zboib.wbbib.uj.edu.pl

dr hab. Krzysztof Murzyn, adiunkt
pokój: B028 (3.01.36), telefon: 12 664 63 79, e-mail: krzysztof.murzyn@uj.edu.pl

prof. dr hab. Marta Pasenkiewicz-Gierula, profesor emerytowany
pokój: A021 (4.01.20), telefon: 12 664 65 18, e-mail: marta.pasenkiewicz-gierula@uj.edu.pl

dr Michał Markiewicz, adiunkt
pokój: A022 (4.01.21), telefon: 12 664 65 30, e-mail: m.markiewicz@uj.edu.pl

dr Krzysztof Sarapata, asystent
pokój: B025 (3.01.33), tel.: 12 664 63 80, e-mail: krzysztof.sarapata@uj.edu.pl

mgr Adrian Kania, asystent
pokój: B025 (3.01.33), telefon: 12 664 63 80, e-mail: adrian15x.kania@uj.edu.pl

mgr Jakub Hryc, asystent
pokój: B019 (3.01.9), telefon: 12 664 6431, e-mail: jakub.hryc@uj.edu.pl 

mgr Jan Majta, asystent
pokój: B010 (3.01.4), telefon: 12 664 61 49, e-mail: jan.majta@uj.edu.pl 

lic Rafał Miłodrowski, starszy referent
pokój: A018 (4.01.19), e-mail: rafal.milodrowski@uj.edu.pl

mgr Jan Majta, pokój: B010 (3.01.4), telefon: 12 664 61 49
mgr Wojciech Gałan, pokój: B010 (3.01.4), telefon: 12 664 61 49
mgr Jakub Hryc, pokój: B019 (3.01.9), telefon: 12 664 64 31
mgr Adrian Kania, pokój: B019 (3.01.9), telefon: 12 664 61 49
mgr Michał Gucwa, pokój: B019 (3.01.9), telefon: 12 664 64 31
mgr Wojciech Dec, pokój: B019 (3.01.9), telefon: 12 664 64 31

Klasyczna symulacja dynamiki molekularnej

• Badania obszaru interfazy woda/błona oraz dynamicznej struktury błon (dwuwarstw lipidowych) zbudowanych z różnych lipidów
• Poszukiwanie korelacji między fizyko-chemicznymi własnościami błon lipidowych a (a) własnościami strukturalnymi lipidów błonowych i (b) składu lipidowego błony
• Badanie mechanizmów działania wybranych związków błonowo-czynnych o potencjale terapeutycznym
• Rozwój i walidacja parametryzacji pola siłowego OPLS All Atom
• Badanie wzajemnego wpływu naturalnych składników błon (peptydów, karotenoidów itp.) na organizację strukturalną błon lipidowych
• Badanie własności domen w błonach przesyconych cholesterolem
• Badania translokacji małych i średniej wielkości cząsteczek przez błony lipidowe
• Określenie własności mechanicznych błon zbudowanych z różnych lipidów
• Badania nielamelarnych faz lipidowych
• Badanie wczesnych etapów powstawanie blaszek miażdżycowych – samo-asocjacja cząsteczek cholesterolu w wodzie i wpływu wybranych oksysteroli na ten proces
• Badania ruchliwości konformacyjnej i dynamiki białek, szczególnie w kontekście allosterycznej regulacji aktywności białek

Badania bioinformatyczne

• Przewidywanie struktury przestrzennej i funkcji biologicznej białek
• Analizy danych biologicznych metodami sztucznej inteligencji
• Badania jakościowej kontroli transkryptów w procesie interferencji RNA oraz podziału funkcyjnego miRNA

Rozwój oprogramowania

• Analiza wyników symulacji dynamiki molekularnej oraz automatyzacja parametryzacji pól siłowych
• Analiza sekwencji aminokwasowych i nukleotydowych z wykorzystaniem metod uczania maszynowego i głębokiego
• Walidacja struktury białek wyznaczonej metodami eksperymentalnymi (krystalografia rentgenowska, mikroskopia krioelektronowa) i teoretycznymi (Alpha Fold)

Metody badawcze

• modelowanie molekularne z rozdzielczością atomową (symulacja MD, umbrella sampling, free energy perturbation itp.) do badania układów błonowych
• metody kwantowo-mechaniczne chemii obliczeniowej (DFP, MP2, QM/MM itp.) do badania przebiegu reakcji katalitycznych oraz uzupełnienia parametryzacji pola siłowego OPLS-AA
• metody bioinformatyczne do przewidywania struktury przestrzennej i funkcji biologicznej białek
• metody uczenia maszynowego w zastosowaniu do analizy danych biologicznych

Aparatura i oprogramowanie

• serwery i stacje graficzno-obliczeniowe
• software do modelowania molekularnego (Gromacs, Amber, BOSS, CHARMM, Gaussian)

1. Marta Pasenkiewicz-Gierula: Spontaniczna asocjacja cząsteczek cholesterolu w pobliżu błony przesyconej cholesterolem modelująca początkowe stadia procesów prowadzących do tworzenia się blaszek miażdżycowych: badania komputerowe i eksperymentalne. (2017–2021), Harmonia 8, NCN 2016/22/M/NZ1/00187, budżet: 351 884 PLN
2. Krzysztof Murzyn: Własności strukturalne i dynamiczne modelowej błony zewnętrznej bakterii Gram-ujemnych. (2011–2014), OPUS 1, NCN 2011/01/B/NZ1/00081, budżet: 349 800 PLN

