IMUNOLOGIE Oborová rada Předseda oborové rady: Prof. RNDr. Vladimír Holáň, Dr.Sc. Ústav experimentální medicíny AV ČR, v.v.i. Vídeňská 1083, 142 20 Praha 4 tel: 241 063 226 fax: 241062782 e-mail:
[email protected] Výkonný místopředseda: Doc. MUDr. Marie Černá, CSc.. (3. LF UK) Členové: Prof. MUDr. Jiřina Bartůňková, Dr.Sc. (2. LF UK) RNDr. Martin Bilej, Dr.Sc. MBÚ AV ČR) Mgr. Tomáš Brdička, Ph.D. (ÚMG AV ČR) Doc. MUDr. Marie Černá, CSc. (3. LF UK) Doc. RNDr. Jan Černý, Dr. (PřF UK) RNDr. Karel Drbal., Ph.D. (PřF UK) Prof. RNDr. Vladimír Holáň, Dr.Sc. (ÚEM AV ČR) Prof. RNDr. V. Hořejší, CSc. (ÚMG AV ČR) Prof. RNDr. Ilona Hromadníková, Ph.D. (3. LF UK) RNDr. Marek Kovář, Ph.D. (MBÚ AV ČR) MUDr. Helena Marečková, CSc. (1. LF UK) Prof. RNDr. B. Říhová, Dr.Sc. (MBÚ AV ČR) Prof. MUDr. Ilja Stříž, CSc. (IKEM) Prof. MUDr. Radek Spíšek, Ph.D. (2. LF UK) Prof. MUDr. Jiří Vencovský, Dr.Sc. (Revmatologický ústav Praha) Charakteristika oboru Obor studuje mechanismy imunitních reakcí na buněčné a molekulární úrovni za normálních a patologických stavů. Doporučená literatura k rigorózní zkoušce v oborové radě imunologie Je předložen pouze omezený výběr knižních publikací, které jsou vydávány v nových a nových edicích, a které nejlépe vyhovují pro získání velmi dobrého přehledu. Specializovanější publikace nejsou uvedeny, je plně v kompetenci školitele uložit patřičnou literaturu ke studiu s ohledem na zaměření doktoranda.
Učebnic imunologie je řada, za didakticky nejvhodnější jsou považovány tyto: Hořejší V., Bartůňková J.: Základy imunologie, 3. vydání, 2005 (možno zapůjčit v knihovně biologické sekce PřF UK, Viničná 7, Praha 2). Janeway et al.: Immunobiology, 6th edition, 2004 (možno zapůjčit v knihovně biologické sekce PřF UK, Viničná 7, Praha 2).
Tlaskalová-Hogenová H., Holáň V., Bilej M.: Buněčné a molekulární základy imunologie (skriptum), Česká imunologická společnost, 2003. Doporučené učebnice pro molekulární a buněčnou biologii: Lodish et al.: Molecular Cell Biology, 5th ed., 2003 (4th ed., 1999 dostupné volně na: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?call=bv.View..ShowTOC&rid=mcb.TOC ) Alberts et al. Molecular Biology of the Cell. 4th ed, 2002. (dostupné volně na: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?call=bv.View..ShowTOC&rid=mboc4.TOC&dep th=2) Tématické okruhy pro rigorózní zkoušku:
A. Imunologie I. Základní komponenty a principy imunitního systému Přirozená a specifická imunita Hematopoeza, vývoj buněk imunitního systému Vývoj a funkce T lymfocytů Pomocné T lymfocyty Cytotoxické T lymfocyty Vývoj a funkce B lymfocytů NK a NKT buňky Dendritické buňky Vývoj a funkce myeloidních buněk Ontogeneze imunity Lymfatické orgány Imunitní systém kůže Mukózní imunitní systém Základní rysy protilátkových odpovědí Základní rysy reakce antigenu s protilátkou, afinita a avidita Reakce imunitního systému na zánět Mechanismy eliminace autoreaktivních lymfocytů Imunologická paměť Regulace imunitní odpovědi – obecné principy Regulační (supresorové) T lymfocyty Regulace imunitní odpovědi pomocí protilátek; idiotypová síť Regulace imunitních reakcí pomocí nervového a endokrinního systému Fylogeneze imunity Mechanismy imunologické tolerance Vztah a spolupráce přirozené a specifické imunity Mechanismy humorální a celulární cytotoxicity II. Molekulární mechanismy imunitních dějů Antigenně nespecifické (přirozené) obranné mechanismy (receptory, efektorové mechanismy) Buněčné složky přirozené imunity a jejich funkce Rozpoznávání mikrorganismů buňkami a molekulami přirozené imunity Proteiny a peptidy s antimikrobni aktivitou Antigenně specifické receptory lymfocytů - struktura a funkce Struktura a exprese genů kódujících imunoglobuliny a T buněčné receptory
