The Principles of Bacterial Virulence course is designed for MSc or PhD students seeking a deeper
understanding of how pathogenic bacteria interact with their host. The course is taught in English. The course
focuses on the evolutionary pressures driving bacterial lifestyle, mechanisms that allow pathogenic bacteria to
overcome colonisation barriers, and immune processes that protect the host from bacterial invasion. Treatment
and protection methods, including vaccines, and research approaches to study the bacterial virulence are also
covered. The main objective of the course is to understand the variety of mechanisms used by pathogenic
bacteria in colonising and spreading between their hosts.
Last update: Marková Hana, RNDr., Ph.D. (28.03.2024)
Kurz Principy bakteriální virulence je určen pro studenty magisterského nebo doktorského studia se zájmem o
hlubší porozumění interakce patogenních bakterií s jejich hostitelem. Tento kurz se vyučuje v anglickém jazyce.
Kurz se zaměřuje na evoluční tlaky, které řídí bakteriální životní styl, mechanizmy, které umožňují patogenním
bakteriím překonat kolonizačních bariéry, a také imunitní procesy, které chrání hostitele před bakteriálními
patogeny. Jsou zahrnuty i metody léčby a ochrany, včetně vakcín, a výzkumné přístupy ke studiu bakteriální
virulence. Hlavním cílem tohoto kurzu je porozumět rozmanitosti mechanizmů používaných patogenními bakteriemi
při kolonizaci a šíření mezi hostiteli.
Last update: Černý Ondřej, RNDr., Ph.D. (29.09.2025)
Literature -
KUDVA, Indira T.; CORNICK, Nancy A.; PLUMMER, Paul J.; ZHANG, Qijing; NICHOLSON, Tracy L. et al. (ed.). Virulence mechanisms of bacterial pathogens. 5th edition. Washington, DC: ASM Press, [2016]. ISBN 9781555819286.
Prezetations in PDF format at Moodle.
Scientific articles.
Last update: Černý Ondřej, RNDr., Ph.D. (06.10.2024)
KUDVA, Indira T.; CORNICK, Nancy A.; PLUMMER, Paul J.; ZHANG, Qijing; NICHOLSON, Tracy L. et al. (ed.). Virulence mechanisms of bacterial pathogens. 5th edition. Washington, DC: ASM Press, [2016]. ISBN 9781555819286.
Prezetace v PDF formátu nahrané na Moodle.
Odborné články.
Last update: Černý Ondřej, RNDr., Ph.D. (06.10.2024)
Requirements to the exam -
Students will be evaluated on the basis of a written test and oral presentation. Source: lectures, presentations, scientific articles.
Last update: Černý Ondřej, RNDr., Ph.D. (06.10.2024)
Studenti budou hodnoceni na základě písemného testu a ústní prezentace. Zdroje: přednášky a prezentace z přednášek, odborná literatura.
Last update: Černý Ondřej, RNDr., Ph.D. (06.10.2024)
Syllabus -
Introduction (Lecture 01) - infectious diseases and pathogens; taxonomy (relatedness vs similarity); definition of basic terms; Koch's postulates and molecular Koch's postulates - facultative/obligatory/opportunistic pathogen; reservoirs and vectors; host species - definition of virulence; principles of action and category of virulence factors
Evolution of bacterial pathogens (Lecture 02) - evolutionary pressures; horizontal genetic transfer; evolution of virulence factors
Ecology of bacterial pathogens within the host organism (Lectures 03 and 04) - regulation of gene expression of bacterial pathogens; detection of host clues; quorum sensing; metabolites - interaction with the local microflora; bacteriocins and T6SS; acquisition of nutrients and essential metals
Routes of entry, modes of transmission and host defense (Lectures 05 and 06) - what determines how the pathogen is transmitted; direct/indirect transmission mechanisms - barrier immune processes; innate (non-specific) immunity; complement; pathogen-associated molecular patterns (PAMPs) and damage-associated molecular patterns (DAMPs), pasive protective mechanisms enabling bacteria to overcome innate immunity
Pathogenicity and virulence from the perspective of the pathogen (Lectures 07 and 08) - extracellular/intracellular pathogens and vacuolar/cytosolic pathogens - secretion systems and cell biology of bacterial effector proteins and toxins; subversion and exploitation of host cell processes, active protective mechanisms enabling bacteria to overcome innate immunity
Methods of treatment (Lecture 09) - antibiotics and methods of increasing sensitivity to antiobiotics; inhibitors; new possible targets; phage therapy; sensitive/tolerant/resistant/persistent pathogen vs persistent disease
Control and prevention (Lectures 10 an 11) - adaptive (specific) immunity; vaccines as tool for modulation of host response and protection from infection - mechanisms of escape from the adaptive immune system, antigenic and phase variation, escape mutations