1. Hryc J, Markiewicz M, Pasenkiewicz-Gierula M. „Stacks of monogalactolipid bilayers can transform into a lattice of water channels.” iScience 2023 26:107863  
2. Gucwa M, Lenkiewicz J, Zheng H, Cymborowski M, Cooper DR, Murzyn K, Minor W. „CMM-An enhanced platform for interactive validation of metal binding sites.” Protein Science 2023 32:e4525
3. Bijak V, Szczygiel M, Lenkiewicz J, Gucwa M, Cooper DR, Murzyn K, Minor W. „The current role and evolution of X-ray crystallography in drug discovery and development.” Expert Opinion inDrug Discovery  2023 18:1221-1230
4. Lenkiewicz J, Bijak V, Poonuganti S, Szczygiel M, Gucwa M, Murzyn K, Minor W. „Structural biology and public health response to biomedical threats.” Structural Dynamics US 2023 10:034701
5. Hryc J, Szczelina R, Markiewicz M, Pasenkiewicz-Gierula M. „Lipid/water interface of galactolipid bilayers in different lyotropic liquid-crystalline phases.” Frontiers in Molecular Biosciences 2022 9:958537 
6. Kania A, Sarapata K. „Multifarious aspects of the chaos game representation and its applications in biological sequence analysis”. Computers in Biology and Medicine 2022 15:106243
7. Markiewicz M, Szczelina R, Milanovic B, Subczynski WK, Pasenkiewicz-Gierula M. „Chirality affects cholesterol-oxysterol association in water, a computational study.” Computational and Structural Biotechnology Journal 2021 19:4319–4335
8. Makuch K, Hryc J, Markiewicz M, Pasenkiewicz-Gierula M. „Lutein and zeaxanthin in the lipid bilayer : similarities and differences revealed by computational studies.” Frontiers in Molecular Biosciences 2021 8: 768449
9. Markiewicz M, Szczelina R, Pasenkiewicz-Gierula M. „Data for molecular dynamic simulations in the OPLS/AA force field: Partial charges of cholesterol, C7-hydroxycholesterol and C7-hydroperoxycholesterol, torsional parameters for the hydroperoxy group of C7-hydroperoxycholesterol.” Data in Brief 2021 39:107483
10. Kania A, Sarapata K. „The Robustness of the chaos game representation to mutations and its application in free-alignment methods.” 2021 Genomics 113:1428-1437
11. Kania A. „Harnessing the information theory and chaos game representation for pattern searching among essential and non-essential genes in Bacteria.” Journal of Theoretical Biology 2021 531:110917 
12. Subczynski WK, Pasenkiewicz-Gierula M. “Hypothetical Pathway for Formation of Cholesterol Microcrystals Initiating the Atherosclerotic Process.” Cell Biochemistry and Biophysics 2020 78:241-247
13. Szczelina R, Baczynski K, Markiewicz M, Pasenkiewicz-Gierula M. „Network of lipid interconnections at the interfaces of galactolipid and phospholipid bilayers.” Journal of Molecular Liquids 2020 298:112002
14. Bratek M, Wójcik-Augustyn A, Kania A, Majta J, Murzyn K. „Condensed phase properties of n-pentadecane emerging from application of biomolecular force fields.” Acta Biochemica Polonica 2020 67:309-318
15. Makuch K, Markiewicz M, Pasenkiewicz-Gierula M. „Asymmetric Spontaneous Intercalation of Lutein into a Phospholipid Bilayer, a Computational Study.” Computational Structural Biotechnology Journal 2019 17:516-526
16. Plesnar E, Szczelina R, Subczynski WK, Pasenkiewicz-Gierula M. „Is the cholesterol bilayer domain a barrier to oxygen transport into the eye lens?” Biochimica et Biophysica Acta – Biomembranes 2018 1860:434-441
17. Pasenkiewicz-Gierula M, Baczynski K, Markiewicz M, Murzyn K. „Computer modelling studies of the bilayer/water interface.” Biochimica et Biophysica Acta – Biomembranes 2016 1858:2305-2321
18. Murzyn K, Pasenkiewicz-Gierula M. „Structural Properties of the Water/Membrane Interface of a Bilayer Built of the E. coli Lipid A.” Journal of Physical Chemistry B 2015 119:5846-5856
19. Szczelina R, Murzyn K. „DMG-alpha-A Computational Geometry Library for Multimolecular Systems.” Journal of Chemical Information and Modeling 2014 54:3112-3123
20. Murzyn K, Bratek M, Pasenkiewicz-Gierula M. „Refined OPLS All-Atom Force Field Parameters for n-Pentadecane, Methyl Acetate, and Dimethyl Phosphate.” Journal of Physical Chemistry B 2013 117:16388-16396

Prace magisterskie prowadzone w ZBOiB są wykonywane metodami obliczeniowymi. Proponowana tematyka to:

• budowa i analiza komputerowych modeli błon specyficznych (błon komórek bakteryjnych, nerwowych itp.) i białek
• bioinformatyczne badania różnorodnych danych biologicznych
• wpływ związków błonowo czynnych na strukturę i dynamikę błon
• wpływ oksysteroli na stabilność domen cholesterolowych w błonie
• dyfuzja związków drobno-cząsteczkowych na powierzchni i w poprzek błony
• dynamika wewnątrzcząsteczkowa białka
• rozwój i walidacja parametryzacji empirycznych pól siłowych
• rozwój oprogramowania wspomagającego budowę i parametryzację modelowych układów cząsteczkowych
• realizacja własnych racjonalnych pomysłów