TEMATY PRAC LICENCJACKICH I MAGISTERSKICH W ZAKŁADZIE FIZJOLOGII ZWIERZĄT 2013/2014

Transkrypt

1 TEMATY PRAC LICENCJACKICH I MAGISTERSKICH W ZAKŁADZIE FIZJOLOGII ZWIERZĄT 2013/2014 dr hab. Piotr Bębas Rola zegara biologicznego w regulacji metabolizmu ksenobiotyków (praca licencjacka i magisterska doświadczalna) Rola fizjologiczna kryptochromów u zwierząt (praca licencjacka i magisterska doświadczalna) dr Jan Jabłonka Wpływ stanu zapalnego i zmienionej ekspresji białek na plastyczność mózgu po udarze i depresjach korowych (praca magisterska) Wpływ interakcji międzypółkulowych na plastyczność kory mózgowej (praca magisterska doświadczalna) Wpływ interakcji międzypółkulowych na plastyczność mózgu po udarze (praca magisterska doświadczalna) Porównanie interakcji międzypółkulowych u człowieka i głównych gatunków zwierząt laboratoryjnych (praca literaturowa licencjacka) Wpływ interakcji międzypółkulowych na plastyczność mózgu po udarze (praca literaturowa licencjacka) dr Joanna Kotwica-Rolińska Metody tworzenia mutantów oraz owadów transgenicznych (praca literaturowa licencjacka) Rytmy metaboliczne u larw Spodoptera littoralis (praca licencjacka oraz praca magisterska) dr Paweł Majewski Stworzenie nowego układu doświadczalnego do badań regulacji aktywności biosyntetycznej szyszynki ptaków, hodowle pierwotne i unieśmiertelnianie pinealocytów, badania in vitro (praca literaturowa licencjacka, praca doświadczalna magisterska) Określenie aktywności ścieżki sygnałowej NF-kB w szyszynkach kurcząt w ciągu doby oraz po pobudzeniu układu odpornościowego (praca literaturowa licencjacka, praca doświadczalna magisterska) Wpływ melatoniny na proliferację i mineralizację osteoblastów ludzkich badania in vitro (praca literaturowa licencjacka, praca doświadczalna magisterska) dr Magdalena Markowska Określenie profilu ekspresji cytokin w szyszynkach kurcząt w ciągu doby oraz po pobudzeniu układu odpornościowego (praca literaturowa licencjacka, praca doświadczalna magisterska) dr Marta Polańska Badanie okołodobowego rytmu ekspresji serotoniny w ośrodkowym układzie nerwowym Spodoptera littoralis (Lepidoptera) Wpływ analogów steroidowych hormonów owadzich na komórki owadziej linii SF9 badania in vitro

2 Wpływ analogów hormonów owadzich, stosowanych jako pestycydy na zarodkowe fibroblasty rybie ZEM2S (Danio rerio) badania in vitro dr Aleksandra Skawina Rytmy dobowe w biologii mięczaków (praca literaturowa licencjacka) Biomineralizacja muszli u mięczaków słodkowodnych rytmy dobowe mineralizacji Ewolucja umięśnienia wierzchołkowego Unionida Biomineralizacja muszli ślimaków i małży, a mineralizacja kości u człowieka PROPOZYCJE TEMATÓW PRAC LICENCJACKICH I MAGISTERSKICH W ZAKŁADZIE FIZJOLOGII ZWIERZĄT 2013/2014 Temat 1 (dla zainteresowanych badaniami stosowanymi) ROLA ZEGARA BIOLOGICZNEGO W REGULACJI METABOLIZMU KSENOBIOTYKÓW Założenia: Zanieczyszczenie środowiska jest jedną z podstawowych przyczyn rozwoju chorób u zwierząt i ludzi. Coraz więcej dowodów wskazuje na to, że detoksykacja substancji szkodliwych jest kontrolowana przez zegar biologiczny. Naszym celem jest ustalenie, czy molekularne oscylatory biologiczne zlokalizowane w różnych narządach (między innymi układu nerwowego i wydalniczego) są odpowiedzialne za kontrolę ekspresji genów i białek zaangażowanych w metabolizm pestycydów nowej generacji, głównie neonikotynoidów. Materiały i Metody: Doświadczenia będą prowadzone na kilku gatunkach owadów, ze szczególnym uwzględnieniem pszczół, których ginięcie wydaje się zależeć właśnie od niewłaściwego stosowania neonikotynoidów. Realizacja zadań będzie polegała na charakterystyce transkryptomu mózgów, cewek Malpighiego, oraz ciała tłuszczowego owadów w różnych porach doby. Określony będzie wpływ wspomnianych insektycydów na metabolizm tkanek: nerwowej, nabłonkowych i tworzących ciało tłuszczowe. Charakter pracy licencjackiej: Praca doświadczalna. Zadaniem studenta będzie dokładna charakterystyka dobowych profili ekspresji genów zegara biologicznego w narządach układu nerwowego oraz narządach peryferycznych (wyżej wymienionych). Określenie minimalnych dawek neonikotynoidów, które są śmiertelne i wpływają na behawior owadów. Wykonanie podstawowych testów, które określą dobową zmienność w odpowiedzi owadów na stosowane insektycydy. Charakter pracy magisterskiej: Praca doświadczalna. Analiza dobowego transkryptomu wymienionych narządów. Określenie wrażliwości owadów z zaburzonym działaniem zegarów biologicznych na neonikotynoidy i dobowy profil ich metabolizmu.

