Cytoskeleton-associated proteins in neuronal differentiation

• Název práce v češtině: Proteiny asociované s cytoskeletem v neuronální diferenciaci
• Název v anglickém jazyce: Cytoskeleton-associated proteins in neuronal differentiation
• Akademický rok vypsání: 2022/2023
• Typ práce: disertační práce
• Jazyk práce: angličtina
• Ústav: Katedra buněčné biologie (31-151)
• Vedoucí / školitel: RNDr. Lenka Libusová, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno vedoucím/školitelem
• Datum přihlášení: 03.10.2022
• Datum zadání: 07.10.2022

Předběžná náplň práce

Diferenciace a zrání nervových buněk z buněk progenitorových je typicky provázeno vznikem výběžků zvaných neurity. Vznik takových výběžků je podmíněn tvorbou cytoskeletálních struktur, které umožní modelaci tvaru, délky, větvení a dalších vlastností nově vznikajícího útvaru. Cytoskeletální síť také slouží jako interakční platforma pro další molekuly potřebné k maturaci výběžku. Proteiny vážící se na aktinová vlákna (ABPs) a mikrotubuly vázající proteiny (MBPs) tedy bezesporu mají ve vzniku neuritů významnou úlohu, neboť dokážou ovlivňovat dynamiku obou cytoskeletálních systémů a zároveň regulují vazbu dalších interakčních partnerů.
Cílem dizertační práce bude prostudovat roli proteinu CKAP5, případně dalších vytipovaných kandidátů, v tvorbě neuritů. Za modelovou buněčnou linii poslouží neurony diferencované z lidských indukovaných pluripotentních kmenových buněk a linie SH-SY5Y derivovaná z lidského neuroblastomu. V prvním případě budou kandidátní proteiny exprimovány s fluorescenční značkou z endogenního promotoru, ve druhém případě mohou být studovány buď neznačené endogenní proteiny nebo overexprimované varianty s přidanou značkou. Taktéž bude vyhodnocen vliv snížení či zvýšení úrovně jejich exprese v diferenciaci neuronu a v neuritogenezi. Zajímavé nálezy mohou též být dosaženy analýzou funkce jednotlivých domén proteinů zájmu a studiem jejich interaktomu.
Cytoskeletální dynamika má zásadní vliv na tvorbu neuronálních výběžků, jejich správné navádění k cíli a tvorbu kontaktů v rámci nervové sítě. Výsledky základního výzkumu v této oblasti mohou mít též hluboký medicinální přínos.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

Cell differentiation and maturation from neuronal progenitors is typically manifested by the formation of protrusions called neurites. The development of such protrusions is driven by cytoskeletal structures, which in turn allow adjustment of the shape, length, branching, and other properties of the newly emerging protrusion. The cytoskeletal network also serves as an interaction platform for other molecules needed in this process. Thus, actin fiber-binding proteins (ABPs) and microtubule-binding proteins (MBPs) undoubtedly play an important role in neurite outgrowth, as they can influence the dynamics of both cytoskeletal systems and at the same time regulate the binding of other interaction partners.
The aim of the dissertation will be to study the role of the CKAP5 protein, or other selected candidates, in neurite formation. Neurons differentiated from human induced pluripotent stem cells and the SH-SY5Y line derived from human neuroblastoma will serve as model cell lines. In the first case, the candidate proteins will be expressed with a fluorescent tag from the endogenous promoter, in the second case either unlabeled endogenous proteins or overexpressed tagged variants will be studied. The effect of candidate knock-down or overexpression in neuronal differentiation and neuritogenesis will also be evaluated. The function of the individual candidate protein domains will be analyzed and their interactome studied.
Cytoskeletal dynamics has a fundamental role in the formation of neuronal protrusions, their navigation, and cell-cell contact establishment within the neural network. Last but not least, findings in this area can also have profound medical benefits.