Funkčná charakterizácia signálnej dráhy ERK v epiteliálnych bunkách

• Thesis title in thesis language (Slovak): Funkčná charakterizácia signálnej dráhy ERK v epiteliálnych bunkách
• Thesis title in Czech: Funkční charakterizace signální dráhy ERK v epiteliálních buňkách
• Thesis title in English: Functional analysis of the ERK signaling pathway in epithelial cells
• Key words: ERK1, ERK2, proteinkináza, fosforylace, genová exprese, geny časné odpovědi, transkripční faktory, epitel, apiko-bazální polarita
• English key words: ERK1, ERK2, protein kinase, phosphorylation, gene expression, immediate early genes, transcription factors, epithelium, apical-basal polarity
• Academic year of topic announcement: 2021/2022
• Thesis type: diploma thesis
• Thesis language: slovenština
• Department: Department of Cell Biology (31-151)
• Supervisor: Ing. Tomáš Vomastek, Ph.D.
• Author: hidden - assigned and confirmed by the Study Dept.
• Date of registration: 13.10.2021
• Date of assignment: 13.10.2021
• Confirmed by Study dept. on: 13.10.2021
• Date of electronic submission: 08.08.2023
• Date of proceeded defence: 14.09.2023
• Opponents: doc. RNDr. Daniel Rösel, Ph.D.

Preliminary scope of work

Signální dráha ERK, která zahrnuje proteinkinázy Raf, MEK a ERK, převádí extracelulární signály v rozmanitou škálu intracelulárních buněčných odpovědí jako je proliferace, diferenciace, apoptóza nebo buněčná migrace. Proteinkináza ERK je klíčovým regulátorem buněčné odpovědi, jelikož fosforyluje a tím mění funkci mnoha proteinů, což vede k odpovědi na konkrétní extracelulární signál. Závažnou roli hraje dráha ERK i z biomedicínského hlediska. Somatické mutace v proteinech Ras a B-Raf aktivující dráhu ERK se s vysokou frekvencí objevují u mnoha typů nádorových onemocnění, kde podporují buněčnou proliferaci a invazivní a metastatický potenciál nádorových buněk.
Diplomová práce se zaměří na charakterizaci signální dráhy ERK a její funkce v modelových epiteliálních buňkách. Práce bude zahrnovat především kultivaci savčích buněk, inaktivaci genů pomocí systému CRISPR/Cas9, RNA interferenci, mikroskopii v reálném čase s živými buňkami a imunofluorescenční mikroskopii včetně superrezoluční mikroskopie. Používat se budou také standardní techniky molekulární biologie, jako je klonování DNA, exprese proteinů a jejich analýza pomocí polyakrylamidové elektroforézy a imunodetekce.

Preliminary scope of work in English

The ERK pathway is an evolutionary conserved signaling cascade that is activated by a multitude of extracellular signal and in turn converts these signals to diverse biological outcomes such as changes in gene expression, cell proliferation, differentiation, apoptosis or cell migration. The ERK signaling cascade displays a three-tier architecture consisting of protein kinases, Raf, MEK and ERK, and the signal is transmitted sequentially from Raf to MEK to ERK. Active ERK phosphorylates and thus alters the function of a diversity of cellular proteins ultimately bringing about the changes leading to responses appropriate for the particular extracellular signal. Importantly, altered regulation of ERK signaling due to Ras or B-Raf activating mutations is central to cancer development and cancer progression where it promotes the expression of pro-oncogenic genes, uncontrolled proliferation, cell invasion and metastasis formation.
The proposed topic of diploma thesis aims to characterize the ERK signaling pathway and its function in model epithelial cell lines. The methodology will include the work with mammalian cell culture, gene editing using CRISPR/Cas9 system, RNA interference, life-cell and immunofluorescence microscopy including superresolution microscopy. Standard molecular biology techniques such as DNA cloning, protein expression, SDS-PAGE and western blotting will be also utilized.