Bachelor's Thesis

Resistance of selected Caldimonas thermodepolymerans strains to selected stressors

Final Thesis 3.72 MB

Author of thesis: Veronika Šauerová

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Eva Slaninová, Ph.D.

Reviewer: Ing. Ivana Nováčková, Ph.D.

Abstract:

This bachelor’s thesis focuses on determining the stress resistance of selected strains of the thermophilic bacterium Caldimonas thermodepolymerans to specific stressors. The theoretical section provides a general characterization of polyhydroxyalkanoates (PHA) with a focus on thermophilic producers. At the same time, part of the literature review is devoted to the stress response of cells when exposed to various types of abnormal environments. The experimental part deals with the assessment of the stress resistance of selected strains under acute stress applied at various intensities. To assess the stress role of PHA in the stress response of the thermophilic bacterium Caldimonas thermodepolymerans, two mutant strains with deletions in the genes for PHA-synthase (phaC) and PHA-depolymerase (phaZ) were selected for comparison with the wild-type strain. As a stress factor was chosen osmotic stress which was applied to the strains using sodium chloride at various concentrations. Viability was measured by flow cytometry with the intercalating fluorescent probe propidium iodide, and the analysis was supplemented by electron microscopy. The highest resistance to osmotic stress was confirmed in the mutant strain with a deletion in the PHA synthase gene. At the same time, flow cytometry revealed a subpopulation of cells with significantly reduced internal complexity, the number of which increased with increasing stress levels. Initially, this subpopulation was detected only in the phaC mutant strain. However, upon repeating the experiment, similar cells were also observed in the other studied strains, including the wild-type strain.

Keywords:

Polyhydoxyalkanoates, Caldimonas thermodepolymerans, stress resistance, osmotic stress, flow cytometry

Date of defence

10.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Obhajoba proběhla podle následujícího schématu: prezentace studentky-vyjádření vedoucí/ho-oponentský posudek-reakce na posudek-diskuse s komisí. Studentka přednesla výborný výtah výsledků své bakalářské práce, řádně zodpověděla všechny dotazy oponentské i členů komise, pohotově reagovala na připomínky. V diskusi tak studentka prokázala výbornou schopnost orientace v teoretických i praktických základech problematiky bakalářské práce. Komise zhodnotila její bakalářskou práci celkově jako výbornou. Pekař: Jak moc statisticky významné jsou hodnoty na desetinných místech? Obruča: Jak si vysvětlujete hypotézu, že prázdné buňky brání ty živé? Kozáková: A proč se používá 600 nm? Enev: Není lepší používat pro optickou hustotu pojem turbiditu? Dzik: Jaké je měřítko snímků z elektronového mikroskopu?

Language of thesis

Czech

Faculty

Fakulta chemická

Department

Institute of Physical and Applied Chemistry

Study programme

Chemistry for Medical Application (BPCP_CHMA)

Composition of Committee

prof. Ing. Miloslav Pekař, CSc. (předseda)
doc. Ing. Zdenka Kozáková, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Stanislav Obruča, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Vojtěch Enev, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Petr Dzik, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Eva Slaninová, Ph.D.

Veronika Šauerová se ve své bakalářské práci věnovala studiu role polyhydroxyalkanoátů při stresové odpovědi bakterie Caldimonas thermodepolymerans. Cílem práce bylo porovnat odolnost divokého kmene a mutantních kmenů se změnami v metabolismu polyhydroxyalkanoátů vůči vybraným stresovým faktorům a posoudit význam těchto polymerů pro adaptaci buněk na stresové podmínky. K hodnocení fyziologického stavu buněk byla využita především průtoková cytometrie, získané poznatky byly doplněny stanovením obsahu polyhydroxyalkanoátů a pozorováním buněčné morfologie pomocí elektronové mikroskopie.
Studentka se do řešení bakalářské práce zapojila s velkým zájmem a velmi rychle se zapracovala do laboratorní problematiky. Oceňuji zejména její samostatnost, pečlivost a schopnost pochopit širší souvislosti řešeného tématu. Během práce si osvojila řadu experimentálních postupů zahrnujících kultivaci mikroorganismů, průtokovou cytometrii i stanovení obsahu polyhydroxyalkanoátů. Pozitivně hodnotím také její aktivní přístup při vyhodnocování výsledků a snahu porozumět biologickému významu získaných dat.
Přestože příprava textové části práce vyžadovala průběžné konzultace a opakované zapracování připomínek, studentka k jejímu zpracování přistupovala zodpovědně a věnovala jí značné úsilí.

Na základě výše uvedeného doporučuji práci k obhajobě a hodnotím ji známkou A.
Evaluation criteria Grade
Kvalita zpracování výsledků A
Interpretace výsledků, jejich diskuse A
Závěry práce a jejich formulace A
Využívání konzultací při řešení práce A
Celkový přístup k řešení úkolů A
Splnění požadavků zadání A
Studium literatury a její zpracování A
Využití poznatků z literatury A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Ivana Nováčková, Ph.D.

Studentka Veronika Šauerová se ve své bakalářské práci věnovala odolnosti termofilního bakteriálního producenta PHA Caldimonas thermodepolymerans vůči vybraným stresorům, konkrétně pak vůči osmotickému stresu.


V teoretické části práce se v dostatečné míře zabývala charakteristikou extrémofilních mikroorganismů se zaměřením na termofily, polyhydroxyalkanoáty a následně stresovou odpovědí mikroorganismů převážně pro relevantní stresory. Část zakončila zdařilou rešerší související s řešenou problematikou. Pro svoji práci využila dostatečné množství kvalitních zdrojů.


Z experimentální části je patrné, že si studentka musela osvojit řadu postupů zahrnující kultivace a následné charakterizace pomocí různě náročných technik. Porovnávala tři bakteriální kmeny, z nichž jeden byl divoký, další dva vhodně zvolené kmeny byly mutantní s delecí genů kódujících enzymy zapojené do metabolismu PHA. Po aplikaci osmotického stresu získala z průtokové cytometrie řadu zajímavých výsledků, které konfrontovala s obsahem PHA, které v kulturách stanovila. K charakterizaci kmenů byly využity i techniky elektronové mikroskopie, což práci obohacuje, byť bohužel nebylo reálné získat snímky, které by potvrdily výsledky vydedukované z průtokové cytometrie. Velmi pozitivně hodnotím diskuzi výsledků, která je na vysoké úrovni. Hlavní výsledky byly vhodně formulovány do dílčích závěrů a byly taktéž navrhnuty další případné navazují experimenty.


Z formálního hlediska je práce na vysoké úrovni.


Bakalářská práce Veroniky Šauerové představuje kvalitní práci poskytující zajímavé informace pro studium v dané oblasti. S ohledem na výše uvedené skutečnosti práci doporučuji k obhajobě a hodnotím stupněm A.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků zadání A
Logické členění práce A
Kvalita zpracování výsledků A
Interpretace výsledků, jejich diskuse A
Využití literatury a její citace A
Úroveň jazykového zpracování A
Formální úroveň práce – celkový dojem A
Závěry práce a jejich formulace A
Topics for thesis defence:
  1. 1. V teoretické části práce uvádíte, že PHA jsou polymery 3-hydroxymastných kyselin. Může se hydroxylová skupina nacházet i v jiné poloze řetězce MK? Uveďte, prosím, případně příklad takového polymeru.
  2. 2. Na základě čeho byla navržena doba expozice osmotickému stresu

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová