—————-

S čím pracujeme v naší laboratoři? S rannými stádii embryí africké žáby drápatky (lat. Xenopus, slovensky pazúrnatky). 🐸

Proč žáby? Jak jste si možná všimli v přírodě, embrya žab jsou obecně relativně velká a vyvíjejí se mimo tělo matky, a proto jsou výborná pro pozorování pod mikroskopem. 🔬

Proč Xenopus, a ne třeba jiná žába? Xenopus se používal jako první seriózní test plodnosti u lidí. Byl nazván Hogbenův test, a to po britském vědci Lancelotovi Hogbenovi, a od 30. let do druhé světové války byl používán v amerických a anglických nemocnicích. Poté, co byly tyto testy nahrazeny biochemickými proužky, se rozšířené žáby v nemocnicicích a vědeckých centrech staly předmětem zkoumání vědců a tím se staly v biomedicikém průzkumu nejpoužívanějšími modely obojživelníků či žab. 🧪

Co zkoumáme na embryích žáby Xenopus? Tvorbu neuruální trubice a migrace buněk tzv. neurální lišty. 🧠

—————-

Chcete se dozvědět více? Tady jsou odkazy na naše reportáže v Českém rozhlasu, České televizi nebo na populárním biologickém blogu the Node (v angličtině).

—————-


VEDOUCÍ PRACOVNÍK LABORATOŘE

odb. as. Mgr. Jakub Harnoš, Ph.D.    

Pracovna: Univerzitní kampus Bohunice, budova D36, místnost 1S16

E-mail: harnos@sci.muni.cz

Telefonní kontakt: 549 49 4465

ORCID ID: 0000-0002-0752-9260

—————-

 

Vědecká autobiografie 


Ve své vědecké kariéře se věnuji mezibuněčné signalizaci WNT, která hraje zásadní roli v vývoji mnohobuněčných organismů. WNT signální systém je tradičně rozdělen na kanonickou část, která reguluje cyklus buněk nebo osud buněk přepínáním transkripce genů, a nekanonickou část, která řídí přeměny cytoskeletu, tj. opory buňky.

Jako student magisterského a doktorského studia jsem začal studovat klíčovou složku WNT signálního systému – protein Dishevelled – pod vedením prof. Vítězslava Bryja v Brně. Ve spolupráci s prof. Carstenem Hoffmanem (Univerzita ve Würzburgu, Německo), kde jsem strávil několik měsíců na výzkumném pobytu, jsem vyvinul FRET biosensory pro monitorování dynamiky strukturních konformací proteinu Dishevelled, jejichž roli jsem analyzoval v rámci přenosu WNT signálu (publikováno v Nature Communication, 2019).  

Na postdoktorandském studiu u prof. Sergeje Sokola v New Yorku v letech 2018-2020 jsem si rozšířil své znalosti v oblasti vývojové biologie, embryologie obratlovců, modelového systému žáby Xenopus. Během pobytu jsem studoval proteiny buněčné polarity během neurulace v embryích Xenopus pomocí proteomických metod.

Po návratu do Česka v roce 2020 jsem získal novou pozici odborného asistenta na Masarykově univerzitě v Brně.  Kromě neurulace mě zaujala také buněčná migrace a to, jak migrující buňky získávají energii. Založil jsem výzkumnou skupinu, která se zaměřuje na identifikaci nových úloh proteinů buněčné polarity v bioenergetice a neurulaci na modelech buněčných kultur a embryí Xenopus.

