LABORATOŘ BIOLOGIE CYTOSKELETU

Laboratoř biologie cytoskeletu

Laboratoř biologie cytoskeletu v Ústavu molekulární genetiky AV ČR se zabývá molekulárními mechanismy organizace mikrotubulů. Výzkum je zaměřen na základní stavební komponenty mikrotubulů (tubliny) a další proteiny, které jsou nezbytné pro tvorbu mikrotubulů, jejich stabilitu a interakce s dalšími cytoskeletalními systémy. Pozornost je věnována zejména γ-tubulinu, který je nezbytný pro nukleaci mikrotubulů. V rámci studií se podařilo nalézt nové formy γ-tubulinu, jeho komplexy se signálními molekulami a proteiny zprostředkující interakce s dalšími komponentam buňky. Získané poznatky mohou být využitelné pro pochopení a léčbu některých nádorových onemocnění. V rámci studií v této laboratoři připravili nové monoklonální protilátky, které jsou využitelné nejen jako unikátní nástroje pro analýzu cytoskeletálních struktur ale nalezly i komerční uplatnění.

Podrobněji: http://www.img.cas.cz/dbc/

Kontaktní osoba:
Doc. RNDr. Pavel Dráber, CSc.
tel.: 241 062 632
e-mail: paveldra@biomed.cas.cz
http://www.img.cas.cz/dbc/

 

REGULACE BUNĚČNÉ INVAZIVITY

Regulace buněčné invazivity

Buňky mnohobuněčných organizmů jsou poutány vazbami jedna k druhé nebo k extracelulární matrix, která vyplňuje mezibuněčné prostory. Uvolnění těchto vazeb má za následek zvýšenou pohyblivost buňky a případně i invazivitu - schopnost opustit původní strukturu tkáně, proniknout přirozenými bariérami a případně kolonizovat nové prostory. Buněčná invazivita se významně podílí na normálním vývoji embrya, ale také na nejnebezpečnějším stadiu zhoubného nádoru - metastáze. V obou zmíněných případech je invazivita zřejmě regulována stejnými mechanismy, jejichž znalost je však zatím pouze částečná. K jejich poznání studí v této laboratoři souběžně vybrané molekuly a molekulární mechanismy v časném embryu obratlovce, v buňkách experimentálních i humánních nádorů, primárních i metastáz. Jedním z výsledků této laboratoře, dosažených ve spolupráci s kolegy z Anatomického ústavu, 1. Lékařské fakulty University Karlovy, bylo odhalení role genu c-myb v regulaci epitelo-mesenchymového přechodu v časném ptačím embryu (viz obrázek). Tento přechod je považován za první krok v aktivaci buněčné invazivity v embryu i v metastázách nádorů. Další práce na tomto projektu rozšíří znalosti regulace buněčné adhesivity a pohyblivosti, které patří k centrálním procesům v biologii a přispějí k pochopení dějů, které řídí embryonální vývoj a podmiňují invazivitu zhoubných nádorů.

Podrobněji: http://zeus.img.cas.cz/public/skupiny/Dvorak.html

Kontaktní osoba:
RNDr. Michal Dvořák, CSc.
tel.: 296 443 390
e-mail: dvorak@img.cas.cz
http://zeus.img.cas.cz/public/skupiny/Dvorak.html

Neurální trubuce ptačího embrya

popis k obrázku:
Neurální trubice ptačího embrya, v níž došlo ve vzorku A k zablokování tvorby buněk neurální lišty (fialové zbarvení), omezením jejich invazivity v oblasti, kam ukazuje šipka. V kontrolním pokusu (vzorek B) není invazivita buněk ovlivněna.

