Využívání dlouhodobého uvolňování léčiv v reprodukci ryb
KNOWLES, Jindřiška
2023 - English Cílem této disertační práce bylo vyvinout a ověřit inovativní metodu hormonální stimulace za použití mikročástic PLGA pro trvalé uvolňování syntetického analogu savčího hormonu uvolňujícího gonadotropin u několika hospodářsky významných druhů ryb. Vzhledem k tomu, že se jedná o první záznam o použití mikročástic PLGA u ryb, bylo cílem stanovit optimální dávku účinné látky, kvantifikovat steroidní odezvu na hormonální stimulaci a posoudit kvalitu a množství získaných pohlavních produktů. Teoretická část diplomové práce byla zaměřena na vypracování studie o metodách hormonální léčby u ryb a diskuzi zaměřenou na potenciál užití PLGA mikročástic v reprodukci ryb. Experimentální část práce byla zaměřena na hodnocení vlivu mikročástic PLGA u druhů ryb běžně chovaných v intenzivní a rybniční akvakultuře. Ryby obou pohlaví byly zahrnuty pro stanovení vlivu hormonální stimulace na produkci a kvalitu jiker a také na kvalitu a množství spermií. The PhD thesis was aimed to develop and validate an innovative method of hormone stimulation using PLGA microparticles for sustained release of a synthetic analogue of mammalian gonadotropin-releasing hormone in several economically important fish species. Since this is the first record of the use of PLGA microparticles in fish, the focus was to establish the optimal dose of the active substance, quantify the steroid response of the broodstock, and to assess the quality and quantity of obtained sex products. The theoretical part of the thesis was focused on elaborating a study reviewing methods of hormonal treatment in fish, and discuss the potential of PLGA microparticles in fish reproduction. While, the experimental part of the work was focused on evaluation of the effect of PLGA microparticles in those fish species commonly reared in intensive and pond aquaculture. Fish of both sexes were included to determine the effect of the treatment on the production and quality of eggs as well as on the quality and quantity of sperm. Keywords: reprodukční dysfunkce; protrahované uvolňování; gamety; pohlavní steroidy; mikročástice Available in the Digital Repository of University of South Bohemia. Využívání dlouhodobého uvolňování léčiv v reprodukci ryb

Cílem této disertační práce bylo vyvinout a ověřit inovativní metodu hormonální stimulace za použití mikročástic PLGA pro trvalé uvolňování syntetického analogu savčího hormonu uvolňujícího ...

KNOWLES, Jindřiška
Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, 2023

Computational modeling of biomolecular interactions in proteins using MD simulations.
ZARA, Zeenat
2023 - English Available in the Digital Repository of University of South Bohemia. Computational modeling of biomolecular interactions in proteins using MD simulations.

ZARA, Zeenat
Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, 2023

Mechanisms behind diversity and ecosystem functioning relationships - the insights from observational and manipulative studies in grassland communities
LISNER, Aleš
2023 - English This thesis focuses on the relationship between diversity and two commonly used ecosystem functions - productivity and its stability. The thesis tries to assess the problematics from different perspectives using large-scale observational studies and small-scale manipulative experiments to better understand which mechanism create observed patterns. High emphasis is put on the methodological aspects and potential theoretical or practical issues arising from experimental setting and data collection. More specifically, the thesis starts with description and critical evaluation of patterns observed at bigger spatial scales and across multiple sites (Chapter I). Then continue with detailed small-scale experimental approaches and assessment of mechanism driving relationship between diversity, productivity and stability of communities (Chapter II and III). Further, the thesis digs into bigger detail focusing on which plant characteristics define abundance patterns of individual species, which translates into productivity (Chapter IV). Finally, it elaborates on common issues related to vegetation data collection and their subsequent analysis (Chapter V). Keywords: diversity; productivity; ecosystem functioning; traits; stability; sampling error Available in the Digital Repository of University of South Bohemia. Mechanisms behind diversity and ecosystem functioning relationships - the insights from observational and manipulative studies in grassland communities

This thesis focuses on the relationship between diversity and two commonly used ecosystem functions - productivity and its stability. The thesis tries to assess the problematics from different ...

