Pracownia Symulacji Układów Biomolekularnych

W Pracowni prowadzone są badania dotyczące:

• Poszukiwania zależności aktywności kinazy PrkC od charakteru wprowadzonych mutacji punktowych, tworzenia kompleksów PrkC z innymi cząsteczkami białka, w tym badania nad przebiegiem pierwszych etapów trans autofosforylacji. Modyfikacje zachodzące w obrębie cząsteczki białka po jego syntezie odgrywają znaczącą rolę w regulacji funkcji biologicznych komórki poprzez wprowadzanie zmian strukturalnych i funkcjonalnych do wybranych cząsteczek. Jednym z ważniejszych procesów modyfikacyjnych jest fosforylacja. Fosforylacja i defosforylacja zachodzące przy udziale specyficznych kinaz i fosfataz są etapami przejściowymi bardzo dużej liczby procesów komórkowych. Przedstawicielem licznej rodziny enzymów modyfikujących białka jest PrkC. Białko to występuje w komórkach bakterii Bacillus subtilis biorących udział w wielu procesach fermentacyjnych i mających zdolność do tworzenia biofilmu. Bakterie tworzące biofilm są odporne na działanie antybiotyków. Dzięki modelom kompleksów opracowanym w Pracowni możliwe będzie znalezienie sposobu zablokowania aktywności PrkC, co prawdopodobnie spowoduje utratę zdolności tych bakterii do tworzenia biofilmu i ich łatwiejszą eliminację. We współpracy z Prof. GUMed, dr hab. Michałem Obuchowskim z Katedry Biotechnologii Medycznej MWB skonstruowano cztery teoretyczne modele takich kompleksów.

• Zagadnienia tworzenia kompleksów czynnika transkrypcyjnego NF-kappa B ze zmutowanymi fragmentami DNA. Czynnik ten odgrywa ważną rolę w procesach odpowiedzi immunologicznej, uczestnicząc w regulacji ekspresji różnorodnych genów kodujących białka związane z szybką odpowiedzią na patogeny lub stres. Aby aktywować transktrypcję genów białko musi utworzyć kompleks z DNA. Utworzono teoretyczny model kompleksów białka NF-kappa B z modyfikowanymi sekwencjami DNA i sprawdzany jest ich zachowanie w roztworze wodnym metodą symulacji dynamiki molekularnej.

• Przeszukiwania przestrzeni konformacyjnej hormonów peptydowych: argininowej wazopresyny, oksytocyny, bradykininy i ich analogów oraz badania nad strukturalnymi właściwościami analogów konotoksyny KIIIA, w których usunięto poszczególne mostki disulfidowe.

Pracownia Symulacji Układów Biomolekularnych

Międzyuczelniany Wydział Biotechnologii UG i GUMed
ul. Abrahama 58, 80-307 Gdańsk

Tel.:+48 58 523 6340

Kierownik: dr hab. Rajmund Kaźmierkiewicz, prof. UG [link]
Tel.: +48 58 523 6340 [e-mail], p. 301

Lista pracowników:

mgr Paweł Przygocki [e-mail]
tel.: +48 58 523 6341, p. 302
mgr Inga Jamrożek
tel.: +48 58 523 6341, p. 302
mgr Monika Romanik-Błońska
tel.: +48 58 523 6341, p. 302

1. Grela Anna, Jamrożek Inga, Hubisz Marta, Iwanicki Adam, Hinc Krzysztof, Kaźmierkiewicz Rajmund, Obuchowski Michał. Positions 299 and 302 of the GerAA subunit are important for function of the GerA spore germination receptor in Bacillus subtilis. PLOS One 2018, 13(6); e0198561 (doi: 10.1371/journal.pone.0198561)

