Témy bakalárskych prác

1. Rastlinné systémy in vitro ako trvalo udržateľný zdroj sekundárnych metabolitov

Školiteľ: RNDr. Šarlota Kaňuková (sarlota.kanukova@ucm.sk)

Školiace pracovisko: Katedra biotechnológií FPV UCM v Trnave

Anotácia: Pri rastúcom dopyte spotrebiteľov po bezpečných prírodných produktoch (nakoľko syntetické sú považované za potenciálne toxické) sa zvyšuje záujem o rastlinné metabolity pochádzajúcich z in vitro kultúr. Technológia bunkových kultúr prináša nové možnosti rýchleho, lacnejšieho, stabilného a ekologického zdroja špecifických fytochemikálií aplikovateľných vo farmácií, potravinárstve, ale aj kozmetike. Alkaloidy patria medzi najdôležitejšie sekundárne metabolity, o ktorých je známe, že zohrávajú dôležitú úlohu pri rozličných farmaceutických aplikáciách, čo v posledných rokoch vedie k ich zvýšenému komerčnému záujmu. Nediferencované bunkové kultúry, akými sú kalusové a suspenzné kultúry, sú zaradzované medzi najviac študované techniky pri produkcii alkaloidov. Taktiež sem patria aj techniky kultivácie a transformácie ,,hairy root,, kultúr, nakoľko zabezpečujú geneticky stabilnejšiu produkciu metabolitov. Cieľom bakalárskej práce bude pripraviť literárny prehľad zameraný na technológie pletivových kultúr využívaných pri produkcii alkaloidov v uzatvorených systémoch in vitro.

2. Využitie editovania genómov v terapii ľudských genetických ochorení

Školiteľ: Mgr. Dominika Vešelényiová, PhD. (dominika.veselenyiova@ucm.sk)

Školiace pracovisko: Katedra biológie FPV UCM v Trnave

Anotácia: Genetické ochorenia postihujú pomerne veľkú časť ľudskej populácie. Molekulárne mechanizmy vzniku týchto ochorení, ako aj stratégie ich terapie sú predmetom intenzívneho výskumu. S pokrokom metód molekulárnej biológie sa dnes darí vyvíjať nové terapeutické stratégie pre tieto ochorenia, medzi iným aj s využitím metód editovania ľudského genómu.

Ciele práce:

• Podať prehľad o súčasnom stave problematiky v oblasti editovania ľudského genómu a popísať molekulárno-biologické princípy týchto metód.
• Popísať príklady ľudských genetických ochorení u ktorých editovanie genómu predstavuje potenciálnu terapeutickú stratégiu.
• Podať prehľad o prebiehajúcich predklinických a klinických štúdiách, ktoré využívajú metódy editovania genómu.
• Diskutovať výhody a nevýhody editovania ľudského genómu a jeho etické aspekty.

3. Endogénne vírusové elementy (EVE) z hľadiska výskytu a významu u rastlín

Školiteľ: Mgr. Peter Alaxin (peter.alaxin@ucm.sk, alaxin1@ucm.sk)

Školiace pracovisko: Katedra biológie FPV UCM

Anotácia: Endogénne vírusové elementy (endogenous viral element – EVE) predstavujú sekvencie vírusovej genetickej informácie, ktoré sú integrované do jadrovej chromozomálnej DNA hostiteľských organizmov, čím sa stavajú súčasťou ich genómu. Takéto sekvencie zostávajú ako „čierni pasažieri“ prenášané a zachovávané prostredníctvom delenia eukaryotických buniek, no nie vždy sa však správajú iba ako tichí spoločníci. U živočíchov môžeme pozorovať ich vplyv aj z evolučného hľadiska, pričom sa nejedná o prehliadnuteľné následky takejto genetickej inváznej nákazy. Príkladom môže byť enzým zvaný alkohol dehydrogenáza zabezpečujúci toleranciu voči alkoholu u ľudí, ktorý má pôvod práve v inzercii retrovírusu do našej DNA. Retrovírusom, resp. ich endogénnym elementom, môžeme rovnako vďačiť aj za fakt, že sa ako cicavce vyvíjame vo vnútri tiel našich matiek prostredníctvom placenty (proteín syncytín). EVE však nájdeme ako súčasť genetického materiálu aj u rastlín vplyvom infekcie rastlinnými vírusmi. Nakoľko sa jedná predovšetkým o archaické sekvencie, ani u rastlín nebude ich dopad a prínos v evolúcii zanedbateľný, a to najmä z dôvodu, že sa vzťah medzi hostiteľom a jeho patogénom začal vyvíjať už pravdepodobne od začiatku existencie ako rastlín, tak aj vírusov. Rastlinné EVE nám tak môžu poskytnúť, ako paleontologické pozostatky ukryté vo vrstvách genetického materiálu, cenné informácie aj o evolúcii samotných rastlinných vírusov (tzv. paleovirológia) – častokrát oveľa presnejšie, ako by prinieslo štúdium súčasných druhov vírusov.

