PROTEINOVÁ PŘITAŽLIVOST A SELEKTIVITA PRO BUNĚČNÉ MEMBRÁNY

Výzva: 18. Veřejná grantová soutěž
Hlavní řešitel: Doc. RNDr. Robert Vácha, Ph.D.

Instituce: CEITEC
Oblast: Vědy o životě

 

 

Pro první periodu svého výzkumu, ve kterém se Robert Vácha zaměří na proteinovou přitažlivost a selektivitu pro buněčné membrány, získal téměř 2,9 milionů jádrohodin. Prostorová a časová organizace proteinů v buňce je klíčovým aspektem pro pochopení složitých procesů v živých buňkách. Důležitou složkou jsou periferní proteiny, které jsou pro správnou funkci organizovány na membránách specifických organel. Ovšem vztah mezi proteinovou sekvencí a její membránovou preferencí však dosud není znám. Cílem navrhovaného projektu je identifikovat, kvantifikovat a vysvětlit přitažlivost proteinů pro membrány se specifickým lipidovým složením. Tým Roberta Váchy vyvine výpočetní metodu pro stanovení vazebné volné energie proteinů a jejich mutantů k membránám se specifickým složením lipidů. Použití této metody s využitím výpočetních zdrojů IT4Innovations poskytne molekulární pochopení, které umožní určit preferovanou lokalizaci proteinů v buňkách a může být využito pro vývoj nových biomarkeru proteinů, senzorů a léků.



FOTOAKUSTICKÁ TOMOGRAFIE PRSU

Výzva: 17. Veřejná grantová soutěž
Hlavní řešitel: doc. Ing. Jiří Jaroš, Ph.D.

Instituce: Vysoké učení technické v Brně
Oblast: Vědy o životě

 

 

Jiří Jaroš z VUT v Brně získal více než 300 000 jádrohodin pro validaci vyvinutého softwaru fotoakustické tomografie na prsním fantomu a optimalizaci kódu z hlediska jeho rychlosti a přesnosti. Cílem studie je ověřit věrohodnost a kvalitu generovaný snímků fotoakustické tomografie prsních fantomů za obtížných podmínek zahrnujících pohyb fantomu simulující dýchání, nehomogenní osvětlení tkáně a omezenou šířku pásma ultrazvukových senzorů včetně její variability napříč senzory, způsobenou danou výrobní technologií. Tato data budou použita pro jemné doladění softwaru fotoakustické tomografie. Dalším krokem bude provedení testovací studie skenováním 20 pacientek. Snímky pořízené pomocí fotoakustické tomografie, rentgenu a počítačové tomografie budou následně poskytnuty vybraným klinickým lékařům k vyhodnocení. Výsledky studie povedou k vývoji nových screeningových a diagnostických postupů v oblasti mamografie prsu. Tkáň je osvícena nanosekundový zábleskem infračerveného světla, dochází k absorpci energie v cévách tumoru. Následně dochází k termo-elastické expanzi uvnitř tumoru (tumor se zachvěje). Světlo na teplo se přemění změnou hustoty na generování ultrazvukového pulzu. Ultrazvuk se šíří ven z tkáně a je zaznamenán na povrhu ultrazvukovými detektory. Cílem simulací, prováděných v rámci projektu, je ze zaznamenaného signálu rekonstruovat místo, odkud zvuk přichází a kolik ho je (polohu cév, jejich velikost, množství okysličené krve, atd.).



LIPIDY ALZHEIMEROVY CHOROBY

Výzva: 17. Veřejná grantová soutěž
Hlavní řešitel: Michael Owen, Ph.D. M.Sc.