Vývoj B lymfocytů a selekce repertoáru jejich receptorů - molekulární mechanismy Vývoj T lymfocytů a selekce repertoáru jejich receptorů – molekulární mechanismy Buňky prezentující antigen - molekulární mechanismy jejich funkce Zpracování a prezentace antigenů T lymfocytům Mechanismy přenosu signálu povrchovými receptory lymfocytů; "pozitivní" a "negativní" signály; "aktivace" T a B lymfocytů Struktura a funkce sekretovaných imunoglobulinů Reakce antigenu s protilátkou Struktura a funkce MHC glykoproteinů Biologický význam polymorfismu MHC glykoproteinů Adhezivní molekuly leukocytů Kostimulační molekuly Mechanismy recirkulace lymfocytů, "homing" Efektorové mechanismy buněčné imunity Efektorové mechanismy humorální imunity Efektorové mechanismy cytotoxických T lymfocytů a NK buněk Struktura a funkce základních Fc receptorů Struktura a funkce komplementových receptorů Cytokiny, chemokiny a další rozpustné imunoregulační molekuly Struktura a funkce receptorů pro cytokiny Komplementová kaskáda; regulace komplementového systému III. Fyziologické a patofyziologické aspekty imunity Mechanismy vzniku zánětu; mediátory zánětu Lokální a slizniční imunita – základní charakteristiky, rozdíly od systémových reakcí Imunologický význam kojení Imunodeficity - příčiny, typy, principy terapie Primární imunodeficity Získané (sekundární) imunodeficity Imunopatologické reakce doprovázející fyziologické imunitní odpovědi Autoimunitní onemocnění – příčiny, typy, terapie Autoimunitní onemocnění způsobená převážně protilátkami Autoimunitní onemocnění způsobená převážně T lymfocyty Orgánově specifické autoimunitní choroby Orgánově nespecifické autoimunitní choroby Imunopatologické reakce (přecitlivělosti) obecně: typy, mechanismy, možnosti terapie Imunopatologické reakce s převažující úlohou IgE Imunopatologické reakce s převažující úlohou IgG a IgM Imunopatologické reakce založené na imunokomplexech Imunopatologické reakce oddáleného typu Lymfoproliferativní onemocnění Mechanismy protiinfekční imunity (specifika pro různé typy patogenů) Imunopatologické důsledky obrany proti infekci Mechanismy úniku mikroorganismů před imunitními reakcemi Mechanismy tkáňového poškození patogeny a imunopatologickými reakcemi Protinádorová imunita-nádorové antigeny, mechanizmy Mechanizmy úniku nádorů imunitě Imunoterapie – základní principy a přístupy (stimulace, suprese) Antigenně specifická imunomodulační terapie (vakcíny, pasivní imunizace, specifická imunosuprese)
Adjuvancia a mechanismy jejich působení Experimentální modely imunopatologických stavů Transplantační imunologie - principy, terapeutické přístupy Xenotransplantace Imunologicky privilegovaná místa Imunologický vztah matky a plodu Reakce štěpu proti hostiteli IV. Metody Příprava a charakterizace protilátek Základní separační techniky (chromatografické, elektroforetické) Interakce antigenu s protilátkou, afinita, avidita a jejich měření, kvalitativní a kvantitativní průkaz Principy a použití radioimunochemických a enzymoimunologických metod Monoklonální protilátky - příprava, vlastnosti, použití, terapie Metody přípravy a analýza různých typů leukocytů Průtoková cytofluorometrie: principy a použití Imunohistologické a imunocytologické techniky Detekce autoprotilátek Kultivace a stimulace buněk in vitro Funkční metody studia B lymfocytů Funkční metody studia T lymfocytů Funkční metody studia fagocytů Metody typizace MHC (HLA) antigenů Mutantní, transgenní a "knock-out" myši - použití v imunologii
B. Molekulární a buněčná biologie . I. Viry a priony 1) obecná charakteristika virů (nebuněčnost, závislost na živé buňce, struktura) 2) vlastnosti RNA virů (struktura virionů, zástupci, strategie využívání RNA, patogeny) 3) DNA viry (struktura virionů, zástupci, patogeny, onkoviry, typy uspořádání DNA) 4) retroviry (struktura virionů, životní cyklus, reverzní transkripce, onkogenní viry) 5) HIV (virion, životní cyklus, mechanismus AIDS, principy chemoterapie) 6) priony (mechanismy vzniku infekčních prionů, epidemiologie prionových chorob)
II. Rozdíl mezi eukaryotickou a prokaryotickou buňkou 7) rozdíly v organizaci genetického aparátu (počet genů, jaderná membrána, struktura chromozómů) 8) kompartmentace vnitřního prostoru (organely, cytoskelet, metabolismus, buněčná stěna) 9) vznik eukaryotní buňky (endosymbiotická teorie, genomy organel, evoluce metabolismů) III. Biochemie buňky 10) typy chemických vazeb v buňce (kovalentní, iontová, vodní můstky, van der Waalsovy, hydrofobní) 11) mastné kyseliny a steroidy (nasycené a nenasycené, deriváty, hormony) 12) aminokyseliny (struktura, typy a vlastnosti postranních řetězců, peptidická vazba, S-S můstky) 13) nukleotidy (struktura, principy párování, cyklické verze) 14) enzymy (principy katalýzy, aktivační energie, reakční rovnováha, příklady enzymů, regulace)
