Z Gdańska do Cambridge. Badania, które mogą pomóc w rozwoju terapii chorób

Dr Krzysztof Kamil Bojarski z Katedry Chemii Fizycznej na Wydziale Chemicznym PG, jako laureat programu stypendialnego im. Bekkera Narodowej Agencji Wymiany Akademickiej, będzie realizować projekt badawczy na Uniwersytecie w Cambridge we współpracy z grupą prof. Davida Wales'a, znaną z przełomowych badań w dziedzinie chemii obliczeniowej. Jego praca może przyczynić się do rozwoju nowych terapii takich chorób, jak nowotwory, osteoporoza, czy reumatoidalne zapalenie stawów.

W ramach stypendium Bekkera dr Krzysztof Bojarski otrzyma finansowanie na realizację projektu „Ku lepszemu zrozumieniu roli glikozaminoglikanów w regulowaniu aktywności enzymatycznej katepsyn”, który jest kontynuacją jego dotychczasowych badań w projektach z programów PRELUDIUM i SONATINA Narodowego Centrum Nauki.

Enzymy odporności

– Katepsyny, będące enzymami (proteazami), odpowiadają za rozkład m.in. kolagenu i innych ważnych biochemicznie substancji. Ich zaburzona aktywność prowadzi do zaburzenia funkcjonowania organizmu. Na przykład destabilizacja aktywności katepsyny K, przyczynia się do rozwoju osteoporozy. Natomiast glikozaminglikany to polisacharydy, czyli złożone cukry, a jedną z ich ról jest kontrola aktywności enzymatycznej katepsyn, ale również i innych enzymów – mówi dr Bojarski. – W ramach badań będziemy sprawdzać, jak poszczególne cechy glikozaminoglikanów (długość, ładunek, liczba grup siarczanowych, miejsce wiązania) wpływają na stabilność układu białko-cukier, a także fleksybilność (swobodę konformacyjną) białka. Finalnie wypracowana baza danych pozwoli nam zaproponować substancje, które byłyby podobne do cukrów, ale wiązałyby się bardziej stabilnie albo wywoływały konkretny efekt – tłumaczy naukowiec.

Celem badań jest lepsze zrozumienie reakcji enzymatycznych katepsyn w obecności glikozaminoglikanów,  co ma przyczynić się do bardziej precyzyjnego określenia roli tych enzymów w procesach biologicznych i stworzyć nowe możliwości terapeutyczne.

– Katepsyny są bowiem kluczowe dla degradacji białek, a ich dysfunkcja jest związana z wieloma chorobami, takimi jak nowotwory, reumatoidalne zapalenie stawów, czy zaburzenia neurodegeneracyjne – wylicza dr Bojarski.

Zaawansowane modelowanie i obliczenia

Badania będą prowadzone na Uniwersytecie w Cambridge we współpracy z grupą prof. Davida Wales'a. Podczas badań wykorzystane zostaną zaawansowane metody modelowania molekularnego oraz innowacyjnych narzędzi obliczeniowych, które zostały opracowane przez naukowców z Cambridge.

– Dzięki wykorzystaniu zaawansowanych narzędzi obliczeniowych, będzie możliwe uzyskanie wysokiej dokładności obliczeń przy niskich kosztach obliczeniowych (czasu i mocy obliczeniowej), umożliwiając dokładny opis mechanizmów reakcji enzymatycznych katepsyn w obecności i przy braku glikozaminoglikanów – mówi stypedysta NAWy.

Badania rozpoczną się w październiku tego roku i potrwają dwa lata. Efektem tej współpracy ma być opracowanie nowatorskiej metodologii pozwalającej na określenie wpływu wiązania glikozaminoglikanu na kinetykę aktywności enzymatycznej katepsyn.

Grupa badawcza na Wydziale Chemicznym

Dr Krzysztof Bojarski działa w zespole naukowców kierowanym przez prof. Jacka Czuba, którzy na Wydziale Chemicznym PG zajmuje się komputerową biofizyką molekularną. Zespół bada molekularne mechanizmy i siły napędowe procesów o istotnym znaczeniu biologicznym. Do rozwiązywania problemów badawczych naukowcy wykorzystują symulacje oparte na modelach molekularnych, a także multidyscyplinarną wiedzę z pogranicza chemii, fizyki, biologii i informatyki. Dr Bojarski jest liderem podgrupy zajmującej się cukrami. 

Więcej