Cieľom bakalárskej práce bude najprv zhrnúť najnovšie poznatky o endogénnych vírusových elementoch z dostupných literárnych zdrojov. Následne bude potrebné sa zamerať na ich výskyt u rastlín a dané informácie zhrnúť do uceleného prehľadu. A nakoniec priblížiť význam a dopad existencie EVE z hľadiska evolúcie rastlín, s potenciálom zhodnotiť prínos ich štúdia pre oblasť rastlinnej virológie.

Kľúčové slová: endogénny vírusový element, retrovírus, genóm, paleovirológia, rastlinná virológia

4. Adaptácia fototrofných mikroorganizmov na ťažké kovy v prostredí z proteomického pohľadu 

Školiteľ: doc. RNDr. Ľubica Uváčková, PhD. (lubica.uvackova@ucm.sk)

Školiace pracovisko: Katedra biológie FPV UCM

Anotácia: Ťažké kovy predstavujú svojimi toxickými účinkami globálnu ekologickú hrozbu na vodný a suchozemský život. Efektívna sanácia ťažkých kovov z prostredia môže pomôcť obnoviť úrodnosť pôdy a ekologickú vitalitu. Fototrofné mikroorganizmy vďaka svojej adaptácii na ťažké kovy v prostredí predstavujú potenciálnu možnosť bioremediácie úpravou svojho metabolizmu, napr. indukciou detoxikačných enzýmov. Pochopenie fyziologických reakcií a regulovanie adaptácie na ťažké kovy na molekulovej úrovni poskytuje možnosť objaviť potenciálne gény a proteíny, ktoré zohrávajú kľúčovú úlohu vo vylepšení procesu adaptácie a poprípade bioremediácie.

5. Využitie metódy CRISPR – Cas9 pri úpravách genómov eukaryotických mikroorganizmov v kontexte vedy i praxe

Školiteľ: Mgr. Andrej Jedlička (andrej.jedlicka@ucm.sk)

Školiace pracovisko: Katedra biológie FPV UCM

Anotácia: Úpravy genómov eukaryotických mikroorganizmov by mohli znamenať prelom pre molekulárne šľachtenie biotechnologicky využiteľných zástupcov skupiny protista. Pred príchodom metódy CRISPR – Cas9 sa jadrové genómy väčšiny eukaryotických mikroorganizmov považovali za neupraviteľné, keďže využitie restrikčných endonukleáz, teda enzýmov, ktoré sa používajú na úpravu genetickej informácie pri baktériách, nebolo pri eukaryotických mikroorganizmoch možné. Práve metóda CRISPR – Cas9, ktorá predstavuje jednoduchý a efektívny systém na editovanie DNA, znamenala prelom v možnostiach úprav genómov jednobunkových eukaryotických mikroorganizmov.

Cieľom bakalárskej práce je:

• Popísať a porovnať jednotlivé metódy, ktoré sa využívajú na úpravy genómov;
• Vytypovať vhodných kandidátov z eukaryotických mikroorganizmov, u ktorých by úpravy ich genómov prostredníctvom metódy CRISPR – Cas9 mohli priniesť potenciálne vylepšenie ich biotechnologického využitia;
• Vytypovať protokoly metódy CRISPR – Cas9, ktoré by boli využiteľné a prospešné pri úpravách genómu E. gracilis, teda organizmu primárneho záujmu nášho laboratória.