3 Wymagania: Podstawowa wiedza o metodach stosowanych w biologii molekularnej (przygotowanie teoretyczne); chęć samodzielnego prowadzenia badań, gotowość do przeprowadzania doświadczeń przez całą dobę. Praca w terenie. Temat 2 (dla zainteresowanych badaniami podstawowymi) ROLA FIZJOLOGICZNA KRYPTOCHROMÓW U ZWIERZĄT Założenia: Kryptochromy to niewielka grupa białek odpowiedzialnych za naprawę DNA, fotorecepcję oraz regulację transkrypcji. Zróżnicowanie ich funkcji u różnych organizmów jest bardzo duże, ale w odróżnieniu od kryptochromów bakteryjnych i roślinnych, kryptochomy opisane u zwierząt, są słabo zbadane. Spośród nich najmniej wiadomo o tzw. kryptochromie DASH (CRY-DASH). Jego rola fizjologiczna jest nieznana. Nie wiadomo w jakich tkankach i narządach ulega ekspresji, a co najciekawsze dotychczas jego obecność opisano jedynie w genomach zwierząt wodnych. Celem badań jest określenie typów kryptochromów występujących u różnych grup zwierząt oraz powiązanie ich ekspresji z pozycją systematyczną tych zwierząt oraz ze środowiskiem, w którym one występują. Zweryfikujemy słuszność hipotezy, według której CRY-DASH zostało utracone podczas zasiedlania środowisk lądowych, zarówno u kręgowców, jak i bezkręgowców. Materiały i Metody: Badania obejmą pracę w terenie i laboratorium zebranie zwierząt reprezentujących różne grupy systematyczne bezkręgowców, a następnie analizę obecności w ich genomach genów kodujących różne typy kryptochromów. Podczas analiz in silico określona zostanie hipotetyczna struktura białek kodowanych przez te geny, a co za tym idzie rola, jaką potencjalnie pełnią u badanych zwierząt (ze względu na charakterystyczne dla tych białek domeny określające ich funkcję w komórce). Ustalimy pozycję opisanych kryptochromów na drzewie filogenetycznym oraz postaramy się powiązać nasze wyniki z wiedzą na temat adaptacji badanych zwierząt do życia w różnych środowiskach. Charakter pracy licencjackiej: Praca doświadczalna. Zadaniem studenta będzie zebranie materiału do badań (zwierząt). Izolacja kwasów nukleinowych i sklonowanie kryptochromów poszczególnych gatunków. Wstępna analiza filogenetyczna uzyskanych wyników. Charakter pracy magisterskiej: Praca doświadczalna. W zależności od tego czy chęć badań w proponowanym temacie zgłosi także osoba wykonująca pracę licencjacką, magistrant sam lub wraz z licencjuszem będzie pobierał materiał z terenu. Wykonywał analizy genomowe oraz transkryptomu celem identyfikacji transkryptów poszczególnych kryptochromów. Ponadto badania magistranta obejmą określenie pozycji kryptochromów w systemie oscylatorów molekularnych badanych zwierząt.