16) oxidace a redukce (princip, NAD a NADP, oxidoredukční systémy, donory a akceptory e-) 17) ATP (struktura, AMP, ADP, hydrolýza, místa a mechanismy syntézy) 18) glykolýza (lokalizace, fermentace, propojení s Krebsovým cyklem) 19) Krebsův cyklus (lokalizace, logika, produkty, propojení s dýchacím řetězcem) 20) dýchací řetězec (lokalizace, logika, komplexy, konečné produkty) IV. Bílkoviny 21) primární struktura proteinů (kde a jak vznikají, S-S můstky, vliv na vyšší struktury) 22) sekundární struktura proteinů ( helix a list, proteinové domény) 23) terciární struktura proteinů (mechanismy sbalování, chaperony) 24) kvartérní struktura proteinů (logika tvorby a příklady proteinových komplexů, selfassembly) 25) metabolický obrat proteinů (proteosyntéza vs. degradace, proteazómy) 26) postranslační modifikace bílkovin (glykosylace, fosforylace, acylace, prostetické skupiny) 27) membránové proteiny (místo vzniku, typy asociace s membránou, příklady) 28) protilátky (typy struktur, princip vazby na antigen, avidita vs. afinita) V. Obecné principy molekulární genetiky 29) struktura a funkce DNA (dvojšroubovice, antiparalelita, nukleotidy, princip párování, lokalizace) 30) rozdíl mezi DNA a RNA (nukleotidy, struktura, typy, vlastnosti) 31) chromozómy (struktura, funkce, centromery, telomery, homologní, typy chromatinu, nukleozóm) 32) replikace DNA (lokalizace, princip, enzymy, vedoucí a opožďující vlákno, problém konců) 33) mitóza (fáze, mitotické chromozómy, regulace, ploidie, cykliny) 34) meióza (homotypické a heterotypické dělení, ploidie, logika redukce chromozomů, rekombinace) 35) reparace DNA (proč? a jak?, thyminové dimery, zlomy, depurinace a deaminace, telomeráza) 36) rekombinace (homologní rekombinace, meióza – crossing over, VDJ rekombinace) 37) transkripce (polymerázy, lokalizace, typy RNA, regulace, komplementarita) 38) mRNA (rozdíl eukaryota vs. prokaryota, struktura, čepička, poly-A konec, sestřih) 39) translace (tRNA, ribozóm, aminoacyl-tRNA syntetázy, logika, lokalizace, genetický kód) 40) regulace genové exprese (proč?, úrovně regulace, promotory, enhancery, silencery, stav chromatinu) 41) genomy (počty genů v genomech, evoluce genomů, kódující a nekódující sekvence) VI. Struktura a funkce buňky 42) struktura membrány (dvojvrstevnost, amtipatie, laterální difůze, fosfolipidy, steroidy, proteiny) 43) funkce membrány (semipermeabilita, kompartmentace, asymetrie, transportéry, receptory) 45) logika buněčné kompartmentace (typy organel, topologický vztah mezi membránovými organelami) 46) jaderná membrána (transport jádro-cytosol, jaderný pór, vztah k ER, dynamika během mitózy, laminy) 47) mitochondrie (DNA, elektron transportní řetězec, uncoupling proteiny, protonový gradient) 49) endoplasmatické retikulum (drsné vs. hladké, postranslační modifikace proteinů, syntéza lipidů) 50) signální sekvence proteinů (logika adresování bílkovin, SRP, mechanismus transportu přes membránu) 51) Golgiho systém (lokalizace, funkce, glykosylace, sorting molekul do různých destinací) 52) lysozómy (endocytóza, klatrin, kyselé pH, hydrolázy, manóza 6-fosfát receptor
53) endocytóza a exocytóza ( princip, endozómy - časné, klatrin, recyklující, pozdní, regulace exocytózy) 54) MHC I a ER (mechanismus plnění MHC I peptidy, transportéry peptidů, transport k plasm. membr.) 