Kraków, 20.04.2012 RECENZJA ROZPRAWY HABILITACYJNEJ I

 Kraków, 20.04.2012
RECENZJA ROZPRAWY HABILITACYJNEJ
I DOROBKU NAUKOWEGO
Pani dr Doroty BIELIŃSKIEJ-WĄŻ,
ubiegającej się o nadanie stopnia naukowego doktora habilitowanego nauk
fizycznych w dyscyplinie biofizyka.
Przeslany mi materiał dokumentacyjny zawiera autoreferat pani dr Doroty
Bielińskiej-Wąż omawiający zakres badań i dorobek naukowy habilitanki
z okresu przed i po uzyskaniu stopnia doktora nauk fizycznych, spis publikacji
z podanym sumarycznym impact factorem publikacji naukowych według listy
JCR, liczbę cytowań publikacji według bazy Web of Science z podaniem
indeksu Hirscha oraz dodatkowe informacje, o których mowa w Rozporządzeniach Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego z dnia 1 września 2011 i 22
września 2011 (Dziennik Ustaw Nr 196/Poz.1165, par 3,4; Nr 204/Poz.1200,
par.12).
Odwołując się do Art. 16 Ustawy z dnia 14 marca 2003 roku (z późniejszymi
zmianami) o stopniach naukowych i tytule naukowym, pani Dorota BielińskaWąż wskazała jako osiągnięcie naukowe będące podstawą do wszczęcia
postępowania habilitacyjnego artykuł monograficzny opublikowany w Journal
of Mathematical Chemistry pod tytułem Graphical and Numerical
Representations of DNA Sequences: Statistical Aspects of Similarity. Pani dr
Bielińska-Wąż jest jedynym autorem wspomnianej publikacji.
Ogólnie dorobek habilitantki, zarówno w okresie przed, jak i po doktoracie
dotyczy statystycznej teorii widm molekularnych, przy czym w okresie po roku
1998, zainteresowania pani dr Bielińskiej-Wąż skupiają się wyraźnie na
zastosowaniu tej teorii do badania podobieństwa molekularnego oraz na
graficznej i numerycznej analizie podobieństwa w sekwencjach zasad purynowych i pirymidynowych będących nośnikami informacji genetycznej zawartej w kwasach nukleinowych. W tym sensie, zarówno monografia będąca
odpowiednikiem rozprawy habilitacyjnej, jak i kilkanaście artykułów opublikowanych przez habilitantkę wpisują się w zakres badawczy bioinformatyki,
obliczeniowej biologii molekularnej i genomiki. Odkrywanie i analiza
1 podobieństw pomiędzy sekwencjami DNA opiera się na zapisie informacji
genetycznej, w której decyduje kolejność występowania zasad A,T,G,C.
Zgodnie z zasadą komplementarności zasady azotowe leżące naprzeciw siebie
w łańcuchach polinukleotydowych DNA łączą się między sobą wiązaniami
wodorowymi w ten sam sposób, tj. tworząc pary A-T i C-G. Całość kwasu
nukleinowego zawierającego informację genetyczną organizmu tworzy
charakterystyczny dla danego gatunku genom podlegający zmianom w trakcie
ewolucji molekularnej. Współcześnie, dzięki stałemu doskonaleniu doświadczalnych technik sekwencjonowania, możliwe było poznanie genomu wielu
organizmów, w tym genomu ludzkiego. Znajomość sekwencji DNA i odkrywanie podobieństw między sekwencjami mają fundamentalne znaczenie dla
śledzenia zmian w DNA, które były przyczyną powstawania nowych gatunków. Wiedza ta może także służyć opracowywaniu nowych metod diagnostyki
molekularnej wykorzystywanej do identyfikacji chorób genetycznych oraz do
oceny predyspozycji do zachorowania na choroby nowotworowe.
