Doktorské studium biomedicíny

Charakteristika oboru

Obor využívá specifické molekulární přístupy k vlastnímu podrobnému objasňování dědičnosti a proměnlivostí organismů a odhalování strukturních a funkčních vztahů informačních makromolekul (nukleových kyselin a proteinů) jako základu existence a projevu živé hmoty na všech úrovních složitosti jejího uspořádáni. Zabývá se strukturou a funkcí genů, biosyntézou proteinů jako genových produktů- genovou expresí a její regulací. Klasické a molekulární biologické přístupy jsou aplikovány na všechny biologické objekty za normálních a patologických stavů s cílem odhalení, objasnění a cílené modifikace odpovídajících mechanismů všech jejich projevů, včetně virové úrovně a genové terapie. Předmětem studia a použitými metodami zkoumání zasahují tyto obory prakticky do všech vědních oborů a výzkumných oblastí biologie a biomedicíny a ovlivňují aplikační sféry lékařství (dědičná a infekční onemocnění, vakcíny, nová léčiva), zemědělství (transgenní organismy a šlechtění rostlin a živočichů), ekologie (vztah organismů a prostředí, kontrola znečištění prostředí a netradiční zpracování odpadů} a biotechnologií, založených především na postupech genového inženýrství a genových manipulací.

Nabídka přednášek, kurzů a seminářů

Podle předchozího vzdělání a zaměření studenta jsou individuálně nabízeny přednášky, kurzy a semináře jako specifické aktivity seznamující jak s novými poznatky, metodami a technikami v daných oborech (pokroky a nové směry či vybrané kapitoly), tak se širším oborovým a specializačním základem, poskytujícím nezbytný přehled a přispívajícím ke schopnosti orientovat se, problémově i metodicky, v rychle se rozvíjejících a náročných směrech biologických věd obecně.

postgraduální kurzy a semináře
Pokroky v molekulární biologii a genetice
Základní metody molekulární biologie a genetiky
Metody molekulární genetiky (transgeneze a genová exprese),
Pokroky v molekulární biologii
Moderní metody v molekulární biologii a mikrobiologii
Seminář molekulární biologie a mikrobiologie
Seminář genetiky

doporučené pregraduální přednášky jako širší základ oborů (PřF UK)
Molekulární genetika
Bakteriální genetika
Genové inženýrství
Struktura a vlastnosti biopolymerů
Molekulární virologie
Buněčné cykly a signály
Molekulární genetika savčího organismu

Výzkumná témata řešená na pracovišti

Oborová rada akreditovaná na PřF UK zajišťuje postgraduální studium uvedených oborů rovněž pro sekci postgraduálního studia v biomedicíně (Centrum interdisciplinárních studií UK), při čemž spolupracuje s dalšími fakultami a pracovišti UK (LF, FTVS}, ústavy AV ČR zvláště MBÚ, ÚMG, FGU, ÚEM) a resortními ústavy (ÚHKT, VÚRV, ILF a pod.), jako školícími pracovišti PGDS. Zde uvedená výzkumná témata jsou ta, která se v rámci daných oborů řeší na katedře genetiky a mikrobiologie PřF UK, jako sídelním pracovišti oborové rady. Informace o tématech ostatních pracovišť lze získat rámcově u předsedy oborové rady nebo přímo na daném pracovišti.

Témata řešená na katedře genetiky a mikrobiologie

 Genetické a fyziologické mechanismy uplatňující se při reakci rostlin na abiotické stresové faktory.

Vliv brassinosteroidů na genetickou variabilitu různých parametrů rostlin.

Cytogenetika členovců a prvoků.

Odpověď bakteriální membrány na stres: adaptace a signalizace; funkční proteomika.

Studium adaptačních mechanismů bakterií na enviromentální stres.

Interakce bakteriálního toxinu s živočišnou buňkou.

Cytoplazmatické genetické determinanty hub.

Signalizace a vývoj mnohobuněčných kvasinkových populací.