Instituce: CEITEC
Oblast: Vědy o životě


 

Alzheimerova choroba je chronické, progresivní onemocnění nervové soustavy, které se projevuje degenerativním zánikem neuronů s charakteristickými histopatologickými změnami. V současné době je diagnostikována u 1 z 8 osob ve věku nad 65 let, a to z ní činí nejčastější příčinu demence u osob středního a vyššího věku. Očekává se, že do roku 2030 onemocní touto chorobou jen v EU 14 miliónů osob. Michael Owen z CEITECu, získal pro první periodu studie lipidů spojených s Alzheimerovou chorobou přes milión jádrohodin, které využije k objasnění mechanismu agregace amyloid-ß (Aß) peptidu, která je charakteristickým znakem pozorovaným při rozvoji Alzheimerovy choroby. Agregace bude studována v přítomnosti gangliosidů, které mohou ovlivňovat agregaci Aß peptidu a mají důležitou roli ve vývoji a regeneraci mozku a progresi Alzheimerovy choroby. Kromě získání atomistického porozumění role gangliosidů v Alzheimerově chorobě, bude tento projekt přínosem také pro výzkum jiných neurodegenerativních onemocnění, jako je například Parkinsonova a Huntingtonova choroba.



VIRTUÁLNÍ SCREENING LIDSKÝCH A ROSTLINNÝCH HORMONŮ

Výzva: 16. Veřejná grantová soutěž
Hlavní řešitel: Mgr. Ing. Václav Bazgier, Ph.D.

Instituce: Univerzita Palackého v Olomouci
Oblast: Vědy o životě

Virtuální screening využívá pro objevování potenciálních nových chemických sloučenin počítače, což je levnější a časově méně náročnější než jejich testování v laboratoři. Počítač vybere nejvhodnější kandidáty z velké knihovny chemických sloučenin a ty lze následně testovat experimentálně. Václav Bazgier z Univerzity Palackého v Olomouci získal téměř půl milionu jádrohodin pro projekt Virtuální screening lidských a rostlinných hormonů. Ty hrají důležitou roli v životě lidí, zvířat i rostlin a jsou zodpovědné za mnohé biologické procesy. Přidělené výpočetní prostředky využije pro návrh nových sloučenin – léků na bázi hormonů či hnojiv – pomocí molekulárního dokování s využitím dat z různých databází, jako jsou například DrugBank a Human Metabolome Database.



MECHANISMUS UVOLNĚNÍ GENOMU NEOBALENÝCH VIRŮ

Výzva: 16. Veřejná grantová soutěž
Hlavní řešitel: Mgr. Lukáš Sukeník

Instituce: CEITEC, Masarykova univerzita
Oblast: Vědy o životě

 

Pikornaviry jsou původcem běžného nachlazení i mozkové encefalitidy. Bohužel, v současné době žádný lék proti pikornavirům pro člověka neexistuje. Lukáš Sukeník z CEITEC a Masarykovy univerzity získal více než 4 miliony jádrohodin pro studium mechanismu uvolnění genomu pikornavirů. Pro infikování buňky je zásadní uvolnění genomu pikornaviru. Virus musí svůj genetický materiál nejdříve vypustit z ochranného bílkovinného pouzdra (kapsidu) do cytoplazmy hostitelské buňky. Sukeník bude s pomocí superpočítače a simulací molekulární dynamiky zkoumat, jak vlastnosti kapsidu ovlivňují uvolnění genomu. Získané znalosti budou využity pro vývoj nových antivirotik.



STROJOVÉ UČENÍ V BIOMETRII A BIOMEDICÍNĚ

Výzva: 15. Veřejná grantová soutěž
Hlavní řešitel: Ing. Jan Tinka

Instituce: Vysoké učení technické v Brně
Oblast: Vědy o životě

Výpočetní zdroje ve výši téměř 1 milion jádrohodin využijí vědci z Vysokého učení technického v Brně na vývoj automatického detekčního systému pro diabetickou retinopatii a pro odstranění vlivu onemocnění kůže na rozpoznávání otisků prstů. Retinopatie je onemocnění, při kterém dochází vlivem vysokého obsahu cukru v krvi k poškození cév oční sítnice. Vyšší riziko rozvoje různých forem této nemoci mají pacienti s cukrovkou. Cílem projektu Jana Tinky a jeho týmu je vytvořit detekční systém využívající algoritmy strojového učení, jehož používání bude snadné a využívat jej budou oční specialisté i pacienti. Ve spolupráci s dermatology rovněž vyvíjí systém pro detekci, lokalizaci a rozpoznání poškození otisků prstů. 



