomocí metabolické dráhy kódované tzv. bph operonem. Mezi induktory této dráhy patří bifenyl, což je ale, stejně jako PCB, látka antropogenního původu. Jak je možné, že degradace probíhá i v prostředí, kde bifenyl přítomen není? Odpověď lze nalézt výše a sice, že tato biodegradační dráha byla původně vyvinuta pro detoxifikaci sekundárních metabolitů rostlin (SMR). Cílem výzkumu je ověření této hypotézy a nalezení SMR, které budou indukovat expresi genů bifenylového operonu lépe než bifenyl. Výzkum může nalézt aplikaci nejen v dekontaminaci oblastí znečištěných PCB.

Zánět představuje typickou obrannou reakci organismu, se kterou se každý z nás během svého života několikrát setká. Jedná se o komplexní biologickou odpověď na přítomnost patogenu a poškození tkáně. Zatímco akutní zánět pomáhá k překonání infekce a zhojení tkáně, chronický zánět je patologický jev, který stojí za vznikem mnoha chorob včetně diabetu typu II. Tato práce se zabývá testováním vlivu laktátového aniontu, pH a doby jejich expozice. Jako aktivátor zánětu byl použit bakteriální lipopolysacharid, který interaguje s makrofágy a vyvolává produkci dusíkatých a kyslíkových radikálu a zároveň též cytokinů. Produkce reaktivních kyslíkových/dusíkatých sloučenin byla měřena spektrofotometricky s využitím Griessovy metody a NBT (Nitroblue Tetrazolium) testu. Dosavadní výsledky ukazují, že krátkodobá expozice laktátového aniontu podobně jako lehce snížené pH vykazují protizánětlivé účinky, zatímco dlouhodobá expozice účinkuje prozánětlivě.

Rostlinné polyfenoly a především flavonoidy jsou sekundárními metabolity rostlin s vysokou biologickou aktivitou a příznivými účinky na lidské zdraví. V lidském těle však vykazují nízkou biodostupnot a jsou rychle metabolizovány převážně konjugačními reakcemi jako je sulfatace. Sulfáty kvercetinu a jeho derivátů jsou důležité autentické standardy pro metabolické studie. Důležitá je tedy optimalizace jejich přípravy a purifikace v laboratorních podmínkách. Sulfáty luteolinu, myricetinu a ampelopsinu byly připraveny za pomocí enzymu arylsulfotransferasy z Desulfitobacterium hafniense heterologně exprimované v E. coli. Takto připravené mono- a disulfáty byly podrobeny HPLC, MS a NMR analýze a následně byly testovány na schopnost zhášet DPPH (1,1-difenyl-2-pikrylhydrazyl), ABTS (2,2´-azinobis-(3-etylbenzotiazolin-6-sulfonová kyselina)) a DMPD⁺ (N,N-dimethyl-p-fenylendiamin) radikál, a také na schopnost redukce železitých iontů v porovnání s výchozími látkami. Jednotlivé metabolity se v aktivitě výrazně lišily a tento rozdíl byl pozorován také u jednotlivých isomerů monosulfátů. Výsledky testů tedy potvrzují, že sulfatace výrazně ovlivňuje biologickou aktivitu luteolinu, myricetinu a ampelopsinu.

V súčasnosti dochádza k rastúcemu záujmu o terapeutické využitie prírodných produktov pochádzajúcich z rastlín. Tieto rastliny syntetizujú sekundárne metabolity, ktoré majú širokú štruktúrnu rozmanitosť a sú považované za dôležité zdroje, ktoré majú potenciál pri výrobe farmaceutických prípravkov. Bohatým zdrojom biologicky aktívnych látok je rod Magnolia, ktorej výťažky sú súčasťou kozmetických prípravkov, parfumov a doplnkov stravy vhodných pre zachovanie psychickej rovnováhy. V praxi sa doposiaľ využívajú extrakty získané zo sušenej a rozdrvenej kôry, u ktorej bol popísaný antiseptický, antioxidačný, anxiolitycký, protizápalový a protirakovinový účinok. Cieľom našej práce bolo pripraviť extrakty z listov, kvetného obalu a pohlavných častí rastliny Magnolia obovata  a stanoviť u nich biologickú aktivitu. U získaných extraktov bola testovaná antimikrobiálna aktivita na baktériách a kvasinkách s využitím diskovej difúznej metódy a spektrofotometrického merania rastu. Na základe doterajších  testovaní, sme dospeli k záveru, že kvety a listy  by mohli v porovnaní s kôrou rastliny predstavovať alternatívny a obnoviteľný zdroj biologicky aktívnych látok.

Mikrořasy mohou být zdrojem pigmentů, polynenasycených mastných kyselin, polysacharidů, vitamínů, antioxidantů a antimikrobiálních látek, a proto je jejich biomasa využívána v potravinářství, kosmetice a nově také v medicíně. Cílem této práce bylo sledovat antimikrobiální aktivitu vodných, ethanolových a propylenglykolových extraktů mikrořas proti vybraným patogenním bakteriím. Pro testování antimikrobiálních účinků extraktů látek z mikrořas byla použita difúzní metoda, podle které byly vybrány extrakty s vyšší inhibiční aktivitou. Pro další testování byly vytvořeny extrakty z vybraných mikrořas ve větším množství. U takto vytvořených extraktů byla sledována antimikrobiální aktivita v různých koncentracích extraktů mikrořas. Na základě počátečního testování byly vybrány ethanolové extrakty látek získaných z mikrořas Chlorella vulgaris, Arthrospira maxima, Scenedesmus sp. a Trachydiscus minutus.