2. Agnieszka Borowik, Prylutskyy Yuriy, Kawelski Łukasz, Kyzyma Olena, Bulavin Leonid, Ivankov Oleksandr, Cherepanov Vsevolod, Wyrzykowski Dariusz, Kaźmierkiewicz Rajmund, Gołuński Grzegorz, Woziwodzka Anna, Evstigneev Maxim, Ritter Uwe,Jacek Piosik. Does C60fullerene act as a transporter of small aromatic molecules? Colloids and Surfaces B: Biointerfaces 2018, 164: 134-143 (doi: 10.1016/j.colsurfb.2018.01.026)

3. Banecka-Majkutewicz Zyta, Kadzinski  Leszek, Grabowski  Michał, Bloch Sylwia, Kazmierkiewicz Rajmund, Jakobkiewicz-Banecka Joanna, Gabig-Ciminska Magdalena, Wegrzyn Grzegorz, Wegrzyn Alicja, Banecki Bogdan. Evidence for interactions between homocysteine and genistein: insights into stroke risk and potential treatment.  Metabolic Brain Disease 2017,  32(6) : 1855-1860 (doi: 10.1007/s11011-017-0078-1)

4. Makarewicz Tomasz, Kaźmierkiewicz Rajmund. Improvements in GROMACS plugin for PyMOL including implicit solvent simulations and displaying results of PCA analysis. Journal of Molecular Modeling 2016, 22: 109 (doi: 10.1007/s00894-016-2982-4).

5. Kossakowska-Zwierucho Monika, Kaźmierkiewicz Rajmund, Bielawski Krzysztof P., Nakonieczna Joanna. Factors determining staphylococcus aureus susceptibility to photoantimicrobial chemotherapy: RsbU activity, ataphyloxanthin level, and membrane fluidity. Frontiers in Microbiology 2016, 7: 1141 (doi: 10.3389/fmicb.2016.01141).

6. Grabowski Michał, Banecki Bogdan, Kadziński Leszek, Jakóbkiewicz-Banecka Joanna, Kaźmierkiewicz Rajmund, Gabig-Cimińska Magdalena, Węgrzyn Grzegorz, Węgrzyn Alicja, Banecka-Majkutewicz Zyta. Genistein inhibits activities of methylenetetrahydrofolate reductase and lactate dehydrogenase, enzymes which use NADH as a substrate. Biochemical and Biophysical Research Communications 2015, 465(3): 363-367 (doi: 10.1016/j.bbrc.2015.08.004).

7. Pikora Mateusz, Giełdoń Artur. RASMOL AB - New functionalities in the program for structure analysis. Acta Biochimica Polonica 2015, 62(3): 629-631 (doi: 10.18388/abp.2015_972).

8. Prylutskyy Yu. I., Cherepanov V. V., Evstigneev M. P., Kuzyma O. A., Petrenko V. I., Styopkin V. I., Bulavin L. A., Davidenko N. A., Wyrzykowski D., Woziwodzka A., Piosik J., Kaźmierkiewicz R., Ritter U. Structural self-organization of C60 and cisplatin in physiological solution. Physical Chemistry Chemical Physics 2015, 17(39): 26084-26092 (doi: 10.1039/c5cp02688a).

9. Platt Randall J., Curtice Kigen J., Twede Vernon D.,Watkins Maren, Gruszczyński Paweł, Bulaj Grzegorz, Horvath Martin P., Olivera Baldomero M.. From molecular phylogeny towards differentiating pharmacology for NMDA receptor subtypes. Toxicon 2014, 81: 67-79 (doi: 10.1016/j.toxicon.2014.01.016).

10. Jędrzejewski Roch P., Kaźmierkiewicz Rajmund. Structure of Patt1 human proapoptotic histone acetyltransferase. Journal of Molecular Modeling 2013, 19(12): 5533-5538.

11. Makarewicz Tomasz, Kaźmierkiewicz Rajmund. Molecular Dynamics Simulation by GROMACS Using GUI Plugin for PyMOL. Journal of Chemical Information and Modeling 2013, 53(5): 1229-1234.