W analizie sekwencji biologicznych powszechne jest użycie wielu narzędzi
statystycznych i informatycznych bazujących na definicji funkcji podobieństwa
na określonych „słowach“, t.j. ciągach liter alfabetu biologicznego (np. ciągach
zasad A,T,G,C). I tak na przyklad, posługując się odpowiednim ciągiem
operacji usunięcia, wstawienia bądź zamiany litery możliwe jest wprowadzenie
odległości edycyjnej w oparciu o minimalną liczbę mutacji przeprowadzających jedno słowo w drugie. Generalnie, najtrudniejszym zadaniem
analizy podobieństwa jest wprowadzenie wartościowych funkcji podobieństwa
i stworzenie odpowiednich deskryptorów poszukiwanych cech. Zwykle
koncepcja podobieństwa molekularnego opiera się na porównywaniu struktury
i konformacji związków, które decydują o własnościach fizykochemicznych
molekuł, w tym np. o charakterystyce widma absorpcji. Pani dr Bielińska-Wąż
wykorzystuje tę obserwację do konstrukcji reprezentacji widmowej sekwencji
DNA w oparciu o gęstość poszczególnych zasad w strukturze sekwencji, w
której pozycjonowanie każdej z zasad opisanej pojedynczą funkcją Gaussa jest
analizowane oddzielnie. Powstałe w ten sposób szeregi pozycjonowania zasad
A,T,G,C w zadanej sekwencji analizowane są indywidualnie dla każdej zasady,
z uwzględnieniem parametru rozdzielczości widma określającego różnice
pomiędzy maksymalnymi wartościami funkcji reprezentującymi sąsiednie
zasady. Szczegółowy opis zaproponowanej metody został przedstawiony w
samodzielnej publikacji badaczki z 2010 roku (Four-component spectral
representation of DNA sequences, J. Math. Chem. 47, 41-51, (2010)). Dodatkowo, rozprawa habilitacyjna (Graphical and Numerical Representations of
DNA Sequences: Statistical Aspects of Similarity, J. Math. Chem. 49, 23452407, (2011)) omawia analizę rozdzielczości badanych widm (rozdział 5).
Przez analogię do metod statystycznej analizy struktury widma, dla celów
charakterystyki tak skonstruowanej reprezentacji sekwencji DNA, dr Bie 2 lińska-Wąż wprowadza odpowiednio przeskalowane momenty rozkładów. Te
ostatnie służą autorce do tworzenia systemu klasyfikacji odróżniającego
sekwencje kodujące histony H1 i H4 dla różnych gatunków. W wyznaczonych
diagramach klasyfikacyjnych dla momentów rozkładów widm pojawiają się
wówczas charakterystyczne wyspy klasteryzacji opisujące podobieństwo
ewolucyjne organizmów.
Graficzne i numeryczne metody porównywania sekwencji DNA przedstawione
w rozprawie stanowią alternatywne podejście do metod opartych na liniowym
dopasowaniu sekwencji. Ich zaletą jest możliwość wprowadzenia różnorakich
identyfikatorów funkcji podobieństwa obiektów porównywanych, niekoniecznie opartych na definicji odległości pomiędzy parami wektorów. Jedną
z ciekawszych propozycji zaprezentowanych przez panią Bielińską-Wąż jest
użycie analogonu tensora bezwładności opisującego rozkład masy w
dwuwymiarowych grafach Nandy (praca 2D dynamic representation of DNA
sequences autorstwa Bielińska-Wąż, Clark, Wąż, Nowak i Nandy, Chem. Phys.
Lett. 442 140-144 (2007)). Miarą podobieństwa par sekwencji reprezentowanych przez tego typu grafy jest wówczas masa nakrywania w pozycjach
lokalizacji par grafów.
Habilitantka obszernie dyskutuje w rozprawie wielowymiarowość przestrzeni
podobieństwa, wskazując przy tym skuteczność i czułość wprowadzonych
przez nią miar podobieństwa opartych na wieloskładnikowej reprezentacji
spektralnej badanych sekwencji. Zarówno rozprawa, jak i cykl opublikowanych przez habilitantkę prac odnoszących się do tego tematu (14G-16G,
22G, 24G,25G ze spisu publikacji) stanowią oryginalny wkład do bogatej
dziedziny metod porównawczych stosowanych w genomice. Zaprezentowane
tam podejście teoretycznego opisu sekwencji i miar podobieństwa, jak również
przygotowane algorytmy numeryczne mogą istotnie wzbogacić informację
pozyskiwaną z analizy genomowego DNA. Co więcej, pani Bielińska-Wąż
dowodzi, że wielokomponentowa analiza widma sekwencji pozwala na
wykrycie różnic pomiędzy sekwencjami na poziomie pojedynczej zasady.
Wskazany przez habilitantkę jako główne osiągnięcie naukowe artykuł
monograficzny 25G z listy publikacji zawiera wyniki wcześniejszej pracy
22G, której pani Bielińska-Wąż jest jedynym autorem. Niemniej jednak, w
rozprawie omawiane są także inne metody analizy sekwencji opublikowane
z grupą współautorów. Uważam, że pani dr Bielińska-Wąż powinna była
załączyć do kompletu dokumentów oświadczenie współautorów o stopniu jej
zaangażowania w tych projektach (prace 14G-18G, 24G).