LISNER, Aleš
Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, 2023

Cell segmentation from wide-field light microscopy images using CNNs
GHAZNAVI, Ali
2023 - English Image object segmentation allows localising the region of interest in the image (ROI) and separating the foreground from the background. Cell detection and segmentation are the primary and critical steps in microscopy image analysis. Analysing microscopy images allows us to extract vital information about the cells, including their morphology, size, and life cycle. On the other hand, living cell segmentation is challenging due to the complexity of these datasets. This research focused on developing Artificial Intelligence/Machine Learning methods of single- and multi-class segmentation of living cells. For this study, the Negroid cervical epithelioid carcinoma HeLa line was chosen as the oldest, immortal, and most widely used model cell line. Several time-lapse image series of living HeLa cells were captured using a high-resolved wide-field transmitted/reflected light microscope (custom-made for the Institute of Complex System, Nové Hrady, Czech Republic) to observe micro-objects and cells. Employing a telecentric objective with a high-resolution camera with a large sensor size allows us to achieve a high level of detail and sharper borders in large microscopy images. The collected time-lapse images were calibrated and denoised in the pre-processing step. The data sets collected under the transmission microscope setup were analyzed using a simple U-Net, Attention U-Net, and Residual Attention U-Net to achieve the best single-class semantic segmentation result. The data sets collected under the reflection microscope setup were analyzed using hybrid U-Net methods, including Vgg19-Unet, Inception-Unet, and ResNet34-Unet, to achieve the most precise multi-class segmentation result. Image object segmentation allows localising the region of interest in the image (ROI) and separating the foreground from the background. Cell detection and segmentation are the primary and critical steps in microscopy image analysis. Analysing microscopy images allows us to extract vital information about the cells, including their morphology, size, and life cycle. On the other hand, living cell segmentation is challenging due to the complexity of these datasets. This research focused on developing Artificial Intelligence/Machine Learning methods of single- and multi-class segmentation of living cells. For this study, the Negroid cervical epithelioid carcinoma HeLa line was chosen as the oldest, immortal, and most widely used model cell line. Several time-lapse image series of living HeLa cells were captured using a high-resolved wide-field transmitted/reflected light microscope (custom-made for the Institute of Complex System, Nové Hrady, Czech Republic) to observe micro-objects and cells. Employing a telecentric objective with a high-resolution camera with a large sensor size allows us to achieve a high level of detail and sharper borders in large microscopy images. The collected time-lapse images were calibrated and denoised in the pre-processing step. The data sets collected under the transmission microscope setup were analyzed using a simple U-Net, Attention U-Net, and Residual Attention U-Net to achieve the best single-class semantic segmentation result. The data sets collected under the reflection microscope setup were analyzed using hybrid U-Net methods, including Vgg19-Unet, Inception-Unet, and ResNet34-Unet, to achieve the most precise multi-class segmentation result. Keywords: Categorical segmentation; Neural network; Cell detection; Microscopy image segmentation; U-Net; Tissue segmentation; Semantic segmentation; Bright-Field Microscopy cell segmentation; Cell analysis Available in the Digital Repository of University of South Bohemia. Cell segmentation from wide-field light microscopy images using CNNs

Image object segmentation allows localising the region of interest in the image (ROI) and separating the foreground from the background. Cell detection and segmentation are the primary and critical ...