4 Wymagania: Podstawowe przygotowanie do używania metod biologii molekularnej (wiedza teoretyczna); preferowana jest umiejętność samodzielnej pracy, gotowość do przeprowadzania doświadczeń przez całą dobę. Praca w terenie, w różnych warunkach (woda, błoto, muł, gleba). Konieczność wyjazdów w różne rejony Polski (oczywiście wraz z opiekunami). Temat 3 (dla zainteresowanych badaniami podstawowymi) EWOLUCJA UMIĘŚNIENIA WIERZCHOŁKOWEGO UNIONIDA Założenia: Małże z rzędu Unionida pojawiły się w wodach słodkich co najmniej milionów lat temu. Wywodzą się od morskich Trigoniida, charakteryzujących się dziś m.in. pojedynczym silnym przyczepem mięśnia dźwigacza nogi w szczycie wierzchołka muszli. Mięsień ten uległ rozszczepieniu w linii prowadzącej do Unionida, a u pierwszych skójek jego drobne liczne przyczepy rozmieszczone są w sposób nieregularny na przedniej, zewnętrznej i przyśrodkowej części każdego z wierzchołków ich zmienność w obrębie populacji jest ogromna. Droga ewolucji rozmieszczenia tej grupy mięśni prowadziła głównie przez zmiany liczby drobnych przyczepów, oraz przesuwanie ich w obrębie wierzchołka muszli. Wśród dzisiejszych skójek mięśnie te w różnych gromadach, a nawet rodzinach, rozmieszczone są w odmienny sposób (z przodu wierzchołków lub od strony przyśrodkowej, w dużej liczbie lub niewielkiej), jest obserwowana pewna zmienność rozmieszczenia tej grupy mięśni w obrębie gatunku. Nie wiadomo czy zmienność przyczepów mięśni małży kopalnych jest różna od zmienności w populacjach dzisiejszych. Nie wiadomo dlaczego obserwowane jest odmienne rozmieszczenie tej grupy mięśni u różnych grup ewolucyjnych wśród skójek. Nie wiadomo, czy różnice w rozmieszczeniu i liczbie mięśni mają istotne znaczenie funkcjonalne. Materiał i Metody: Wypożyczona z Instytutu Paleobiologii PAN kolekcja naturalnych odlewów wnętrza muszli triasowych Unionida (sprzed ok 225 mln lat, sprzed ok 215 mln lat i sprzed ok 205 mln lat); kolekcja muszli i silikonowych odlewów ich wnętrza dzisiejszych polskich gatunków; kolekcja odlewów wnętrza muszli gatunków dzisiejszych i kopalnych z innych niż Polska miejsc świata. Przegląd literatury dotyczącej funkcji i anatomii mięśni u małżów. Przygotowanie rysunków map rozmieszczenia przyczepów mięśni w obrębie wierzchołków muszli (praca z aparatem rysunkowym). Przygotowanie opracowania statystycznego przygotowanych map, zestawienie wyników dla zwierząt kopalnych i dzisiejszych. Przygotowanie odlewów silikonowych muszli dzisiejszych zwierząt. Opracowanie funkcjonalnych wyjaśnień rozmieszczenia mięśni wierzchołkowych. Charakter pracy licencjackiej i magisterskiej: Różny zakres w obrębie tematu.