 

Granty a ocenění

*2024-2026: Grant ve standardní/seniorské kategorii (24-10622S), GAČR, Česká republika

2023: Ocenění Hemsley Fellowship (203103), Cold Spring Harbor Laboratories, New York, USA (odmítnuto z rodinných důvodů)

2022-2024: Grant ve standardní/seniorské kategorii (22-06405S), GAČR, Česká republika

2022-2024: Ocenění MASH Junior (MUNI/J/0004/2021), Grantová agentura Masarykovy univerzity, Česká republika

2020: „Seal of Excellence” in MSCA-IF-2020 (101028952), Evropská komise, Brusel

2018-2019: Grant v kategorii „Vynikající výsledky” (MUNI/E/0533/2018), Grantová agentura Masarykovy univerzity, Česká republika

2017-2017: EMBO krátkodobá stipendia (ASTF 687-2016), Univerzita ve Würzburgu, Německo

2016-2016: Mobilita programu „Free mover”, Univerzita ve Würzburgu, Německo


* Aktuální financování

—————-

 

VĚDECKÉ TÉMA

Polarita je nezbytná pro tvar, strukturu a funkci buněk. Téměř všechny typy buněk projevují nějakou formu polarity, která jim umožňuje provádět speciální funkce. Naše vědecká skupina se konkrétně zaměřuje tzv. planární polaritu, která se týká koordinovaného uspořádání buněk po celé ploše tkáně (např. zamysleli jste se někdy, proč Vám chlupy na ruce rostou víceméně jedním směrem? Za to může právě planární polarita). Tato polarita je nyní považována za „pasivní“ kompas, který poskytuje buňkám smysl pro směr, např. pro růst vlasů či chlupů. Tato vlastnost je důležitá během vývoje, kdy buňka potřebuje znát svoji pozici ve mnohobuněčného organismu, a během homeostázy, kdy buňka potřebuje znát směr, například pro svou migraci.    

Naším primárním cílem je prokázat aktivní roli planární polarity při tvorbě nervové trubice během vývoje obratlovců. Tvorba nervové trubice je ranou vývojovou událostí, která zahrnuje zhruba dvě stovky proteinů. I když je tvorba trubice částečně dobře popsána, faktor, který začíná její iniciaci, není dosud znám. Shromáždili jsme vědecké důkazy, že proteiny buněčné polarity mohou být aktivními spouštěči pro iniciaci tvorby nervové trubice.

Naš druhý cíl je spojen s buněčnou migrací. Migrace je řízený pohyb buněk z jednoho místa na druhé a vyžaduje zvýšené množství energie. Vyrobenou energii lze využít pro reorganizaci určitých oblastí v migrativní buňce, čímž umožní její fyzický pohyb. Nicméně, co iniciuje produkci dodatečné energie potřebné pro reorganizace, je stále záhadou. Zde se zamýšlíme nad aktivní rolí proteinů polarity jako spouštěče energie pro buněčnou migraci.

Přiřazování dynamických vlastností proteinům buněčné polarity je jádrem výzkumu prováděného v naší laboratoři.

VLEVO: Příklad vyvíjejícího se pulce žáby Xenopus, jehož nervové buňky byly označeny zeleným fluorescenčním proteinem (angl. GFP). 

VPRAVO: Naše skupina studuje buněčné procesy, ve kterých signální proteiny mohou spustit různé události. Tyto děje sledujeme pod mikroskopy.

Na obrázku vpravo jsou dvě buňky, které produkují protein našeho zájmu navázaný na zelený fluorescenční protein (GFP). Z obrázku je patrno, že fúzní protein našeho zájmu spouští jistý buněčný proces značený červenou barvou, jelikož oba signály se významně překrývají (tzv. ko-lokalizují). Upraveno pomocí softwaru Imaris.

Klíčová slova

Planární polarita, nervová trubice, migrace buněk, bioenergetika, tkáňové linie, embryo Xenopus.