GHAZNAVI, Ali
Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, 2023

Characterisation of novel mitochondrial proteins in \kur{Trypanosoma brucei}
RAŠKOVÁ, Vendula
2023 - English This study analyses and characterises novel mitochondrial proteins in the parasitic protist Trypanosoma brucei. Applying phylogenetic analysis was described the evolutionary origin of ZapE protein in eukaryotes, using a newly developed proximity-dependent biotinylation approach (BioID2) we identified ZapE interaction partners like Oxa1. We also discovered a relationship when distribution of mitochondrial ZapE is restricted only to organisms with Oxa1, respiratory complexes, and a mitochondrial genome. TbPams were detected by phylogenetic analyses as orthologs of corresponding proteins in Opistokonts. We analyse the function of TbPam18 and TbPam16 in the replication of the mitochondrial DNA and determine, how the TMDs of TbPam18 and TbPam16 are essential for their functions. Finally, we evaluated a set of putative mitochondrial proteins of the heterolobosean N. gruberi defined by Localisation of Organelle Proteins by Isotope Tagging (LOPIT) and analyse the origin of mtFfh and mtFtsY. This study analyses and characterises novel mitochondrial proteins in the parasitic protist Trypanosoma brucei. Applying phylogenetic analysis was described the evolutionary origin of ZapE protein in eukaryotes, using a newly developed proximity-dependent biotinylation approach (BioID2) we identified ZapE interaction partners like Oxa1. We also discovered a relationship when distribution of mitochondrial ZapE is restricted only to organisms with Oxa1, respiratory complexes, and a mitochondrial genome. TbPams were detected by phylogenetic analyses as orthologs of corresponding proteins in Opistokonts. We analyse the function of TbPam18 and TbPam16 in the replication of the mitochondrial DNA and determine, how the TMDs of TbPam18 and TbPam16 are essential for their functions. Finally, we evaluated a set of putative mitochondrial proteins of the heterolobosean N. gruberi defined by Localisation of Organelle Proteins by Isotope Tagging (LOPIT) and analyse the origin of mtFfh and mtFtsY. Keywords: Trypanosoma brucei; kDNA; mitochondrion; TbPam protein; ZapE; kinetoplast Available in the Digital Repository of University of South Bohemia. Characterisation of novel mitochondrial proteins in \kur{Trypanosoma brucei}

This study analyses and characterises novel mitochondrial proteins in the parasitic protist Trypanosoma brucei. Applying phylogenetic analysis was described the evolutionary origin of ZapE protein in ...