55) MHC II a endozómy (mechanismus plnění MHC II peptidy, invariantní řetězec, pozdní endosomy) 56) srovnání jednotlivých typů cytoskeletu (logika stavby, shody a odlišnosti ve struktuře a funkci) 57) mikrotubuly (tubulin, , , , + a – konec, centriola, dělící vřeténko, typy mikrotubulů, funkce) 58) mikrofilamenty (aktin, + a – konec, struktura, membránový aktin, svalový aktin, myoziny) 59) intermediální filamenta (buněčná specifita, stavba, keratiny, vimentin, desmin, neurofilamenta, laminy) 60) molekulární motory (kineziny, dyneiny, myoziny, kde využity, jak poháněny, mechanismus pohybu) VII. Mezibuněčná signalizace 61) typy mezibuněčné signalizace (autokrinní, parakrinní, endokrinní, závislé na buň. kontaktu, synaptické) 62) typy receptorů (povrchové vs. intracelulární, kinázy, cyklázy, iontové kanály, asociované molekuly) 63) typy signalizačních molekul (oxid dusnatý, oxid uhelnatý, steroidy, peptidy, proteiny, prostaglandiny…) 64) typy druhých poslů (cyklické GMP a AMP, Ca2+, diacylglycerol, inositol fosfáty) 65) typy signalizačních drah (receptory spojené s G-proteiny, iontovými kanály, kinázovou aktivitou) 66) receptory spřažené s G-proteiny (trimerní G-protein, struktura receptorů, cAMP, cGMP, PKA, diacylglycerol, fosfolipáza C-, IP3, Ca2+, PKC, kalmodulin) 67) receptory využívající enzymatickou aktivitu (receptorové tyrosin-kinázy, tyrosin-kinázy asociované s receptory, receptorové tyrosin-fosfatázy, receptorové serin/threonin-kinázy, receptorové guanylyl-cyklázy) 68) přenos signálu pomocí protein-tyrosinkináz (receptorové PTK, autofosforylace, dimerizace, SH2 domény, adaptorové proteiny, kinázy rodiny Src, PLC-, Ras proteiny, MAPkinázová dráha, PI 3-kináza) VIII. Buněčný cyklus a programovaná buněčná smrt 69) definice buněčného cyklu (G1, G2, M, S fáze, interfáze, modifikace, délka) 70) regulace buněčného cyklu (kontrolní body, příklady sensorů – Rb protein a p53, Cdk, cykliny) 71) maligní zvrhnutí (mechanismy vzniku rakovinné buňky, klíčové faktory a molekuly) 72) apoptóza (definice, apoptóza vs. nekróza, kaspázy, role mitochondrií, Fas, Bcl-2, fosfatidylserin) 73) apoptóza v imunitním systému (mechanismus cytotoxicity, negativní selekce, makrofágy a apoptotická tělíska) IX. Mezibuněčné interakce 74) mezibuněčná spojení (pevná spojení, adhezivní spojení, desmosomy, hemidesmosomy, gap junctions, konexiny) 75) mezibuněčná adheze (cadheriny, cateniny, CAM, selektiny, desmosomy, gap junctions) 76) extracelulární matrix (fibroblasty, glykosaminoglykany, hyaluronany, proteoglykany, kolageny, fibronektin, , laminin, metaloproteázy, integrity, FAK) X. Metody
77) sekvenování nukleových kyselin (mechanismy, typy, tzv. automatický sekvenátor) 78) RNA interference (malé interferující RNA, umlčování genové exprese) 79) gene array (fluorescenční značení DNA, izolace RNA a reverzní transkripce, hybridizace) 80) FACS (princip průtokové cytofluorometrie, sortování, aplikace) 81) hybridomová technologie (imunizace, myelomová buňka, selekce 82) centrifugace (rovnovážná, gradientová, separace organel, určování molekulových hmotností) 83) chromatografie (princip, typy, afinitní chromatografie s využitím protilátek) 84) isoelektrická fokusace a SDS-elektroforéza 85) hmotnostní spektrometrie (použití, výhody, omezení) 86) detekce DNA a RNA (fluorescenční a radioaktivní sondy, in situ hybridizace) 87) bloting (typy membrán, Southern, Northern a Western blotting) 88) klonování DNA (restrikční endonukleázy, vektory, amplifikace) 89) PCR (logika, princip, termostabilní DNA polymerázy, primery, real time PCR) 90) x-ray krystalografie (proč krystalizace proteinů, logika určení 3D struktury bílkovin) 91) kvasinkový dvouhybridní systém (použití, logika, omezení) 92) transgenní, knock-out a knock-in organismy (ES buňky, homologní rekombinace, využití) 93) světelná mikroskopie (rozlišovací schopnost, fluorescenční mikroskopie, konfokální mikroskopie) 94) elektronová mikroskopie (rozlišovací schopnost, skenovací vs. transmisní, výhody, nevýhody) 95) GFP (logika, in vivo studie, fúzní proteiny, odstíny, FRAP, FRET)
Topics for the exam: A. Immunology I. Basic components and functions of the immune system 1. Natural and adaptive immunity 2. Hematopoiesis, development of cells of the immune system 3. Development and functions of T lymphocytes 4. Helper T cells 5. Cytotoxic T cells 6. Development and function of B lymphocytes 7. NK and NKT cells 8. Dendritic cells 9. Development and function of myeloid cells 10. Ontogenesis of immunity 11. Lymphatic organs 12. The immune system of skin 13. Mucosal immune system 14. Basic characteristics of antibody response 15. Interaction of antigen with antibody, affinity and avidity. 16. Inflammation 17. Mechanisms of elimination of the autoreactive lymphocytes 18. Immunological memory 19. Regulation of immune response, basic rules 20. Regulatory (suppressor) T cells 21. Regulation of immune reaction by antibodies, idiotype network. 22. Nervous and endocrine regulation of the immune system 23. Fylogenesis of immunity 24. Mechanisms of immunological tolerance