 

IDENTIFIKACE GENŮ, KTERÉ SE PODÍLEJÍ NA VZNIKU PEVNÝCH NÁDORŮ

Zhoubné nádory jsou vyvolány změnami, mutacemi, genetického materiálu. Mutace, které zasáhnou informačně významné oblasti např. geny, mohou pozměnit jejich informační obsah nebo regulaci. Nastanou-li takové změny v tzv. onkogenech, zvyšují náchylnost buňky k nádorovému zvratu. Nahromadí-li se v jedné buňce mutace v určité sadě onkogenů, může to vyvolat nádorovou transformaci buňky, která se potom nekontrolovatelně rozmnožuje a vytvoří zhoubný nádor. Mnohé nádorotvorné mutace i onkogeny již byly odhaleny, přesto však, a to zvláště v pevných nádorech, většina z nich ještě známá není. Pro jejich identifikaci využívá tato laboratoř experimentální kuřecí nefroblastom, vyvolaný integrací retroviru MAV. Retrovirový genom se integruje náhodně na velmi mnoho míst genomové DNA ledvinné buňky a vyvolává mutace. Ta buňka, v níž je mutacemi zasažena vhodná sada onkogenů, vytvoří nádor. V nádorových buňkách jsou pak identifikovány zasažené geny. Jedním z často zasažených genů v nefroblastomech je gen twist. Jak ukazuje obrázek, ke vzniku nádorů přispívají nejvíce mutace vyvolané insercí retroviru na začátek kódující sekvence (plné šipky ve schematu genu), které výrazně aktivují tvorbu informační RNA (prázdná šipka). Je zřejmé, že i v některých lidských ledvinných nádorech je tvorba twist informační RNA abnormálně zvýšená. Proto je možné pomocí modelu ptačího nádoru zjistit i geny, které se zřejmě podílejí na tvorbě lidských nádorů. Snahou této laboratoře je identifikovat tolik úplných nádorotvorných kombinací v ptačím modelu, aby z nich bylo možno vyvodit obecnější závěry platné i pro onkogenezi u člověka.

Podrobněji: http://zeus.img.cas.cz/public/skupiny/Dvorak.html

Kontaktní osoba:
RNDr. Michal Dvořák, CSc.
tel.: 296 443 390
e-mail: dvorak@img.cas.cz
http://zeus.img.cas.cz/public/skupiny/Dvorak.html

Nádory ledvin 

 

MYŠÍ MODEL DOWNOVA SYNDROMU

Myší model Downova syndromu

Děti postižené Downovým syndromem jsou mentálně retardované a mají řadu vývojových poruch postihujících např. srdce, krvetvorbu, zrak a sluch. Příčinou je přítomnost nadpočetného, ale jinak nepoškozeného chromozomu 21. páru v jejich buňkách (trisomie 21). V Ústavu molekulární genetiky AV ČR byly připraveny myši s podobným postižením, segmentální trisomií 17. páru myších chromozomů. Vzhledem k tomu, že postižené myši také vykazují sníženou schopnost učení a poruchy krvetvorby, mohou sloužit jako modelové organismy ke zkoumání molekulárních mechanismů některých aspektů abnormálního vývoje. S využitím nejmodernějších metod zkoumání genů, (např. DNA čipy) se nyní studuje aktivita genů v mozku a dalších orgánech. Příprava myšího modelu se stala podkladem účasti české laboratoře na rozsáhlém mezinárodním projektu zahrnujícím 17 laboratoří z 9 evropských zemí a podporovaným 6. Rámcovým programem „AnEUploidy" Evropské komise.

Podrobněji: http://www.pnas.org/cgi/content/full/102/12/4500

Kontaktní osoba:
prof. MUDr. Jiří Forejt, DrSc.
Tel.: 241 062 257
e-mail: jforejt@img.cas.cz
http://www.img.cas.cz/mmg

 

