Everything you wanted to know about gene expression but were afraid to ask - MB140P27

• Title: Everything you wanted to know about gene expression but were afraid to ask
• Czech title: Vše, co jste chtěli vědět o genové expresi, ale báli jste se zeptat
• Guaranteed by: Department of Genetics and Microbiology (31-140)
• Faculty: Faculty of Science
• Actual: from 2024 to 2024
• Semester: summer
• E-Credits: 3
• Examination process: summer s.:combined
• Hours per week, examination: summer s.:2/0, Ex [HT]
• Capacity: 20
• Min. number of students: unlimited
• 4EU+: no
• Virtual mobility / capacity: no
• State of the course: taught
• Language: English
• Level: specialized
• Note: enabled for web enrollment
• Guarantor: RNDr. Leoš Valášek, DSc., Ph.D.
• Teacher(s): Mgr. Adriana Roithová, Ph.D.; RNDr. Leoš Valášek, DSc., Ph.D.

Annotation

English

While the central dogma of molecular biology still somehow stands,
many other dogmas in the field of gene expression are falling like ripe pears from a
pear tree. Indeed, much of what appeared to be indisputable truth when we were
students like you, has fallen into oblivion over time. But, is it really the case that much
of the old knowledge is simply no longer valid? Or is it also partly a matter of the
"publish or perish" competition and the pursuit of sensationalism in science at any
cost? Let’s look at the new discoveries in the field of gene expression regulation, the
underlying cutting-edge methodology, the old dogmas falling and new ones
emerging. However, let’s be critical, let’s be interactive, let’s learn together.

- this is an advanced course for MSc. and PhD students including Erasmus (in English)
- signing up for the course is HIGHLY recommended only after the completion of the bachelor program
- limit is 15 students per class
contacts: Leos Valasek (724731661; [e-mail])
Adriana Roithova (739679009; [e-mail])

Last update: Marková Hana, RNDr., Ph.D. (25.04.2025)

Czech

Zatímco ústřední dogma molekulární biologie stále ještě nějak platí, mnohá
další dogmata v oblasti genové exprese padají jako zralé hrušky ze stromu.
Skutečně, mnoho z toho, co se zdálo být nezpochybnitelnou pravdou, když jsme byli
studenti jako vy, časem upadlo v zapomnění. Ale je to skutečně tak, že většina
starých poznatků už prostě neplatí? Nebo je to částečně také záležitost onoho
smutného ale velmi platného rčení: "publikuj, nebo zhyň", a honby za senzací ve
vědě za každou cenu? Podívejme se na nové objevy v oblasti regulace genové
exprese, na špičkovou metodologii, na to, jak padají stará dogmata a jak se objevují
nová. Buďme však kritičtí, buďme interaktivní, učme se společně.

- přihlásit se do kurzu se VELMI doporučuje až po ukončení bakalářského programu.
- limit je 15 studentů ve třídě
kontakty: Leoš Valášek (724731661; [e-mail])
Adriana Roithová (739679009; [e-mail])

Last update: Marková Hana, RNDr., Ph.D. (25.04.2025)

Course completion requirements

English

Exam: combination of written and oral

Part A (20 mins); In a form of a journal club; we will pick a few recent, high profile

papers on exciting topics pertinent to regulation of gene expression for you to choose

from - well in advance of the exam. Your goal will be to introduce the topic of one of

them in a broader perspective, present and critically comment on the results, discuss

the proposed model, suggest alternative ways to prove or disprove the presented

findings, indicate of what you as the first author of this paper would do next.

Part B (25 mins); We will provide a brief introduction into some problem plus a set of

figures on separate sheets (either from our own work or from a published work of

others) - well in advance of the exam. Your task will be to create the story of the

paper in a form of the ppt and present it: i.e. to assemble the figs into a logical order,

to briefly describe the methods used, to write a few concluding words about a

particular figure and a connecting sentence to the next figure, to pick the most

appropriate topics for discussion, and as a bonus, to discuss these.

We do not really care how deep your theoretical knowledge is, we care about how

you can translate your theoretical knowledge into the ultimate goal/practical skill of

each researcher - writing a paper.

Do not get intimidated, this should be fun that will come very handy when you start

working seriously in a lab.

Last update: Marková Hana, RNDr., Ph.D. (27.04.2023)

Czech

Zkouška: kombinace písemné a ústní části

Část A (20 minut); formou journal clubu; vybereme několik nejnovějších, prestižních

článků na zajímavá témata týkající se regulace genové exprese, z nichž si budete

moci vybrat - v dostatečném předstihu před zkouškou. Vaším úkolem bude představit

téma jedné z nich v širší perspektivě, prezentovat a kriticky okomentovat výsledky,

diskutovat o navrženém modelu, navrhnout alternativní způsoby, jak prokázat nebo

vyvrátit prezentované poznatky, naznačit, co byste jako první autor této práce dělali

dál.