Dlouhodobé hnojení zemědělských půd může ovlivnit půdní mikrobiální společenství a tedy i aktivitu extracelulárních enzymů, které se podílejí na rozkladu organických látek. Cílem této práce je stanovit vliv různých typů hnojení na i) aktivitu enzymů, a na ii) počet funkčních genů pro enzymy účastnící se koloběhu dusíku. Pro měření byly použity vzorky z lokality Humpolec periodicky hnojené již od roku 1996 i) odpadním kalem, ii) trojnásobným množstvím odpadního kalu, iii) statkovým hnojem, iv) minerálním hnojivem (NPK) a v) kontrola bez hnojení. Pro srovnání biologické aktivity půd byly vybrány 4 extracelulární enzymy: β‑glukosidasa, β‑xylosidasa, kyselá fosfatasa a β‑N‑acetylhexosaminidasa. Kinetika enzymových reakcí byla měřena pomocí fluorogenních substrátů a ze získaných závislostí byly vypočítány kinetické parametry K_M a V_max. Dále bude provedena statistická korelace těchto parametrů s fyzikálně-chemickými parametry jednotlivých půd. Počet funkčních genů bude stanoven metodou qPCR a to pomocí absolutní i relativní kvantifikace (vztaženo na gen pro 16S rRNA). TA klonováním byl připraven standard genu nosZ, který kóduje katalytickou podjednotku reduktasy oxidu dusného. Dále budou připraveny standardy pro nitrát reduktasu (narG), fixaci dusíku (nifH) a oxidaci amoniaku (amoA).

Cyproteron acetát (CPA) je antiandrogen využívaný k léčbě rakoviny prostaty, kterou však doprovází řada nežádoucích účinků. Ty se dají minimalizovat systematickou léčbou. Příkladem takové léčby je fotodynamická terapie (PDT) založená na aplikaci fotosenzitizéru (PS), který může být navíc specificky cílen, a tak se přednostně akumuluje v nádorové tkáni. Po aktivaci světlem vyvolává PS vznik reaktivních forem kyslíku destruujících nádor. V buňkách rakoviny prostaty je nadexprimován gen pro androgenní receptor (AR), na který se CPA specificky váže, můžeme ho tak využít k cílení PS do nádorových buněk. Cílem práce bylo studium intracelulární lokalizace a fototoxicity konjugátů CPA s BODIPY a purpurinem 18. Použita byla fluorescenční mikroskopie živých buněk s komerčně dostupnými značkami buněčných organel. Dále byla stanovena toxicita konjugátů in vitro bez fotoaktivace a po aktivaci světlem. Konjugát CPA s purpurinem 18 (4) vykazoval vyšší inhibici proliferace buněk PC-3 (IC₅₀=0,4 µmol·l^-1) i LNCaP (IC₅₀=0,05 µmol·l^-1.) oproti samotnému purpurinu 18 a na rozdíl od konjugace s BODIPY (8). Látka 4 se lokalizovala v endoplazmatickém retikulu a mohla by mít potenciální využití v PDT, a to zejména díky její vysoké akumulaci v nádorových buňkách a velké fototoxicitě.

Fotodynamická terapia (PDT) je metóda liečby nádorových ochorení a povrchových infekcií. Spôsobuje poškodenie cieľových buniek na základe interakcie inak neškodného fotosenzibilizátora a viditeľného svetla. Fotosenzibilizátor je chemická látka, ktorá reaguje na expozíciu svetlom vznikom singletového kyslíka a voľných kyslíkových radikálov. V tejto práci boli skúmané antimikrobiálne vlastnosti molybdénového klastru KK671 a vrstiev oxidu titaničitého (TiO₂) proti baktériám Pseudomonas aeruginosa a Enterococcus faecalis. Boli uskutočnené dva typy experimentov. Látka KK671 bola pridaná do bakteriálnej suspenzie, ktorá bola následne osvietená modrým svetlom. V druhom type experimentov bol najprv na vrstve TiO₂ kultivovaný bakteriálny biofilm, ktorý bol na druhý deň osvietený halogénovým svetlom. V oboch prípadoch bol zaznamenaný dramatický úbytok bakteriálnej populácie v porovnaní s kontrolou. Výsledky naznačujú, že fotosenzitívne látky by mohli mať antimikrobiálne vlastnosti a môžu byť využité na liečbu kožných ochorení a sterilizáciu medicínskych a priemyselných zariadení.

Polyhydroxyalkanoáty jsou netoxické, biokompatibilní, biologicky odbouratelné termoplasty, které mohou být vyrobeny z obnovitelných zdrojů. Vysoký stupeň polymerace, optická aktivita a nerozpustnost ve vodě dělají PHA vysoce konkurenceschopné vůči polypropylenu či jiným plastům. Existuje však překážka pro velkoobjemovou produkci PHA, a to je jejich výrobní cena, která se v prvé řadě odvíjí od použitého zdroje uhlíku při kultivaci produkčních bakterií. Proto je snaha poměrně drahé substráty nahradit levnými odpadními materiály nebo vedlejšími produkty zemědělské a potravinářské výroby, které by zvýšily konkurenceschopnost PHA. Cílem této práce byl screening PHA - produkčních schopností bakteriálních izolátů v závislosti na čase. Bakteriální izoláty byly kultivovány v LB (24 hod, 28 °C) a E2 médiu (3 a 7 dní, 28 °C). Dále byla sledována produkce PHA u tří izolátů v průběhu 5 dní při kultivaci na LB médiu při 28 °C. Identifikace 10 izolátů byla provedena pomocí MALDI-TOF MS.