Diplomové práce

Aktuální nabídku prací můžete najít také v SISu. v oboru “Biofyzika a chemická fyzika (FBCHF)”

SERS senzorika biologicky významných molekul – Doc. RNDr. Marek Procházka, Dr.
	Adsorpce molekul na kovové (především stříbrné a zlaté) nanostruktury vede k výraznému zesílení řady optických procesů, jako je například Ramanův rozptyl (povrchem zesílený Ramanův rozptyl – SERS). SERS se díky tomu stal extrémně citlivou metodou používané ke studiu biomolekul za velmi nízkých koncentrací. Cílem této práce je otestovat vybrané nanosubstráty připravované na spolupracujícím pracovišti (Katedra makromolekulární fyziky MFF UK) pomocí různých technik (imobilizace, naprašování, glancing angle deposition - GLAD) pro spektroskopii SERS. Reprodukovatelnost a citlivost kovových nanosubstrátů bude testována pomocí standardních molekul (např. metylenová modř) a poté pomocí vybraných biomolekul (porfyriny, aminokyseliny, proteiny, složky nukleových kyselin, malé biomolekuly). Více informací...
Ramanova spektroskopie kapkově nanášených povlaků biologicky významných molekul – RNDr. Eva Kočišová, PhD.
	Ramanova spektroskopie kapkově nanášených povlaků (DCDR – drop coating Raman spectroscopy) představuje zajímavou variantu ideální pro vzorky s nízkou koncentrací a v minimálním množství. Spočívá v nakápnutí malého objemu vzorku – kapky o cca 2 mikrolitrech – na speciální hydrofobní povrch a po jeho vyschnutí umožňuje měření kvalitních Ramanových spekter. Ke zkoncentrování vzorku dochází v důsledku kombinace vlastností jak hydrofobního povrchu, tak i rozměrových a nábojových charakteristik molekul ve vzorku, a to buď v obvodovém prstýnku kapky (tzv. efekt kávového kroužku) nebo v povlaku minimálních rozměrů (v průměru cca 150 mikrometrů). DCDR metoda byla doposud využita pro vzorky aminokyselin, proteinů, proteinových směsí, lipidů, kyseliny hyaluronové, atd. Ve spolupráci s Oddělením makromolekulární fyziky MFF UK jsou navrhovány a připravovány DCDR povrchy na bázi polymerních vrstev, případně jejich kombinace s kovovými nanočásticemi. Cílem práce bude studium vlivu různé hydrofobicity připravených povrchů na proces zasychání nanesené kapky vybraných vzorků (lipidy, proteiny, malé biologicky významné látky) a následně na možnosti získání Ramanova spektra z co nejnižších výchozích koncentrací.
Počítačové modelování membránových proteinů – RNDr. Ivan Barvík Jr., PhD.
	Více než polovina současných léků cílí na tzv. membránové proteiny, jejichž struktura na atomární úrovni byla až donedávna neznámá. To bránilo racionálnímu designu nových léků či optimalizaci vlastností těch stávajících. Průlomové pokroky, k nimž v posledních pěti letech došlo v rentgenové krystalografii či elektronové mikroskopii, však vedly k tomu, že rozřešené struktury membránových proteinů v tzv. proteinové databance přibývají závratným tempem. Předmětem našeho zájmu jsou zejména tzv. GPC receptory (cíl cca. 1/3 současných léků) a TRP iontové kanály (potenciální cíl nových analgetik). V rámci projektu bude prostřednictvím tzv. molekulárně-dynamických simulací zkoumána struktura a dynamika vybraného membránového proteinu ukotveného v buněčné membráně a obklopeného vodní obálkou a jeho interakce s různými ligandy. Výpočty budou realizovány v superpočítačovém MetaCentru.
Počítačové modelování komplexů nukleových kyselin a proteinů – RNDr. Ivan Barvík Jr., PhD.
	Prostřednictvím chemicky modifikovaných nukleových kyselin je možné terapeuticky zasahovat do procesu exprese genetické informace. Chemicky modifikované stavební kameny nukleových kyselin mohou inhibovat virové polymerázy a zabraňovat kopírování virové genetické informace. Chemicky modifikovaná vlákna nukleových kyselin pak mohou vytvářet dvoušroubovicovité komplexy s mRNA a inhibovat proces tzv. translace genetické informace vedoucí k syntéze proteinů. Někdy mohou analoga nukleových kyselin dokonce stimulovat štípání cílové mRNA prostřednictvím enzymů RNase H či Argonaute. Od roku 2012 je známé, že chemicky modifikované nukleové kyseliny mohou stimulovat i editaci DNA enzymem CRISPR-Cas9. V rámci projektu bude zkoumána struktura a dynamika vybraného komplexu nukleové kyseliny a proteinu obklopeného vodní obálkou. Molekulárně-dynamické simulace budou realizovány v superpočítačovém MetaCentru.
