Výzkum je zaměřen na biologické účinky přírodních a syntetických látek ve vztahu k buněčnému stresu, stárnutí a onemocněním souvisejícím s věkem. Účinky vybraných látek, včetně fytohormonů, studujeme na primárních lidských buněčných kulturách a modelovém organismu Caenorhabditis elegans. Zaměřujeme se mimo jiné na procesy související s neurodegenerativními onemocněními, poruchami spánku a stárnutím kůže.

V oblasti dermatologie a kosmetického výzkumu vyhledáváme látky schopné ovlivňovat pigmentaci kůže a diferenciaci keratinocytů, například v souvislosti s psoriázou. Zabýváme se také možnostmi zlepšení průniku biologicky aktivních látek do hlubších vrstev kůže.

Další oblastí je vyhledávání nových látek účinných proti parazitickým hlísticím, včetně druhů napadajících rostlin. Při tomto výzkumu využíváme modelový organismus C. elegans i experimentální systémy zaměřené na parazitické druhy.

Významnou součástí výzkumu je rovněž studium želvušek (Tardigrada), zahrnující vyhledávání, izolaci a charakterizaci nových druhů, vývoj a optimalizaci kultivačních postupů a zakládání laboratorních kmenů. Na těchto modelech zkoumáme mimo jiné mechanismy odolnosti vůči ionizujícímu záření.

Členové týmu: Jiří Voller, Alena Kadlecová, Václav Mik, Dominika Trofimenková

Výzkum skupiny je zaměřen na vyhledávání a charakterizaci biologicky aktivních metabolitů a biomarkerů v rostlinách, houbách, bakteriích a dalších organismech. Přírodní produkty představují významný zdroj chemicky rozmanitých sloučenin, které mohou být využity přímo jako biologicky aktivní látky nebo sloužit jako výchozí struktury pro vývoj nových léčiv a dalších bioaktivních molekul. Zabýváme se jejich izolací, identifikací chemické struktury a hodnocením biologických účinků.

Významnou součástí našeho výzkumu je vývoj metabolomických metod a specializovaného softwaru pro zpracování a analýzu hmotnostně spektrometrických dat, zejména získaných metodou LC-QTOF-MS. Vyvíjíme výpočetní nástroje pro detekci, zpracování, porovnávání a interpretaci metabolomických profilů, které usnadňují identifikaci metabolitů a hledání souvislostí mezi chemickým složením biologických vzorků a jejich vlastnostmi. Tyto přístupy využíváme mimo jiné v korelační metabolomice při vyhledávání sloučenin odpovědných za pozorované biologické účinky.

Ve spolupráci s dalšími výzkumnými skupinami vyhledáváme a charakterizujeme látky s protizánětlivými, antioxidačními, antiproliferačními, antimikrobiálními a antihelmintickými účinky. Studujeme jejich působení na vybrané buněčné procesy, například proliferaci, apoptózu a angiogenezi. Získané poznatky přispívají k pochopení mechanismů účinku přírodních látek a k identifikaci sloučenin s potenciálním využitím v medicíně a biotechnologiích.

Samostatnou oblastí výzkumu je studium vlivu nízkomolekulárních metabolitů na růst, vývoj a reprodukci rostlin. Zaměřujeme se na identifikaci látek ovlivňujících fyziologické procesy a obranné mechanismy rostlin a na objasňování jejich biologických účinků. Výsledky mohou nacházet uplatnění při vývoji nových přístupů k regulaci růstu rostlin, zvyšování jejich odolnosti a ochraně zemědělských plodin.

Členové týmu: Jiří Grúz, Andrea Kosinová, Amálie Mikulková

Výzkum skupiny je zaměřen na návrh, syntézu a biologickou charakterizaci nízkomolekulárních látek ovlivňujících funkci proteinů významných pro regulaci buněčných procesů a vznik lidských onemocnění. Zvláštní pozornost věnujeme proteinovým kinázám, které se podílejí na regulaci buněčného cyklu, proliferace, diferenciace a přežívání buněk a představují důležité molekulární cíle při vývoji protinádorových léčiv.

Ve spolupráci s odborníky na medicinální chemii vyvíjíme nové inhibitory vybraných proteinových kináz a studujeme vztahy mezi jejich chemickou strukturou, biologickou aktivitou a selektivitou. K charakterizaci látek využíváme biochemické a buněčné testy, analýzu signálních drah a metody umožňující sledovat interakce sloučenin s cílovými proteiny. Zaměřujeme se také na mechanismy rezistence vůči cílené léčbě a možnosti jejich překonávání.