25. Interaction of the natural and adaptive immunity 26. Mechanisms of humoral and cellular cytotoxicity II. Molecular mechanisms of the immunological processes 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Mechanisms of natural immunity (receptors, effector mechanisms) Cells of natural immunity, their function Recognition of microorganisms by cells and molecules of natural immuity Proteins and peptides with antimicrobial activity Antigen-specific receptors of lymphocytes, their structure and function Structure and expression of genes coding immunoglobulins and T cell receptors Development of B cells and selection of repertoire of their receptors, molecular mechanisms 8. Development of T cells and selection of repertoire of their receptors, molecular mechanisms 9. Antigen-presenting cells, molecular mechanisms of their function 10. Antigen processing and presentation to T cells 11. Mechanisms of the signal transmission from surface receptors of lymphocytes, positive and negative signals, activation of T and B cells 12. Structure and function of secreted immunoglobulins 13. Antigen-antibody reaction 14. Structure and function of MHC glycoproteins 15. Biological role of MHC polymorphism 16. Adhesive molecules of leucocytes 17. Costimulatory molecules 18. Mechanisms of lymphocyte recirculation, homing 19. Effector mechanisms of cellular immunity 20. Effector mechanisms of humoral immunity 21. Effector mechanisms of cytotoxic T cells and NK cells 22. Structure and function of basic Fc receptors 23. Structure and function of complement receptors 24. Cytokines, chemokines and other secreted regulatory molecules 25. Cytokine receptors, structure and function 26. Complement cascade, regulation of complement system III. Physiological and pathological aspects of immunity 1. Mechanisms of inflammation, mediators of inflammatory reactions 2. Local and mucosal immunity, basic characteristics, differences from systemic reaction 3. Immunological role of breastfeeding 4. Immunodeficiencies, causes, types, the ways of therapy. 5. Primary immunodeficiencies 6. Gained (secondary) immunodeficiencies 7. Immunopathological reactions accompanying physiological immune response 8. Autoimmune diseases, causes, types, therapy 9. Autoimmune diseases caused by antibodies 10. Autoimmune diseases caused by T cells 11. Organ-specific autoimmune diseases 12. Organ non-specific autoimmune diseases 13. Immunopathological reactions (hypersensitivity) generally: types, mechanisms, therapy 14. Immunopathological reactions mediated by IgE 15. Immunopathological reactios mediated by IgG and IgM
16. Immunopathological reactions mediated by immune complexes 17. Immunopathological reactions of delayed-type 18. Lymphoproliferative diseses 19. Mechanisms of the anti-infecton immunity, specificity for different types of pathogens 20. Immunopathological impact of anti-infection defence 21. Mechanisms of escape of microorganisms from immne response 22. Mechanisms of tissue damage by pathogens and by immunopathological reactions 23. Anti-tumor immunity, tumor antigens, mechanisms 24. Mechanisms of escape from anti-tumor immune response 25. Immunotherapy, basic rules and approaches, stimulation, suppression 26. Antigen-specific immunomodulatory therapy (vaccines, passive immunization, specific immunosuppression) 27. Adjuvants and mechanisms of their effect 28. Experimental models of immunopathological diseases 29. Transplantational immunology, rules, therapeutical approaches 30. Xenotransplantation 31. Immunologically privileged sites 32. Immunological relationship beween mother and fetus 33. Graft-versus-host disease IV. Methods 1. 2. 3.