VÝPOČETNÍ CHARAKTERIZACE VOLNÝCH ENERGIÍ VYBRANÝCH PROTEINŮ II

Výzva: 15. Veřejná grantová soutěž
Hlavní řešitel: RNDr. Mgr. Jozef Hritz, Ph.D.

Instituce: Masarykova univerzita
Oblast: Vědy o životě

Již sedmý projekt doktora Hritze z Masarykovy univerzity získal výpočetní zdroje IT4Innovations. Superpočítače využívá například pro studium komplexů proteinů 14-3-3 a tyrozin hydroxylázy (TH). Jeho projekt podaný v 15. veřejné grantové soutěži získal více než 1,5 milionu jádrohodin. Cílem výzkumu je odhalit změny strukturální a volné energie, které jsou klíčové pro vznik komplexů proteinů. Jakékoliv narušení interakcí zásadních pro vznik těchto komplexů může vést k řadě patologických stavů. Jeho výzkumná skupina se zaměří i na TH, enzym důležitý pro lidský mozek. Komplex TH/14-3-3 totiž reguluje hladinu dopaminu, látky, která je důležitá pro přenos vzruchů, a hraje významnou roli při vývoji Parkinsonovy choroby. Kombinací výpočetních simulací na superpočítači s experimentálními technikami (např. nukleární magnetická rezonance a kryoelektronová mikroskopie) lépe porozumí dynamickým vlastnostem a termodynamice shlukování proteinů. Výzkumný tým doktora Hritze již například zjistil pomocí výpočetních metod se zesíleným vzorkováním, že 14-3-3 protein musí pro vytvoření komplexu zaujmout přechodový konformační stav, který byl do té doby neznámý. Dále zjistili konzervovanou asociační dráhu, kterou se klientské proteiny po jejich fosforylaci dostávají do své finální vazebné konformace. Tyto znalosti je možné využít jak při objasnění efektu mutací podél této asociační dráhy, tak i pro její využití jakožto cílového místa pro navrhované léčiva modulující tuto skupinu 14-3-3 komplexu.



KYSELINA HYALURONOVÁ: STRUKTURA, INTERMOLEKULÁRNÍ INTERAKCE A INTERAKCE
S PROTEINOVÝMI RECEPTORY

Výzva: 14. Veřejná grantová soutěž
Hlavní řešitel: RNDr. Marek Ingr, Ph.D.

Instituce: Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně
Oblast: Vědy o životě

Kyselina hyaluronová je přírodní polysacharid obsažený například v pojivových tkáních a kloubním mazu. Má velké množství biologických funkcí a využívá se nejen v kosmetice, ale i ve zdravotnictví při léčbě kloubních onemocnění (osteoartritidy) a hojení ran či popálenin. Kyselina hyaluronová reaguje s proteinovými receptory a zprostředkovává mimo jiné buněčné signály. Podílí se tak pravděpodobně na rozvoji různých onemocnění včetně rakoviny. Výzkumem kyseliny hyaluronové a mechanismem vazby jejích molekul na proteinové receptory se zabývá i Marek Ingr z Univerzity Tomáše Bati ve Zlíně, který získal výpočetní čas v naší 12. i 14. veřejné grantové soutěži. Na superpočítači provádí simulace molekulové dynamiky s cílem odhalit například klíčové interakce hyaluronanu s proteiny. Získané poznatky mohou být využity při navrhování nových léků i kosmetických přípravků.



REAKČNÍ MECHANISMY METALOENZYMŮ

Výzva: 13. Veřejná grantová soutěž
Hlavní řešitel: RNDr. Lubomír Rulíšek, Ph.D., DSc.

