Biodiverzita endosymbiontů termitů Reticulitermes se zaměřením na oxymonády

• Název práce v češtině: Biodiverzita endosymbiontů termitů Reticulitermes se zaměřením na oxymonády
• Název v anglickém jazyce: Biodiversity of endosymbionts of Reticulitermes termites with a special focus on oxymonads
• Klíčová slova: oxymonády, Reticulitermes, biodiversita, genomika, symbionti
• Klíčová slova anglicky: oxymonads, Reticulitermes, biodiversity, genomics, symbionts
• Akademický rok vypsání: 2016/2017
• Typ práce: disertační práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Katedra parazitologie (31-161)
• Vedoucí / školitel: doc. Mgr. Vladimír Hampl, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno vedoucím/školitelem
• Datum přihlášení: 19.10.2016
• Datum zadání: 19.10.2016
• Konzultanti: prof. RNDr. Vladimír Beneš, CSc.

Předběžná náplň práce

Pyrsonympha je rod mikroaerofilních prvoků patřících do skupiny oxymonád v rámci eukaryotické „říše“ Excavata. Oxymonády jsou střevní endosymbionti především nižších termitů a švábů, několik zástupců se vyskytuje i u obratlovců. Tato skupina je zajímavá tím, že u ní v evoluci došlo k absolutní ztrátě mitochondrie. Nejbližší příbuzní oxymonád, volně žíjící bičíkovci rodů Trimastix a Paratrimastix, obsahují organely, které jsou pravděpodobně redukované mitochondrie podobné hydrogenosomům nebo mitosomům. Společně tedy mohou sloužit jako model pro výzkum evoluční historie mitochondrie a preadaptací pro její ztrátu.
Pyrsonymphy se vyskytují téměř výhradně ve střevech termitů rodu Reticulitermes. Tvoří poměrně velké buňky (až 150 μm) a předpokládá se, že se účastní trávení celulózy. Většina zástupců obsahuje endosymbiotické bakterie a poměrně často také ektosymbiotické bakterie adherované na povrch buněk.
Naše skupina se výzkumu oxymonád a jejich volně žijících příbuzných věnuje dlouhodobě. V současné době máme k dispozici kompletní genom a transkriptom oxymonády Monocercomonoides a transkriptomická a částečně genomická data druhu Paratrimastix pyriformis. Vzhledem k nemožnosti kultivovat drtivou většinu oxymonád mimo svého hostitele jsme u dalších zástupců (Saccinobaculus dorsoaxostylus a Streblomastix strix) využili metod single cell sekvenování
a máme k dispozici první data i pro tyto prvoky.
Práce bude součástí většího projektu zkoumající genomiku a diverzitu oxymonád. Její součástí bude založení experimentální kolonie termita rodu Reticulitermes (pravděpodobně R. santonensis) a izolace jednotlivých buněk Pyrsonympha spp. pro amplifikaci genomu a transkriptomu na single cell sekvenování. Následně budou tato data anotována a porovnána s dalšími zástupci oxymonád. Pomocí těchto dat, společně s metodou FISH, bychom také chtěli identifikovat bakteriální symbionty rodu Pyrsonympha a hledat příklady horizontálního genového přenosu a případných metabolických propojení mezi těmito organismy. Dále je pak cílem projektu popsat blíže celkovou diverzitu střevních symbiontů vybraného termita z rodu Reticulitermes a roli oxymonád v celém ekosystému, zejména v metabolismu celulózy.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

Pyrsonympha is microaerophilic genus of protozoa belonging to the group oxymonads within eukaryotic "kingdom" Excavata. Oxymonas are gut endosymbionts of lower termites and cockroaches, several representatives are also present in vertebrates. This group is interesting that in its evolution has been an absolute loss of mitochondria. The closest relatives of oxymonads, free-living flagellate genera Trimastix and Paratrimastix, contain organelles that are likely to be reduced mitochondria similar to hydrogenosomes or mitosomes. Together, therefore, they can serve as a model for studying the evolutionary history of mitochondria and preadaptation to its loss.
Genus Pyrsonympha occurs almost exclusively in the guts of termites of the genus Reticulitermes. Its members have a relatively large cells (up to 150 microns) and it is believed that they are involved in the digestion of cellulose. Most members contains endosymbiotic bacteria and quite often ectosymbiotic bacteria adhering to the surface of cells. The genome and transcriptome of oxymonad Monocercomonoides has been completed in 2016. Due to the impossibility to cultivate the vast majority oxymonads outside their hosts, methods of single cell genomics on individuals picked from the termite gut have to be used.
The PhD project will be part of a larger project exploring the genomics and diversity oxymonads. It will include the establishment of an experimental colony termite species Reticulitermes (probably R. santonensis) and the isolation of individual cells Pyrsonympha spp. to amplify the genome and transcriptome sequencing at the single cell. Subsequently, these data will be annotated and compared with other representatives oxymonads. Using these data, together with the FISH method, we would also like to identify the bacterial symbiont species Pyrsonympha and seek examples of horizontal gene transfer and possible metabolic link between these organisms. Another aim of the project is to describe in closer detail the overall diversity of gut symbionts selected from the termite species Reticulitermes and the role of oxymonads in the whole ecosystem, especially in the metabolism of cellulose.