Reaktivní formy kyslíku v biologických systémech
Studujeme původ radikálových a neradikálních reaktivních forem kyslíku (ROS) v rostlinných a živočišných buňkách. Zaměřujeme se na mechanismus a místo vzniku ROS, zachycování ROS enzymatickými a neenzymatickými antioxidanty a na zkoumání škodlivých účinků ROS na lipidy (lipidová peroxidace) a proteiny (oxidace proteinů).
Členové týmu: Phaniendra Alugoju, Anusha Naga Venkata Anthikapalli, Shailja Bansal, Renu Kushwaha, Vendula Paculová, Pavel Pospíšil (vedoucí), Ankush Prasad, Marek Rác, Richa Sharma, Dipti Sonkar
Molekulární a buněčná farmakologie
Hlavním výzkumným cílem naší skupiny je prohloubit znalosti a porozumění mechanismům biologického (protinádorového a antibiotického) účinku metalofarmak a využít tyto rozšířené znalosti k vývoji nových tříd metalofarmak se skutečně novými mechanismy působení a novými spektry biomedicínské aktivity.
Členové týmu: Petra Andršová, Michal Berecka, Viktor Brabec (vedoucí), Jana Kašpárková, Hana Kostruhunová, Tereza Kumrová, Vojtěch Novohradský, Jitka Prachařová
Struktura a funkce proteinových komplexů
Náš výzkum je zaměřen na izolaci a strukturní a funkční charakterizaci proteinových komplexů pomocí jednočásticové (kryo) elektronové mikroskopie, elektronové tomografie a analýzy obrazu. Zaměřujeme naši pozornost hlavně na proteinové superkomplexy zapojené do fotosyntézy v široké škále organismů od sinic, rozsivek, hnědých a zelených řas až po suchozemské rostliny.
Členové týmu: Gabriela Častulíková, Dominika Čmielová, Vojtěch Chýlek, Petr Ilík, Roman Kouřil (vedoucí), Monika Opatíková, Marieh Salimi, Václav Svoboda, Tereza Vánská
Biofyzikální aspekty fyziologie rostlin
Studujeme i) změny ve fungování rostlin vyvolané stresem a stárnutím pomocí měření fluorescence chlorofylu in vivo, stavu vody v rostlinách, optických vlastností listů a stability buněčné membrány, ii) elektrické signály a jejich fyziologické reakce u masožravých rostlin a Arabidopsis thaliana a iii) různé aspekty fotosyntézy a její regulace a to i pomocí matematického modelování.
Členové týmu: David Fuente Herraiz, Martin Hřivňacký, Zuzana Kučerová, Dušan Lazár (vedoucí), Jan Nauš, Ladislav Nedbal, Barbora Nosková, Andrej Pavlovič, Martina Špundová
V rámci studia regulací fotosyntézy rozvíjíme (Lazár, Nedbal, Fuente) metodiku tzv. vynucených oscilací, kdy rostlinu osvětlujeme světlem (vstupní signál), jehož intenzita se mění jako funkce sinus a sledujeme odezvu rostliny (výstupní signál), např. měřením fluorescence chlorofylu, nebo jiných signálů odrážejících funkci fotosyntézy (I830, P515). Výstupní signál vynuceně netlumeně osciluje a díky nelinearitě fotosynteických reakcí výstupní oscilace nejsou jednoduchý sinus. Při vhodné periodě (frekvenci) vstupního signálu lze dosáhnout resonance (= naladění se) s daným existujícím regulačním mechanismem, což se projeví v parametrech výstupního signálu. Změnou periody (frekvence) vstupního signálu pak odhalujeme/studujeme jednotlivé regulační mechanismy fotosyntézy. Důležitost tohoto přístupu také souvisí s tím, že rostliny jsou běžně v přírodě vystavené fluktujícímu světlu (pohyb listů a celé rostliny způsobený větrem, pohyb mraků, atd.), kdy je potřeba opakované regulace fotosyntetickcýh procesů, na rozdíl od osvětlení rostliny světlem o konstantní intenzitě při dosud standardních laboratorních měřeních.
Poznání regulačních mechanismů fotosyntézy a jejich frekvenčních závislosti by mohlo při vhodném osvětlení vést k větší efektivitě fotosyntézy a potažmo k větší produktivitě rostlin.
Tuto problematiku řešíme v rámci grantu od European Innovation Council programu Horizon Europe s akronymem DREAM. a výsledky na toto téma jsme publikovali v renomovaných časopisech Plant Physiology, Journal of Experimental Botany, New Phytologist, Plant, Cell and Environment, Plant Physiology and Biochemistry a Physiologia Plantarum.
Ukázka výsledků je na obrázku níže, který zobrazuje průběh výstupních signálů (Chl fluorescence, I830, P515) v závislosti na periodě T vstupního sinusového signálu (incident light).