Instituce: Ústav organické chemie a biochemie AV ČR
Oblast: Vědy o životě

Metaloproteiny hrají v přírodě významnou roli coby katalyzátory biochemických reakcí, které by bez přítomnosti iontu kovu neprobíhaly. Jedná se o téměř všechny oxidačně-redukční procesy, spinově zakázané procesy či procesy, při kterých dochází ke štěpení velmi stabilních chemických vazeb (C-H vazby či trojná, resp. dvojná vazba v molekulách N2 či O2 ). Příkladem těchto základních biologických procesů je fotosyntéza nebo buněčné dýchání. Pro porozumění funkce a struktury metaloproteinů jsou důležité nejen experimenty (např. rentgenová krystalografie, spektroskopie a elektrochemická měření), ale i výpočetní metody teoretické chemie, které dokážou poskytnout strukturní a energetické charakteristiky metaloproteinů. Projekt Lubomíra Rulíška z Akademie věd ČR se zabývá studiem tří vybraných metaloproteinů s tzv. polynukleárními centry (tedy více iontů kovů v aktivním místě enzymu), jenž mají význam nejen v přírodě, ale i jako potenciální průmyslové katalyzátory. Jeho projekt získal přes 3 miliony jádrohodin. Přidělený výpočetní čas využije k porovnání experimentálních výsledků s výsledky kvantově-mechanického modelování (s použitím programů Turbomole, MOLCAS, Amber, ComQum, ORZ) s cílem získat základní popis katalytických cyklů studovaných metaloenzymů. Výsledky výzkumu mohou být využity pro biomimetické (biologií inspirované) návrhy katalytických systémů, které by mohly najít využití v chemickém průmyslu.



PREDICTSNP-ONCO: ANALÝZA STRUKTURNÍ BIOINFORMATIKY PRO PERSONALIZOVANOU DĚTSKOU ONKOLOGII

Výzva: 13. Veřejná grantová soutěž
Hlavní řešitel: Dr. Gaspar Pinto a Mgr. Jan Štourač

Instituce: Masarykova univerzita
Oblast: Vědy o životě

Výzkumné týmy profesora Jiřího Damborského a Davida Bednáře z Masarykovy univerzity, profesora Jaroslava Štěrby z Dětské nemocnice FN Brno a docenta Ondřeje Slabého z CEITECu vyvíjí nový výpočetní nástroj PredictSNP-Onco pro personalizovanou dětskou onkologii. Nový nástroj by mohl lékařům usnadnit rychlejší stanovení nejvhodnější léčby pro každého jednotlivého pacienta, u něhož dosavadní standardní postupy nevedly k úspěchu, anebo kde je pravděpodobnost vyléčení standardními postupy velmi malá. Vznik nádorové buňky může způsobit jedna jediná mutace. Proto je potřeba mutaci co nejrychleji vyhodnotit a zvážit léčbu všemi dostupnými léky (inhibitory), které prošly schválením Evropskou lékovou agenturou (EMA), Státním úřadem pro kontrolu léčiv (SÚKL), event. americkou vládní agenturou – Úřadem pro kontrolu potravin a léčiv FDA. Výpočetní čas na Salomonu ve výši téměř 800 tisíc jádrohodin vědci využijí pro vyhodnocení všech možných mutací bílkovin, které vedou k rozvoji rakoviny, a na analýzy inhibitorů výpočetní metodou molekulárního dokování. Využitím informací ze čtyř světových databází mutací společně s vypočítanými výsledky pomohou s návrhem nových možností personalizované/precizní léčby pro různé typy nádorových onemocnění. Lékaři tak získají za kratší dobu více informací a budou moci rychleji nasadit správnou léčbu konkrétnímu pacientovi ve správný čas.



INTERAKCE MOLEKULY LÉČIVA A SLZNÉHO FILMU LIDSKÉHO OKA

Výzva: 13. Veřejná grantová soutěž
Hlavní řešitel: Dr. Lukasz Cwiklik, Ph.D., DSc.