Část B (25 min); Na samostatných listech podáme stručný úvod do některé

problematiky plus sadu obrázků (buď z vlastní práce, nebo z publikované práce

jiných) - v dostatečném předstihu před zkouškou. Vaším úkolem bude sestavit je do

manuskriptu v podobě ppt a ten pak prezentovat: tj. sestavit obrázky do logického

pořadí, stručně popsat použité metody, napsat několik shrnujících slov o konkrétním

obrázku a spojovací větu k dalšímu obrázku, vybrat nejvhodnější témata k diskusi a

jako bonus je i oddiskutovat.

Ve skutečnosti nás nezajímá, jak hluboké jsou vaše teoretické znalosti, zajímá nás,

jak dokážete své teoretické znalosti převést do konečného cíle/praktické dovednosti

každého výzkumníka - napsání článku.

Nenechte se zastrašit, měla by to být zábava, která se vám bude velmi hodit, až

začnete vážně pracovat v laboratoři.

Last update: Marková Hana, RNDr., Ph.D. (27.04.2023)

Literature

English

Not specified - we will try to follow the most recent progress of the field of

regulation of gene expression.

Last update: Marková Hana, RNDr., Ph.D. (27.04.2023)

Czech

Není specifikováno - budeme se snažit sledovat nejnovější pokroky v

oblasti regulace genové exprese.

Last update: Marková Hana, RNDr., Ph.D. (25.04.2025)

Requirements to the exam

English

Exam: combination of written and oral

Part A (20 mins); In a form of a journal club; we will pick a few recent, high profile

papers on exciting topics pertinent to regulation of gene expression for you to choose

from - well in advance of the exam. Your goal will be to introduce the topic of one of

them in a broader perspective, present and critically comment on the results, discuss

the proposed model, suggest alternative ways to prove or disprove the presented

findings, indicate of what you as the first author of this paper would do next.

Part B (25 mins); We will provide a brief introduction into some problem plus a set of

figures on separate sheets (either from our own work or from a published work of

others) - well in advance of the exam. Your task will be to create the story of the

paper in a form of the ppt and present it: i.e. to assemble the figs into a logical order,

to briefly describe the methods used, to write a few concluding words about a

particular figure and a connecting sentence to the next figure, to pick the most

appropriate topics for discussion, and as a bonus, to discuss these.

We do not really care how deep your theoretical knowledge is, we care about how

you can translate your theoretical knowledge into the ultimate goal/practical skill of

each researcher - writing a paper.

Do not get intimidated, this should be fun that will come very handy when you start

working seriously in a lab.

Last update: Marková Hana, RNDr., Ph.D. (25.04.2025)

Czech

Zkouška: kombinace písemné a ústní části

Část A (20 minut); formou journal clubu; vybereme několik nejnovějších, prestižních

článků na zajímavá témata týkající se regulace genové exprese, z nichž si budete

moci vybrat - v dostatečném předstihu před zkouškou. Vaším úkolem bude představit

téma jedné z nich v širší perspektivě, prezentovat a kriticky okomentovat výsledky,

diskutovat o navrženém modelu, navrhnout alternativní způsoby, jak prokázat nebo

vyvrátit prezentované poznatky, naznačit, co byste jako první autor této práce dělali

dál.

Část B (25 min); Na samostatných listech podáme stručný úvod do některé

problematiky plus sadu obrázků (buď z vlastní práce, nebo z publikované práce

jiných) - v dostatečném předstihu před zkouškou. Vaším úkolem bude sestavit je do

manuskriptu v podobě ppt a ten pak prezentovat: tj. sestavit obrázky do logického

pořadí, stručně popsat použité metody, napsat několik shrnujících slov o konkrétním

obrázku a spojovací větu k dalšímu obrázku, vybrat nejvhodnější témata k diskusi a

jako bonus je i oddiskutovat.

Ve skutečnosti nás nezajímá, jak hluboké jsou vaše teoretické znalosti, zajímá nás,

jak dokážete své teoretické znalosti převést do konečného cíle/praktické dovednosti

každého výzkumníka - napsání článku.

Nenechte se zastrašit, měla by to být zábava, která se vám bude velmi hodit, až

začnete vážně pracovat v laboratoři.

Last update: Marková Hana, RNDr., Ph.D. (25.04.2025)

Syllabus

English

1) Critical reading of literature, wise writing/structuring and “selling” your own work:

• what to focus on when reading a paper

• introduction into a proper structuring and writing your own paper

• publishing/editorial process

• identifying a knowledge gap / writing a grant

• grant evaluation process

2) Translational control i.

• history and what it teaches us

• a genius of the past that has not yet been surpassed!

3) Translational control ii.

• presence and future - have we really learnt anything?

• new advances in translational control research: “The dogma is dead, long live the dogma!”