Preparation and characterization of antibodies Basic separation techniques (chromatography, electrophoresis) Antigen-antibody interaction, measurement of affinity and avidity, qualitative and quantitative evaluation 4. Principals and application of radioimmunochemical and enzymoimmunological methods 5. Monoclonal antibodies, preparation, properties, application, therapy 6. Methods of preparation and analysis of different types of leukocytes 7. Flow cytometry, the technique and application 8. Immunohistological and immunocytological methods 9. Autoantibody detection 10. Cultivation and stimulation of cells in vitro 11. Functional methods of study of B cells 12. Functional methods of the study of T cells 13. Functional methods of the study of phagocytes 14. MHC (HLA)typization 15. Mutant, transgenic and knock-out mice, application in immunology
B. Molecular and cellular biology I. Viruses and prions 1. General characteristics of viruses (acellular structure, dependence on the live cell, structure) 2. Properties of RNA viruses (virion structure, examples, strategy of the RNA use, pathogens) 3. DNA viruses (virion structure, examples, pathogens, oncoviruses, types of DNA organization) 4. Retroviruses (virion structure, life cycle, reverse transcription, oncoviruses) 5. HIV (virion structure, life cycle, AIDS mechanism, chemotherapy) 6. Prions (mechanism of infection, epidemiology of the prionic diseases) II. Differences between eukaryotic and prokaryotic cell
7. Differences in organization of genetic material (number of genes, nuclear membrane, chromosome structure) 8. Compartments of the cell (organells, cytoskeleton, metabolism, cell wall) 9. Genesis of eukaryotic cell (endosymbiotic theory, genomes of organells, evolution of metabolism). III. Cell biochemistry
10. Types of chemical bonds in the cell (covalent bonds, ion bonds, hydrogenic bonds, van der Waals, hydrophobic bonds) 11. Fatty acids and steroids (derivates, hormones) 12. Aminoacids (structure, types and properties of side chains, peptide bonds, S-S bonds) 13. Nucleotides (structure, principals of pairing, cyclic nucleotides). 14. Enzymes (catalysis, energy of activation, reaction equilibrium, examples of enzymes, regulation) 15. Oxidation and reduction (principal, NAD and NADP, oxidoreductive systems, donors and acceptors of e-) 16. ATP (structure, AMP, ADP, hydrolysis, places and mechanisms of synthesis) 17. Glykolysis (localization, fermentation, relation to Krebs cycle) 18. Krebs cycle (localization, mechanism, products, relation to the respiratory chain) 19. Respiratory chain (lokalization, mechanism, complexes, final products) IV. Proteins
20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27.
Primary protein structure (appearence, S-S bonds, influence on the higher structures) Secondary protein structure (helix and sheet, protein domains) Tertiary structure of proteins (mechanisms of organization, chaperones) Quartery structure (mechanisms of organization and examples of protein complexes, selfassembly) Metabolic circulation of proteins (proteosynthesis vs. degradation, proteasomes) Post-translational modifications of proteins (glycosilation, phosphorylation, acylation, prostetic groups) Membrane proteins (place of syntheis, types of association with the membrane, examples) Antibodies (types of the structure, mechanism of binding to the antigen, affinity, avidity)
V. General rules of molecular genetics
28. DNA structure and function (double-helix structure, antiparallel structure, nucleotide pairs, localization) 29. Differences between DNA and RNA (nucleotides, structure, types, properties) 30. Chromosomes (structure, function, centromers, telomeres, hohologous chromosomes, chromatine types, nucleosome) 31. DNA replication (localization, mechanisms, enzymes, leading and lagging strands, problem of the ends) 32. Mitosis (phases, mitotic chromosomes, regulation, ploidy, cyclins) 33. Meiosis (homotypic and heterotypic division, ploidy, mechanism of the chromosome reduction, recombination) 34. DNA reparation (mechanism and role, thymine dimers, breaks, depurination and deamination, telomerase) 35. Recombination (homologous recombination, meiosis, crossing over, VDJ recombination) 36. Transcription (polymerases, localization, RNA types, regulation, complementarity) 37. mRNA (differences between pro- and eukaryotes, structure, cap, poly-A end, processing)
38. Translation (tRNA, ribosome, aminoacyl-tRNA synthases, mechanism, localization, genetic code) 39. Regulation of gene expression (role, levels of regulation, promoters, enchancers, silencers, chromatine type) 40. Genomes (number of genes, genome evolution, coding and non-coding sequences) VI. Cell structure and function