Instituce: Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR
Oblast: Vědy o životě

Slzný film chrání rohovku našeho oka před vysycháním. Vyživuje rohovkový povrch a je první linií obrany proti infekci očního povrchu. Vytváří se rozetřením slzy po povrchu oka mrknutím víčka. Jeho tloušťka se během mrkání mění. Skládá se de facto z vrstvy tukové (lipidové) a vodné. Poruchy v lipidové vrstvě vedou k syndromu suchého oka, který se léčí očními kapkami. Vědci z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR zkoumají jako jediní na světě účinnost očních kapek na molekulární úrovni. Hledají cesty, jak skrze lipidovou vrstvu dostat požadované látky. Věnují se simulacím lipidové vrstvy na molekulární úrovni a na výzkumu slzného filmu spolupracují i s farmaceutickými společnostmi. Mikroskopický výzkum lipidové vrstvy nyní Lukasz Cwiklik doplní o výpočetní simulace na superpočítači Salomon. Jeho projekt získal více než 1,5 milionu jádrohodin v naší 13. veřejné grantové soutěži. Přidělený výpočetní čas využije pro studium vybraných lipofilních léků a slzného filmu, konkrétně jak léky pronikají přes lipidovou vrstvu do vrstvy vodnaté. Experimentální (využití biomimetického čipu, na jehož konstrukci získali prestižní grant Neuron Impuls) a výpočetní výsledky výzkumu přinesou lepší poznatky o interakcích léčiv se slzným filmem a možná i návrh nové generace očních kapek. Webové stránky výzkumu Dr. Cwiklika: http://cwiklik.net.



STRUKTURÁLNÍ STUDIE LIDSKÝCH A ZVÍŘECÍCH VIRŮ

Výzva: 12. Veřejná grantová soutěž
Hlavní řešitel: Mgr. Pavel Plevka, Ph.D.

Instituce: CEITEC MU
Oblast: Vědy o životě

   

Projekt Dr. Pavla Plevky z CEITEC Masarykovy univerzity získal 2 213 000 jádrohodin pro výzkum pikornavirů, flavivirů a bakteriofágů. Naše superpočítače a přidělené výpočetní zdroje využije pro zpracování a analýzy mikrofotografií pořízených špičkovými elektronovými mikroskopy. Pikornaviry způsobují nejen běžná nachlazení, ale i závažná onemocnění jako například záněty mozkových blan a dýchacích cest. Vědci určí strukturu virových částic (virionů), pomocí kterých se virus šíří z jedné buňky do druhé, a také popíší množení virů v infikovaných buňkách. Flaviviry, včetně viru zika a klíšťové encefalitidy, způsobují potenciálně smrtelná neurologická onemocnění. Vědci se zaměří právě na klíšťový virus encefalitidy, který každoročně způsobuje v České republice stovky potenciálně smrtelných infekcí. Výsledky projektu poskytnou vědcům podrobný popis mechanismu replikace virů.



STRUKTURNÍ CHARAKTERIZACE PŘIROZENĚ NEUSPOŘÁDANÝCH (NESTRUKTUROVANÝCH) PROTEINŮ

Výzva: 12. Veřejná grantová soutěž
Hlavní řešitel: prof. Mgr. Lukáš Žídek, Ph.D.

Instituce: Masarykova univerzita
Oblast: Vědy o životě

Přirozeně neuspořádané proteiny jsou makromolekuly bez jedinečné prostorové struktury. Nemají stabilní prostorové uspořádání, a tedy jediné termodynamické minimum, které by určovalo jejich funkci. Během posledního desetiletí si získaly širokou pozornost díky své významné roli ve velkém množství buněčných procesů. Jedná se například o přepisování informace z DNA a také o jejich možnou souvislost s neurodegenerativními chorobami. Vědecké objevy posledních let ukazují, že hlavní roli ve funkci proteinů nehraje jejich prostorové uspořádání, nýbrž jejich dynamické chování. Náplní projektu prof. Lukáše Žídka z Masarykovy univerzity, který získal 1 480 000 jádrohodin, je získat kombinací nejmodernějších rozsáhlých počítačových simulací společně s vlastními prediktivními kódy a pokročilými experimentálními technikami (jako je spektroskopie nukleární magnetické rezonance či maloúhlový rentgenový rozptyl) více informací o konformačním chování vybraných nestrukturovaných proteinů.



