Laboratoř molekulární cytogenetiky
Zaměření
Zabýváme se studiem struktury a funkce jaderných genomů hmyzu a jiných členovců se zaměřením na klíčové otázky biologie chromosomů a jejich evoluce. Pro výzkum chromosomů používáme pokročilé metody molekulární cytogenetiky spolu se standardními cytogenetickými technikami. Tyto metody zahrnují zejména různé modifikace fluorescenční in situ hybridizace (FISH) jako např. FISH s telomerickými a rDNA sondami, genomovou in situ hybridizaci (GISH), komparativní genomovou hybridizaci (CGH), mapovaní genů pomocí sond z bakteriálních umělých chromosomů (BAC; tzv. BAC-FISH) a komparativní barvení chromosomů (Zoo-FISH) pomocí chromosomálně-specifických sond připravených laserovou mikrodisekcí. Připravujeme také a dále využíváme pro výzkum knihovny sekvencí DNA z chromosomů získaných laserovou mikrodisekcí.
Pracovníci
Vedoucí
Vědečtí pracovníci
Technický personál
Doktorandi
Studenti
- Barbora Blažková
- Hana Dvořáková
- Irena Hladová
- Michala Korandová
- Iveta Pavlechová
- Klára Szakosová
- Michal Šedivý
- Hana Švellerová
- Anna Voleníková
- Kristýna Vrbová
Absolventi PhD.
- Jaroslav Pavelka (1998)
- Martina Žurovcová (1999)
- Radmila Frydrychová (2003)
- Alena Rego, roz. Tothová (2003)
- Iva Fuková (2007)
- Magda Vítková (2007)
Řešené výzkumné projekty
Molekulární diferenciace a evoluční historie pohlavních chromosomů motýlů
Pohlavní chromosomy a jejich diferenciace patří k nejzajímavějším otázkám evoluční genetiky. Většina poznatků o evoluci pohlavních chromosomů u živočichů byla získána u organismů s heterogametickým samčím pohlavím (tj. se systémem pohlavních chromosomů XY) jako jsou např. mouchy a savci. Mnohem méně poznatků je u organismů s heterogametickým samčím pohlavím, čili majících systém pohlavních chromosomů WZ nebo jeho modifikace. To se týká zejména motýlů (Lepidoptera), největší skupiny živočichů s heterogametickými samicemi. V naší laboratoři se zabýváme studiem základních charakteristik genomů motýlů, mapováním syntenie konzervovaných genů a molekulární diferenciací pohlavních chromosomů s cílem odhalit evoluční historii motýlích karyotypů a přispět tak k poznání obecných mechanismů evoluce pohlavních chromosomů. Tento výzkum je prováděn ve spolupráci se zahraničními kolegy (Walther Traut, Lübeck, Německo a Ken Sahara, Sapporo, Japonsko).
[PI: F. Marec]
Vývoj genetických sexing linií u obaleče jablečného
Obaleč jablečný (Cydia pomonella) je celosvětově významným škůdcem jádrového ovoce a ořechů v oblasti mírného pásma. Intenzivní užívání insekticidů proti tomuto škůdci vedlo k vývoji resistence k těmto chemikáliím a k rostoucím požadavkům na používání šetrných metod regulace populací jako je například technika sterilního hmyzu (SIT). SIT proti obaleči jablečnému spočívá v masové produkci a vypouštění sterilního hmyzu obou pohlaví do divoké populace. Vypouštění pouze sterilních samců by však významně snížilo náklady a zvýšilo účinnost SIT. Naším cílem je vyvinout genetické sexing linie obaleče jablečného inzercí selektovatelného transgenu (dominantní podmíněně letální mutaci genu Notch) do chromosomu W, specifického pro samice. Tento transgen by v restriktivních podmínkách eliminoval vývoj samic, což by umožnilo produkci pouze samčího potomstva pro ozařování a vypouštění. Výzkumné kroky pro dosažení tohoto cíle zahrnují identifikaci molekulárních markerů pohlavních chromosomů, izolaci orthologu genu Notch u obaleče jablečného, konstrukci modifikovaných plazmidů nesoucích teplotně-senzitivní mutantní alelu genu Notch, produkci transgenních linií a mapování transgenu na pohlavním chromosomu W. Výzkum je součástí mezinárodního projektu koordinovaného IAEA (Vienna, Austria) a je prováděn ve spolupráci s Lisa G. Neven (Wapato, WA, USA).
[PI: F. Marec]
Molekulární a cytogenetická analýza telomer u Drosophila
U většiny eukaryot je telomerická DNA tvořena bloky krátkých opakujících se sekvencí DNA udržovaných na koncích chromosomů telomerázou. Telomerickou sekvencí hmyzu je sekvence (TTAGG)n, která byla naším dřívějším výzkumem prokázána jako ancestrální telomerický motiv všech členovců. U některých taxonů byl však tento motiv ztracen a nahrazen jiným, ve většině případů dosud neznámým motivem nebo alternativním mechanismem udržování telomer. Jedním z příkladů je drozofila, která ke stavbě svých telomer používá tří telomerických retroelementů (HeT-A, TART a TAHRE). Mnohonásobná repetice těchto elementů tvoří terminální oblast telomery zvanou jako HTT. Transpozice telomerických retroelementů ke koncům telomer je u drozofily dominantním systémem pro regulaci telomerické délky. Vedle HTT oblasti jsou telomery tvořeny heterochromatinovou subterminální oblastí označovanou jako TAS (telomere-associated sequence), která má díky svým vlastnostem heterochromatinu tlumící efekt na genovou expresi v HTT oblasti, čímž se, dle našich výsledků, podílí i na regulace telomerické délky. V naší laboratoři se zaměřujeme na studium regulace délky drozofilích telomer, a to z hlediska regulace transkripce telomerických elementů a regulace chromatinové struktury telomer.
[PI: R. Čapková Frydrychová]
Repetitivní DNA v genomech motýlů
Velikosti genomu motýlů se mezi sebou mohou výrazně lišit. Tyto rozdíly nejsou způsobeny rozdílným počtem genů (nebo jen nepatrně), ale množstvím tzv. repetitivní DNA, tj. satelity a mobilními elementy. Zatímco dynamika satelitní DNA je závislá na chybách při rekombinaci nebo replikaci DNA, mobilní elementy jsou schopné se aktivně množit a šířit po hostitelském genomu. Zatímco působení repetitivní DNA v genomu je z krátkodobého hlediska buď neutrální nebo negativní (spotřeba energie buňky, změna exprese genů, atd.), z dlouhodobého hlediska může být výhodné (satelitní DNA je využita ve funkčních strukturách chromosomu jako jsou např. telomery) či významné pro evoluci druhu (duplikace/delece částí genomu, vznik nových genů atd.). V naší laboratoři se zabýváme strukturou repetitivní DNA u vybraných druhů motýlů, především obaleče jablečného (Cydia pomonella) a zavíječe paprikového (Plodia interpunctella), konkrétně identifikací a lokalizací nové satelitní DNA a nových mobilních elementů, ale i mapováním známých mobilních elementů a mikrosatelitů. U zavíječe parikového a příbuzného zavíječe moučného (Ephestia kuehniella) se soustředíme především na oblast pohlavního chromosomu W, který se kvůli absenci rekombinace dramaticky liší od zbytku genomu a je bohatý na repetitivní DNA.
[PI: M. Vítková]