6. Nadobúdanie a strácanie organel v priebehu evolúcie a ontogenézy eukaryotických buniek

Školiteľ: prof. RNDr. Juraj Krajčovič, CSc. (juraj.krajcovic@ucm.sk)

Školiace pracovisko: Katedra biológie FPV UCM

Anotácia: Cieľom bakalárskej práce je:

• Spracovať prehľad súčasného stavu názorov o pôvode a evolúcii eukaryotických buniek vo svetle najnovších poznatkov molekulárnej biológie a genetiky;
• Zmapovať prínos genomiky, proteomiky, resp. metabolomiky pre objasnenie mechanizmov nadobúdania a strácania organel v priebehu evolúcie a ontogenézy eukaryotických buniek s akcentom na mitochondrie a chloroplasty;
• Zamyslenie sa nad perspektívami ďalšieho výskumu tejto problematiky a posúdenie spektra použiteľných metód a ich limitov.

7. Identifikácia a charakterizácia vírusových patogénov viniča hroznorodého v ére sekvenovania novej generácie

Školiteľ: Ing, Miroslav Glasa, DrSc.  (miroslav.glasa@ucm.sk)

Školiace pracovisko: Katedra biológie FPV UCM

Anotácia: Cieľom práce je zosumarizovať súčasné poznatky o vírusových patogénoch viniča, z ktorých značná časť bola identifikovaná iba nedávno využitím progresívnych techník masívneho paralelného sekvenovania. Získa sa prehľad o ich taxonomickom zatriedení, vlastnostiach genómu a z dostupnej literatúry sa zhodnotí ich epidemiologický potenciál a škodlivosť.

8. Škrob-viažuce domény ako rodiny CBM v CAZy systéme klasifikácie enzýmov aktívnych voči sacharidom

Školiteľ: Prof. Ing. Štefan Janeček, DrSc. (stefan.janecek@ucm.sk)

Školiace pracovisko: Katedra biológie FPV UCM

Anotácia: Hlavným cieľom bakalárskej práce je spracovať literárny prehľad o histórii, sekvenciách, štruktúrach a evolúcii škrob-viažucich domén amylolytických enzýmov, ktoré tvoria súčasť klasifikácie enzýmov aktívnych voči sacharidom, tzv. CAZy databázy (Carbohydrate Active enZymes; http://www.cazy.org/). V súčasnosti sú klasifikované do 15 tzv. CBM rodín (Carbohydrate-Binding Module): CBM20, 21, 25, 26, 34, 41, 45, 48, 53, 58, 68, 69, 74, 82 a 83. Sú to väzbové (nekatalytické) domény, ktoré umožňujú najmä mikrobiálnym a rastlinným amylolytickým enzýmom viazať a následne degradovať surový (t.j. tepelne neupravený) škrob, ako aj glykogén a ďalšie príbuzné alfa-glukány. Tieto domény sa nachádzajú aj v sekvenciách neamylolytických enzýmov a proteínov živočíšneho pôvodu, napr. ľudská glukánfosfatáza laforín, defekty v ktorej vedú k tzv. Laforovmu typu epilepsie.

Kľúčové slová: škrob-viažuce domény; amylolytické enzýmy; CAZy databáza; sekvenčno-štruktúrne vzťahy; evolúcia proteínov.

9. Využitie databázy prírodných látok „LOTUS“ na hľadanie podobných derivátov látok s antibakteriálnym účinkom z kategórií chinolínov a chinolíndiónov

Školiteľ: doc. Ing. Tibor Maliar, PhD. (tibor.maliar@ucm.sk)

Školiace pracovisko: Katedra biológie FPV UCM

Anotácia: Cieľom bakalárskej práce je:

• Spracovať prehľad súčasného stavu názorov o pôvode a evolúcii eukaryotických buniek vo svetle najnovších poznatkov molekulárnej biológie a genetiky;
• Zmapovať prínos genomiky, proteomiky, resp. metabolomiky pre objasnenie mechanizmov nadobúdania a strácania organel v priebehu evolúcie a ontogenézy eukaryotických buniek s akcentom na mitochondrie a chloroplasty;
• Zamyslenie sa nad perspektívami ďalšieho výskumu tejto problematiky a posúdenie spektra použiteľných metód a ich limitov.