URYCHLENÍ PROTONŮ POMOCÍ INTERAKCE LASERU S MIKRO-SHLUKY PLAZMATU Z PÁSKU KRYOGENNÍHO VODÍKU

Výzva: 12. Veřejná grantová soutěž
Hlavní řešitel: Ing. Martin Matys

Instituce: České vysoké učení technické v Praze
Oblast: Vědy o životě

Projekt Českého vysokého učení technického v Praze Ing. Martina Matyse a Dr. Jana Pšikala (současně vědečtí pracovníci v projektu ELI Beamlines) získal 800 000 jádrohodin a zabývá se vývojem urychlovačů iontů. Konkrétně pracují na výzkumu urychlování protonů vlivem interakce vysoce výkonného laserového impulzu s terčíkem z tenkého pásku kryogenního (ledového) vodíku. Laserem řízené urychlovače iontů by v budoucnu mohly nahradit finančně velmi nákladné klasické urychlovače a tím například snížit cenu protonové terapie pro léčbu onkologických onemocnění a také cenu výroby lékařských izotopů pro pozitronovou emisní tomografii. Vědce zajímá interakce, kdy se laserový paprsek propálí skrz terčík a pak reaguje se zbytkovými mikro-shluky plazmatu, které mají mnohem nižší hustotu než počáteční terč. Takový mechanismus může protony urychlit až na energie o velikosti několik stovek milionů elektronvoltů. Cílem projektu je tento mechanismus blíže prozkoumat, a to pomocí numerických trojrozměrných simulací, které jsou ve srovnání s reálnými experimenty výrazně levnější.



ANALÝZA BIOLOGICKÝCH OBRAZŮ S VYUŽITÍM FIJI NA HPC – CESTA K EXASCALE

Výzva: 12. Veřejná grantová soutěž
Hlavní řešitel: Mgr. Ing. Michal Krumnikl, Ph.D.

Instituce: IT4Innovations
Oblast: Vědy o životě

      

Projekt IT4Innovations národní superpočítačové centrum – cesta k exascale a jím podpořený výzkum na téma analýzy biologických obrazů s využitím HPC umožňuje IT4Innovations zapojit se do výzkumu zpracování rozsáhlých biologických dat pomocí vysokovýkonných výpočetních systémů (HPC). Tento výzkum je zaměřen na paralelizaci zpracování dat například z light sheet mikroskopie. Light sheet mikroskopie se stala populární pro snímání živých buněk a organizmů díky své rychlosti a nízké foto-toxicitě, která umožňuje mikroskopicky snímat kompletní živé systémy, jako např. embrya, ve třech dimenzích s vysokým rozlišením a po celou dobu jejich vývoje. Hlavním cílem projektu je rozšířit možnosti platformy Fiji, kterou využívají desítky tisíc uživatelů na celém světě pro zpracování velkých obrazových dat. Vývojový tým Dr. Krumnikla ve spolupráci s Dr. Pavlem Tomančákem z Max Planck Institutu v Drážďanech, upraví jednotlivé postupy pro analýzu dat tak, aby mohla být bezproblémově spuštěna na vysokovýkonných výpočetních systémech. Vývoj a nasazení platformy Fiji na HPC umožní jejím uživatelům plně využít její potenciál na velkých biologických obrazových datech.



VÝVOJ NOVÝCH LÉČIV POMOCÍ DEEP LEARNING

Výzva: 11. Veřejná grantová soutěž
Hlavní řešitel: Ing. Vojtěch Cima

Instituce: IT4Innovations
Oblast: Vědy o životě

Projekt Ing. Vojtěcha Cimy „Deep learning pro návrh nových léků“ získal 400 000 jádrohodin. Alokované jádrohodiny budou využity na hluboké učení pro předvídání působení potenciálních léčiv a jejich možných vedlejších toxických účinků. Pomocí predikčních algoritmů může být vývoj léků urychlen a zároveň může dojít k snížení nákladů celého procesu návrhu léků. Tento výzkum probíhá v rámci projektu ExCAPE, jehož cílem je vyvinout algoritmy pro řešení komplexních úloh z oblasti farmakologie.



