prof. G. Bujacz

Prof. dr hab. inż. Grzegorz Bujacz
Politechnika Łódzka
Instytut Biochemii Technicznej
Łódź, 10 maja 2013 rok.
Recenzja pracy habilitacyjnej dr Elżbiety Jankowskiej na temat " Badanie
peptydów i białek związanych z występowaniem chorób neurodegeneracyjnych
oraz poszukiwanie możliwości zapobiegania rozwojowi tych chorób ”
wraz z oceną jej dorobku naukowego.
Już na początku swojej kariery naukowej dr Elżbieta Jankowska brała udział w
określeniu struktury krystalicznej ludzkiej cystatyny C (hCC), będącej dimerem powstającym
poprzez przestrzenną wymianę domen. Publikacja w Nature Structural Biology opisująca to
ciekawe zachowanie się białka, mającego związek z chorobą o podłożu amyloidowym, jest
najwyżej cytowana w dorobku autorki. Mimo, że praca ta nie wchodzi w skład dorobku
habilitacyjnego to stanowi "zarodek krystalizacyjny" jej przyszłych zainteresowań naukowych.
Z kolei w trakcie stażu podoktorskiego w laboratorium dr Marii Gaczynskiej dr Jankowska
odkryła, że peptydy oparte o sekwencję zasadowej domeny białka Tat wirusa HIV-1 są w
stanie doprowadzić do aktywacji proteasomu. Ta obserwacja nasunęła jej pomysł
aktywowania proteasomu za pośrednictwem małocząsteczkowych związków zdolnych do
oddziaływania z enzymem poprzez mechanizm allosteryczny. Te dwa wydarzenia sprawiły,
że dalsze badania prowadzone przez panią dr Jankowską były związane z białkami
zaangażowanymi w chorobach neurodegeneracyjnych i tego dotyczy jej praca habilitacyjna.
Przedstawiona do recenzji praca habilitacyjna dr Elżbiety Jankowskiej składa się z
15-stu publikacji (13 głównych i 2 uzupełniających) opublikowanych w czasopismach o
zasięgu międzynarodowym, o dużym współczynniku wpływu (IF). Po dwie prace zostały
opublikowane w: J. Inorg. Biochem., Inorg. Chem., Dalton Trans. a po jednej w: Eur.
Biophys. J., Biopolymers, J. Struct. Biol, Acta Cryst. F. i Acta Cryst. D oraz w Proteins –
Structure, Function and Bioinformatics. Publikacje uzupełniające to prace umieszczone w
Proceedings of the 31st European Peptide Symposium, Kopenhaga 2010 i Cur. Pharm.
Design. W pięciu z tych prac doktor Elżbieta Jankowska jest pierwszą autorką, a w pięciu
autorem korespondencyjnym. Prace dotyczące badań nad białkami związanymi z chorobami
neurodegeneracyjnymi publikowane zostały w dość krótkim 6 letnim okresie czasu.
Deklarowany przez autorkę udział własny wynosi od 30 do 90%. Ten niższy zakres jest
typowy dla prac realizowanych przez kilka współpracujących grup badawczych, natomiast
wyższy wydaje zawyżonym, bo oznaczałoby to, iż pozostali współautorzy mają marginalny
1
udział w pracy. Całkowity dorobek publikacyjny Habilitantki jest znaczący i składa się z 31
prac oryginalnych, opublikowanych w czasopismach z listy filadelfijskiej i 10 artykułów w
innych periodykach z poza listy. Prace dr Jankowskiej są wysoko cytowane - ogólna liczba
cytowań to 441, a indeks Hirsha wynosi 9. Taka liczba cytowań uzyskana w stosunkowo
krótkim czasie świadczy o szerokim zainteresowaniu środowiska naukowego tą tematyką
badawczą.
Do prac stanowiących podstawę habilitacji pani dr Elżbiety Jankowskiej dołączono
autoreferat, listę publikacji dodatkowych, liczbowe zestawienie dorobku oraz wykaz dorobku
naukowego i dydaktycznego. Kluczowe dla oceny dorobku dokumenty przygotowane są
w języku polskim i angielskim. Praca habilitacyjna ma charakter monotematyczny i dotyczy
badań na białkami odgrywającymi znaczącą rolę w chorobach neurodegeneracyjnych.
