Studentská vědecká konference

Mikrobiálne rastlinné biostimulanty sú prípravkami, ktorých účinnú zložku predstavujú mikroorganizmy alebo ich produkty, a ktorých primárnou vlastnosťou je schopnosť stimulácie rastu rastlín. V pôdnom prostredí, rhizosfére a endosfére rastlín je predominantným rodom Bacillus, sekretujúci radu metabolitov, ktoré svojím účinkom podporujú rast a stresovú toleranciu rastlín. Cieľom screeningovej štúdie daného rodu bolo determinovať biostimulačný potenciál 3 izolátov s potvrdenou produkciou chytinolytických enzýmov, izolovaných z koreňovej čističky odpadných vôd. V rámci experimentálnej časti bola ako prvé stanovená fytotoxicita izolátov, založená na metóde ovplyvnenia klíčenia semien šalátu – lociky siatej (Lactuca sativa L.). Druhou časťou screeningu bolo sledovanie vplyvu bakteriálnych izolátov na rast a zdravie tejto rastliny. Za pomoci bezkontaktnej kultivácie na agarových pôdach bol stanovený biostimulačný potenciál prípadných prchavých organických látok, produkovaných mikroorganizmami. Druhý spôsob bol založený na inokulácií semien mikroorganizmami a ich pestovaní na agarovej pôde. Za účelom vyhodnotenia bola využitá multispektrálna analýza a 3D skenovanie nasledovené obrazovou analýzou. Bol vyhodnotený vplyv mikroorganizmov na nadzemné časti rastliny aj koreňový systém.  

Surogace piva nesladovanými obilovinami je v posledních letech velkým trendem po celém světě, a to zejména z ekonomických a ekologických důvodů. Při vyšších surogačních dávkách může ovšem docházet ke snížení efektivity rmutování kvůli nedostatečné enzymatické přístupnosti cereálních makromolekul a nízké koncentraci enzymů. V této práci bylo provedeno laboratorní rmutování s přídavkem nativní a upravené (napařované, extrudované) mouky za pomoci komerčních mikrobiálních enzymů používaných v pivovarství (α-amyláza, α-glukosidáza a proteáza). Bylo zjištěno, že efektivita rmutování roste v pořadí nativní < napařovaná < extrudovaná mouka. Opačné pořadí bylo ovšem stanoveno pro filtrovatelnost sladiny. Obě formy upravené mouky rovněž poskytují mírně sníženou koncentraci FAN. U přídavku jednotlivých enzymů bylo zjištěno, že α-amyláza a α-glukosidáza nejvíce zefektivnily proces rmutování s nativní moukou. V případě proteázy byl nejvyšší nárůst koncentrace volného aminodusíku pozorován u extrudované mouky. Použití tohoto enzymu na nativní mouku mělo velmi příznivý vliv rovněž na vývoj extraktu, který se ovšem projevil zejména na koncentraci maltotriózy, maltózy a glukózy.

Huba Monascus, často nazývaná aj ako červená vláknitá huba, je fascinujúcim druhom húb, ktorý sa vyskytuje v rôznych častiach juhovýchodnej Ázie. Pigmenty produkované hubou Monascus majú pozitívny vplyv na ľudské zdravie, a preto sa široko využívajú v potravinárskom a farmaceutickom priemysle. Medzi ich prospešné účinky patrí prevencia srdcovo-cievnych ochorení, protizápalové vlastnosti a protirakovinové účinky. Konkrétny druh huby Monascus dokáže za určitých podmienok produkovať sekundárne metabolity, vrátane pigmentov, citrinínu, monakolínu K a ďalších. Tieto sekundárne metabolity sa vyznačujú polyketidovou štruktúrou a biologickou aktivitou. Existujú tri hlavné páry polyketidových pigmentov produkovaných hubou Monascus, ktorých analógy sa líšia dĺžkou bočného reťazca: žlté (ankaflavín, monascín), oranžové (rubropunktatin, monaskorubrin) a červené (rubropunktamín, monaskorubramín). V našom výskume sme sa zameriavali na indukovanie stresu pomocou NaCl a peroxidu vodíka a na sledovanie produkcie sekundárnych metabolitov huby Monascus purpureus za stresových podmienok. Na tento výskum sme použili kmene M. purpureus DBM 4360, M. purpureus NBRC 4478 a M. purpureus NBRC 4482. Použili sme dva typy kultivácie, konkrétne kultiváciu na pevných a kvapalných médiách.

SARS‑CoV‑2 (z angl. Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2) způsobil značné pozdvižení ve světě kvůli vyvolané pandemii. Nyní jsou jedinými užívanými léčivy analogy nukleotidů (např. Remdesivir^®), které se dokáží inkorporovat do virové RNA a zastavit její replikaci. SARS-CoV-2 však disponuje neobvyklou exoribonukleasovou aktivitou, kterou využívá k opravě chyb během replikace, čímž může vznikat rezistence vůči zmíněným léčivům. Opravný mechanismus je proto předmětem studií v oblasti návrhu nových léčiv, jeho inhibice by mohla významně zvýšit účinnost již používaných léčiv, nebo být pro virus až letální. Samotná exoribonukleasa je tvořena nestrukturním proteinem nsp14 (z angl. non‑structural protein) nesoucím hlavní enzymovou aktivitu a nsp10, který působí jako kofaktor a násobně zvyšuje aktivitu. V rámci tohoto projektu jsme pro testování aktivity exoribonukleasy nejprve optimalizovali bakteriální produkci proteinů nsp14 a nsp10 a jejich následnou purifikaci pomocí série chromatografických metod. Poté jsme zavedli a optimalizovali metodu založenou na inkubaci exoribonukleasy s fluorescenčně značenou RNA s následnou elektroforetickou analýzou. Takto připravený systém může být využit pro studium opravného mechanismu SARS-CoV-2 i pro testování inhibitorů tohoto procesu.