RELATIVNÍ STABILITA PÁRŮ BÁZÍ V NUKLEOVÝCH KYSELINÁCH

Výzva: 11. Veřejná grantová soutěž
Hlavní řešitel: RNDr. Petr Kulhánek, Ph.D.

Instituce: CEITEC, Masarykova univerzita
Oblast: Vědy o životě

Vědci pod vedením Dr. Kamily Réblové a Dr. Petra Kulhánka ze Středoevropského technologického institutu (CEITEC) na Masarykově univerzitě získali 634 000 jádrohodin pro studium relativní stability párování bází v deoxyribonukleových kyselinách (DNA). Řetězce dvojité dvoušroubovice DNA nesou genetickou informaci, jejíž integrita je zajištěna pomocí komplementárního Watson-Crickova párovaní. Při replikaci DNA, ke kterému dochází při dělení buněk, je tato komplementarita využita pro vytvoření dvou identických kopií DNA. Při replikaci však může Oprava poškozeného párování bází S 08 | NEWSLETTER Q 04/2017 Ing. Petr Vrchota, Ph.D. (Výzkumný a zkušební letecký ústav): IntA Návrh nových regionálních letadel a dopravních letounů je ovlivněn především ekonomickými a ekologickými faktory. Jednotlivé části letadel jsou optimalizovány například z hlediska aerodynamické účinnosti, spotřeby paliva a emisí. Další možností snížení aerodynamického odporu a úspory paliva jsou optimalizované integrované komunikační antény. Antény obvykle tzv. vyčnívají a přispívají k celkovému odporu letadla. Projekt „IntA“ Dr. Petra Vrchoty z Výzkumného a zkušebního leteckého ústavu získal 200 000 jádrohodin. Projekt IntA se zaměřuje na návrh křídla letadla s integrovanou anténou, čímž by mělo dojít ke zlepšení letových výkonů a aerodynamické účinnosti celého letounu, snížení spotřeby paliva a ovlivnění dopadů na životní prostředí. Cílem projektu je snížit aerodynamický odpor letadla pomocí integrované antény až o 2 %. Křídlo letadla s integrovanou anténou dojít k chybám projevujícím se nesprávným párováním bází, které je rozpoznáváno celou řadou opravných mechanismů. Jedním z nich je MMR (anglicky: mismatch repair), ve kterém enzym MutS rozpoznává chybné párovaní a při jeho nalezení spouští kaskádu procesů vedoucí k jeho opravě. Získaný výpočetní čas na superpočítačích IT4Innovations umožní vědcům uskutečnit molekulární simulace krátkých molekul DNA a zaměřit se na charakterizaci stability párování všech možných kombinací bází obsahujících jak správné Watson-Crickovo párování tak i všechny ostatní kombinace.



EXPERIMENTÁLNÍ OVĚŘENÍ VÝPOČETNÍCH SIMULACÍ ŠÍŘENÍ ULTRAZVUKU V ŽIVÝCH TKÁNÍCH ZA NELINEÁRNÍCH PODMÍNEK

Výzva: 10. Veřejná grantová soutěž
Hlavní řešitel: Ing. Jiří Jaroš, Ph.D.

Instituce: Vysoké učení technické v Brně
Oblast: Vědy o životě

Na výzkum v oblasti výpočetních simulací šíření ultrazvuku v živých tkáních získal výzkumný tým Dr. Jiřího Jaroše 2 678 000 jádrohodin. Vědci se zabývají cíleným ultrazvukem, který nachází uplatnění v neinvazivní terapii pro léčení rakoviny a dalších nemocí. Cílený ultrazvuk pracuje na principu vysílání soustředěných paprsků ultrazvukových vln o vysoké intenzitě do živé tkáně. Lékaři tak mohou pacienta zbavit nádoru bez invazivního zákroku (chirurgické operace). Výsledky ultrazvukové operace nicméně ovlivňují mnohé faktory, jako například přítomnost kostí, velkých cév, nebo tuková vrstva obalující orgány. Tyto faktory vedou k oslabení, rozptýlení a odrazům ultrazvukové vlny, která pak nemá dost energie v požadovaném místě. Přidělenou alokaci proto využije výzkumný tým z Vysokého učení technického v Brně pro hodnocení přesnosti a optimalizaci modelů šíření ultrazvuku v živých tkáních.



