Evaluace biotechnologického potenciálu izolátů streptomycet pro dekontaminaci půdy zamořené prionovými částicemi

• Thesis title in Czech: Evaluace biotechnologického potenciálu izolátů streptomycet pro dekontaminaci půdy zamořené prionovými částicemi
• Thesis title in English: Evaluation of the Biotechnological Potential of Streptomycete Isolates for the Decontamination of Soil Contaminated with Prion Particles
• Key words: Streptomyces, proteázy, priony, dekontaminace půdy
• English key words: Streptomyces, proteases, prions, soil decontamination
• Academic year of topic announcement: 2025/2026
• Thesis type: diploma thesis
• Thesis language: čeština
• Department: Department of Genetics and Microbiology (31-140)
• Supervisor: Mgr. Kateřina Petříčková, Ph.D.
• Advisors: doc. Ing. Karel Holada, Ph.D.

Preliminary scope of work

Streptomycety jsou půdní aktinomycety známé především produkcí antibiotik, ale též sekrecí vysoce stabilních extracelulárních lytických enzymů, které hrají důležitou roli v jejich ekologii a nacházejí uplatnění v četných biotechnologických postupech. Mezi ně patří též proteázy celého spektra typů.
Prionová onemocnění jsou neurodegenerativní choroby způsobené infekčními proteinovými částicemi (priony), které se vymykají běžné imunitní kontrole i standardní dezinfekci. U zvířat patří mezi nejvýznamnější onemocnění scrapie ovcí a koz a "chronic wasting disease" (CWD) jelenovitých. U člověka je nejčastějším prionovým onemocněním Creutzfeldt-Jakobova nemoc (CJD). Scrapie v Evropě přetrvává navzdory eradikačním programům, CWD se v současnosti rychle šíří v Severní Americe mezi volně žijící i farmově chovanou zvěří a v posledních letech byla její ložiska potvrzena i ve Skandinávii. Infekční prionové částice se vylučují tělními tekutinami a po úhynu infikovaných zvířat a přetrvávají v prostředí, zejména v půdě, až desetiletí. Takto kontaminovaná půda představuje významný rezervoár infekce a komplikuje kontrolu onemocnění u volně žijící zvěře. Při nákaze člověka je prionové onemocnění smrtelné, zcela bez možnosti terapie.
Cílem diplomové práce je prozkoumat biotechnologický potenciál vybraných izolátů streptomycet a možnosti jejich přímé aplikace při dekontaminaci půdy obsahující priony mikrobiální cestou. V projektu budou studovány proteolytické kapacity post-kultivačních médií těchto kmenů při různém pH v laboratorních podmínkách. Po prioritizaci nejaktivnějších kmenů bude u nich pomocí specifických inhibitorů proteáz charakterizována příslušnost aktivních enzymů k jednotlivým třídám a budou stanoveny klíčové enzymy proteolytického procesu degradace různých typů prionových částic. V případě úspěchu bude aktivita ověřena na modelu půdy kontaminované priony s použitím vysoce citlivé diagnostické metody RT-QuIC zavedené ve spolupracující prionové laboratoři našeho ústavu.

Preliminary scope of work in English

Streptomyces are soil-dwelling actinomycetes known primarily for their antibiotic production, but they also secrete highly stable extracellular lytic enzymes that play an important role in their ecology and have broad applications in various biotechnological processes. These include proteases of various types.
Prion diseases are neurodegenerative disorders caused by infectious protein particles (prions), which escape normal immune response and resist standard disinfection procedures. In animals, the most significant prion diseases are scrapie in sheep and goats and chronic wasting disease (CWD) in cervids. In humans, the most common prion disease is Creutzfeldt–Jakob disease (CJD). Scrapie persists in Europe despite eradication efforts, while CWD is currently spreading rapidly across North America among both wild and farmed cervid populations, and in recent years, outbreaks have also been confirmed in Scandinavia. Infectious prion particles are excreted in body fluids and persist in the environment, particularly in soil, for decades after the death of infected animals. Such contaminated soil represents a significant reservoir of infection and complicates disease control in wildlife populations. In humans, prion infections are invariably fatal and remain untreatable.
The aim of this thesis is to investigate the biotechnological potential of selected Streptomyces isolates and assess their possible direct application in the microbial decontamination of prion-contaminated soil. The project will evaluate the proteolytic capacities of post-cultivation media of these strains under varying pH conditions in laboratory experiments. The most active strains will be prioritized, and their active enzymes will be classified into structural groups using specific protease inhibitors. Key enzymes involved in the proteolytic degradation of various types of prion particles will be identified. If successful, the activity will be validated using a model of prion-contaminated soil and the highly sensitive RT-QuIC diagnostic method established by the collaborating prion laboratory at our institute.