5 Wymagania: Niezbędne umiejętności manualne. Temat 4 (dla zainteresowanych badaniami stosowanymi) BIOMINERALIZACJA MUSZLI ŚLIMAKÓW I MAŁŻY A MINERALIZACJA KOŚCI U CZŁOWIEKA Założenia: Wiedza na temat mechanizmu mineralizacji biologicznej węglanu wapnia u małżów i ślimaków jest wciąż niepełna ale wiadomo, że organizacja kryształów w muszli odbywa się dzięki matriks organicznej. Okazuje się, że mięczakowa matriks organizuje i pobudza pracę osteoblastów ssaków i nie wywołuje stanu zapalnego. Nie wiadomo w jaki sposób i dlaczego tak się dzieje. Materiał i metody: Przegląd informacji na temat współdziałania dwóch różnych systemów mineralizacyjnych. Próba odszukania wyjaśnienia mechanizmu interakcji pomiędzy dwoma systemami mineralizacyjnymi. Charakter prac licencjackich: Prace teoretyczna dotyczące: (1) Biomineralizacji muszli ślimaków i małży a mineralizacji kości u człowieka, (2) Rytmy dobowe w biologii mięczaków. Charakter pracy magisterskiej: Praca magisterska eksperymentalna dotycząca biomineralizacja muszli u mięczaków słodkowodnych rytmy dobowe mineralizacji. Wymagania: w przypadku pracy eksperymentalnej dyspozycyjność czasowa, pobrania materiału do analiz odbywać się będzie w ciągu całej doby. Temat 5 (dla zainteresowanych badaniami podstawowymi) STWORZENIE NOWEGO UKŁADU DOŚWIADCZALNEGO DO BADAŃ REGULACJI AKTYWNOŚCI BIOSYNTETYCZNEJ SZYSZYNKI PTAKÓW, HODOWLE PIERWOTNE I UNIEŚMIERTELNIANIE PINEALOCYTÓW, BADANIA IN VITRO Założenia: Metody takie jak: analizy mikromacierzy DNA, analizy in silico oraz funkcjonalna analiza promotorów genów, wskazują na istnienie wielu elementów regulujących ekspresję genów o rytmicznym okołodobowym profilu ekspresji. Geny takie określa się jako kontrolowane przez geny zegarowe (Clock Controled Genes, CCGs). Przyjmuje się, że jeśli ekspresja genu jest rytmiczna zarówno in vivo, jak i in vitro w warunkach LD i DD, to jest on CCG. W przeszłości podejmowano liczne próby określenia czy geny szlaku biosyntezy MEL (Tph1, Ddc, Aanat i Asmt ) zarówno u ptaków, jak i ssaków są CCGs. Dane literaturowe oraz wyniki przeprowadzonej przez nas wstępnej analizy in silico wskazują, że w obrębie promotorów tych genów u kury domowej znajdują się sekwencje

6 DNA, przez które geny zegarowe mogą regulować ich ekspresję. Celem pracy jest stworzenie linii unieśmiertelnionych pinealocytów i przeprowadzenie badań zmierzających do określenia profilów okołodobowej ekspresji genów kodujących enzymy biorące udział w biosyntezie MEL w unieśmiertelnionych pinealocytach oraz pinealocytach pierwotnych. Praca ta ma za zadanie stworzyć układ eksperymentalny do prowadzenia szczegółowych badań dotyczących regulacji ekspresji genów CCGs. Materiał i metody: W badaniach zastaną wykorzystane techniki unieśmiertelniania pinealocytów takie jak transfekcja wirusowym antygenem SV40 LT. Prowadzenie hodowli linii pierwotnej i linii unieśmiertelnionej pinealocytów, w warunkach LD lub DD. Charakterystyka pierwotnych i unieśmiertelnionych hodowli komórkowych pod względem występowania specyficznych markerów dla pinealocytów takich jak S-antygen, rod-opsyna. Oznaczenie zmian poziomu ekspresji genów Tph1, Ddc, Aanat i Asmt techniką RT-qPCR i Western blotting. Klonowanie i przeprowadzenie badań funkcjonalnych promotorów genów Tph1, Ddc, Aanat i Asmt stosując bioluminescencyjne systemy reporterowe takie jak pgl3 i pmcs-gaussia Luc. Charakter pracy licencjackiej: Praca teoretyczna podsumowująca najnowsze doniesienia literaturowe dotyczące regulacji aktywności biosyntetycznej szyszynki. Charakter pracy magisterskiej: Praca doświadczalna. Zadaniem Magistranta będzie unieśmiertelnianie pinealocytów kury domowej i charakterystyka hodowli pinealocytów unieśmiertelnionych i pierwotnych in vitro. Wymagania: Podstawowe przygotowanie do używania metod biologii molekularnej (wiedza teoretyczna), gotowość do przeprowadzania doświadczeń przez całą dobę. Temat 6 (dla zainteresowanych badaniami podstawowymi) UDZIAŁ CZYNNIKÓW TRANSKRYPCYJNYCH Z RODZINY NF-kB W REGULACJI BIOSYNTEZY MELATONINY W SZYSZYNKACH KURCZĄT Założenia: Czynniki transkrypcyjne z rodziny NF-kB (nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells) prawdopodobnie uczestniczą w regulacji aktywności biosyntetycznych szyszynki ssaków. Dane literaturowe wskazują, że u gryzoni laboratoryjnych czynniki te biorą udział w hamowaniu transkrypcji Aanat, genu kodującego jeden z enzymów szlaku biosyntezy melatoniny. Zauważono, że zwiększony poziomu czynników NF-kB w komórkach szyszynki ssaków koreluje z niską ekspresją Aanat w ciągu dnia. Celem pracy jest zbadanie, czy podobne zależności mają miejsce u ptaków.