RAŠKOVÁ, Vendula
Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, 2023

Úloha izoenzymů v regulaci metabolismu sinic
BACHHAR, Anushree
2023 - English Modelová sinice Synechocystis PCC 6803 je jedním z nejstudovanějších druhů sinic, který má významný podíl v biotechnologických aplikacích, což vysvětluje, proč se jí také říká "zelená E. coli". Experimentální studie mohou poskytnout in vitro charakterizaci isozymů, ale nikdo neví, zda a jak přesná je taková parametrizace ve srovnání se stavem in vivo. Také navzdory studiím s jedním/mnoha mutanty, stále plně neznáme rozsah rolí izoenzymů. Důvody, které stojí za tímto problémem, jsou: i) vyřazení jednoho izozymu je pravděpodobně kompenzováno zbývajícími izozymy, ii) deaktivace všech izozymu nepočítá s neznámou multifunkčností jiných enzymů nebo iii) metabolická plasticita Synechocystis umožňuje přesměrování metabolického toku na alternativní dráhy v rámci centrálního metabolismu uhlíku, např. prostřednictvím glykolytických drah (Embden-Meyerhof-Parnasova dráha, Entner-Doudorova dráha, fosfoketolázová dráha a oxidativní pentózofosfátová dráha). V této studii jsem se zaměřila na rozluštění některých regulačních mechanismů v rámci centrálního metabolismu uhlíku Synechocystis s pomocí metabolického modelu, který integruje fluxomické, metabolické a transkriptomické údaje z literatury a různých databází, např. Uniprot, KEGG. V první polovině svého doktorského výzkumu jsem se zaměřila na vliv většinou opomíjené glykolytické fosfoketolázové dráhy. Zejména jsme ukázali, že tok uhlíku cestou fosfoketolázy může dosáhnout 250 % toku přes Embden-Meyerhof-Parnas glykolýzu za autotrofních podmínek a úrovně CO2 okolního prostředí. Tedy, fosfoketolázová dráha hraje klíčovou roli tím, že zmírňuje dekarboxylaci, tj. ztráty uhlíku, ke kterým dochází v ostatních glykolytických cestách. Dále jsme předpověděli, že role fosfoketolázové dráhy za mixotrofních podmínek je u Synechocystis spíše zanedbatelná, přestože je tato dráha klíčová u většiny bakterií za heterotrofních podmínek. Kromě toho jsme potvrdili existenci předpokládaného izoenzymu fosfoketolázy (PKET 2) a kvantifikovali následující výsledky za autotrofních podmínek a úrovně CO2 okolního prostředí: 1) 17% snížení toku přes RuBisCO pro delta pket1 a 2) 11,2-14,3% snížení růstu pro delta pket2 v turbulentním prostředí a 3) preference substrátů pro fosfoketolázovou dráhu za daných růstových podmínek. V druhé polovině své výzkumné práce jsem se zaměřila na nedávno potvrzenou glykolytickou Entner-Doudoroffovu dráhu u Synechocystis. Entner-Doudoroffova dráha byla dříve považována za velmi běžnou (~92 %) mezi sinicemi, ale moje bioinformatická analýza na základě dostupných zdrojů dat předpověděla, že výskyt Entner-Doudoroffovy dráhy je nižší než 50 %. Zajímavé je, že jsme také identifikovali pravděpodobné izozymy v rámci Entner-Doudoroffovy dráhy u některých sinic. V případě Synechocystis jsme poskytli první odhad metabolického toku přes Entner-Doudoroffovu dráhu na základě údajů změn růstu při zablokování této dráhy; je zatím obtížné provést experimentální ověření s pomocí izotopu 13C vzhledem k současným limitům detekce velmi nízkých koncentrací metabolitů v přístrojích hmotnostní spektrometrie. Nicméně jsme zjistili příliš mnoho nejasností (multifunkčnost enzymů a problémy s identitou enzymů Entner-Doudoroffovy dráhy), takže je obtížné anotovat nebo předpovědět rozsah možných metabolických a regulačních funkcí Entner-Doudoroffovy dráhy u Synechocystis. Model cyanobacterium Synechocystis PCC 6803 is one of the most studied species of cyanobacteria, having a significant impact in biotechnology, which explains why it is also known as "green E. coli". Experimental studies could deliver in vitro characterization of isozymes, but nobody knows if and how accurate such parametrization is in comparison to in vivo conditions. Also, despite the single/multi-mutant studies, the extent of isoenzymes roles is still lacking. The reasons behind this issue are: i) single knock-out is likely to be compensated by remaining isozyme(s), ii) deactivation of all isozymes does not count for unknown multi functionalities or iii) metabolic plasticity of Synechocystis allowing the redirection of metabolic flux towards alternative pathways within the central carbon metabolism, e.g., via glycolytic pathways (Embden-Meyerhof-Parnas pathway, Entner-Doudoroff pathway, phosphoketolase pathway and oxidative pentose phosphate pathway). In this study, I aimed to decipher some of the regulatory mechanisms within the central carbon metabolism of Synechocystis with the aid of metabolic model, integrating fluxomic, metabolic and transcriptomic data from literature and various databases e.g., Uniprot, KEGG. In the first half of my PhD research, I have focused on the impact of the mostly ignored glycolytic phosphoketolase pathway. In particular, we have shown that carbon flux via phosphoketolase pathway could be above 250% of the flux via Embden-Meyerhof-Parnas glycolysis under autotrophic conditions ambient CO2, thus playing a crucial role by mitigating the decarboxylation, i.e., carbon loss, occurring in other glycolytic pathways. We predicted that role of phosphoketolase pathway under mixotrophic conditions is rather negligible in Synechocystis, despite phosphoketolase pathway is crucial for heterotrophic conditions in most bacteria. In addition, we supported the existence of putative phosphoketolase isoenzyme (PKET 2) and quantified the following results under autotrophic conditions ambient CO2: 1) 17% flux reduction via RuBisCO for delta pket1 and 2) 11.2-14.3% growth decrease for delta pket2 in turbulent environment and 3) the substrate preference for phosphoketolase pathway under a given growth conditions. In the second half of my research work, I have focused on the recently confirmed glycolytic route in Synechocystis, the Entner-Doudoroff pathway (ED-P). Entner-Doudoroff pathway was previously concluded to be a very common (~92%) pathway among cyanobacteria, but my bioinformatic analysis based on available data sources predicted, Entner-Doudoroff pathway occurrence is below 50%. Interestingly, we have also identified plausible isozymes within Entner-Doudoroff pathway for some cyanobacteria. In the case of Synechocystis, we provided the first estimation of flux via Entner-Doudoroff pathway based on the growth impairment data which cannot be currently detected by 13C labelling experiments due to current detection limit for lower concentrations metabolite levels in mass-spectrometry devices. Nevertheless, we have identified too many uncertainties (enzyme multifunctionalities and identity issues) that it become difficult to annotate or predict the extent of possible metabolic and regulatory functions of Entner-Doudoroff pathway in Synechocystis. Keywords: Synechocystis PCC 6803; centrální metabolismus uhlíku; isoenzymy; kinetické modelování; multiomika. Available in the Digital Repository of University of South Bohemia. Úloha izoenzymů v regulaci metabolismu sinic

