Rekombinantní mikroorganismy v biotechnologiích

Sylabus

1) Příprava rekombinantních mikroorganismů a molekulární evoluce (význam rekombinantních mikroorganismů; metody rekombinantní DNA; klonovací vektory; přenos DNA do hostitele; PCR; klonování prokaryotických strukturních genů; klonování eukaryotických strukturních genů; mutace; význam molekulární evoluce; parametry ideálního biokatalyzátoru; mutageneze pomocí PCR; mísení genů; molekulární evoluce v praxi) - Dr. Štěpánek

2) Mikrobiální expresní systémy (homologní a heterologní expresní systém; autenticita vs. modifikace heterologního produktu; metabolická zátěž expresních systémů; kodóny rekombinantního genu & metabolická aktivita hostitele; expresní systémy založené na gramnegativních i grampozitivních prokaryotických hostitelích; kvasinkové expresní systémy; expresní systémy založené na hostitelích rodu Aspergillus; nekonvenční mikrobiální expresní systémy; produkce antimikrobiálních peptidů) - Dr. Štěpánek

3) Mikrobiální metagenomika a metagenomické knihovny ("OMICS" metody molekulární biologie; metagenom a metagenomická analýza; konstrukce metagenomické knihovny; extrakce a obohacování environmentální DNA; strategie screeningu metagenomických knihoven; vyhodnocování prvotních metagenomických bioinformací; výstupy metagenomických studií; cílená metagenomika; syntetická metagenomika; velké metagenomické projekty) - Dr. Štěpánek

4) Aplikace metagenomiky v biotechnologiích (uplatnění metagenomiky v praxi; extrémní metagenomika & biotechnologie; metagenomické hydrolasy, oxidoreduktasy a lyasy; metagenomika "malých bioaktivních molekul"; strategie klonování strukturních genů přímo z environmentální DNA pomocí PCR) - Dr. Štěpánek

5) Syntetická biologie (strategie metabolického inženýrství; úrovně designu bioprocesů; metabolická továrna Escherichia coli; perspektiva a zaměření syntetické biologie; syntetická biologie & buněčné továrny; design "umělých" strukturních genů; regulace genové exprese pomocí syntetické biologie; syntetické regulační obvody; databáze a softwary pro syntetickou biologii; designované geny v průmyslových aplikacích; produkce "biochemikálií" díky výstupům syntetické biologie; glykoinženýrství; chemická syntetická biologie; syntetické ekosystémy) - Dr. Štěpánek

6) Biosensory (typy biosensorů dle biologických složek či fyzikálně-chemických převodníků; aptasensory; fágové biosensory; EMWCB technologie; enzymové biosensory; biosensory pro detekci těžkých kovů, inhibitorů, toxinů či environmentálních polutantů; biosensory pro detekci patogenních mikroorganismů; geochemické biosensory) - Dr. Štěpánek

7) Potenciální využití rekombinantních mikroorganismů v bioremediaci (bioremediační technologie; principy a mechanismy bakteriálních bioremediací; mikroorganismy degradující polutanty; degradace farmaceuticky aktivních látek) - Dr. Palyzová

8) Biotechnologické využití faktorů patogenity u mikroorganismů (patogenita a virulence; mikrobiální biofilm; quorum sensing; quorum quenching; mechanismy kov-siderofor transportních systémů u bakterií; siderophor drug conjugate) - Dr. Palyzová

9) Produkce heterologních proteinů v kvasinkových expresních systémech (porovnání prokaryotických a eukaryotických expresních systémů; expresní kvasinkové vektory Saccharomyces cerevisiae a Pichia pastoris; strategie klonování, screeningu a kultivace; metody zvyšování exprese; intracelulární a extracelulární produkce; aplikace produktů) - Dr. Marešová

10) Kultivace mikroorganismů a fermentační zařízení (parametry kultivace; typy kultivací dle stavu buněk či technologie; povrchová kultivace - biofilm, submerzní k.; jednorázová k., jednorázová k. s postupným živením, kontinuální k.; rozdělení a základní charakteristiky bioreaktorů) - Dr. Palyzová

Anotace

Na geneticky modifikované rekombinantní mikroorganismy využívané v biotechnologiích jsou kladeny specifické nároky vyplývající zejména z ekonomické stránky a průmyslového měřítka vlastního bioprocesu. Posluchači budou seznámeni nejen s principy vědních disciplín Molekulární biotechnologie a Syntetická biologie, které řeší obecné i specifické aspekty konstrukce průmyslových rekombinantních kmenů, ale i s konkrétními příklady moderních biotechnologií.