Antigeny nádorových DNA-virů a jejich interakce se strukturami hostitelských buněk.

Struktura a funkce pozdních antigenů polyomaviru a využití v terapii.

Studium regulace iniciace translace, stability a posttranskripčních modifikací mRNA v eukaryotických buňkách, včetně buněk vyšších eukaryot a jejich virů.

Požadavky oborové rady na publikační činnost doktorandů

1) povinné publikace před odevzdáním disertační práce (klasická forma disertace) - specifikovat
zatím minimálně 2 publikace související s tématem disertace v jakkoli impaktovaném časopise
(od akad.roku 2006-07 musí součet jejich impakt-faktorů odpovídat minimálně hodnotě 1,0)

2) počet publikací (v případě odevzdání monotematického souboru publikací k obhajobě) a případné další požadavky na tyto publikace (např. typ časopisu)
4 a více (velmi vyjímečně jen 3, avšak potom v mimořádně prestižních časopisech, např.Nature)

Okruhy otázek ke státní doktorské zkoušce

část molekulární biologie
Molekulární biologie a genetika a –omiky – předmět studia a metodika.
Molekulární evoluce ve smyslu „RNA svět“, „svět RNA a proteinů“, a „DNA svět“ ( podmínky přechodu).
Nobelovy ceny v molekulární biologii a historie moderní MB.
Struktura a konformace DNA – kovalentní a slabé chemické vazby.
Genetická funkce DNA – objev a potvrzení.
Topologie DNA a topoisomerasy.
Struktura a konformace RNA – rozdíly mezi DNA a RNA.
Komplementarita basí – W.C. a neW.C. nukleotidové páry. Denaturace.
Ústřední dogma MB a funkce informačních biopolymerů.
Struktura a konformace proteinů.
Funkční klasifikace proteinů.
Gen, genom, chromosom v pro- a eu-karyotické buňce.
Nukleosom a chromatin; remodelace chromatinu.
Buněčný cyklus a duplikace a segregace chromosomů.
Chemie syntézy DNA a jednotlivé stupně replikace.
Enzymy replikační vidličky a přesnost replikace.
Poškození DNA a opravná (reparativní) syntéza DNA.
Homologní rekombinace a místně specifická rekombinace.
Mobilní elementy (transposony) a transpozice.
V (D) J rekombinace.
Transkripce a RNA polymerasy.
Eukaryotické RNA polymerasy a transkripční faktory.
Posttranskripční úprava a modifikace RNA.
Mechanismy sestřihu primárního transkriptu s introny GI, GII a S (spliceosom); alternativní sestřih.
Sestřih pre-tRNA; translační sestřih (intron).
Editace RNA; posun čtecího rámce; „missense“, „nonsense“ a „frameshift“ mutace.
Struktura mRNA a translace u pro- a eu-karyot.
Struktura a funkce ribosomů.
Iniciační, elongační a terminační stupeň translace.
Genetický kód.
Regulace transkripce u prokaryot.
Regulace transkripce v eukaryotické buňce.
tRNA jako model struktury RNA a její funkce v translaci.
Malé RNA ( typu sn a sno) a jejich funkce v posttranskripční úpravě.
Aptamerové vlastnosti RNA a ribospinače.
RNA interference a úloha siRNA a miRNA v umlčování genů.
Klonování molekul, buněk a organismů.
Sekvenování DNA a genomová analýza.
Restrikčně-modifikační systémy u bakterií.
Genové inženýrství.
Posttranslační úpravy a modifikace proteinů.
Plasmidy, viry a molekulární vektory.
Modifikace informačních biopolymerů a umlčování genů.
Modelové organismy v molekulární biologii.
Hlavní metody současné molekulární biologie.
Transgenní organismy.

Část buněčná biologie
Historie studia buňky: buněčná teorie, významné objevy týkající se struktury a funkce buněk.
Buňka jako živý systém: vlastnosti živých systémů, hierarchické uspořádání živých systémů.
Nízkomolekulární látky buňky: voda a její vlastnosti, anorganické látky, organické látky.
Makromolekuly buňky: polysacharidy, proteiny, nukleové kyseliny.
Membrány a buněčná stěna: struktura membrán, plazmatická membrána, buněčná stěna.
Cytoplazma a organely“ cytosol, mitochondrie, chloroplasty, ostatní organely.
Jádro a chromozómy: jádro a jadérko, struktura chromozomů.
Cytoskelet: mikrotubuly, intermediární filamenta, mikrofilamenta.
Viry a buňka: struktura virionů a virový genom, lytický cyklus, lyzogenní cyklus.
Buněčná motilita a molekulární motory: motilita vázaná na mikrotubuly, motilita vázaná na mikrofilamenta.
Buněčný transport: transport látek přes membrány, intracelulární transport látek.
Extracelulární signální molekuly: klasifikace signálních molekul, mechanismy extracelulární signalizace.
Přenos signálu do buňky a membránové receptory: Mechanismy přenosu signálu do buňky, receptory.
Intracelulární signalizace: signální dráhy, realizace signálu.
Buněčný cyklus: fáze buněčného cyklu, Go  buňky, regulace vstupu do buněčného cyklu a progrese buněčným cyklem.                       
Buněčná diferenciace a stárnutí: Mechanismy buněčné diferenciace, Mechanismy buněčného stárnutí.
Buněčná smrt: programovaná buněčná smrt, apoptotické signály, Mechanismy indukce a exekuce apoptózy.
Extracelulární matrix, buněčné adheze a spoje: extracelulární matrix, buněčná adheze, buněčné spoje.
Obnova a reparace buněk a tkání: kmenové buňky, fyziologická obnova buněk, reparační regenerace a hojení ran.
Nádorové buňky: buněčná transformace a kancerogeny, onkogeny, tumor supresorové geny.
Evoluce buněk: vznik buňky, evoluce prokaryontní buňky, evoluce eukaryontní buňky.
Metody studia buněčných proteinů: izolace a detekce proteinů, gelová elektroforéza a western blot, proteomické techniky.
Mikroskopické techniky: světelná mikroskopie, fluorescenční a konfokální mikroskopie, elektronová mikroskopie.
Metody studia komponent a funkcí buněk: frakcionace buněk, radioizotopové a kolorimetrické techniky, průtoková cytometrie.
Manipulace s buňkami: separace buněk, stimulace/inhibice proliferace, indukce/inhibice apoptózy, hybridizace, mikromanipulace.
Metody kultivace buněk in vitro: kultivační média a podmínky, primokultury a buněčné linie.