41. Membrane structure (double-layer, amtipathy, lateral diffustion, phospholipids, steroides, proteins) 42. Membrane functions (semipermeability, compartmentalization, asymmethry, transporters, receptors) 43. Cellular compartmentalization (organell types, topological relationship among membrane organells) 44. Nuclear membrane (transport nucleus-cytosole, nuclear pore, relation to ER, dynamics within mitosis) 45. Mitochondrion (DNA, electron transport chain, uncoupling proteins, proton gradient) 46. Endoplasmatic reticulum (rough vs. smooth, post-translational modifications of proteins, lipid synthesis) 47. Signal sequences of proteins (mechanism protein addressing, SRP, mechanism of transmembrane transport) 48. Golgi apparatus (localization, function, glycosylation, sorting of molecules to different targets) 49. Lysosomes (endocytosis, clathrin, acid pH, hydrolazes, manose-6-phosphate receptor) 50. Endocytosis and exocytosis (mechanisms, early ensosomes, clathrin, recycling endosomes, late endosomes, exocytosis regulation) 51. MHC I and ER (mechanism of loading of MHC I, peptide transporters, transport to the membrane) 52. MHC II and ensosomes (mechanism of loading of MHC II, invariant chain, late endosomes) 53. Different cytoskeleton types (mechanism of arrangement, structure and function) 54. Microtubules (tubulin, + and – ends, centriole, spindle, microtubule types, function) 55. Microfilaments (actin, + and – ends, structure, membrane actin, muscle actin, myosins) 56. Intermediate filaments (cell specificity, arrangement, keratins, vimentin, desmin, neurofilaments, lamins) 57. Molecular motors (kinesins, dyneins, myosins, localization, mechanism of action) VII. Cell-cell signalization
58. Types of inter-cellular signalization (autocrine, paracrine, endocrine, cell contact dependent signalization, synapsis) 59. Types of receptors (surface vs. intracellular, kinases, cyclases, ion channels, associated molecules) 60. Types of signal molecules (NO, CO, steroides, peptides, proteins, prostaglandins, etc.) 61. Types of secondary messengers (cGMP, cAMP, Ca2+, diacylglycerol, inositol phospates) 62. Types of signalling pathways (G-protein coupled receptors, ion channels, kinase activity) 63. G-protein coupled receptors (trimeric G-protein, receptor structure, cAMP, cGMP, PKA, diacylglycerol, phospholipase C-, IP3, Ca2+, PKC, kalmodulin) 64. Receptors with enzymatic activity (receptor tyrosine-kinases, tyrosine-kinases associated with receptors, receptor tyrosine-phospatases, receptor serine/threonine-kinases, receptor guanylyl-cyclases) 65. Signal transduction using protein tyrosine kinases (receptor PTK, autophosphorylation, dimerization, SH2 domains, adaptor proteins, kinases of Src family , PLC-families, Ras proteins, MAP-kinase pathway, PI3-kinase)
VII.
Cell cycle and programmed cell death
66. 67. 68. 69.
Cell cycle definition (G1, G2, M, S phasis, interphase, modification, duration) Cell cycle regulation (checkpoints, examples of sensors – Rb protein and p53, Cdk, cyclins) Tumorogenesis (mechanisms of cancerogenesis, key factors and molecules) Apoptosis (definition, apoptosis vs. necrosis, kaspases, role of mitochondrion, Fas, Bcl-2, phosphatidylserine) 70. Apoptosis in the immune system (mechanism of cytotoxicity, negative selection, macrophages and apoptotic bodies) VIII.
Cell-cell inteactions
71. Types off cell connections (tide junctions, adhesion junctions, desmosomes, hemidesmosomes, gap junctions, connexins) 72. Types off cell connections (cadherins, catenins, CAM, selectins, desmosomes, gap junctions) 73. Extracellular matrix (fibroblasts, glycosaminoglycans, hyaluronans, proteoglycans, collagens, fibronectin, laminin, metaloproteases, intergrins, FAK) IX. Methods
74. Sequencing of the nucleic acids (mechanisms, types, automated sequencer) 75. RNA interference (small interfering RNA, silencing of gene expression) 76. Gene array (fluorescent labeling of DNA, RNA isolation and reverse transcription, hybridization) 77. FACS (principal of flow cytometry, sorting, application) 78. Hybridoma technology (immunization, myeloma cells, selection) 79. Centrifugation (equilibrium, gradient, separation of organells, molecular weight measurement) 80. Chromatography (principal, types, affine chromatography using antibodies) 81. Isoelectric focusing and SDS-electrophoresis 82. Mass-spectrometry (application, advantages, limitations) 83. DNA and RNA detection (fluorescent and radioactive probes, in situ hybridization) 84. Blotting (types of membrane, Southern, Northern and Western blotting) 85. DNA cloning (restriction endonucleases, vectors, amplification) 86. PCR (mechanism, thermostable DNA polymerase, primers, real-time PCR) 87. X-ray crystallography (mechanism, advantages, protein 3D structure detection) 88. Yeast two-hybrid system (application, mechanism, limitations) 89. Transgenic, knock-out and knock-in organisms (ES cells, homologous recombination, application) 90. Light microscopy (resolution, fluorescent microscopy, confocal microscopy) 91. Electron microscopy (resolution, scanning vs. transmitting microscopy, advantages, limitations) 92. GFP (mechanism, in vivo application, fusion proteins, colors, FRAP, FRET)
Zpřesněné zásady postgraduálního (doktorandského) studia oboru imunologie Cílem doktorandského studia je příprava nových kvalitních vědeckých pracovníků, jejichž úroveň bude v zásadě srovnatelná s nositeli titulu PhD ve vyspělých zemích. Oborová rada postgraduálního studia (PGS) v oboru imunologie proto přijala několik zásad: 1. Uchazeč o PGS si musí ještě před přijímacím pohovorem najít školitele, který schválí nebo navrhne vhodné téma dizertační práce.