 

VĚDECKÉ ČLÁNKY (Harnoš lab)

 

  • Buněčná signalizace (planární buněčná polarita):
    • Radaszkiewicz KA, Sulcova M, Kohoutkova E, and Harnos J* (*corresponding author). „The role of Prickle proteins in vertebrate development and pathogeny.“ Molecular Cell Biochemistry, 2023, doi: 10.1007/s11010-023-04787-z.  
    • Novotna S, Maia LA, Radaszkiewicz KA, Roudnicky P, and Harnos J* (*corresponding author). „Linking planar polarity signaling to actomyosin contractility during vertebrate neurulation.“ Open Biology, 2024, doi: 10.1098/rsob.240251.  
    • Kravec M, Sedo O, Nedvedova J, Micka M,…, Harnos J, Tripsianes K, Janke C, Barinka C, and Bryja V. „Carboxy-terminal polyglutamylation regulates signalling and phase separation of the Dishevelled protein.“ EMBO Journal, 2024, doi: 10.1038/s44318-024-00254-7.  

 

  • Vývoj obratlovců (žába Xenopus):
    • Laznovsky J, Kavkova M, Reis A, Robovska-Havelkova P, Maia LA, Krivanek J, Zikmund T, Kaiser J, Buchtova M, and Harnos J* (*corresponding author). „Unveiling vertebrate development dynamics in Xenopus laevis using micro-CT imaging.“ GigaScience, 2024, doi: 10.1093/gigascience/giae037.  
    • Gonzalez Lopez M, Huteckova B, Lavicky J, Zezula N,…, Harnos J, Buchtova M, and Krivanek J. „Spatiotemporal monitoring of hard tissue development reveals new features of tooth and bone development.“ Science Advances, 2023, doi: 10.1126/sciadv.adi0482. 

 

  • Studium konformace DNA v oocytech žáby Xenopus:
    • Foldynova-Trantirkova S, Harnos J (co-shared first author), Rynes J, Zlinska V, and Trantirek L. „In-cell NMR spectroscopy of nucleic acids.“ Nucleic Acids Research, 2024. 

 

  • Nová metodologie:
    • Paclikova P, and Harnos J* (*corresponding author). „Efficient cloning of linear DNA inserts (ECOLI) into plasmids using site-directed mutagenesis.“ Scientific Reports, 2024, doi: 10.1038/s41598-024-72169-6.  

 

ČLENOVÉ TÝMU

  • Bývalé členstvo laboratoře
    • Mgr. Petra Paclíková, Ph.D. (2024, v současné době na pozici postdočka v Čajánek labu, MUNI, Brno)
    • Ing. Mgr. Vendula Janoušková (2023-2024, v současné době Ph.D. studentka v Praze)
    • Mgr. Marie Šulcová, Ph.D. (2022-2023, v současné době na pozici postdočka ve Stockholmu, Švédsko)
    • Alba Hernández Ramos (2022-2023, Erasmus studentka, univerzita v Salamance, Španělsko)
    • Cristina González Cuevas (2022, Erasmus studentka, univerzita UFV Madrid, Španělsko)
    • Mgr. Eliška Kohoutková (2022-2023, v současné době na Ph.D. ve Vienna Biocenter, Rakousko)
    • Belén Escalona Pulido (2022, Erasmus studentka, univerzita UFV Madrid, Španělsko)
    • Miriam Sánchez Calvo (2022, Erasmus studentka, univerzita UFV Madrid, Španělsko)

 

VĚDECKÉ KONFERENCE 

 

VĚDECKÉ SPOLUPRÁCE

  • Německo:      

– prof. Carsten Hoffmann (Maximilians University,Wurzburg/University Hospital,Jena)

– prof. Alexandra Schambony (Max Planck Institute for Science of Light, Erlangen)

 

 

  • USA:  

– prof. Sergei Sokol (Icahn School of Medicine at Mount Sinai, New York)

– Dr. Giovanna Collu (Icahn School of Medicine at Mount Sinai, New York)

 

 

  • Česká republika:        

– doc. Lukáš Trantírek (CEITEC, Brno) 

– prof. Zbyněk Zdráhal (CEITEC, Brno) 

– Dr. Jan Mašek (Karlova univerzita, Praha)

 

 


Sledujte nás na Twitteru/X nebo BlueSky pro nejnovější zprávy a aktualizace: