Anotace kurzu

Současné bioanalytické aplikace v mnoha prakticky významných biologických a biochemických oborech (potravinářství, humánní i veterinární klinická analýza, environmentální analýzy atp.), stejně jako výuka biologie či chemie na středních školách, se opírají o specifické analytické nástroje vzešlé z metodického výzkumu v genomice a proteomice. Cílem tohoto kurzu je představit frekventantům z těchto oborů pokročilé přístupy a současné možnosti jednotlivých přístupů, které jim umožní řešit oborové problémy na aktuální, vysoce odborné úrovni a dosahovat tak nejlepších možných výsledků. Kurz bude veden předními odborníky v dané problematice.

Kurz zaměřený na rozšiřování dovedností (upskilling) v rámci Národního plánu obnovy podpořený MŠMT, registrační číslo NPO_MUNI_MSMT-16606/2022.

Místem setkání bude učebna 2.11 v pavilonu C02 v Univerzitním kampusu Bohunice Masarykovy univerzity. První číslo určuje patro, tj. II. nadzemní patro. Nejlépe je do areálu vstoupit přes aulu B22 nebo vchodem VH1 a koridorem dojít k pavilonu. Pro navigaci použijte orientační plán kampusu.

Na místo je možné se dopravit městkou hromadnou dopravou nebo autem z možností parkování na odstavných parkovištích za obchodním centrem Campus Square (zadarmo) nebo přímo v obchodním centru Campus Square (3 hodiny zdarma, pak zpoplatněno). Učebna je ze všech míst v cca desetiminutové docházkové vzdálenosti.

Přednášející: prof. RNDr. Zbyněk Zdráhal, Dr.
Čas: 12:00-14:00
Rozsah: 2 hodiny
Prezentace: ke stažení zde

Proteomika jako vědní disciplína zásadním způsobem přispívá k porozumění molekulární podstaty života. A to zejména díky rozvoji hmotnostní spektrometrie, která v kombinaci s vhodnými separačními technikami umožňuje paralelní kvalitativní a kvantitativní charakterizaci desítek tisíc proteinů a jejich modifikovaných forem, resp. charakterizaci proteinových interakcí. V přednášce budou nastíněny současné možnosti studia proteinů, jednotlivé metodické možnosti a budou uvedeny příklady proteomických aplikací.

Přednášející: doc. Mgr. Jan Paleček, Dr. rer. nat.
Čas: 14:00-16:00
Rozsah: 2 hodiny
Prezentace: ke stažení zde

Proteinové databáze a co v nich dnes najdete (od sekvence po strukturu a funkci). Jak vypadají a k čemu jsou proteinové komplexy? Moderní metody analýzy proteinových komplexů. Jak si namodelovat proteiny a jejich komplexy – co (ne)dokáže AlphaFold.

Přednášející: doc. RNDr. Jan Hejátko, Ph.D.
Čas: 16:00-18:00
Rozsah: 2 hodiny
Prezentace: ke stažení zde, poznámky

V přednášce bude popsána struktura genu včetně nejdůležitějších funkčních a regulačních oblastí. Budou prezentovány metody kvantitativní analýzy genové exprese (transkriptomové profilování pomocí DNA čipů a NGS) i metody pro určení časoprostorové specificity genové exprese pomocí experimentálních přístupů (příprava transkripční fúze promotoru studovaného genu nebo translační fúze kódující sekvence a reportérového genu) i pomocí vyhledávání ve veřejně dostupných databázích získaných pomocí analýzy transkriptomu na úrovni jednotlivých buněk. Budou také představeny základní přístupy systémové biologie (genová ontologie, Bayesovské sítě a matematické modelování regulačních genových sítí).

​Přednášející: Mgr. Petra Procházková Schrumpfová, Ph.D.
Čas: 12:00-14:00
Rozsah: 2 hodiny
Prezentace: ke stažení zde

Izolace celkové DNA/RNA z různých typů tkání a pletiv; izolace specifických typů nukleových kyselin (NK) (např. mDNA, ctDNA, nekódující RNA) moderními metodami; izolace NK určené pro sekvenování nové generace (NGS, next-generation sequencing); ověřování čistoty NK a přesné měření velmi malých koncentrací NK; specifika práce s komerčně dostupnými kity na izolaci DNA/RNA z různých typů tkání; separace NK se zaměřením na gelové elektroforézy (agarózové, polyakrylamidové); principy a separační vlastnosti gelů; méně používané typy elfo (např. nízkotající a alkalické agarózy; denaturující či nedenaturujíci akrylamidové gely); možná úskalí a odstraňování problémů a interpretace výsledků.