7 Materiał i Metody: Doświadczenia będą prowadzone na samcach kury domowej, przetrzymywanych od dnia wyklucia w warunkach oświetlenia L:D 12:12. Od 16-dniowych zwierząt, co 2h przez całą dobę, zostaną pobrane szyszynki. Z komórek szyszynkowych (pinealocytów) zostanie wyizolowana frakcja białek jądrowych, w której przeprowadzona zastanie analiza poziomu białek ścieżki sygnałowej NF-kB, między innymi metodami EMSA i DAPA. Charakter pracy licencjackiej: Przegląd danych literaturowych dotyczących udziału czynników transkrypcyjnych w tym NF-kB w regulacji: (1) rytmu dobowego biosyntezy melatoniny; (2) biosyntezy melatoniny podczas rozwijającej się w organizmie reakcji zapalnej. Charakter pracy magisterskiej: Praca doświadczalna. Zadaniem Magistranta będzie dokonanie analizy translokacji białek ścieżki sygnałowej NF-kB z cytoplazmy do jąder komórkowych pinealocytów kurcząt w rytmie dobowym, jak i po aktywacji układu odpornościowego. Wymagania: W przypadku pracy eksperymentalnej podstawowe przygotowanie do używania metod biologii molekularnej (wiedza teoretyczna), gotowość do przeprowadzania doświadczeń przez całą dobę. Temat 7 (dla zainteresowanych badaniami stosowanymi) WPŁYW MELATONINY NA PROLIFERACJĘ I MINERALIZACJĘ OSTEOBLASTÓW LUDZKICH - BADANIA IN VITRO Założenia: Melatonina jest hormonem wydzielanym w rytmie dobowym przez szyszynkę zwierząt kręgowych, synchronizującą organizm z cyklami światła i ciemności. Melatonina wpływa na wiele procesów fizjologicznych w tym na tkankę kostną. Badania przeprowadzone na mezenchymalnych komórkach macierzystych wykazały wpływ tego hormonu na różnicowanie się tych komórek w osteoblasty. Dowiedziono również wpływu melatoniny na aktywność osteoklastów. Przedstawione dane wskazują na potencjalną użyteczność melatoniny jako leku na choroby układu kostnego, takie jak osteoporoza czy młodzieńcza skolioza idiopatyczna. Materiały i Metody: Doświadczenia będą prowadzone na osteoblastach pierwotnych (HOb) i osteoblastach linii MG63 in vitro. Komórki te traktowane będą melatoniną, a następnie badana będzie ekspresja genów związanych z mineralizacją i dojrzewaniem osteoblastów oraz poziom mineralizacji. Do określenia wpływu melatoniny na ekspresję tych genów zostaną wykorzystane również plazmidowe systemy reporterowe. Charakter pracy licencjackiej: Przegląd danych literaturowych dotyczących wpływu melatoniny na mineralizację kości. Charakter pracy magisterskiej: Praca doświadczalna. Zadaniem Magistranta będzie wykonanie doświadczeń w układzie in vitro oraz analiz ekspresji endogennej i przy zastosowaniu systemów reporterowych.

