Przejdź do głównej treści

Widok zawartości stron Widok zawartości stron

Widok zawartości stron Widok zawartości stron

Zakład Biofizyki Obliczeniowej i Bioinformatyki

Strona www

http://bioinfo.mol.uj.edu.pl/

Kierownik

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

Pracownicy

dr hab. Krzysztof Murzyn, adiunkt
pokój: B028 (3.01.36), telefon: 12 664 63 79, e-mail: krzysztof.murzyn@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
dr Anna Wójcik-Augustyn, asystent
pokój: B010 (3.01.4), telefon: 12 664 61 49, e-mail: anna.m.wojcik@uj.edu.pl
mgr Janusz Mordarski, specjalista informatyk
pokój: B025 (3.01.33), tel.: 12 664 63 80, e-mail: janusz.mordarski@uj.edu.pl

Doktoranci

mgr Wojciech Gałan, pokój: B010 (3.01.4), telefon: 12 664 61 49
mgr Jan Majta, pokój: B010 (3.01.4), telefon: 12 664 61 49
mgr Krzysztof Makuch, 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 64 31

Tematyka badań

Badania symulacyjne, klasyczne
  • 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
  • Badanie wzajemnego wpływu nie-lipidowych 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 nie-lamelarnych faz lipidowych
  • Badanie wczesnych etapów powstawanie blaszek miażdżycowych – samo-asocjacja cząsteczek cholesterolu w wodzie i wpływu wybranych oksysteroli na ten proces
Badania kwantowo-mechaniczne
  • Badanie mechanizmów reakcji enzymatycznych 
  • Badania bioinformatyczne
  • Przewidywanie struktury przestrzennej i funkcji biologicznej białek.
  • Analizy danych biologicznych metodami sztucznej inteligencji.
  • Weryfikacji hipotezy o podziale funkcyjnym cząsteczki miRNA.
  • Weryfikacji hipotezy o jakościowej kontroli transkryptów w procesie interferencji RNA.
  • Regulacji, która stanowi formę organizacji informacji i jej znaczenia
Rozwój oprogramowania
  • Rozwój software'u do analizy wyników symulacji dynamiki molekularnej, lipidowych pól siłowych.
  • Rozwój oprogramowania bioinformatycznego (sztuczne sieci neuronowe, algorytmy genetyczne)

Techniki badawcze, aparatura i oprogramowanie

Główne 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
  • bioinformatyka, do przewidywania struktury przestrzennej i funkcji biologicznej białek; 
  • bioinformatyka nienadzorowane oraz nadzorowane uczenie maszynowe do analizy danych biologicznych
Aparatura i oprogramowanie
  • wysokowydajny 288-procesorowy klaster obliczeniowy z systemem operacyjnym CentOS (ekwiwalent Red Hat Enterprise Linux) i systemem kolejkowym PBS
  • wiele serwerów i stacji roboczych, macierz dyskowa itp.
  • software do modelowania molekularnego (klasycznego i kwantowego: Gromacs, Amber, BOSS, CHARMM, Gaussian, CP2K

Projekty badawcze

  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. (2017-2020), Harmonia 8, NCN 
  2. Anna Wójcik: Rozszerzenie parametryzacji pola siłowego OPLS-AA na wybrane cząsteczki fosfolipidów w oparciu o obliczenia kwantowo-mechaniczne i symulacje dynamiki molekularnej ab-initio. (2016-2019). SONATA 9, NCN.

Najważniejsze publikacje

  1. E. Plesnar, R. Szczelina,W. K. Subczynski, M. Pasenkiewicz-Gierula. Is the cholesterol bilayer domain a barrier to oxygen transport into the eye lens? Biochim. Biophys. Acta – Biomembr., 2018;1860, 434-441, 
  2. A. Rugor, A. Wójcik-Augustyn, E. Niedzialkowska, S. Mordalski, J. Staroń, A. Bojarski, M. Szaleniec. Reaction mechanism of sterol hydroxylation by steroid C25 dehydrogenase Homology model, reactivity and isoenzymatic diversity,  J. Inorg. Biochem. 2017;173, 28–43;
  3. M. Pasenkiewicz-Gierula, K. Baczynski, M. Markiewicz, K. Murzyn. Computer modelling studies of the bilayer/water interface. Biochim. Biophys. Acta – Biomembr., 2016;1858, 2305-2321.
  4. Murzyn, K., Pasenkiewicz-Gierula, M. Structural properties of the water/membrane interface of a bilayer built of the E. coli lipid A. J. Phys. Chem. B. 2015;119:5846−5856.
  5. A. Wójcik A., E. Broclawik, Per E. M. Siegbahn, M. Lundberg, G. Moran, T. Borowski. The role of substrate positioning in the catalytic reaction of 4-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase – a QM/MM study.  J. Am. Chem. Soc., 2014;136,14472-14485.
  6. Kneller, G., Baczynski, K., Pasenkiewicz-Gierula, M. Consistent picture of lateral subdiffusion in lipid bilayers: Molecular dynamics simulation and exact results. J. Chem. Phys. 2011;135:141105.
  7. Rog, T., Murzyn, K., Milhaud, J., Karttunen, M., Pasenkiewicz-Gierula, M. Water isotope effect on the phosphatidylcholine bilayer properties: a molecular dynamics simulation study. J. Phys. Chem. B. 2009;113:2378-2387.
  8. Rog, T., Pasenkiewicz-Gierula, M., Vattulainen, I., Karttunen, M. Ordering effects of cholesterol and its analogues. Biochim. Biophys. Acta – Biomembr. 2009;1788:97-121.
  9. Murzyn, K., Rog, T., Pasenkiewicz-Gierula, M. Phosphatidylethanolamine-phosphatidylglycerol bilayer as a model of the inner bacterial membrane. Biophys. J. 2005;88:1091–1103.
  10. Pasenkiewicz-Gierula, M., Takaoka, Y., Miyagawa, H.,  Kitamura, K., Kusumi, A. Hydrogen bonding of water to phosphatidylcholine in the membrane as studied by a molecular dynamics simulation: location, geometry, and lipid-lipid bridging via hydrogen-bonded water. J. Phys. Chem. A. 1997;101:3677-3691.
 

Tematyka prac licencjackich i magisterskich

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

  • budowa i analiza komputerowych modeli błon specyficznych (błon komórek bakteryjnych, nerwowych itp.)
  • przewidywanie funkcji białka metodami rozpoznawania zwoju i modelowania porównawczego
  • wpływu związków błonowo czynnych na strukturę i dynamikę błon
  • wpływ oksysteroli na stabilność domen cholesterolowych w błonie
  • zastosowanie metod chemii kwantowej do badania przebiegu reakcji enzymatycznych (oksygenazy, oksydazy, reduktazy, sulfurylazy)
  • dyfuzja związków drobno-cząsteczkowych na powierzchni i w poprzek błony
  • dynamika wewnątrzcząsteczkowa białka
  • rozwój oprogramowania wspomagającego budowę i parametryzację modelowych układów cząsteczkowych
  • realizacja własnych racjonalnych pomysłów.

Wymagania stawiane studentom

Umiejętność i chęć pracy z komputerem; zalecana jest znajomość języków programowania i systemów operacyjnych; zainteresowanie podstawowymi zjawiskami zachodzącymi na poziomie atomowym/molekularnym.