Wytworzenie szkodliwej formy białka powiązane jest często z procesami oksydacyjnymi
i amyloidową agregacją białek. Poznanie molekularnych podstaw tych zjawisk stwarza
potencjalne możliwości hamowania tych procesów, co może pomóc w prewencji i terapii
chorób o których tak głośno jest ostatnimi czasy.
Badania naukowe, jakimi zajmuje się Habilitantka, mogą przyczynić się do
wyjaśnienia mechanizmu chorób neurodegeneracyjnych, z którymi walczymy od lat, a
których istnienie związane jest najczęściej z powstawaniem amyloidów. Amyloid jest to
nieprawidłowo sfałdowana struktura włóknista białek, w której dominują struktury helikalnie
skręconego arkusza β. Struktury te tworzą włókna o nanometrowej średnicy. Powstawanie
złogów amyloidowych towarzyszy wielu jednostkom chorobowym, takim jak: Alzheimera,
Parkinsona, Creutzfelda-Jakoba czy genetycznie uwarunkowanej amyloidozy krwotocznej.
Zagadnienie tworzenia amyloidu jest procesem relatywnie słabo poznanym. Różna geneza,
odmienne przebiegi kliniczne chorób i odmienne białka będące prekursorami włókien
amyloidowych bardzo utrudniają prace badawcze. Dodatkowo prowadzenie doświadczeń
na organizmach żywych jest bardzo trudne, a śledzenie procesu tworzenia się złogów na
poziomie molekularnym wewnątrz organizmu wręcz niemożliwe. Z tego względu podjęcie
przez autorkę badań nad białkami zaangażowanymi w proces formowania włókien
amyloidowych uważam za bardzo cenne.
Prace włączone do habilitacji podzielić można na trzy grupy: badania nad ludzką
cystatyną C, zagadnienia związane z oksydacją
α-synukleiny i tachykininy oraz projekt
dotyczący podwyższania aktywności proteasomu na drodze allosterycznej modulacji.
Badania nad ludzką cystatyną C dr Elżbieta Jankowska kontynuowała po
zakończeniu doktoratu. Wyznaczona struktura krystaliczna formy dzikiej hCC okazała się
strukturą nieaktywnego dimeru powstającego poprzez przestrzenną wymianę domen. Istnieje
hipoteza, że mechanizm wymiany domen i tworzenie się amyloidu biegną przez zbliżony
stan pośredni częściowo rozfałdowanego białka. Mutacja L68E w hCC jest przyczyną
2
groźnej choroby genetycznej - amyloidowej angiopatii mózgowej, występującej w krajach
skandynawskich i Islandii. Niszczy ona rdzeń hydrofobowy pomiędzy helisą α i
antyrównoległym arkuszem β destabilizując białko. Obszarem otwartego interfejsu jest pętla
L1 hCC i właśnie jej konformacja ma kluczowe znaczenie dla stabilności białka. Dr Elżbieta
Jankowska zaplanowała mutanty punktowe hCC z resztą Val57 podstawioną odpowiednio
kwasem asparaginowym (V57D hCC), asparaginą (V57N hCC) i proliną (V57P hCC). Dwa z
białek – mutanty V57N i V57P okazały się krystalizować podobnie jak białko natywne w
postaci dimerów z wymienionymi domenami, natomiast w strukturze krystalicznej mutanta
V57D występuje monomer. Aktywna formą hCC oddziałująca z proteazami cysteinowymi jest
właśnie taki monomer. Struktura monomeryczna ludzkiej cystatyny C pokazała konformację
białka aktywnego względem proteaz. Stanowi ona dowód, że minimalna ingerencja w pętlę
L1, stanowiącą rejon zawiasowy, umożliwia poprawienie stabilności monomerycznej formy
cystatyny C. Jednakże wprowadzenie takiej mutacji w warunkach fizjologicznych ma
potencjalnie ograniczone zastosowanie gdyż pętla L1 stanowi ważny element kompleksu
hCC/proteazy cysteinowe, a valina 57 ma znaczącą rolę w oddziaływaniach inhibitor enzym.