Modelová sinice Synechocystis PCC 6803 je jedním z nejstudovanějších druhů sinic, který má významný podíl v biotechnologických aplikacích, což vysvětluje, proč se jí také říká "zelená E. coli". ...

BACHHAR, Anushree
Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, 2023

Genome evolution of endosymbiotic bacteria in blood-sucking insects
ŘÍHOVÁ, Jana
2023 - English The research on insect-bacteria symbiosis is experiencing a rapid burst leading to the identification of much higher complexity and dynamics of the insect-bacteria associations than ever before envisaged. The generally accepted concept of obligate bacterial symbionts as providers of essential compounds (vitamins, aminoacids) has been further developed into the framework of microbiomes, i.e. communities of microorganisms associated with the host. The majority of the knowledge has been derived from plant sap-feeders, while data on blood-feeding insects remain fragmented and even inconsistent. In this thesis, we employ amplicon, genomic and in-vivo approaches to investigate several symbiotic systems of obligate blood-feeders and address the following questions: What is the diversity of symbiotic bacteria in our studied systems? What are the metabolic capacities of these symbionts? What is the role of symbionts in the biology of their hosts? What are the possible sources of bacteria prone to establish symbiosis with obligate blood-feeders? Where these symbionts reside in the host´s body? What is the coevolutionary pattern of these bacteria with their hosts? As an answer to these questions, I present the results detailed in the course of this thesis, which are preceded by a comprehensive introduction to the studied topics and wraps up with a summary of the main results. Keywords: symbiotic bacteria; obligate blood-feeders; microbiome; amplicon sequencing; whole-genome sequencing; metaboic capacities Available in the Digital Repository of University of South Bohemia. Genome evolution of endosymbiotic bacteria in blood-sucking insects

The research on insect-bacteria symbiosis is experiencing a rapid burst leading to the identification of much higher complexity and dynamics of the insect-bacteria associations than ever before ...

ŘÍHOVÁ, Jana
Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, 2023

Biomolecular simulations in non-aqueous media
FADAEI, Fatemeh
2023 - English Available in the Digital Repository of University of South Bohemia. Biomolecular simulations in non-aqueous media

FADAEI, Fatemeh
Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, 2023

Dung beetles of Central Europe: Diversity and conservation
AMBROŽOVÁ, Lucie
2023 - English Tato disertační práce se skládá ze tří ochranářsky orientovaných studií, které se zabývají zejména faktory určujícími diverzitu koprofágních brouků ve střední Evropě. První studie hodnotila vliv rutinního odčervování hospodářských zvířat ivermektinem na druhovou diverzitu a funkční výkonnost společenstva koprofágních brouků. Druhá studie zkoumala vliv alternativních lesních managementů pařazení a odstranění svrchní vrstvy půdy na druhovou a funkční diverzitu lesních koprofágních brouků a drabčíků. Poslední studie se zabývala environmentálními a managementovými faktory, které určují -diverzitu koprofágních brouků, s cílem identifikovat prioritní oblasti druhové ochrany středoevropských Koprofágů. The thesis consists of three conservation-oriented studies, mainly focusing on the factors determining dung beetle diversity in Central Europe. We assessed the role of routine ivermectin treatment on diversity and functional performance of dung beetle community. Alternative forest managements of coppicing and additional topsoil removal were evaluated in terms of their suitability for increasing diversity of dung-inhabiting dung and rove beetles. Further, we examined environmental and management-related factors driving dung beetle beta-diversity to facilitate conservation prioritization of Central European dung beetles. Keywords: ivermektin; beta-diverzita; ochrana přírody; chráněné druhy; koprofágní brouci; Scarabaeidae; Geotrupidae; pastevní management Available in the Digital Repository of University of South Bohemia. Dung beetles of Central Europe: Diversity and conservation