W ogólnej ocenie dorobku naukowego pani dr Bielińskiej-Wąż zwraca uwagę
umiejętność wykorzystania zdobytego uprzednio doświadczenia zawodowego
do zajęcia się nową, interdyscyplinarną dziedziną badawczą. Jest to szczególny
walor, jaki przypisuję badaczce. Zwykle, dla celów bycia rozpoznanym jako
3 specjalista, znacznie łatwiej jest poruszać się niezmiennie w tej samej
dziedzinie naukowej. Tymczasem pani dr Bielińska-Wąż podjęła ryzyko
wejścia w tematykę odmienną od uprawianej tuż po doktoracie i realizuje nowe
projekty badawcze. Jej prace mają wzrastające tempo cytowań w bazie Web of
Science, co dowodzi zainteresowania środowiska naukowego badaniami
habilitantki: 31 publikacji autorki w bazie Web of Science ma 194 cytowań bez
autocytowań. W ostatnich latach tempo cytowań wynosi około 30 cytowń na
rok dla wszystkich prac, przy czym 10 prac cytowanych było co najmniej 10
razy, zaś sumaryczny impact factor publikacji dla artykułów opublikowanych
po doktoracie wynosi 46.8 i jest ponad dziewięciokrotnie wyższy niż dla prac
opublikowanych przed otrzymaniem stopnia doktora.
Pani Bielińska-Wąż była dwukrotnie stypendystką grantu Alexandra von
Humboldta prowadząc badania w Instytucie Maxa Plancka w Garching oraz w
Interdyscyplinarnym Centrum Badania Materiałów Molekularnych w Erlangen. Na przełomie 2009 i 2010 roku, po otrzymaniu grantu Fulbright Senior
przebywała w Stanach Zjednoczonych, kontynuując badania nad graficzną
reprezentacją i numeryczną charakterystyką sekwencji biologicznych. Podjęta
przez nią współpraca międzynarodowa, w tym z Wydziałem Chemii Uniwersytetu w Edmonton, Wydziałem Fizyki Jadavpur University w Kalkucie czy
Wydziałem Biochemii i Biologii Molekularnej University of Minnesota, USA
skutkuje wspólnymi publikacjami oraz wymianą naukową grup badaczy, którzy odwiedzali także miejsce zatrudnienia pani Bielińskiej-Wąż, tj. Uniwersytet im. Mikołaja Kopernika w Toruniu.
Habilitantka ma na swoim koncie dwie nagrody Rektora UMK za osiągnięcia
naukowe, w tym jedną indywidualną. W latach 1998 oraz 2003-2006 była
kierownikiem dwóch grantów Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego.
Od momentu uzyskania stopnia doktora w 1998 roku pani Bielińska-Wąż
uczestniczyła w 11tu konferencjach międzynarodowych prezentując wyniki
swoich badań; w jednym przypadku był to wykład konferencyjny.
W załączniku nr 4 przygotowanej przez habilitantkę dokumentacji znalazłam
dodatkowe informacje o typie prowadzonych przez nią zajęć dydaktycznych,
udziale w komitetach organizacyjnych konferencji organizowanych w kraju
oraz o członkostwie w komitecie redakcyjnym czasopisma MATCH Communications in Mathematical and in Computer Chemistry.
Podsumowując uważam, że zarówno rozprawa habilitacyjna pani dr Doroty
Bielińskiej-Wąż, jak i jej dorobek naukowy spełniają wymogi kryteriów
osiągnięć osoby ubiegającej się o nadanie stopnia doktora habilitowanego
przedstawione w rozporządzeniach Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego
z dnia 1września 2011 i 22 września 2011.
Pani dr Dorota Bielińska-Wąż posiada dobrze udokumentowane osiągnięcia w
teorii podobieństwa molekularnego, które z powodzeniem znajdują zastoso 4 wanie w numerycznej charakterystyce sekwencji biologicznych i z dużą dozą
prawdopodobieństwa, będą mogły być wykorzystywane w tworzeniu nowych,
informatycznych metod analizy genetycznej. Badaczka aktywnie współpracuje z zagranicznymi instytucjami naukowymi oraz prowadzi własne projekty
badawcze.
Biorąc powyższe pod uwagę, wnoszę o dopuszczenie pani dr Doroty Bielińskiej-Wąż do dalszych etapów postępowania habilitacyjnego.
Prof. dr hab. Ewa Gudowska-Nowak
5