Přednášející: doc. Mgr. Miloslava Fojtová, CSc.
Čas: 14:00-16:00
Rozsah: 2 hodiny
Prezentace: ke stažení zde

Princip a provedení (sekvenčně specifická a sekvenčně nespecifická qPCR, varianty sekvenčně specifické qPCR, multiplex analýza, analýza bodu tání DNA). Design experimentu, optimalizace podmínek reakce, vyhodnocení (absolutní a relativní kvantifikace). Příklady použití (stanovení hladin transkriptů + srovnání s alternativními metodami, diagnostika včetně infekce SARS-Cov2, detekce GMO, detekce fytopatogenů).​

Přednášející: prof. RNDr. Jiří Fajkus, CSc.
Čas: 12:00-14:00
Rozsah: 2 hodiny
Prezentace: ke stažení zde

Princip Sangerovy terminační metody sekvenování DNA. Příprava vzorku k sekvenování a varianty provedení. Jak byl poprvé sekvenován lidský genom (strategie projektu HUGO). Strategie sekvenování genomu pšenice. Principy sekvenování pomocí přístupů nové generace (next generation) – především Illumina. Výhody a nevýhody. Principy sekvenování metodami třetí generace (PacBio-SMRT, Oxford Nanopore). Výhody a nevýhody. Přímé sekvenování RNA. Analýza genové exprese (transkriptomu).

Přednášející: Mgr. Petr Fajkus, Ph.D.
Čas: 14:00-16:00
Rozsah: 2 hodiny
Prezentace: ke stažení zde

Jak lze přečíst cele genomy jako knihu, jak se taková genomová knihovna vlastně připravuje a z čeho se skládá? Obsahem lekce je (i) vysvětlení základních principů jednotlivých kroků přípravy knihoven pro sekvenování DNA a RNA (ii) seznámení se s přístrojovou instrumentací potřebnou pro přípravu knihoven a sekvenování (iii) praktické ukázky využití moderních metod sekvenování v diagnostice, analýze genové expresse, RNA/DNA-proteinových interakcí, epigenetických modifikací DNA a RNA či analýze sekundární struktury RNA.

Přednášející: Mgr. Vratislav Peška, Ph.D.
Čas: 16:00-18:00
Rozsah: 2 hodiny
Prezentace: ke stažení zde

Přehled typu sekvenčních dat (fastq, fasta, gff, bam atd.). První nahlížení do sekvenčních dat (bioedit, geneious, GALAXY, FASTQC). Základní nástroje pro analýzu sekvenčních dat (dot-plot, alignment, blast). Pokročilé metody zpracování sekvenčních dat (sestavování genomů a transkriptomů, identifikace repetic, mapování, diferenciální exprese genů). V nástinu NGS v klinické a forenzní praxi.

Přednášející: doc. Mgr. Miloslava Fojtová, CSc.
Čas: 12:00-14:00
Rozsah: 2 hodiny
Prezentace: ke stažení zde

Epigenetika a epigenetické modifikace a mechanismy (methylace DNA, modifikace histonů, malé a nekódující RNA). Epigenetické modifikace a struktura chromatinu ve vztahu k regulaci genové exprese v různých modelových organismech. Klíčová role epigenetických regulací během ontogeneze, v reakci na změnu podmínek. Writers, readers, erasers – enzymy, které přidávají epigenetické modifikace, umějí je rozpoznávat, odstraňují je. Poruchy epigenetických regulačních mechanismů jako příčina závažných chorob (nemoci spojené s poruchou imprintingu, nádorová onemocnění, autoimunitní onemocnění, závislosti, …).

Přednášející: prof. RNDr. Jiří Fajkus, CSc.
Čas: 14:00-16:00
Rozsah: 2 hodiny
Prezentace: ke stažení zde

Metody analýzy metylace DNA, metody analýzy posttranslačních modifikací histonů a histonových variant spojená s lokalizací v genomu (ChIP-Seq, imunodetekce in situ), analýza polohy nukleozomů (MNase-Seq, ATAC-Seq), analýza organizace chromatinu vyššího řádu (Hi-C). Epitranskriptomické modifikace, jejich význam (např. regulace odolnosti RNA k odbourávání, trvanlivost transkriptů z X/Y chromozomů) a metody analýzy.

Přednášející: doc. Mgr. Ctirad Hofr, Ph.D.
Čas: 16:00-18:00
Rozsah: 2 hodiny
Prezentace: ke stažení zde

Interaktivní multimediální přednáška zaměřená na vysvětlení teoretických principů a představení možností praktického použití fluorescenčních metod a jejich kombinací při sledování proteinů a nukleových kyselin.

Odpovíme si mimo jiné společně na otázky:

• Jaké metody využívají detekce proteinů na základě vnitřní fluorescence aminokyselin?
• Proč a jak se používá kombinace fluorescenčního přenosu energie a časově rozlišené fluorescence pro validaci přímé vazby biomolekul?
• Které fluorescenční značky a sondy jsou vhodné pro kvantitativní analýzu přítomnosti proteinů a DNA a s jakou citlivostí?