Habilitantka wykonała szereg badań fizyko-chemicznych wykorzystując warunki
przyspieszające procesy agregacyjne, takie jak podwyższona temperatura oraz działanie
chlorowodorku guanidyny. Eksperymenty te pozwoliły na śledzenie zmian konformacyjnych
zachodzących w cząsteczce hCC dla formy dzikiej i szeregu mutantów, które mają miejsce
podczas tworzenia się amyloidów.
Białkami o częściowo nieuporządkowanej strukturze są α-synukleiny, które mogą
odkładać się w postaci złogów amyloidowych, tzw. ciał Lewy’ego w naczyniach krwionośnych
mózgu u osób cierpiących na chorobę Parkinsona. Proces amyloidozy może być
przyspieszony w warunkach oksydacyjnych i obecności jonów metali, które wpływają na
konformację tych białek. Badań nad tymi procesami podjęła się dr Elżbieta Jankowska we
współpracy z prof. Teresą Kowalik-Jankowską i przeanalizowała skutki działania układu
Cu(II)/H2O2 na fragmenty α-synukleiny. W pracach opublikowanych w tym temacie opisała
miejsca wiązania jonów miedzi oraz modyfikacje badanych peptydów, zachodzące pod
wpływem
działania
rodnika
hydroksylowego
powstającego
w
warunkach
stresu
oksydacyjnego przy udziale jonów miedzi. Kontynuacją badań wykonanych dla fragmentów
α-synukleiny były prace nad procesami oksydacyjnymi tachykinin - neurokininy A i
neuropeptydu gamma. Tachykininy pełnią w organizmie funkcje neuroprzekaźników, ale
zaangażowane są także w mechanizmy neurodegeneracyjne. W wyniku przeprowadzonych
badań zespół badawczy, w którym dr Jankowska odgrywała wiodąca rolę uzyskał informacje
na temat znaczenia reszt histydyny oraz N-terminalnej reszty kwasu asparaginowego
tachykinin w wiązaniu jonów miedzi. Habilitantka określiła również, jakie modyfikacje
3
zachodzą w kompleksach peptydów tachykininowych z jonami miedzi w warunkach stresu
oksydacyjnego.
Proteasom jest odpowiedzialny za degradację wszystkich utlenionych, zmutowanych
lub strukturalnie nieprawidłowych białek. Z tego względu może spowalniać procesy
neurodegeneracyjne usuwając z komórki niepotrzebne i nieprawidłowo sfałdowane białka
zaznaczone przez ubikwitynę jako "przeznaczone do kasacji". Opóźnienie proteasomalnej
hydrolizy prowadzi do nadmiernego gromadzenia się nieprawidłowych białek, a w
konsekwencji do ich agregacji. Jest to zjawisko obserwowane w szeregu chorób
neurodegeneracyjnych, takich jak choroba Alzheimera i Parkinsona, stwardnienie boczne
zanikowe, czy też choroba Huntingtona. Nie opracowano dotąd dla tych chorób efektywnego
sposobu terapii. Selektywne i kontrolowane zwiększenie efektywności proteolizy może być
jedną z potencjalnych metod terapii, synergicznej do innych ścieżek terapeutycznych.
Proteasom ma złożoną strukturę heksameryczną, a komora katalityczna ulokowana
jest w centrum tego wielobiałkowego kompleksu. Komora ta jest zablokowana i jej otwarcie
wymaga zmiany konformacji kompleksu zachodzącej w obecności białek aktywujących.
Odkrycie przez dr Jankowską zjawiska aktywacji proteasomu przez krótkie peptydy
oparte o sekwencję zasadowej domeny białka Tat wirusa HIV-1 nasunęło jej pomysł
modulowania aktywności proteasomu za pośrednictwem małocząsteczkowych związków
zdolnych do oddziaływania z enzymem poprzez mechanizm allosteryczny. Kolejną grupę
aktywatorów stanowiły związki wywodzące się z sekwencji peptydu PR39.