Další významnou oblastí je cílená degradace proteinů, která představuje alternativu ke klasické inhibici jejich enzymové aktivity. Zabýváme se vývojem a charakterizací bifunkčních degraderů (PROTAC) a molekulárních lepidel, které umožňují navodit selektivní odstranění cílových proteinů prostřednictvím buněčného systému ubikvitin–proteazom. Studujeme jejich mechanismy účinku, selektivitu a schopnost ovlivňovat buněčné procesy prostřednictvím degradace vybraných proteinů.

Výzkum propojuje medicinální chemii, molekulární a buněčnou biologii, biochemii a strukturní biologii. Experimentální poznatky o vazbě sloučenin na cílové proteiny a jejich biologických účincích využíváme při optimalizaci chemických struktur a vývoji nových látek s potenciálním terapeutickým využitím.

Členové týmu: Vladimír Kryštof, Eva Řezníčková, Radek Jorda, Tomáš Gucký, Václav Mik, Miroslav Peřina, Veronika Vojáčková, Petra Krňávková

Skupina se dlouhodobě zabývá studiem funkce proteinů in vitro a in vivo, jejich strukturou a vazebnými interakcemi s ligandy (metabolity). Výzkum je zaměřen na dva hlavní tematické okruhy:

Prvním okruhem je nadrodina rostlinných a lidských aldehyddehydrogenas (ALDHs), které oxidují biogenní a xenobiotické aldehydy pomocí NAD(P)⁺. Aldehydy jsou velmi reaktivní sloučeniny a jsou generovány během metabolismu sacharidů, vitamínů, biogenních aminů, aminokyselin, steroidů a lipidů. ALDH jsou obecně považovány za detoxifikační enzymy tím, že se účastní adaptivní odpovědi na abiotický stres a aldehydy eliminují. V průběhu posledních deseti let jsme charakterizovali rostlinné rodiny ALDH2 (PDB ID: 4PXL, 4PZ2), ALDH7 (PDB ID: 4PXN), ALDH10 (PDB ID: 3IWK, 3IWJ, 4I8P, 4I9B, 4IQ8), ALDH12 (PDB ID: 6D97), a ALDH21 (PDB ID: 5MZ5, 5N5S, 5MZ8) a lidské ALDH7 a ALDH9 (PDB ID: 6QAK, 6QAO, 6QAP).

Druhým okruhem jsou enzymy a proteiny účastnící se metabolismu a percepce rostlinných hormonů cytokininů, které regulují základní rostlinné procesy včetně buněčného dělení, vývoj meristémů, stonku, kořene, semen a senescenci. Jde o rodiny cytokininoxidas/dehydrogenas (CKO/CKX, PDB ID: 4O95, 3S1C, 3S1D, 3S1E, 3S1F, 4MLA, 4ML8, 4OAL, 3KJM, 2QKN, 2QPM, 5HQX, 5HMR, 6YAO, 6YAQ, 6YAP), nukleosid-N-ribohydrolas (NRH, PDB ID: 4KPN, 4KPO), adenosinkinas (ADK), adeninfosforibosyltransferas (APRT) a histidinkinasových receptorů obsahujících CHASE doménu. Modulace hladin cytokininů, skrze tyto enzymy, představuje možnost zlepšení některých vlastností zemědělských plodin (např. výnos nebo odolnost vůči abiotickému stresu) v budoucnu.

Výzkum zahrnuje techniky heterologní exprese genu kódujícího studovaný protein v E. coli, kvasinkách nebo Arabidopsis thaliana, přípravu overexpressorových či knockout linií v mechu Physcomitrella patens ve spolupráci s pracovištěm na Univerzitě v Hamburku (Dr. Klaus von Schwartzenberg) či RTG krystalografie ve spolupráci s pracovišti na IJPB INRA Versailles (Dr. Pierre Briozzo) a na I2BC Univerzitě Paris-Saclay (Dr. Solange Moréra). U enzymů jsou analyzovány kinetické parametry substrátů a inhibitorů; vazebné parametry mezi proteinem a ligandem jsou studovány pomocí termoforézy v malém měřítku (MST). Další techniky představují metody qPCR, za účelem sledování změn v expresi genů, místně-řízenou mutagenezi spojenou se studiem vazebného/aktivního místa proteinů, nanodiferenciální skenovací fluorometrii (nanoDSF) spojenou se studiem stability proteinů, a CD spektrometrii, jež slouží ke studiu sekundárních struktur.

Členové týmu: David Kopečný, Martina Kopečná, Jakub Bělíček