8 Wymagania: W przypadku pracy eksperymentalnej podstawowe przygotowanie do używania metod biologii molekularnej (wiedza teoretyczna), gotowość do przeprowadzania doświadczeń przez całą dobę. Temat 8 (dla zainteresowanych badaniami podstawowymi) CHARAKTERYSTYKA OKOŁODOBOWYCH ZMIAN STĘŻENIA SEROTONINY MÓZGU I HEMOLIMFIE SZARAŃCZY PUSTYNNEJ SCHISTOCERCA GREAGARIA. Założenia: Szarańcza pustynna jest jednym z najważniejszych szkodników upraw na świecie. Występuje w dwóch formach, samotnej (każdy osobnik żeruje pojedynczo) i migrującej (do kliku tysięcy osobników skupia się, by migrować i żerować wspólnie). Z punktu widzenia gospodarki człowieka ta druga forma jest stanowi największe zagrożenie. Stwierdzono, że czynnikiem odpowiedzialnym za zmianę behawioru szarańczy jest serotonina- silnie konserwatywny ewolucyjnie neuroprzekaźnik, występujący u bezkręgowców i człowieka. Serotonina ma działanie plejotropowe, u wszystkich badanych jak dotąd organizmów. Jest między innymi ważnym elementem dróg wyjścia informacji z zegara biologicznego. Potencjalne możliwości wykorzystania układu serotoninergicznego, jako celu działania przyszłych insektycydów hamujących formowanie postaci migrujących szarańczy, wymaga możliwie najbardziej wnikliwego poznania funkcji tego neuroprzekaźnika u S.gregaria. Doświadczenia w proponowanej pracy dyplomowej skupią się na regulacji układu serotoninergicznego przez zegar biologiczny. Materiał i Metody: Doświadczenia będą prowadzone na szarańczy wędrownej, Schistocerca gregaria, hodowanych w Zakładzie Fizjologii Zwierząt. Materiał (mózgi i hemolimfa) będą pobierane w sześciu punktach czasowych doby (co cztery godziny) a następnie metodą immunohistochemiczną i immunoenzymatyczną, zostanie określony dobowe profil stężenia serotoniny w badanych tkankach. Charakter pracy licencjackiej: (1)Przegląd danych literaturowych dotyczących neurochemicznych podstaw zmiany behawioru (z formy samotnej w migrującą) u S. gregaria. (2) Wykonanie preparatów immunohistochemicznych mających na celu określenie lokalizacji serotoniny w ośrodkowym układzie nerwowym S.gregoria. Charakter pracy magisterskiej: (1) Określenie metodą immunohistochemiczną okołodobowych zmian zawartości serotoniny w mózgu S. gregaria. Wykonanie atlasu połączeń serotoninergicznych w

9 mózgu.(2) Określenie metodą immunoenzymatyczną (ELISA) okołodobowych zmian zawartości serotoniny w hemolimfie S. gregaria. Wymagania: Umiejętność/chęć pracy z owadami, znajomość zasad pracy w laboratorium, umiejętność pracy w grupie, gotowość do przeprowadzania doświadczeń przez całą dobę. Literatura: Anstey ML et al., Serotonin mediates behavioral gregarization underlying swarm formation in desert locust. 323 (5914): Science 30 Januar DOI: /science Temat 9 (dla zainteresowanych badaniami podstawowymi) RYTMY METABOLICZNE U SPODOPTERA LITTORALIS Założenia: Zegar biologiczny reguluje szereg procesów fizjologicznych, a jego prawidłowe funkcjonowanie jest niezbędne dla prawidłowego funkcjonowania organizmu. Wiele doniesień wskazuje na powiązanie zegara biologicznego z regulacją procesów metabolicznych. Celem niniejszej pracy jest ustalenie, czy zegar biologiczny wpływa na gospodarkę cukrów i tłuszczy u owadów należących do rzędu Lepidoptera. Materiały i Metody: Badania będą prowadzone na stadiach larwalnych i imaginalnych motyli z gatunku Spodoptera littoralis. Planowane są analizy ekspresji genów odpowiedzialnych za gospodarkę energetyczną organizmu. Dodatkowo planujemy przeprowadzić analizy biochemiczne określające aktywność wybranych enzymów trawiennych i poziom podstawowych materiałów zapasowych. Badania będą prowadzone na materiale pobieranym w ciągu całej doby. Charakter pracy licencjackiej: Praca teoretyczna na temat regulacji metabolizmu cukrów i tłuszczy u owadów. Charakter pracy magisterskiej: Praca doświadczalna. Wymagania: Podstawowa wiedza o metodach stosowanych w biologii molekularnej (przygotowanie teoretyczne); chęć samodzielnego prowadzenia badań, gotowość do przeprowadzania doświadczeń przez całą dobę.