2. K přijímacímu pohovoru se uchazeč dostaví spolu se školitelem nebo jeho zástupcem. Během pohovoru musí uchazeč prokázat alespoň základní znalosti imunologie, molekulární a buněčné biologie a angličtiny. Uchazeč by měl být připraven přesvědčivě seznámit přijímací komisi se záměrem, cílem a časovým programem dizertační práce a zvláště pak musí být schopen (popř. s podporou školitele) prokázat, že téma dizertační práce je vědecky dobře podložené a experimentálně zvládnutelné. 3. Školitel nese hlavní zodpovědnost za průběh PGS a vedení dizertační práce. Určuje (v souladu s obecnými pravidly PGS) rozsah odborné teoretické přípravy a dbá na to, aby dizertační práce měla náležitou vědeckou úroveň. Na vyžádání oborové rady poskytuje písemně, alespoň jednou ročně, zprávu o průběhu PGS. 4. Doktorand (účastník interního PGS) musí během svého studia složit požadovanou zkoušku z angličtiny a odbornou rigorózní zkoušku. K rigorózní zkoušce se doktorand přihlašuje na studijním oddělení příslušné fakulty. 5. Dizertační práce musí zahrnovat výsledky, které byly publikovány (nebo přijaty k publikaci) nejméně ve třech článcích v mezinárodních recenzovaných odborných časopisech. Uchazeč musí být prvním autorem alespoň jedné z těchto publikací a jeho podíl na všech těchto publikacích (bez ohledu na pořadí autora) musí být vědecky významný. Tuto podmínku nelze nahradit jinou formou publikace (sjezdové sdělení, abstrakt). Oborová rada si vyhrazuje právo posoudit, zda časopisy, v nichž byly práce publikovány, splňují alespoň minimální kvalitativní požadavky (nenulový impaktový faktor). Je zřejmé, že ke splnění této podmínky bude ve většině případů potřeba, aby doktorand měl základní experimentální zkušenosti se zpracovaným tématem ještě před započetím PGS (diplomová práce), nebo aby dizertační práci obhajoval s určitým nezbytným časovým odstupem po rigorózní zkoušce. Při obhajobě musí uchazeč prokázat dobré znalosti předmětu své práce v širších souvislostech moderní imunologie. Dizertační práci je možno předložit ve dvou formách: 1. V klasické formě s následujícími oddíly: literární úvod a přehled dané problematiky vymezení cíle práce popis použitých experimentálních metod včetně statistických přehled dosažených, náležitě dokumentovaných a adekvátně statisticky zhodnocených vlastních výsledků diskuse metodických postupů a výsledků, včetně srovnání s literaturou závěry a zhodnocení cílů práce 2. Jako soubor nejméně tří publikovaných prací (resp. prací přijatých do tisku) doplněný 20-30 stránkovým textem, který přehledně zpracuje řešenou problematiku v širších souvislostech, kriticky zhodnotí dosažené výsledky a jejich význam pro další případně navazující práce. Dizertační práce předkládaná touto formou musí být řádně svázána a na přijatelné formální úrovni. Poznámky: Oborová rada bude klást důraz na to, aby dizertační práce přinášely skutečně nové vědecké poznatky. Účelem PGS není "studovat" tři roky jakýkoli pseudoproblém, sepsat pak jakousi dizertační práci a získat titul, který bude sloužit jako ozdoba jména. Zárukou určité alespoň minimální vědecké kvality by mělo být to, že výsledky práce musí být publikovány po recenzním řízení v mezinárodní vědecké literatuře (viz bod 5). Je tedy ve vlastním zájmu
uchazečů o PGS, aby si vybírali školitele, kteří dávají určitou záruku, že práce pod jejich vedením bude mít náležitou vědeckou kvalitu. Oborová rada doporučuje předkládání dizertační práce v 2. (kratší) formě – tj. jako soubor publikací.