LIDSKÉ RETROTRANSPOSONY A ENDOGENNÍ RETROVIRY

Lidský genom sestává téměř z poloviny ze sekvencí vzniklých během naší evoluce retrotransposicí, tj. přepisem RNA do DNA a jejím začleněním, integrací, do stávajících chromosomů. Nejhojněji jsou v našem genomu zastoupeny krátké sekvence Alu, dlouhé sekvence LINE a pozůstatky sekvencí retrovirů, tzv. endogenní retroviry, které infikovaly naše předky a pronikly až do linie pohlavních buněk. V současnosti jsou retrotransposičně aktivní pouze sekvence LINE, které kódují funkční reversní transkriptázu a kromě svých vlastních sekvencí mohou vzácně vytvářet nové kopie sekvencí Alu, některých endogenních retrovirů a dokonce i buněčných genů. Během evoluce posloužily retrotransponované Alu, LINE a endogenní retroviry jako významný zdroj regulačních i kódujících sekvencí, jakákoli nová transposice může ovšem znamenat poškození genů nepostardatelných pro buněčné funkce nebo deregulaci onkogenů. Kompletní sekvence lidského genomu nám umožňuje studium retrotransposičně vzniklých sekvencí a usuzování na mechanismy jejich vzniku a šíření. V laboratoři virové a buněčné genetiky Ústavu molekulární genetiky AV ČR od r. 2000 popsali zajímavé aspekty distribuce sekvencí Alu a LINE v lidském genomu a zejména objevili, že endogenní retroviry skupiny HERV-W byly často transponovány pomocí LINE. V současnosti se soustředí na dva endogenní retroviry, které kódují funkční retrovirový obalový glykoprotein. Tento virový protein, tzv syncytin, slouží k fúzi buněk při diferenciaci placenty a musí být precisně regulován - jeho nedostatek v placentě znamená poruchy během těhotensví a naopak jeho exprese v jiných tkáních je patogenní. Z tohoto studia vyplývá, že expresi syncytinu ovlivňuje methylace regulačních sekvencí DNA a sestřih retrovirové mRNA.

Podrobněji : http://www.img.cas.cz/cvg/

Kontaktní osoba:
RNDr. Jiří Hejnar, CSc.,
tel.: 220 183 443
e-mail: hejnar@img.cas.cz
http://www.img.cas.cz/mi/ 

 

LABORATOŘ MOLEKULÁRNÍ IMUNOLOGIE

Laboratoř molekulární imunologie

Imunitní systém se skládá z mnoha druhů bílých krvinek (leukocytů) a desítek různých druhů obranných molekul (protilátky, cytokiny, atd), které nás chrání před útoky  mikroorganismů. Mnoho imunitních „zbraní" je však potenciálně nebezpečných, protože se mohou obrátit proti vlastním tkáním a způsobovat autoimunitní choroby (např. roztroušená skleróza, revmatoidní artritida aj.). Laboratoř molekulární imunologie  v Ústavu molekulární genetiky AVČR se zabývá mechanismy fungování imunitního systému - především jak se do bílých krvinek přenášejí signály o tom, že se objevilo nebezpečí, na které je třeba reagovat. Za posledních 20 let se podařilo objevit celou řadu zcela nových signalizačních molekul imunitních buněk a objasnit mechanismy jejich působení. Laboratoř vyvinula také množství molekulárních nástrojů k jejich studiu, tzv. monoklonálních protilátek, z nichž mnohé jsou i prakticky užitečné a úspěšně komercializované.

Podrobněji : http://www.img.cas.cz/mi/ 

Kontaktní osoba:
Prof. RNDr. Václav Hořejší, CSc.,
tel.: 241 729 908,
e-mail: horejsi@biomed.cas.cz
http://www.img.cas.cz/mi/
http://www.img.cas.cz/vh/

 