Část genetika
Genetická terminologie.
Interakce alel na jednom lokusu: dominance, recesivita, kodominace, intermediarita.
Mendelovy zákony.
Monohybridismus, dihybridismus.
Dominantní dědičnost, charakteristika, příklady znaků a lidských chorob, rizika.
Recesivní dědičnost, charakteristika, příklady znaků a lidských chorob, rizika.
Dědičnost vázána na pohlavní chromozóm, charakteristika, příklady znaků a lidských chorob, rizika.
Mnohotná alelie.
Interakce alel na různých lokusech: komplementarita, epistáze.
Modifikované geny.
Multifaktoriální dědičnost, charakteristika, kvalitativní a kvantitativní znaky, příklady znaků a lidských rizik.
Struktura a funkce DNA.
Struktura eukaryotního genu, geny kódující protein a funkční RNA.
Molekulární struktura chromozomu, typy chromatinu.
Morfologie chromozómů, centromery, telomery.
Struktura geonomu, typy sekvencí v něm obsažených.
Mobilní genetické elementy.
Počet chromozomů, autozómy a gonozómy, karyotyp.
Metody chromozomálního vyšetření, klasická a molekulární cytogenetika.
Odchylky počtu autozómů, syndromy, možnosti prevence.
Strukturní poruchy chromozómů.
Rekombinace, síla vazby, vazebná nerovnováha.
Metody genetického mapování u modelových organismů a člověka.
Užití vazby a vazebné nerovnováhy v identifikaci genů zodpovědných za fenotypové znaky.
Mimojaderná dědičnost.
Genetika prokaryont, horizontální přenos genů.
Informační makromolekuly: DNA,RNA, proteiny, typy, stavba, funkce.
Centrální dogma molekulární biologie, procesy toku genetické informace.
Genom, transkriptom, proteom.
Replikace DNA.
Transkripce a postranskripční úpravy.
Genetický kód.
Translace a postranslační úpravy.
Reparace DNA.
Typy variability v eukaryontních genomech.
Třídy mutací a polymorfismů.
Mutageny, jejich mechanismus účinku a testování.
Regulace genové exprese u prokaryot a eukaryot.
Transkripční faktory.
Regulace exprese malými RNA.
Epigenetické mechanismy.
Genomový imprinting, uniparentální disomie.
Inaktivace chromozómu X.
Faktory ovlivňující genotyp jedince.
Základní nástroje molekulární genetiky.
Klonování DNA a knihovny DNA.
Southernova metoda.
PCR.
Sekvenování DNA.
Molekulárně genetická diagnostika v medicíně.
DNA fingerinting.
Čipové technologie: resekvenace, genotypování, expresní profilování, stanovení počtu kopií, čipy pro analýzu proteinu.
Transgenní organismy.
Genová terapie.
Molekulární mechanismy regulace buněčného cyklu.
Charakteristiky nádorové buňky, genetická podstata nádorového bujení.
Geny činné v kancerogenezi: onkogeny, tumor supresorové geny, funkce.
Mechanismy aktivace onkogenů a inaktivace tumor  supresorových genů.
Dědičná predispozice k nádorům, nejčastější typy a jejich genetika.
Chromozomální změny v nádorech.
Molekulární mechanismy tvorby protilátek a receptorů T buněk na úrovni DNA, RNA,
proteinu, struktura, procesy, funkce.
Genetika HLA antigenů, struktura, funkce.
Genetika determinace pohlaví.
Genetika vývoje organismu, vývojové geny.
Základní koncepty populační genetiky.
Hardyho-Weinbergův zákon, podmínky platnosti a důsledky.
Faktory podmiňující změny alelových frekvencí: asortativní křížení, selekce, mutace, drift, tok.
Představy o vzniku a evoluci života na Zemi.
Evoluce genů a genomů.
Endosymbiotická hypotéza.

Část virologie
Definice virů, rozdíly od ostatních parazitů.
Taxonomie virů a parametry, podle kterých jsou viry klasifikovány.
Základní proncipy struktury virových  částic a metody studia virových struktur.
Metody práce s viry (pomnožení, purifikace, kvantifikace, metody molekulární a buněčné biologie uplatňující se ve studiu virů a jejich interakcí s hostitelskou buňkou).

Viry a buněčná transformace.
a) Indukce nádorové transformace viry s DNA genomem (polyomaviry, papillomaviry, adenoviry a herpesviry).
b) Indukce nádorové transformace retroviry (chronicky onkogeními, akutně onkogeními viry  a retroviry, které kodují transkripční  aktivátory – např.HTLV)
c) Indukce nádorové transformace viry hepatitidy B a C.

Viry a imunitní systém - jak viry překonávají obranné mechanismy hostitele.

Replikační strategie RNA virů.
a) „plus“ RNA virů - (na příkladech Picornaviridae, Flaviviridae, Coronaviridae).
b) „minus“ RNA virů (na příkladech Orthomyxoviridae, Rhabdoviridae).
c) Virů jejichž genom je dvouvláknová RNA (reoviridae).

Replikační strategie a patogenní účinky virů kódujících reversní transkripázu:
a) jednoduchých retrovirů.
b) HIV.
c) Viru hepatitidy B.

Replikační strategie a patogenní účinky DNA virů:
a) Parvoviridae ( viry s genomem tvořeným jednovláknovou DNA).
b) Polyomaviry.
c) Papillomaviry.
d) Adenoviry.
e) Herpesviry.
f) Poxviry.

