O algorytmie opracowanym w Centrum Dioscuri w „Cell”

Dr Mateusz Sikora stojący na czele Centrum Dioscuri w Małopolskim Centrum Biotechnologii UJ opracował rewolucyjne podejście do szybkiej wizualizacji białek i cukrów. To efekt algorytmu GlycoSHIELD stworzonego dzięki polsko-niemieckiej współpracy naukowej w programie Dioscuri. Publikacja opisująca algorytm ukazała się w prestiżowym czasopiśmie "Cell".

Łańcuchy cukrowe (glikany), które pokrywają powierzchnie białek w naszym organizmie, wpływają na ich interakcje z innymi cząsteczkami. Dlatego znajomość glikanów odgrywa ważną rolę m.in. przy tworzeniu nowych leków. Ze względu na dużą zmienność i ruchliwość cukrów badania doświadczalne są bardzo złożone. Symulacje komputerowe, które pozwalają zobrazować, jak glikany pokrywają powierzchnie białek, wymagają setek tysięcy godzin na przeznaczonych do tego superkomputerach, co nie pozwala na ich rutynowe użycie np. w procesie tworzenia nowych leków.

Odpowiedzią na te wyzwania może być GlycoSHIELD – bardzo wydajny algorytm, który w ciągu minut przewiduje, jak cukry pokrywają powierzchnie białek. Został on wynaleziony dzięki polsko-niemieckiej współpracy naukowej w Centrum Dioscuri Maxa Plancka powstałym w 2023 roku w Małopolskim Centrum Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego. Na jego czele stoi dr Mateusz Sikora, który wcześniej był postdokiem w Instytucie Biofizyki Maxa Plancka. Niemieckim partnerem dr. Sikory jest grupa prof. Gerharda Hummera z Instytutu Biofizyki Maxa Plancka we Franfurcie nad Menem. W badaniach biorą również udział naukowcy z tajwańskiej instytucji naukowej Academia Sinica, francuskiego instytutu Inserm oraz uniwersytu w Bremen w Niemczech. Naukowcy opublikowali nową metodę w prestiżowym czasopiśmie Cell.

Jak podkreśla dr Sikora: "Nasze podejście redukuje zużycie zasobów, czas obliczeniowy oraz potrzebną wiedzę techniczną. Teraz każdy, w ciągu kilku minut, może na swoim komputerze osobistym, lub też używając naszej aplikacji online zwizualizować rozkład i dynamikę zachowań cząsteczek cukru na białkach. Nie potrzeba do tego ani specjalistycznej wiedzy, ani komputerów wysokiej wydajności” – przekonuje naukowiec z Małopolskiego Centrum Biotechnologii UJ. Stworzone oprogramowanie może być pomocne przy opracowywaniu nowych szczepionek, leków i zaawansowanych terapii, na przykład immunoterapii nowotworowej.

Więcej o metodzie opracowanej przez Centrum Dioscuri do Modelowania Modyfikacji Potranslacyjnych

Założenia programu Dioscuri 

Program Dioscuri, który powstał z inicjatywy Towarzystwa Maxa Plancka, ma na celu utworzenie w Europie Środkowej i Wschodniej grup badawczych zdolnych do konkurowania na poziomie międzynarodowym. Program jest wdrażany od 2017 roku, po polskiej stronie zarządza nim Narodowe Centrum Nauki.

Do tej pory w Polsce ogłoszono cztery zaproszenia do składania wniosków o utworzenie Centrów Doskonałości Naukowej Dioscuri. Do finansowania wybrano 8 spośród 114 złożonych wniosków. Jedynym kryterium oceny w konkursie jest doskonałość naukowa. Ten niezwykły program przyciągnął do Polski ośmiu młodych badaczy, którzy uzyskali finansowanie na utworzenie i rozwój niezależnej grupy badawczej w postaci Centrum Dioscuri. Do tej pory w jednostkach PAN w Warszawie powstało już pięć Centrów Dioscuri, a kolejne trzy zostały utworzone na Uniwersytecie Jagiellońskim w Krakowie. Każde z Centrów Dioscuri otrzymuje w ciągu pięciu lat finansowanie w kwocie 1,5 miliona euro. Koszty ponoszone są w równym stopniu przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego (wcześniej Ministerstwo Edukacji i Nauki) oraz Ministerstwo Edukacji i Badań Naukowych Republiki Federalnej Niemiec, natomiast instytucje przyjmujące z Polski zapewniają konieczną infrastrukturę badawczą.