ODDĚLENÍ BIOLOGIE BUNĚČNÉHO JÁDRA

Oddělení biologie buněčnéhoh jádra

Buněčné jádro představuje vysoce organizovanou strukturu. V diploidní buňce je DNA o délce 6x109 párů bází umístěna v jádře o průměru kolem 10 mikrometrů. DNA v komplexu s proteiny  (tzv. chromatin) je v jádře kondenzována a specificky uspořádávána. Prostorové uspořádání všech složek jádra se jeví jako kritický faktor pro čtení genů, ale mechanismy organizující jádro jsou dosud nejasné.  V tomto oddělení proto studují vztah mezi jadernou organizací a regulací genové exprese a strukturu, dynamiku a funkce nukleoskeletu, který zřejmě vnitřní prostředí jádra organizuje. Narušení této struktury vede k závažným onemocněním člověka - tzv. laminopatiím. Dále se zde  zabývají funkcemi jaderného myosinu I a aktinu v transkripci a genové expresi; nově zde ukázali, že oba proteiny - známé z cytoplasmy a svalového pohybu - se účastní procesu čtení genů.
V neposlední řadě tu studují struktury buněčného jádra a regulační dráhy, účastnící se buněčného stárnutí. Ukazuje se, že některé jaderné struktury se přímo podílejí na formování multiproteinových komplexů, které regulují např. stárnutí buněk, buněčnou smrt či odpověď na virovou infekci. Selhání těchto mechanismů může vést i k nádorovému bujení.

Podrobněji: http://nucleus.biomed.cas.cz/ 

Kontaktní osoba:
Prof.  RNDr. Pavel Hozák, DrSc.
tel.: 241 062 219
e-mail: hozak@img.cas.cz

 

LABORATOŘ MOLEKULÁRNÍ A BUNĚČNÉ IMUNOLOGIE

Laboratoř molekulární a buněčné imunologie

Náchylnost k chorobám se liší jak u různých lidí v jedné populaci, tak  mezi  geneticky odlišnými populacemi. V této laboratoři hledají geny, které ukáží, kdo je více náchylný k infekcím, a kdo méně, a jak tyto geny fungují. Studují zde tento problém na modelu infekce parazitem Leishmania major u myši, protože o této infekci bylo získáno mnoho poznatků o fungování obranných mechanismů, takže získané výsledky se mohou snadněji přenést i na jiné infekce. Používají speciálně vytvořené myší kmeny, které mají takovou mapovací schopnost, že mohou popsat více genů náchylnosti  k Leishmania major než všechny  ostatní laboratoře na světě dohromady. To umožnilo srovnat jejich vlastnosti a dojít  k nečekanému zjištění, že každý gen ovlivňuje nemoc jiným způsobem. To znamená, že nejen náchylnost  ke vzniku onemocnění, ale také to, jaký orgán bude chorobou postižen, je určeno geny. Některé ze zmapovaných genů  by mohly kontrolovat také náchylnost k dalším infekcím, jako je lymská borrelióza, listerióza, salmonelóza, tuberkulóza a spavá nemoc. Několik z těchto genů bylo také zmapováno do stejných chromosomálních úseků jako geny kontrolující alergie. V současné době proto v této laboratoři  shromáždili soubor českých alergických rodin a snaží se nalézt geny, které kontrolují v české populaci náchylnost k alergiím.

Podrobněji :    http://www.img.cas.cz/mci/

Kontaktní osoba:
Doc.  Marie Lipoldová, CSc.,
tel.: 2243 10 195
e-mail: lipoldova@img.cas.cz
http://www.img.cas.cz/mci/

 

LABORATOŘ GENOMIKY A BIOINFORMATIKY

Obor genomiky zaznamenal v posledních deseti letech ohromný pokrok. Prvotním cílem genomiky je analýza úplné genetické informace, která je uložena v molekulách DNA a RNA. Východiskem pro většinu molekulárně biologických experimentů se ve stále větší míře stávají úplné nukleotidové sekvence genomů a expresní profily genů modelových organizmů. Laboratoř genomiky a bioinformatiky v Ústavu molekulární genetiky AVČR se zabývala v uplynulých 20 letech stanovením genomových sekvencí nejrůznějsích organizmů, jak těch jednoduchých prokaryontních (bakteriofágy, herpesviry, bakterie), tak těch složitějších eukaryontních (kvasinka Saccharomyces cerevisie). V současnosti se zaměřují na evoluční genomiku, zvláště na živočišný kmen Cnidaria. První výsledky překvapivě ukazují, že genová výbava i zdánlivě jednoduchých organizmů z kmene žahavců může být skoro stejně rozsáhlá, jako je genová výbava kmene obratlovců.