10. Využitie databázy Scifinder na hľadanie antibakteriálne účinných látok z prírodných (rastlinných) zdrojov.

Školiteľ: doc. Ing. Tibor Maliar, PhD. (tibor.maliar@ucm.sk)

Školiace pracovisko: Katedra biológie FPV UCM

Anotácia: Jedným z trendov súčasného výskumu je hľadanie prírodných látok ako perspektívnych liečiv a v súvislosti s pandémiou COVID – 19 aj látok s antibakteriálnym účinkom. Pre tento účel je možné využiť sofistikované nástroje bio-informatiky a v špecializovanej databáze  CAS SciFinder nájsť antibakteriálne účinné látky, či už syntetického, alebo prírodného pôvodu, viacerými modulmi vyhľadávania. Nakoľko sa jedná o komerčnú databázu, kde FPV má prístup od apríla 2022 je táto databáza pravdepodobne nie obecne známa, eventuálne málo používaná vo výskume na FPV,  bude predmetom práce spracovanie základného literárneho prehľadu kategórií antibakteriálne účinných látok. Práca je rýchla, bude realizovaná na úrovni in silico a vyžaduje len dostupný PC  s prístupom na internet. Jej pochopenie a inkorporácia do výskumu však ponúka výrazný progres.

11. Vplyv extrahovadiel na biologické účinky rastlinných extraktov

Školiteľ: Ing. Eva Ürgeová, PhD. (eva.urgeova@ucm.sk)

Školiace pracovisko: Katedra biológie FPV UCM

Anotácia: Podľa Svetovej zdravotníckej organizácie (WHO) existuje takmer 20 000 liečivých rastlín. Pre narastajúcu rezistenciu sa dnes ľudia obracajú na prírodné liečivá a extrakty, ktoré majú podobné účinky ako antibiotiká. Prvotným krokom na využitie biologicky aktívnej zlúčeniny z rastlinných zdrojov je jej získanie, extrakcia. Existuje mnoho techník na extrakciu materiálu napr. Soxhletom, macerácia, extrakcia superkritickou tekutinou, extrakcia pomocou ultrazvuku, perkolácia, macerácia, exktrakcia za pomoci enzýmov, refluxná extrakcia, mikrovlnná extrakcia a iné. V procesoch extrakcie sa využívajú rôzne extrahovadlá, na získanie účinných látok z rastlinných matríc sa často používajú rôzne rozpúšťadlá. Voľba rozpúšťadla závisí od typu a časti rastliny, ktorá sa má extrahovať, a tiež povahy bioaktívnych zlúčenín v nej. Práve voľba použitého rozpúšťadla ovplyvňuje, aké látky sa do extraktu vylúhujú a teda aj biologické účinky extraktu.

Práca bude zameraná na získanie poznatkov, ako použité rozpúšťadlo ovplyvní extrakciu látok z rastlinnej matrice a následne biologické účinky týchto extraktov. 

12. Hospodársky dôležité a novo sa objavujúce vírusové patogény červených kôstkovín

Školiteľ: RNDr. Michaela Mrkvová, PhD.  (michaela.mrkvova@ucm.sk)

Školiace pracovisko: Katedra biológie FPV UCM

Anotácia: Vírusy predstavujú významný rizikový faktor pre produkciu čerešní a višní. Cieľom práce je získať prehľad o výskyte vírusov červených kôstkovín na Slovensku a vo svete a popísať ich epidemiologické a molekulárne vlastnosti. Zároveň sa pripraví prehľad o možnostiach ich účinnej detekcie a fytosanitárnych opatreniach.

13. Charakteristika patogénov z rodu  Xanthomonas a možnosti ich detekcie u poľnohospodárskych plodín.

Školiteľ: RNDr. Zuzana Gerši, PhD.  (zuzana.gersi@ucm.sk)

Školiace pracovisko: Katedra biológie FPV UCM

Anotácia: Bakalárska práca je zameraná na vypracovanie literárneho prehľadu prinášajúceho najnovšie poznatky o patogénoch z rodu Xanthomonas (charakteristika, morfológia, genóm, patogenita, možnosti detekcie) napádajúcich poľnohospodárske plodiny.

