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, Shailja Bansal, Renu Kushwaha, Vendula Paculová, Pavel Pospíšil (vedoucí), Ankush Prasad, Marek Rác, 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, 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, Petr Ilík, Roman Kouřil (vedoucí), Monika Opatíková, 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) 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 bežně 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 závislosi by mohlo při vhodném osvětlení vést k větší efektivitě fotosyntézy a potažmo k větší produktivitě rostlin.
První výsledky na toto téma jsme publikovali v renomovaných časopisech Plant Physiology, Journal of Experimental Botany, New Phytologist, Plant, Cell and Environment a Plant Physiology and Biochemistry a tuto problematiku řešíme i v rámci grantu od European Innovation Council programu Horizon Europe s akronymem DREAM.
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).