Zařazení známých lidských patogenů do čeledí ( a strategií jejich replikace):
Virus vztekliny, spalniček, dětských příušnic, klíšťové encefalitidy, zarděnek, SARS, Chřipky, dětské obrny, AIDS, černých neštovic, planých neštovic, žluté zimnice, žloutenky typu A,B,C, virus Ebola.

Rostlinné viry - odlišnost  od živočišných virů
- struktura a replikační cyklus viru tabákové mozaiky

Bakteriální viry - jak se liší od živočišných virů
- replikační strategie bakteriofága lambda

Evoluce virů, viroidy, virusoidy, katalytická RNA, ribozymy.

Využití virů - v objevech molekulární a buněčné biologie
- jako vektorů pro genovou a nádorovou terapii

Informace OR doktorského studijního programu Molekulární a buněčné biologie, genetiky a virologie PřF UK v Praze (platí jen pro přírodovědeckou fakultu)

________________________________________________________________

 Státní doktorská zkouška

     Žádost podat kdykoliv po splnění studijních povinností (jazyková zkouška a minimálně  2 přednáškové kurzy, semináře či studijní pobyty podle individuálního studijního plánu) s přibližným udáním požadovaného termínu na studijní oddělení (pí. Čuříková – referát doktorského studia). Optimální doba konání SDZ je 2. – 3.rok studia.

 Obhajoba disertační práce 

 Žádost podat kdykoliv po splnění studijních povinností ( absolvovaná SDZ a minimálně  2 vědecká sdělení publikována v mezinárodním časopisu s IF, z toho 1 prvoautorská spolu se 4 kopiemi rukopisu práce (včetně elektronické podoby) a s minimálně 20 exempláři autoreferátu v českém i anglickém znění na studijní oddělení (pí.Čuříkové – referát doktorského studia), alespoň 18 týdnů před očekávaným termínem obhajoby resp. před uplynutím maximální doby studia (8 let). Optimální doba je 3. – 4. rok studia.

 Doporučená forma disertační práce v plném znění              

    ( založená  na minimálně 2 publikovaných pracích )

Obsahuje: název práce a místo studia a přípravy práce, jméno autora a školitele, rok (vše na titulní straně), prohlášení o samostatnosti zpracování a jednorázovém využití textu pro získání titulu; abstrakt práce v českém a anglickém znění;

obsah:  úvod; cíle; současný stav problematiky (literární přehled); materiál a metody;                      výsledky;  diskuse;  závěr; seznam použité literatury.

Zkrácená forma disertační práce ( založená na minimálně 4 publikacích)

    Obsahuje totéž co disertace v plném znění  kromě prohlášení, materiálu a metod (jsou nahrazeny jen výčtem použitých metod) a výsledků ( nahrazeny stručným propojujícím textem, zdůrazňujícím návaznost všech publikací, zahrnutých v textu u extenso s průběžným stránkováním).

Autoreferát se připravuje v českém i anglickém znění a obsahuje:  abstrakt práce;

obsah:  úvod a cíle práce; současný stav problematiky (zkrácený);materiál a metody (stručný přehled); diskuse; závěr; seznam použité literatury.

Dále stručný profesní životopis autora a seznam jeho publikací odděleně ty, které jsou podkladem disertace a ostatní bez vztahu k tématu disertace; vždy s hodnotou IF. Rozsah by  neměl překročit 20 stran formátu A5.

    Na přední straně obálky uvést Univerzita Karlova v Praze, přírodovědecká fakulta;autoreferát disertační práce – název; jméno autora; Praha, rok.

    Na vnitřní straně obálky pak Doktorské studijní programy v biomedicíně, Univerzita Karlova v Praze a Akademie věd České republiky; Program: Molekulární a buněčná biologie, genetika a virologie;

Předseda oborové rady: jméno, předaseda oborové rady: jméno                                                   S disertací je možno se seznámit v knihovně přírodovědecké fakulty UK v Praze.

Oborová rada