12. Woziwodzka Anna, Gołuński Grzegorz, Wyrzykowski Dariusz, Kaźmierkiewicz Rajmund, Piosik Jacek. Caffeine and other methylxanthines as interceptors of food-borne aromatic mutagens: inhibition of Trp-P-1 and Trp-P-2 mutagenic activity. Chemical Research in Toxicology 2013, 26(11): 1660-1673.

13. Platt Randall J., Han Tiffany S., Green Brad R., Smith Misty D., Skalicky Jack, Gruszczyński Paweł, White H. Steve, Olivera Baldomero, Bulaj Grzegorz, Gajewiak Joanna. Stapling Mimics Noncovalent Interactions of gamma-Carboxyglutamates in Conantokins, Peptidic Antagonists of N-Methyl-D-Aspartic Acid Receptors. Journal of Biological Chemistry 2012, 287(24): 20727-20736.

14. Gruszczyński P., Smalara K., Obuchowski M., Kaźmierkiewicz R. ATP and its N6-substituted analogues: parameterization, molecular dynamics simulation and conformational analysis. Journal of Molecular Modeling 2011, 17(5): 1081-1090.

15. Gruszczyński Paweł, Obuchowski Michał, Kaźmierkiewicz Rajmund. Phosphorylation and ATP-binding induced conformational changes in the PrkC, Ser/Thr kinase from B. subtilis. Journal of Computer-Aided Molecular Design 2010, 24(9): 733-747.

16. Zhang Min-Min, Gruszczyński Paweł, Walewska Aleksandra, Bulaj Grzegorz, Olivera Baldomero M., Yoshikami Doju. Cooccupancy of the outer vestibule of voltage-gated sodium channels by μ-conotoxin KIIIA and saxitoxin or tetrodotoxin. Journal of Neurophysiology 2010, 104(1): 88-97.

17. Florek A., Kaźmierkiewicz R. Modelowanie molekularne - przegląd zastosowań w naukach przyrodniczych [Molecula modelling - what does it exactly mean?]. W: Research, theory, and practice in chemistry didactics XIX, Part 2, Wydawnictwo Uniwersytet Hradec Kralove 2009 (ISBN 978-80-7041-839-0) 297-305.

18. Han T.S., Zhang M.-M., Walewska A., Gruszczyński P., Robertson C.R., Cheatham III T.E., Yoshikami D., Olivera B.M., Bulaj G. Structurally minimized μ-conotoxin analogues as sodium channel blockers: implications for designing conopeptide-based therapeutics. ChemMedChem 2009, 4(3): 406-414.

19. Twede V.D., Teichert R.W., Walker C.S., Gruszczyński P., Kaźmierkiewicz R., Bulaj G., Olivera B.M. Conantokin-Br from Conus brettinghami and selectivity determinants for the NR2D subunit of the NMDA receptor. Biochemistry 2009, 48(19): 4063-4073.

Prof. UG, dr hab. Rajmund Kaźmierkiewicz w roku 1998 (jako pracownik Wydziału Chemii UG) otrzymał nagrodę START FNP. Jest on także laureatem zespołowej nagrody Ministra Edukacji Narodowej i Sportu za osiągnięcia naukowe w roku 2003.

Badania są prowadzone we współpracy z trzema grupami badawczymi kierowanymi przez:

• Prof. Harold A. Scheraga z Department of Chemistry and Chemical Biology, Cornell University, Ithaca, NY, USA. W ramach tej współpracy kierownik pracowni odbywał kilkakrotnie staże naukowe (łącznie około 3 lata) na Cornell University.
• Prof. Baldomero M. Olivera z Department of Biology, University of Utah i Prof. Grzegorz Bulaj z Department of Medicinal Chemistry University of Utah, USA w ramach tej współpracy doktorant Mgr Paweł Gruszczyński odbywał półroczny staż naukowy na University of Utah.
• Prof. Ulrich H. E. Hansmann z John von Neumann Institute for Computing, Forschungszentrums Jülich, Niemcy (największy w Europie ośrodek obliczeniowy). W ramach współpracy kierownik pracowni odbył półroczny staż naukowy.