Tato disertační práce se skládá ze tří ochranářsky orientovaných studií, které se zabývají zejména faktory určujícími diverzitu koprofágních brouků ve střední Evropě. První studie hodnotila vliv ...

AMBROŽOVÁ, Lucie
Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, 2023

Isolation and characterisation of extracellular vesicles of parasitic helminths
MAZANEC, Hynek
2023 - English Exkrečně sekreční produkty (ESP) slouží jako důležití mediátoři mezibuněčných a mezidruhových komunikací. Původně se předpokládalo, že jsou vylučovány hlavně v rozpustné formě, ale nedávné objevy naznačují i jejich vylučování za pomoci extracelulárních vezikul (EV). Tyto membránové částice poskytují svému obsahu ochranu před degradací a zároveň i cílený transport skrz specifických receptorů na svém povrchu. Díky tomu jsou studovány jako silné imunomodulátory vztahů mezi hostitelem a patogenem. S ohledem na parazitické helminty, EV jsou studovány jako prostředky pro diagnostiku, vakcinaci či terapii. Nicméně jejich obecná biologie, zejména pak jejich biogeneze, je stále špatně prostudována v porovnání s jejich potenciální funkců. Cílem této práce je tedy podrobněji prozkoumat sekreční aktivitu EV u různých zástupců tasemnic a jejich životních stádií. Životní cyklus tasemnice Schistocephalus solidus byl založen v laboratorních podmínkách za účelem studia sekrece EV napříč jednotlivými stádii. Zároveň jsme prozkoumali hlavní cesty biogeneze EV u tasemnice Hymenolepis diminuta za pomoci ultrastrukturních a proteomických analýz. Oba směry zároveň umožnily porovnání tvorby EV u tasemnic s různými typy hostitelů. Excretory-secretory products (ESP) serve as important mediators of intercellular and inter-species communication. They were originally thought to be secreted mainly in a soluble form, but recent discoveries indicate their delivery through extracellular vesicles (EVs). These membraneous particles provide protection from degradation for some of their components, as well as targeted delivery through various receptors on their surface. As such they have been studied as potent immunomodulators in host-pathogen relationships. With respect to parasitic helminths, EVs are being studied as agents for diagnosis, vaccination or therapeutics. However, their general biology, especially their biogenesis patterns, is still poorly understood compared to their functional role.Therefore, the goal of this thesis is to investigate in more detail the secretion activity of EVs in different tapeworms and their life-cycle stages. Under laboratory conditions, the life cycle of Schistocephalus solidus, a tapeworm with an aquatic life cycle, was established to explore EVs secretion at different developmental stages. Moreover, we used proteomic analyses and ultrastructural observations to identify the main biogenesis pathways behind EVs secretion in a terrestrial tapeworm Hymenolepis diminuta. This also allowed for the comparison of EVs generation in tapeworms with different host types. Keywords: Extracelulární vezikuly; parazit; tasemnice; Schistocephalus solidus; Hymenolepis diminuta; elektronová mikroskopie; proteomika Available in the Digital Repository of University of South Bohemia. Isolation and characterisation of extracellular vesicles of parasitic helminths

Exkrečně sekreční produkty (ESP) slouží jako důležití mediátoři mezibuněčných a mezidruhových komunikací. Původně se předpokládalo, že jsou vylučovány hlavně v rozpustné formě, ale nedávné objevy ...

MAZANEC, Hynek
Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, 2023