• introduction into (pros and cons of) translational complex sequencing, single molecule/cells assays, other cutting-edge technology

4) CRISPr:

• history

• differences in CRISPR types (pros and cons of)

• knock-down, -out, -ins

• activation and inhibition of gene expression with CRISPR

• CRISPR and modifying of the genome

• visualization of the genome with CRISPR

• targeting into cell compartments using CRISPR

5) The power of tRNAs and their fragments

• canonical versus non-canonical roles of tRNAs and their fragments and their prospective exploitation in medicine

6) RNAs as a tool for therapy

• history

• advantages of RNA therapy

• types of RNA therapy

• types of RNA delivery methods

• future of RNA therapy

7) circRNAs and their metabolism (or other ncRNA)

• biogenesis (how they are formed)

• detection

• function

• diseases

8) modifications of RNAs

• types of modifications

• function

• detection (m6A-seq, capture-seq, mass-spec, Nanopore DNA sequencing)

• readers, erasers

• challenges

9) degradation of RNAs

• mechanisms

• how to study the RNA turnover (in vivo metabolic labelling, Akron-seq, PARE-seq, degradome-seq, TAIL-seq, SLAM-seq)

• degron systems, siRNA

10) visualization of RNAs in a cell

• FISH, molecular beacon, FIT

• visualization techniques - pros and cons - for living cells (aptamers - protein based, fluorophore-aptamer pair, dye and quencher)

11) RNA structures and RNPs

• function

• methods for RNA structure determination (SHAPE-seq, DMS-seq, LIGR-seq)

• the computational methods for RNA secondary structure modeling (RNAfold, iFOLD, Ufold,…)

• advances in experimental RNA structure determination

• RNP (domains, helicases)

12) Guided “journal club”

• presentation of the most recent exciting paper or two

• preparation for the exam - Part A

13) Guided “paper creating process”

• presentation of all you should know to build your own story/paper

• preparation for the exam - Part B

Last update: Marková Hana, RNDr., Ph.D. (25.04.2025)

Czech

1) Kritická četba literatury, psaní/strukturování a "prodej" vlastního vědecké práce:

• na co se zaměřit při čtení článku

• úvod do správného strukturování a psaní vlastního abstraktu.

• publikační/redakční proces

• identifikace „knowledge gap” / psaní grantu

• proces hodnocení grantu

2) Translační kontrola i.

• historie a co nás učí

• genialita minulosti, která dosud nebyla překonána!

3) Translační kontrola ii.

• současnost a budoucnost - opravdu jsme se něco naučili?

• nové pokroky ve výzkumu translační kontroly: "Dogma je mrtvé, ať žije dogma!"

• úvod do (pro a proti) sekvenování translačních komplexů a dalších nejmodernějších technologií

4) CRISPr:

• historie

• rozdíly v typech CRISPR (výhody a nevýhody)

• knock-down, -out, -ins

• aktivace a inhibice genové exprese pomocí CRISPR

• CRISPR a modifikace genomu

• vizualizace genomu pomocí CRISPR

• cílení do buněčných kompartmentů pomocí CRISPR

5) Síla tRNA a jejich fragmentů

• kanonické versus nekanonické role tRNA a jejich fragmentů a jejich perspektivní využití v medicíně

6) RNA jako nástroj pro terapii

• historie

• výhody RNA terapie

• typy RNA terapií

• typy metod doručování RNA do buněk

• budoucnost RNA terapie

7) circRNA a jejich metabolismus (nebo jiné ncRNA)

• biogeneze (jak vznikají)

• detekce

• funkce

• onemocnění

8) modifikace RNA

• typy modifikací

• funkce

• detekce (m6A-seq, capture-seq, mass-spec, Nanopore DNA sekvenování)

• readers, erasers

• výzvy

9) degradace RNA

• mechanismy

• jak studovat degradaci RNA (metabolické značení in vivo, Akron-seq, PARE-seq, degradome-seq, TAIL-seq, SLAM-seq)

• degronové systémy, siRNA

10) vizualizace RNA v buňce

• FISH, molekulární „beacon“, FIT

• vizualizační techniky - výhody a nevýhody - pro živé buňky (aptamery - na bázi proteinů, pár fluorofor-aptamér, barvivo a zhášeč)

11) Struktury RNA a RNP

• funkce

• metody pro určení struktury RNA (SHAPE-seq, DMS-seq, LIGR-seq).

• výpočetní metody pro modelování sekundární struktury RNA (RNAfold, iFOLD, Ufold,...).

• pokroky v experimentálním určování struktury RNA

• RNP (domény, helikázy)

12) Ukázka "Journal club-u"

• prezentace nejnovějšího zajímavého článku nebo dvou článků.

• příprava na zkoušku - část A

13) Ukázka "procesu tvorby článku"

• prezentace všeho, co byste měli znát, abyste mohli vytvořit svůj vlastní článek

• příprava na zkoušku - část B

Last update: Marková Hana, RNDr., Ph.D. (25.04.2025)