Podrobněji : http://www.img.cas.cz/

Kontaktní osoba:
RNDr. Čestmír Vlček, PhD.,
tel.: 220 183 207,
e-mail: vlcek@img.cas.cz
http://www.img.cas.cz/

 

LABORATOŘ SIGNÁLNÍ TRANSDUKCE

Laboratoř signální transdukce

Žírné buňky jsou důležitou součástí imunitního systému. Tyto buňky jsou roztroušeny v celé řadě tkání, včetně kůže a dýchacího, zažívacího a nervového systému, kde slouží k obraně organismu  před parazity a mikroorganismy a podílejí se na zánětlivých a dalších procesech. Nejčastěji jsou však žírné buňky spojovány s přecitlivělostí na alergeny a vznikem alergických nemocí. Příznaky těchto nemocí se projevují po aktivaci žírných buněk působením alergenů a uvolněním sekrečních granulí obsahujících histamin a řadu dalších mediátorů alergických reakcí.
Laboratoř signální transdukce v Ústavu molekulární genetiky AV ČR se zabývá již více než 15 let molekulárními mechanismy aktivace žírných buněk. Výzkum se zaměřuje na nejčasnější stadia buněčné aktivace, která se odehrávají na buněčné membráně a zahrnují interakce membránových receptorů s dalšími molekulami buněčné membrány. V rámci studií objevili v laboratoři u žírných buněk několik nových molekul, které se účastní buněčné aktivace, i nové cesty přenosu signálu z receptorů buněčného povrchu do cytoplasmy a jádra. Získané poznatky mohou být teoretickým východiskem pro racionální terapie alergických nemocí. V rámci těchto studií laboratoř připravila nové monoklonální protilátky, které jsou využitelné nejen jako unikátní sondy pro analýzu buněčné aktivace žírných buněk v této laboratoři, ale mají i komerční hodnotu.

Podrobněji: http://www.img.cas.cz/sitr/

Kontaktní osoba:
RNDr. Petr Dráber, DrSc.
tel.: 241 062 468
e-mail: draberpe@biomed.cas.cz
http://www.img.cas.cz/sitr/

 

LABORATOŘ BUNĚČNÉ SIGNALIZACE A APOPTÓZY

Laboratoř buněčné signalizace a apoptózy

Smrt buňky a její proliferace jsou vzájemně spojené a pro život každého mnohobuněčného organismu esenciální procesy. Jak během embryogeneze, tak i v dospělém organismu rovnováha mezi dělením buněk a jejich (programovým) odumíráním zajišťuje obnovování orgánů a ochranu organismu proti potenciálně nebezpečným buňkám (infikovaným, poškozeným nebo nádorovým). Výzkum naší laboratoře se zaměřuje na některé aspekty těchto životně důležitých procesů. Jedním z  projektů zaměřených na apoptózu - tj. na řízenou smrt poškozených či nádorových  buněk - je objasnění signalizace indukované cytotoxickým ligandem TRAIL. TRAIL specificky indukuje  apoptózu nádorových buněk a je v současnosti testován jako potenciální protinádorový lék nové generace. V průběhu výzkumných prací se také připravila řada nástrojů (rekombinantní proteiny, monoklonální protilátky), které jsou v současnosti úspěšně komercializovány dvěma spin-off firmami.

Podrobněji: http://www.img.cas.cz/csa/

Kontaktní osoba:
RNDr. Ladislav Anděra, CSc.,
tel.: 241602471
e-mail: andera@img.cas.cz