Dr Elżbiera
Jankowska brała udział w określeniu struktury przestrzennej kompleksu proteasommodulator wraz z grupą dr Z. Otwinowskiego. Połączenie badań biochemicznych ze
strukturalnymi umożliwiło zrozumienie mechanizmu allosterycznej aktywacji. Uzyskanie
przez Habilitantkę grantu NCN pozwoliło jej zintensyfikować badania nad allosteryczną
regulacją aktywności proteasomu.
Doktor Elżbieta Jankowska brała udział w trzech krajowych projektach badawczych
finansowanych przez KBN,
MNiSzW oraz NCN (w którym jest kierownikiem). Oprócz
grantów ministerialnych otrzymywała również trzykrotnie granty wydziałowe. Umiejętność
pozyskiwania środków na badania naukowe będzie niezmiernie przydatna w samodzielnej
pracy naukowej.
Jedyny niedosyt w ocenie dorobku budzi fakt, iż Habilitantka nie była dostrzeżona
przez edytorów czasopism i nie wykonywała recenzji artykułów naukowych, co nie było od
niej zależne. Mam nadzieję, że wkrótce edytorzy zwrócą uwagę na spore doświadczenie
badawcze i publikacyjne pani dr Elżbiety Jankowskiej i zaczną jej powierzać prace do
recenzji.
Pani dr Jankowska brała aktywny udział w międzynarodowych i krajowych
konferencjach
naukowych.
Wygłosiła
5
komunikatów
ustnych,
zaprezentowała
9
4
komunikatów posterowych i 50 razy była współautorem komunikatów konferencyjnych
prezentowanych przez inne osoby, w tym doktorantów którymi się opiekowała.
Habilitantka jest zaangażowana w kształcenie studentów na swoim wydziale,
prowadzi wykład kursowy "Nowoczesne metody syntezy organicznej", którego treść
samodzielnie opracowała oraz cały szereg ćwiczeń audytoryjnych i zajęć laboratoryjnych
związanych z chemią organiczną i biochemią. Brała udział w przygotowaniu programów
studiów i skryptów dla studentów. Pod jej opieką 9 studentów wykonywało prace
magisterskie. Tematy tych prac świadczą o tym, że potrafi zainteresować magistrantów
własną tematyką badawczą i włączyć ich do prac w projekcie grantowym.
Kariera naukowa pani dr Elżbiety Jankowskiej związana jest w dużej mierze
z Wydziałem Chemii Uniwersytetu Gdańskiego. Na wydziale tym ukończyła studia
magisterskie a następnie została zatrudniona jako asystent. W trakcie wykonywania badań
do pracy doktorskiej odbyła trzymiesięczny staż w Centrum Badań Biokrystalograficznych w
Instytucie Chemii Bioorganicznej PAN w Poznaniu, gdzie poznała podstawy badań
strukturalnych białek. Po doktoracie została zatrudniona na Wydziale Chemii Uniwersytetu
Gdańskiego jako adiunkt w grupie badawczej prof. Zbigniewa Grzonki. W trakcie
zatrudnienia w tym laboratorium odbyła podoktorancki staż naukowy (półtoraroczny) w
laboratorium dr M. Gaczynskiej na Uniwersytecie w Teksasie (University of Texas
Department of Molecular Medicine, Institute of Biotechnology, Health Science Center, San
Antonio, USA)
Stwierdzam, że dorobek naukowy, dydaktyczny i organizacyjny dr Elżbiety
Jankowskiej
spełnia
wszelkie
warunki
do
nadania
stopnia
naukowego
doktora
habilitowanego zgodnie z Ustawą o stopniach naukowych i tytule naukowym z 18 marca
2011 roku. W związku z czym wnioskuję do komisji habilitacyjnej o pozytywne zaopiniowanie
dorobku pani dr Elżbiety Jankowskiej, a do Rady Wydziału Chemii Uniwersytetu Gdańskiego
o głosowanie nad nadaniem jej stopnia naukowego doktora habilitowanego.
Grzegorz Bujacz
5