V této práci jsou zkoumány způsoby detekce molekulárních mechanismů E. coli, uropatogenního kmene CCM 5172, zaměřené na produkci sekundárních metabolitů konkrétně sideroforů. V kontextu patogeneze E. coli jsou siderofory klíčovými molekulami, které umožňují získat železo z hostitelského prostředí pro svůj růst a šíření infekce. Profil sekretovaných sideroforů v závislosti na růstových fázích byl sledován pomocí metabolomické analýzy za použití kapalinové chromatografie s hmotnostním spektrometrem. Morfologická analýza kmene byla prováděna pomocí rastrovací elektronové mikroskopie. Hmotnostní spektrometrií byly detekovány tři produkované siderofory, konkrétně aerobaktin, enterobaktin a salmochelin. Vedle těchto hlavních sideroforů byly identifikovány i jejich degradační produkty, konkrétně lineární enterobactin, dimerní enterobaktin, DHBS a salmochelin S2, S5 a SX. Pomocí rastrovací elektronové mikroskopie byly charakterizovány morfologické vlastnosti kultury ve fázi agregovaných buněk. Dále bude vytvářen in vitro model tvorby biofilmu E. coli na mozkových endoteliálních buňkách (hBMEC) a přechodu patogenu přes endoteliální vrstvu tvořící primární hematoencefalickou bariéru mozku.

Mikrobiální kontaminace má každoročně znatelný ekonomický dopad na potravinářský průmysl a zároveň může představovat vážná zdravotní rizika. Mimo to představuje problém i ve zdravotnických zařízeních. Velkou překážkou při sterilaci potravin, zařízení či nástrojů představuje mikrobiální biofilm. Buňky biofilmu mají od volných planktonních buněk odlišný fenotyp, a jsou obaleny ochrannou vrstvou extracelulární matrix, díky čemuž lépe odolávají nepříznivým podmínkám. Tato práce zkoumá účinek netermálního plazmatu (NTP) na spory a biofilm čtyř vybraných vláknitých hub (Alternaria alternata, Fusarium graminearum, Aspergillus niger a Fusarium culmorum), které bývají kontaminanty jak v potravinářském průmyslu, tak v lékařských zařízeních. NTP ničí buňky zejména tvorbou reaktivních forem kyslíku a dusíku, dále vznikem UV záření a případně elektroporací. NTP bylo vysoce účinné na spory všech zkoumaných mikromycet a díky jeho efektivnímu působení na biofilm hub by bylo možné ho průmyslově využít jako dekontaminační nástroj.

Se zvyšující se rezistencí patogenních bakterií vůči antibiotikům roste motivace k vývoji nových terapeutických prostředků s antimikrobiálními účinky. Jedním ze současných přístupů jsou díky svým unikátním fyzikálně-chemickým vlastnostem stříbrné nanočástice (AgNPs). Předmětem této práce bylo nalezení vhodných podmínek syntézy AgNPs pomocí ligninu a jejich charakterizace. Byl sledován vliv vstupní koncentrace ligninu a vzájemný reakční poměr mezi Ag a ligninem. Analýza vzniklých AgNPs probíhala na základě dat naměřených pomocí UV-VIS spektrofotometrie, dynamického rozptylu světla, transmisní elektronové mikroskopie a stanovením zeta potenciálu. Jako vhodné podmínky syntézy byl vyhodnocen hmotnostní poměr Ag a ligninu 0,23 při vstupní koncentraci ligninu 10 g/L. Takto připravené AgNPS vykazují uniformní morfologii, náboj v rozmezí -40 až -30 mV a jejich jádro je tvořeno Ag⁰. Připravené AgNPs budou dále testovány z hlediska antimikrobiální aktivity vůči Pseudomonas aeruginosa.  

V dnešní době je nejčastějším způsobem výroby glycerolu transesterifikace tuků, kdy jako hlavní produkt vzniká bionafta a glycerol je až produkt vedlejší. Jelikož má glycerol širokou škálu využití v různých průmyslových odvětvích, může se stát, že v případě poklesu poptávky po bionaftě, nebude množství glycerolu dostačující. Alternativním způsobem výroby glycerolu je mikrobiální produkce. Osmofilní kvasinky jsou schopné produkovat glycerol jako tzv. osmoprotektant v případě, že jsou vystaveny vysokému osmotickému stresu. V této práci byly použity čtyři kmeny osmofilních kvasinek Saccharomyces cerevisiae, přičemž osmotický stres byl vyvolán kombinací vysoké koncentrace substrátu a chloridu sodného v médiu. Glycerol se vytváří jak za aerobních tak za anaerobních podmínek. Experimenty byly nejprve prováděny v baňkách, kdy byla hledána optimální koncentrace substrátu, a kultivaci v bioreaktorech, kdy byl testován vliv kyslíku při různém míchání a aeraci. Kmeny RED a P vykazovaly při vsádkové kultivaci v bioreaktoru podobné chování a zároveň dosahovaly nejvyšších hodnot koncentrace glycerolu – za podmínek: počáteční koncentrace glukosy 200 g/l, 50 g/l NaCl, aerace 1 – 1,5 VVM a míchání 400 – 600 rpm až 4 % glycerolu v médiu.