Kľúčové slová: patogény, Xanthomonas, poľnohospodárske plodiny, metódy detekcie

14. Masívne paralelné sekvenovanie a orálny mikrobióm

Školiteľ: Mgr. Renáta Kozáčiková (kozacikova1@ucm.sk)

Školiace pracovisko: Katedra biológie FPV UCM

Anotácia: Mikrobióm ústnej dutiny človeka predstavuje rôznorodý komplex, ktorý je zložený z viac ako 700 druhov baktérií, húb, vírusov archea a prvokov. Doposiaľ bolo však identifikovaných a kultivovaných iba 54 % z týchto druhov. Dysbióza orálneho mikrobiómu môže zapríčiniť vznik rôznych systémových ochorení (kardiovaskulárne ochorenia, reumatická artritída), prípadne navodiť psychiatrické poruchy. Na analýzy mikrobiálnych spoločenstiev sa používajú techniky masívneho paralelného sekvenovania (NGS), založené na sekvenovaní génu pre 16S rRNA.

Cieľom bakalárskej práce bude charakterizovať masívne paralelné sekvenovanie ako techniky molekulárnej biológie pri štúdiu orálneho mikrobiómu, ako aj jeho využitie pri analýze vzťahu zdravia a chorôb človeka. Pomocou dostupnej odbornej literatúry práca pripraví literárny prehľad najdôležitejších zástupcov tvoriacich orálny mikrobióm, ako aj patogénov podieľajúcich sa na vzniku rôznych ochorení.

15. Genomické štúdie (GWAS) a ich využitie pri štúdiu civilizačných ochorení

Školiteľ: RNDr. Michal Konečný, PhD.  (michal.konecny@ucm.sk)

Školiace pracovisko: Katedra biológie FPV UCM

Anotácia: Civilizačné ochorenia predstavujú v dnešnej dobe čoraz väčší problém. Medzi najčastejšie civilizačné ochorenia v poslednom desaťročí patria najmä kardiovaskulárne ochorenia, hypertenzia, obezita, Diabetes mellitus, Alzheimerova a Parkinsonova choroba a rakovina a pod. Všeobecne toto pomenovanie označuje skupinu degeneratívnych chorôb, ktoré sú spôsobené predovšetkým znečistením životného prostredia, nesprávnou životosprávou či stresom. Na rozvoji jednotlivých ochorení však majú svoj podiel aj genetické faktory. Poznanie genetických predispozícii na jednotlivé ochorenia by mohlo pomôcť zabrániť vzniku, uvedených ochorení, poprípade prispieť k ich efektívnejšej terapií. Na vyhľadávanie spojitosti medzi genotypovými a fenotypovými charakteristikami rôznych ochorení na vzorke populácie sa používajú celogenómové asociačné štúdie (genome-wide association studies; GWAS), ktoré sa súčasne snažia aplikovať získané poznatky na vylepšenie spôsobu ich liečby.

Cieľom bakalárskej práce bude priblížiť celogenómové asociačné štúdie (GWAS), ako kľúčové metódy umožňujúce odhaliť genetické etiológie multifaktoriálnych ochorení. Práca sa bude ďalej zameriavať na charakterizovanie jednotlivých SNP variantov asociovaných s vybratými civilizačnými ochoreniami v rámci slovenskej populácie.

16. Geneticky podmienené poruchy imunitného systému

Školiteľ: Mgr. Gabriela Krasňanská  (krasnanska1@ucm.sk)

Školiace pracovisko: Katedra biológie FPV UCM

Anotácia: Imunodeficiencia je porucha štruktúry alebo funkcie niektorej zložky imunitného systému. Poruchy imunitného sýtemu môžu postihovať prirodzenú alebo špecifickú imunitu, pričom dnes identifikujem viac ako 300 primárnych imunodeficiencii, ktoré sú podľa Európskej spoločnosti pre imuodeficiencie zaradené do 8 skupín. Cieľom práce je príprava literárneho prehľadu geneticky podmienených porúch imunitného systému, zameriame sa na ich rozdelenie, klinické charakteristiky, diagnostiku a najčastejšie varianty asociované s primárnymi imunodeficienciami v súbore pacientov.