Cílem naší práce je poznání mechanismů v buňce (se zaměřením na mitochondrii) parazitických prvoků, které mohou být využity v boji proti nim. Náš výzkum se soustředí zejména na původce spavé nemoci – Trypanosoma brucei, ale studujeme rovněž bičíkovce odpovědného za choroby koní a velbloudů (Trypanosoma evansi a T. equiperdum) a prvoky odpovědné za vznik leishmanióz (Leishmania spp.). V poslední době se také zabýváme studium volně žijícího prvoka Chromena velia, který je nejbližším neparazitickým příbuzným původce malárie – Plasmodium falciparum. Rovněž se účastníme vytváření nových diagnostických metod, zejména využívajících metody molekulární biologie.
Letošní publikaceJanouškovec J., Horák A., Oborník M., Lukeš J., Keeling P.J. (2010) A common red algal origin of the apicomplexan, dinoflagellate, and heterokont plastids. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 107: 10949–10954. (pdf)
Gray M.W., Lukeš J., Archibald J.M., Keeling P.J., Doolittle W.F. (2010) Irremediable complexity? Science 330: 920-921. (pdf)
LUKEŠ J., LEANDER B.S., KEELING P.J. (2009) Cascades of convergent evolution: the corresponding evolutionary histories of euglenozoans and dinoflagellates. Proceedings of the National Academy of Sciences 106: 9963-9970. (pdf)
LAI D.-H., HASHIMI H., LUN Z.-R., AYALA F.J., LUKEŠ J. (2008) Adaptations of Trypanosoma brucei to gradual loss of kinetoplast DNA: Trypanosoma equiperdum and Trypanosoma evansi are petite mutants of T. brucei. PNAS 105: 1999-2004. (pdf)
V mitochondrii trypanosom dochází k jedinečnému procesu, kdy jsou do mRNA molekul post-transkripčně vkládány či vyjímány uridinové báze. Tímto mechanismem se parazité, působící spavou a další choroby v tropických zemích celého světa, odlišují od hostitelských buněk a jedná se tudíž o velmi vhodný cíl léků proti těmto často smrtelným chorobám. Editování RNA je nesmírně komplikovaný proces, jehož se zúčastňují desítky specializovaných bílkovina stovky malých RNA molekul označovaných jako guide RNA. Metodou funkční analýzy, zejména prostřednictvím interference RNA, detailně popisujeme funkce jednotlivých bílkovin.
Vyslovili jsme teorii, že trypanosomy, které ztratily veškerou mitochondriální DNA jsou obdobou tzv. „petite“ mutantů u kvasinek. Dosud byly chybně považovány za samostatné druhy. V současnosti se účastníme konsorcia laboratoří, které mají za cíl zjistit sekvenci celého jaderného genomu těchto trypanosom. Rovněž se zabýváme studiem různých aspektů jejich mitochondrie, zejména v návaznosti na ztrátu organelární DNA.
Dosud se vědci zabývali studiem evoluce a druhové rozrůzněnosti pouze u rodů Trypanosoma a Leishmania, jelikož se jedná o původce lidských chorob. Pro jejich opravdové pochopení je ale nezbytné studovat tyto aspekty i u jim příbuzných bičíkovců řazených do skupiny trypanosomatid. K tomuto účelů sbíráme po celém světě hostitelských hmyz (zejména ploštice a mouchy) a izolujeme z něj bičíkovce, kteří se běžně nalézají ve střevě. U nich pak sekvenujeme geny, které jsou informativní pro rekonstrukci jejich evoluce.
In a collaborative effort sponsored by the EU, we would like to map the species composition and population structure of the Leishmania donovani complex. Our focus is mostly on strains isolated from patients in various countries of the Mediterranean, but we are extending the analysis also to African and Indian strains. To this end, we have sequenced hundreds of kilobases of protein-coding genes and performed extensive RAPD analyses that provide novel information about geographic correlation, recombination and diversity of these pathogens. We have also designed species-specific and highly sensitive PCR assays that shall highly improve diagnostics of leishmaniases.
Trypanosoma brucei is characterized by a number of unique cellular features. Since methods of reverse genetics are available for this flagellate, it can now be considered a model protist. Iron-sulfur (Fe-S) clusters are ancient and ubiquitous cofactors of proteins that are involved in a variety of biological functions, including enzyme catalysis, electron transport and gene expression. Nevertheless, little is known about how Fe-S clusters are assembled in T. brucei. So far, by means of RNA interference, we have down-regulated several evolutionary highly conserved components of the pathway, such as cysteine desulfurase IscS, metallochaperone IscU, frataxin, ferredoxin, and IscA. With the exception of IscA, all are essential for the parasite and their down-regulation results in reduced activity of the marker Fe-S enzyme aconitase in both the mitochondrion and cytosol. Moreover, interfering with these genes also decreased the activity of succinate dehydrogenase and fumarase, affected membrane potential of the mitochondrion and general oxygen consumption. This supports the hypothesis that the mitochondrion plays a fundamental and evolutionary conserved role in cellular Fe-S cluster assembly throughout the eukaryotes. Interestingly, we have rescued the frataxin know-down in T. brucei with its homologue from the hydrogenosome of Trichomonas vaginalis containing the hydrogenosome-targeting signal peptide. Further analyses of this rescue and the various RNAi knock-downs are under way.
Pro porovnávací studie jsou helmintologům z různých zemí k dispozici rozsáhlé sbírky...
