Menu

Ośrodek Bioinformatyki

Kierownik ośrodka

prof. dr hab. Marta Pasenkiewicz-Gierula

Profil

Pomysłodawca i opiekun Ośrodka Bioinformatyki prof. dr hab. Marta Pasenkiewicz-Gierula kieruje Zakładem Biofizyki Obliczeniowej i Bioinformatyki Wydziału Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii UJ. Głównym problemem badawczym Zakładu Biofizyki Obliczeniowej i Bioinformatyki są podstawowe biofizyczne mechanizmy odpowiedzialne za funkcjonowanie błon komórkowych. Badania prowadzone są na komputerowych modelach układów błonowych na poziomie atomowym, przede wszystkim metodami symulacji dynamiki molekularnej. W tych badaniach poszukuje się związku między składem lipidowym błony a jej własnościami oraz określa się wpływ wybranych steroli i terpenoidów na lipidy błonowe. Szczegółowe scharakteryzowanie własności błon lipidowych na poziomie atomowym pozwoliło na badania podstawowych mechanizmów działania peptydów antybakteryjnych oraz innych związków błonowo-czynnych o znaczeniu terapeutycznym, a także mechanizmów adaptacyjnych mikroorganizmów związanych ze zmianą składu lipidowego błony. Badania te dopełniają badania eksperymentalne i wyjaśniają procesy dyfuzyjne małych cząsteczek przez błony w warunkach równowagi i w gradiencie stężenia oraz efekt izotopowy wody na własności błony. Badania bioinformatyczne grupy dotyczą przewidywania biologicznej funkcji białka MCPIP1 metodami modelowania homologicznego, a także eksploracji danych tekstowych zgromadzonych w bazie danych NCBI PubMed. Grupa rozwija też oprogramowanie komputerowe wspomagające budowę i parametryzację cząsteczek i układów molekularnych w celu prowadzenia badań metodami mechaniki molekularnej i symulacji dynamiki molekularnej, a także przeprowadza parametryzację cząsteczek o aktywności biologicznej.
Najważniejsze osiągnięcia zespołu badawczego:
Atomowy opis struktury dynamicznej interfazy woda/błona – wykazanie obecności pomostów wodnych oraz wody kotwiczącej w obszarze interfazy. Te krótko-zasięgowe oddziaływania stabilizują strukturę błony oraz najprawdopodobniej są odpowiedzialne szybką lateralną dyfuzję protonów na powierzchni błony (J. Phys. Chem. A. 101, 3677-3691, 1997; Biophys. J., 76, 1228-1240, 1999; Biophys. J. 81, 170-183, 2001)
Wyjaśnienie porządkującego wpływu cholesterolu na łańcuchy węglowodorowe w błonie – szorstka strona cząsteczki cholesterolu wzmaga oddziaływania łańcuch-łańcuch w hydrofobowym wnętrzu błony. Ten wynik pokazuje inny mechanizm zjawiska, niż powszechnie sądzono (Biophys. J. 78, 1376-1389, 2000; Biophys. J. 81, 2190-2202, 2001; FEBS Letters, 502, 68-71, 2001; Biophys. J. 92, 3346-3357, 2007; J. Phys. Chem. B. 112, 1946-1952, 2008)
Wyjaśnienie roli pozycji wiązania podwójnego w łańcuchach acylowych fosfolipidów w efekcie porządkującym cholesterolu na błony. Ten wynik pokazuje, dlaczego w drodze ewolucji wiązanie podwójne w mono-nienasyconych fosfolipidach znalazło się w pozycji 9 łańcucha sn2 (J. Phys. Chem. B. 111, 11162-11168, 2007; Biophys. J. 95, 3295-3305, 2008)
Budowa oraz scharakteryzowanie błon galaktolipidowych w fazie lamelarnej i heksagonalnej – stworzenie modelu błon tylakoidów (komórki roślinnej). Te modele pozwalają na badanie fizyko-chemicznych własności błon komórki roślinnej.
Budowa oraz scharakteryzowanie modeli wewnętrznej i zewnętrznej błony bakteryjnej. Te modele umożliwiają badania porównawcze błonowo-czynnych związków o znaczeniu terapeutycznym (J. Mol. Model. 9, 217-224, 2003; Lect. Notes Comput. Sc. 3037, 325-331, 2004; Biophys. J. 88, 1091-1103, 2005)
Wykazanie braku stereospecyficzności w oddziaływaniach chiralnych anestetyków lokalnych z błoną lipidową (Tetrahedron: Asymm. 13, 873-878, 2002; Biophys. J. 85, 1248-1258, 2003)
Wykazanie korelacji między toksycznym działaniem niesteroidowych leków przeciwzapalnych a ich bezpośrednim oddziaływaniem z lipidami błonowymi. Ten wynik umożliwia wstępną ocenę toksycznego działania leków przeciwzapalnych na błonę śluzową żołądka (HASYLAB Jahresbericht 2006, Hamburg, 2007, 1293-1294; HASYLAB Jahresbericht 2006, Hamburg, 2007, 1289-1290; praca doktorska mgr M. Markiewicza).
Wykazanie istotnego wpływu ciężkiej wody na własności dynamiczne błon (J. Phys. Chem. B. 2008; positively reviewed).
Zastosowanie metod modelowania porównawczego umożliwiło zidentyfikowanie w białku MCPIP trzech nowych domen. Badania eksperymentalne prowadzone obecnie w Zakładzie Biochemii Medycznej mają za zadanie potwierdzenie wyników uzyskanych metodami in silico. Jeśli te teoretyczne przewidywania uda się potwierdzić eksperymentalnie, to rozumienie biologicznej funkcji białka MCPIP i innych białek tzw. ostrej fazy będzie istotnie pogłębione.
Zbudowanie relacyjnej bazy danych MySQL dla danych z PubMed, zaprojektowanie i wykonanie interfejsu do tej bazy kompatybilnego z systemem MoinMoin, zaimplementowanie metody wyszukiwania pokrewnych tematycznie dokumentów, wykorzystującej profile MeSH.
Część badań została wykonana we współpracy z dr T. Rogiem z Tampere University of Technology, Finlandia, prof. K. Subczyńskim z Medical College of Wisconsin, USA, oraz prof. A. Kusumi z Kyoto University, Japonia. Na dotychczasowy dorobek naukowy prof. M. Pasenkiewicz-Gierula składa się 73 oryginalnych artykułów badawczych o łącznym IF ok. 180; 15 artykułów przeglądowych oraz ponad 100 komunikatów konferencyjnych.