4EU+ Molecular Probes in Biomedical Imaging - MB100P09

• Anglický název: 4EU+ Molecular Probes in Biomedical Imaging
• Český název: 4EU+ Molekulární sondy v biomedicínském zobrazování
• Zajišťuje: Sekce biologie (31-101)
• Fakulta: Přírodovědecká fakulta
• Platnost: od 2023
• Semestr: zimní
• E-Kredity: 3
• Způsob provedení zkoušky: zimní s.:
• Rozsah, examinace: zimní s.:1/1, Zk [HT]
• Počet míst: 20
• Minimální obsazenost: neomezen
• 4EU+: ano
• Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ano / 20
• Kompetence: 4EU+ Flagship 4
• Stav předmětu: vyučován
• Jazyk výuky: angličtina
• Poznámka: povolen pro zápis po webu; předmět má cyklickou výuku
• Garant: Mgr. Zuzana Burdíková, Ph.D.; Mgr. Josef Lazar, Ph.D.
• Vyučující: Mgr. Zuzana Burdíková, Ph.D.; Mgr. Josef Lazar, Ph.D.

Anotace

čeština

Poslední úprava: RNDr. Veronika Sacherová, Ph.D. (09.05.2022)

Kurz předpokládá základní znalosti světelné fluorescenční mikroskopie, včetně přípravy preparátů a snímání
obrazu. Součástí kurzu bude příprava preparátů, výběr a aplikace mikroskopických technik Příkladové studie
budou obsahovat také data management, statistiku a přípravu obrazové přílohy pro publikační účely. Kurz bude
vyučován v angličtině.

angličtina

Poslední úprava: RNDr. Veronika Sacherová, Ph.D. (09.05.2022)

The course assumes basic knowledge of light fluorescence microscopy, including the preparation of slides and
image imaging. The course will include the preparation of samples, the selection, and the application of
microscopic techniques. The sample studies will also include data management, statistics, and the preparation
of a pictorial appendix for publication purposes. The course will be taught in English.

Literatura

čeština

Poslední úprava: RNDr. Veronika Sacherová, Ph.D. (09.05.2022)

J. Lakowicz, Principles of fluorescence spectroscopy, Springer 2007

G. Jung, Fluorescent Proteins I and II, Springer 2011

Kianianmomeni, Optogenetics: Methods and Protocols, Springer 2016

Požadavky ke zkoušce

čeština

Poslední úprava: RNDr. Veronika Sacherová, Ph.D. (09.05.2022)

Ke zkousce je treba pripravit zaverecny projekt, ktery bude zahrnovat nekolilk casti:

1. definovat otazky projektu

2. vybrat si jednu mikroskopickou techniku a software

3. pripravit teoretickou pipeline analyzy obrazu zvoleneho projektu.

angličtina

Poslední úprava: RNDr. Veronika Sacherová, Ph.D. (09.05.2022)

For the final exam please prepare the final project.

The project will contain several parts.

1. Define your research question.

2. pick up one microscopy technique and software.

3. prepare a theoretical pipeline of image analysis of your task.

Sylabus

čeština

Poslední úprava: RNDr. Veronika Sacherová, Ph.D. (09.05.2022)

Uvod, Data Management

Základní principy detekce molekulárních sond - optické (fluorescence, luminiscence, vibrační spektroskopie), spinové, radioaktivní, elektronmikroskopické, hmotnostně-spektrometrické, akusto-optické, AFM,NMR, CT

Specifika aplikací molekulárních sond - in vitro, ve fixovaných buňkách a tkáních, v živých buňkách a tkáních, v živých organismech; značení lipidů, bílkovin, nukleových kyselin; srovnání přístupů detekujících jednotlivé molekuly a soubory molekul

Principy značení - exogenní (afinitní, vč. imunodetekce, FlAsH/ReAsH, kovalentní (click-chemistry, fotoafinitní značení, chromobodies), hybridizace nukleových kyselin (DNA barcoding, DIANA), endogenní (geneticky kódované - přirozené a nepřirozené aminokyseliny)

Značení pro superrezoluční optickou mikroskopii - exogenní a genetické značení, vztah k principům optické superrezoluce

Fluorescentní proteiny - spektrální a další biofyzikální vlastnosti (struktura, reaktivita, maturace, fotokonverze, imunogenicita, FRET, tolerance modifikací), netradiční fluorescentní proteiny

Sebeznačící enzymy - dehalogenázy (HALO-tag), metyltransferázy a jiné alkyltransferázy (SNAP-tag, CLIP-tag)

Bioluminiscence - luciferiny a luciferázy, BRET, instrumentace

Ramanovské značky - příklady a limity využití v lineárních a nelineárních ramanovských technikách

Optogenetické přístupy - modulace membránového napětí, koncentrace iontů, buněčné lokalizace, molekulárních interakcí

Detekce aktivity neuronů - změny membránového napětí, změny koncentrace vápníku, sondy detekující neuropřenašeče, sondy aktivity G proteinové signalizace a dalších procesů

Značení v elektronové, kryoelektronové a kombinované mikroskopii a tomografii.

angličtina

Poslední úprava: RNDr. Veronika Sacherová, Ph.D. (09.05.2022)

Introduction, Research Data Management

Basic principles of detection of molecular probes - optical (fluorescence, luminescence, vibrational spectroscopy), spin, radioactive, electron microscopic, mass-spectrometric, acousto-optical, AFM, NMR, CT

Specifics of applications of molecular probes - in vitro, in fixed cells and tissues, in living cells and tissues, in living organisms; labeling of lipids, proteins, nucleic acids; comparison of approaches detecting individual molecules and sets of molecules

Labeling principles - exogenous (affinity, incl. Immunodetection, FlAsH / ReAsH, covalent (click-chemistry, photoaffinity labeling, chromobodies), nucleic acid hybridization (DNA barcoding, DIANA), endogenous (genetically encoded - natural and unnatural amino acids)

Marking for superresolution optical microscopy - exogenous and genetic marking, relation to the principles of optical superresolution

Fluorescent proteins - spectral and other biophysical properties (structure, reactivity, maturation, photoconversion, immunogenicity, FRET, tolerance of modifications), non-traditional fluorescent proteins

Self-labeling enzymes - dehalogenases (HALOtag), methyltransferases and other alkyl transferases (SNAP-tag, CLIP-tag)

Bioluminescence - luciferins and luciferases, BRET, instrumentation

Raman Marks - Examples and limits of use in linear and nonlinear Raman techniques

Optogenetic approaches - membrane tension modulation, ion concentration, cell localization, molecular interactions

Detection of neuronal activity - changes in membrane tension, changes in calcium concentration, probes detecting neurotransmitters, probes of G protein signaling activity, and other processes

Marking in electron, cryo-electron, and combined microscopy and tomography.