ROLE HYBRIDIZACE PŘI VZNIKU ASEXUÁLNÍCH LINIÍ U RYB

Výzva: 9. Veřejná grantová soutěž
Hlavní řešitel: Karel Janko

Instituce: Ostravská univerzita
Oblast: Vědy o životě


Vědci z Ostravské univerzity se budou zabývat velmi zajímavým tématem – asexuálním rozmnožováním u ryb. Zaměří se na ryby z čeledi sekavcovitých (Cobitidae), které jsou v Evropě rozšířené. Možná znáte některé zástupce této čeledi vyskytující se u nás: piskoře pruhovaného či sekavce písečného. Rozmnožovací schopnosti těchto ryb mohou být opakovaně narušovány mezidruhovým křížením. Mezidruhové křížení může vést ke vzniku tzv. asexuálních jedinců: neplodných samců a samiček, které plodné jsou, nicméně pohlavně se nerozmnožují. Rozmnožují se totiž klonálně. Asexuálním samičkám stačí, aby pohlavními buňkami plodných (nezkřížených) samečků pouze vývoj vajíček nastartovaly, bez nutnosti procesu oplození. Potomstvem jsou pak výhradně dcery, klony své matky. Proč při mezidruhovém křížení vznikají jedinci rozmnožující se výhradně klonálně? Představuje vznik takovýchto nepohlavních jedinců neodmyslitelný krok v evolučním procesu vzniku nových druhů? Na tyto a další otázky budou hledat odpovědi za pomoci superpočítačů v IT4Innovations vědci pod vedením dr. Karla Janka v rámci projektu „Role hybridizace při vzniku asexuálních linií u ryb“.



STUDIUM KOMPLEXŮ PROTEINŮ SPOJOVANÝCH S NEURODEGENERATIVNÍMI ONEMOCNĚNÍMI

Výzva: 9. Veřejná grantová soutěž
Hlavní řešitel: Jozef Hritz

Instituce: Masarykova univerzita
Oblast: Vědy o životě

Vědecký tým pod vedením dr. Jozefa Hritze využije superpočítačů v IT4Innovations pro studium komplexů proteinů 14-3-3, které jsou spojovány s onkologickými a neurodegenerativními onemocněními, jako jsou Alzheimerova a Parkinsonova choroba. Statická molekulární struktura těchto proteinů byla na atomární úrovni již prostudována díky experimentálním technikám, rentgenové krystalografii nebo nukleární magnetické rezonanci. Jejich dynamika však zatím není dobře prozkoumána. Studium dynamických vlastností je pro pochopení vzniku těchto komplexů důležité, protože tato znalost umožní cíleně zasáhnout do procesů zodpovědných za vznik a průběh Alzheimerovy a Parkinsonovy choroby. Vědci z Masarykovy univerzity by chtěli tyto změny popsat a tím přispět k pochopení obou neurodegenerativních chorob.



DETEKCE A MĚŘENÍ FRAKTUR OČNIC ZE SNÍMKŮ POČÍTAČOVÉ TOMOGRAFIE

Výzva: 9. Veřejná grantová soutěž
Hlavní řešitel: Petr Strakoš

Instituce: IT4Innovations
Oblast: Vědy o životě

Výzkumný tým na IT4Innovations implementuje moderní postupy informačních technologií v diagnostických metodách medicíny. Zaměřuje se na přesnou detekci a měření fraktur očnic ze snímků počítačové tomografie (CT) ve spolupráci s lékaři z Fakultní nemocnice Ostrava. Cílem projektu je vyvinout nové metody, popřípadě vylepšit ty stávající, pro analýzu CT snímků, a to díky filtraci a segmentaci obrazů a vývoji paralelních algoritmů pro rekonstrukci 3D modelů. Algoritmy budou použity pro analýzu poúrazových ošetření u pacientů s očním poraněním.