Vibrační spektroskopie farmakologicky významných molekul: Studium L-DOPA a jeho deuterovaných derivátů – RNDr. Václav Profant
	Aminokyselina dihydroxyfenylalanin (L-DOPA, levodopa) je prekurzor neurotransmiteru dopaminu využívaný pro léčbu Parkinsonovy nemoci. L-DOPA je na rozdíl od samotného dopaminu schopen pronikat přes hemoencefalickou bariéru a v mozku je pak dekarboxylován na dopamin. L-DOPA má však velmi krátký biologický poločas (doba, za kterou dojde k odbourání ½ látky) a do mozku se tak dostane jen 1-3% z podaného množství. Nedávné výzkumy prokázaly, že deuterované deriváty L-DOPA lépe odolávají enzymatickému štěpení a mají tak lepší terapeutický účinek. Náplní diplomové práce bude studium vibračních spekter L-DOPA a jeho deuterovaných analogů na základě kombinace experimentu a teoretických simulací se zahrnutím vlivu explicitního rozpouštědla.
Studium isotopicky značených látek v živých buňkách pomocí Ramanovy mikroskopie – Doc. RNDr. Peter Mojzeš, CSc.
	Sloučeniny značené stabilními isotopy biogenních prvků (¹³C, ¹⁵N, ¹⁸O, ²H) se používají při sledování toku živin a metabolických drah v různých organizmech. Při studiu in situ na jednobuněčné úrovni se v poslední době dobře uplatňuje Ramanova mikroskopie. Jedná se o poměrně málo prozkoumanou oblast, zejména u fotosyntetických organizmů. Předmětem diplomové práce bude detekce isotopických značených sloučenin a sledování jejich metabolitů v živých buňkách, zejména jednobuněčných řasách. Potřebné experimentální vybavení a metodika jsou k dispozici a problematiku momentálně řešíme v rámci grantu GAČR. Úkolem diplomanta bude experimentální práce, měření micro-RS spekter buněk, jejich zpracování a interpretace.
Vliv těžké vody na chemické složení mikroskopických řas. Studium pomocí Ramanovy mikroskopie – Doc. RNDr. Peter Mojzeš, CSc.
	Těžká voda (D₂O) ve větším zastoupení je pro mikroorganizmy toxická. Přesto byly nalezené mikroskopické řasy schopné fotosyntézy i v médiích obsahujících vysoký podíl D₂O. Tyto řasy by mohly produkovat deuterované biomolekuly, které jsou zajímavé pro biomedicínské aplikace. Sledování biosyntézy deuterovaných látek in situ v živých buňkách je obtížné. Díky vysoké citlivosti vibračních spekter na izotopickou záměnu H/D by potřebné informace mohla poskytnout Ramanova mikroskopie. Experimentální vybavení a metodika jsou k dispozici. Problematika bude řešena ve spolupráci s MBÚ AV ČR v rámci společného grantu GAČR. Náplní diplomové práce bude studium biosyntézy deuterovaných biomolekul v různých kmenech mikroskopických řas.
Stabilizace paralelních kvadruplexů telomerních sekvencí DNA – Doc. RNDr. Peter Mojzeš, CSc.
	Guaninové kvadruplexy jsou nekanonické čtyřzávitnicové struktury, které vznikají za určitých podmínek v původně jednovláknových oblastech telomerové DNA bohatých na guanin. Vyznačují se vysokým polymorfizmem v závislosti na počtu a orientaci vláken, bázové sekvenci, koncentraci a typu přítomných kationtů, koncentraci DNA, teplotě, pH a termální historii. Guaninové kvadruplexy jsou široce studovány zejména s ohledem na jejich biologické funkce a využití v nanotechnologiích. Předmětem diplomové práce bude studium formování a stability paralelních kvadruplexů telomerních sekvencí. Práce je s přístrojově, metodicky a materiálově zajištěna.