Komplexní charakterizace mikrořasy Chromera velia pomocí Ramanovy mikroskopie

• Thesis title in Czech: Komplexní charakterizace mikrořasy Chromera velia pomocí Ramanovy mikroskopie
• Thesis title in English: Comprehensive characterization of the microalga Chromera velia using Raman microscopy
• Key words: Chromera velia|pigmenty|karotenoidy|purinové inkluze|Ramanova mikroskopie|spektrální charakterizace
• English key words: Chromera velia|pigments|carotenoids|purine inclusions|Raman microscopy|spectral characterization
• Academic year of topic announcement: 2025/2026
• Thesis type: diploma thesis
• Department: Institute of Physics of Charles University (32-FUUK)
• Supervisor: doc. RNDr. Peter Mojzeš, CSc.
• Author: hidden - assigned and confirmed by the Study Dept.
• Date of registration: 16.06.2025
• Date of assignment: 16.06.2025
• Confirmed by Study dept. on: 16.06.2025

Guidelines

1. Seznámit se s problematikou mikrořasy C. velia
2. Obeznámit se s metodou Ramanovy mikroskopie a zvládnout samostatné měření na Ramanově mikroskopu WITec alpha300 RSA
3. Zvládnou kultivací mikrořasy C. velia pro potřeby experimentu
4. Prostudovat de novo tvorbu krystalických purinů a taky přímou akumulaci různých purinů a pterinů, zejména formu, ve které se v buňkách akumulují.¨
5. Prostudovat polarizační závislost Ramanovych spekter neznámého pigmentu z buněčných stěn C. velia.
6. Podle spekter identifikovat pigmenty obsažené v různých buněčných strukturách C. velia
7. Podílet se na řešení grantového projektu

References

1. Moore, R.B., et al., A photosynthetic alveolate closely related to apicomplexan parasites. Nature, 2008. 451(7181): p. 959-963.
2. Shipp, D.W., F. Sinjab, and I. Notingher, Raman spectroscopy: techniques and applications in the life sciences. Advances in Optics and Photonics, 2017. 9(2): p. 315-428.
3. Dieing, T., O. Hollricher, and J. Toporski, Confocal Raman Microscopy. Springer Series in Optical Sciences. 2011, Heidelberg: Springer.
4. Llansola-Portoles, M.J., et al., Pigment structure in the FCP-like light-harvesting complex from Chromera velia. Biochimica Et Biophysica Acta-Bioenergetics, 2016. 1857(11): p. 1759-1765.

Preliminary scope of work

Chromera velia je jednobuněčný autotrofní eukaryotní organismus patřící do kmene Chromerida s pozoruhodnou evoluční historii. Poprvé byla izolována v r. 2001 při hledání symbiontů korálu Plesiastrea versipora a na jejím objevu se podíleli kolegové z Parazitologického ústavu Biologického centra AV ČR. V minulých letech byla tato evolučně zajímavá mikrořasa studována na našem pracovišti pomocí Ramanovy mikroskopie v rámci projektu GAČR 21-26115S a pro její další studium byl podán nový grant. C. velia je zajímavá tím, že ve svých vakuolách hromadí velké množství krystalického guaninu. Mechanizmus tvorby těchto krystalických inkluzí není zatím objasněn. Kromě guaninových krystalů a dalších intracelulárních inkluzí lze pomocí Ramanovy mikroskopie v buňkách identifikovat pigmenty fotosyntetického aparátu, jako jsou chlorofyly a karotenoidy. Kromě karotenoidů přítomných v plastidech jsme v buněčné stěně C. velia identifikovali zatím neznámý pigment, který se svým spektrem výrazně odlišuje od všech známých karotenoidů a který vykazuje intenzitní závislost na polarizaci excitačního paprsku.
Předmětem diplomové práce bude podrobnější studium biosyntézy de novo krystalického guaninu z různých zdrojů a přímá akumulace různých purinů a pteridinů. Dále budou studovány vlastnosti neznámého pigmentu přítomného ve stěnách, zejména závislosti Ramanova spektra pigmentů mikrořasy C. velia na intenzitě a polarizaci excitačního paprsku. Kromě toho se budeme zabývat podrobnou charakterizaci dalších biomolekul obsažených v C. velia, například karotenoidů a lipidů. Cílem práce bude komplexní spektroskopická charakterizace chemického složení C. velia.
Experimentální vybavení a potřebný materiál jsou k dispozici. Diplomová práce bude součástí grantového projektu. Práce je vhodná pro studenta magisterské studium v oboru Biofyzika a chemická fyzika.

Preliminary scope of work in English

Chromera velia is a unicellular autotrophic eukaryotic organism belonging to the phylum Chromerida with a remarkable evolutionary history. It was first isolated in 2001 while searching for symbionts of the coral Plesiastrea versipora and its discovery was made by colleagues from the Institute of Parasitology of the Biological Center of the Czech Academy of Sciences. In recent years, this evolutionarily interesting microalga has been studied at our laboratory using Raman microscopy within the framework of the GAČR 21-26115S project, and a new grant has been submitted for its further study. C. velia is interesting because it accumulates a large amount of crystalline guanine in its vacuoles. The mechanism of formation of these crystalline inclusions has not yet been clarified. In addition to guanine crystals and other intracellular inclusions, pigments of the photosynthetic apparatus, such as chlorophylls and carotenoids, can be identified in cells using Raman microscopy. In addition to carotenoids present in plastids, we have identified a previously unknown pigment in the cell wall of C. velia, which has a spectrum that is significantly different from all known carotenoids and which shows intensity dependence on the polarization of the excitation beam.
The subject of the diploma thesis will be a more detailed study of the biosynthesis of de novo crystalline guanine from various sources and the direct accumulation of various purines and pteridines. Furthermore, the properties of the unknown pigment present in the walls will be studied, in particular the dependence of the Raman spectrum of pigments of the microalga C. velia on the intensity and polarization of the excitation beam. In addition, we will deal with the detailed characterization of other biomolecules contained in C. velia, such as carotenoids and lipids. The aim of the thesis will be a comprehensive spectroscopic characterization of the chemical composition of C. velia.
Experimental equipment and necessary materials are available. The diploma thesis will be part of a grant project. The thesis is suitable for a master's student in the field of Biophysics and Chemical Physics.