Research systems (Lecture 12) - experimental systems for host-pathogen interaction studies; state-of-the-art methodology
Last update: Černý Ondřej, RNDr., Ph.D. (14.04.2026)
1. Úvod (Přednáška 01)
- infekční onemocnění a patogeny; taxonomie (příbuznost a podobnost); definice základních pojmů; Kochovy postuláty a molekulární Kochovy postuláty - fakultativní/obligátní/oportunní patogen; reservoáry a vektory; druhy hostitelů - definice virulence; mechanismy působení a kategorie faktorů virulence
3. Ekologie bakteriálních patogenů v hostitelském organismu (Přednáška 03 a 04)
- regulace genové exprese u bakteriálních patogenů; detekce hostitelských signálů; quorum sensing; metabolity - interakce s lokální mikroflórou; bakteriociny a T6SS; získávání živin a esenciálních kovů
4. Cesty vstupu, způsoby přenosu a obrana hostitele (Přednáška 05 a 06)
- co určuje, jak se patogen přenáší; přímé/nepřímé mechanismy přenosu; - bariérové imunitní procesy, nespecifická imunita, komplement; molekulární vzory asociované s patogeny („pathogen-associated molecular patterns“ (PAMPs)) a molekulární vzory asociaované s poškozením („damage-associated molecular patterns“ (DAMPs)), pasivní protektivní mechanismy umožňující bakteriím překonat nespecifickou imunitu
5. Patogenita a virulence z perspektivy patogenu (Přednáška 07 a 08)
- mimobuněčné/vnitrobuněčné patogeny a vakuolární/cytosolické patogeny - sekreční systémy a buněčná biologie bakteriálních efektorových proteinů a toxinů; rozvrácení a využití procesů v hostitelské buňce, aktivní protektivní mechanismy umožňující bakteriím překonat nespecifickou imunitu
6. Metody léčby (Přednáška 09)
- antibiotika a metody zvýšení citlivosti k antibiotikům; inhibitory; nové možné cíle; fágová terapie; sensitivní/tolerantní/resistentní/persistentní patogeny a persistentní infekce
7. Kontrola a prevence (Přednáška 10 a 11)
- adaptivní imunita; vakcíny jako nástroj modulace hostitelské odpovědi a ochrany před infekcí - mechanismy úniku před adaptivní imunitní odpovědí, antigenní a fázová variace, escape mutace
8. Výzkumné modely (Přednáška 12)
- výzkumné modely pro studium interakce hostitele s patogenem; moderní metodologie
Last update: Černý Ondřej, RNDr., Ph.D. (14.04.2026)
Learning outcomes
After successful completion of the course, students define, identify, describe, explain, apply, analyse, and summarize key principles of bacterial virulence at a level appropriate for MSc studies, specifically they will:
Define infectious disease–related terminology, including pathogens, virulence, virulence factors, reservoirs, vectors, and host specificity, and explain classical and molecular Koch’s postulates.
Identify major categories of bacterial pathogens (facultative, obligate, opportunistic; extracellular vs intracellular) and show an example of their distinct lifestyles and infection strategies.
Describe evolutionary pressures shaping bacterial virulence and explain the role of horizontal gene transfer in the evolution of virulence factors.
Explain how bacterial pathogens regulate gene expression in response to host-derived cuesand their sensing, including quorum sensing and metabolic signals.
Analyse interactions between pathogenic bacteria and host microbiota, including describing the roles of bacteriocins, type VI secretion systems (T6SS), and nutrient and metal acquisition.
Describe routes of entry and modes of transmission of bacterial pathogens and interpret factors determining direct and indirect transmission.
Explain barrier and innate immune defenses of the host, including complement, PAMPs, and DAMPs, and show an example of passive bacterial mechanisms used to overcome innate immunity.
Analyse secretion systems, bacterial effector proteins, and toxins, and explain how pathogens subvert or exploit host cell processes to promote infection.
Compare advantages and disadvantages of different antibacterial treatment strategies, including antibiotics, inhibitors, phage therapy, and approaches to overcome tolerance, resistance, and persistence.
Explain principles of adaptive immunity and apply this knowledge to describe how vaccines contribute to protection and modulation of host immune responses.
Analyse mechanisms of bacterial escape from adaptive immunity, including antigenic variation, phase variation, and escape mutations.
Summarize experimental systems and state-of-the-art methodologies used to study host–pathogen interactions and deduce their applicability to specific research questions in bacterial virulence.
Last update: Černý Ondřej, RNDr., Ph.D. (01.01.2026)
