Czym jest baza danych BIOPEP-UWM?

Peptydy pełnią wiele ważnych funkcji biologicznych, np. regulują ciśnienie krwi, poziom cukru we krwi, mogą wykazywać właściwości immunomodulacyjne czy antyoksydacyjne. Są zatem składnikami żywności, które mogą być pomocne w profilaktyce chorób metabolicznych. Baza Katedry Biochemii Żywności jest więc zbiorem informacji o peptydach pochodzących z żywności – aktualnie zebraliśmy ich ponad 5 tys. Kolekcjonujemy takie peptydy z danych literaturowych i umieszczamy w bazie już od ponad 20 lat. BIOPEP-UWM umożliwia przeglądanie jej zasobów w poszukiwaniu informacji na temat konkretnych peptydów i ich bioaktywności. Znajdują się w niej też narzędzia obliczeniowe, które pozwalają przewidzieć, czy np. w białku mogą występować peptydy bioaktywne, jakimi enzymami możemy działać na białko, by w efekcie powstawały biopeptydy, albo jakie peptydy są uwalniane z białek w wyniku trawienia in silico (łac. „w krzemie” – tak określa się badania komputerowe – przyp. red.). 

Jak narodził się pomysł na utworzenie bazy?

Początki bazy danych sięgają końca lat dziewięćdziesiątych. Badania nad peptydami zainicjował ś.p. prof. Jerzy Dziuba, ówczesny kierownik Katedry Biochemii Żywności. Zaprosił mnie do zespołu, który zmieniał się na przestrzeni lat, ale jego stały trzon stanowili profesorowie: Piotr Minkiewicz oraz Małgorzata Darewicz. Naszym zadaniem było m.in. zbieranie danych literaturowych na temat peptydów oraz tworzenie funkcji obliczeniowych. Początkowo baza BIOPEP-UWM funkcjonowała tylko jako zbiór informacji do użytku wewnętrznego. Wraz z rozwijającą się technologią komputerową i internetem, pojawił się pomysł, żeby udostępnić ją w sieci. Stało się to w 2003 roku. Od stycznia 2024 mieliśmy ponad 23 tys. wejść do BIOPEP-UWM, a publikacja na temat bazy opublikowana przez nas w roku 2019, według danych z Web of Science, znajduje się na dziewiątym miejscu najczęściej cytowanych publikacji w historii Uniwersytetu. Przyrostkiem UWM w nazwie bazy mówimy, skąd się ona wywodzi. 

Kiedy państwo zaczynali pracę, internet nie był tak powszechny jak dziś, więc byli państwo prekursorami.

Tak, myślę, że można tak powiedzieć. 21 lat temu badania komputerowe, zwłaszcza w dziedzinie technologii żywności, nie były tak powszechne. To było nowatorskie podejście, do którego naukowcy podchodzili z rezerwą. Analiza komputerowa nie była procedurą typowo laboratoryjną. Z upływem czasu narodziły się badania hybrydowe, czyli łączenie badań in silico z analizami typowo eksperymentalnymi. Inaczej mówiąc, wynik otrzymany metodą in silico, był weryfikowany w laboratorium. Okazało się to bardzo pomocne, ponieważ w znaczący sposób skracało czas badań. Żeby zobrazować to na przykładzie: metodami in silico porównywaliśmy kilkadziesiąt czy kilkaset sekwencji białek, a spośród nich wybieraliśmy te, które mają największy potencjał jako źródło aktywnych peptydów. Kolejny etap badań ograniczał się do badań laboratoryjnych wybranych białek i oceny ich bioaktywności. Świat się zmienia, a połączenie różnego rodzaju symulacji komputerowych z eksperymentem w skali laboratoryjnej staje się już tzw. „złotym standardem”, przynajmniej w technologii żywności. 

Starają się państwo zainteresować swoimi badaniami otoczenie społeczno-gospodarcze, prawda?

Tak, staramy się, żeby naszymi badaniami interesowali się m.in. technolodzy żywności, praktycy. W pewnym momencie rozpoczęliśmy wspólne badania z zakładami mleczarskimi. Najpierw, za pomocą narzędzi BIOPEPaktywności peptydów wynikających z ich struktury. Jest to wokół nauki-UWM analizowaliśmy sekwencje białek mleka jako źródła bioaktywnych peptydów i jakie z nich mogą powstać w wyniku trawienia in silico. Następnie otrzymaliśmy preparaty wytworzone na bazie białek mleka i ocenialiśmy w laboratorium, na ile nasze symulacje komputerowe pokrywają się z rzeczywistymi właściwościami biologicznymi preparatów. Najlepszy pod tym kątem preparat został zastosowany do produkcji innowacyjnych, prozdrowotnych produktów mleczarskich. Zatem baza BIOPEP-UWM okazała się bardzo przydatna w prognozowaniu właściwości składników żywności, które mogą być dodawane do produkcji innowacyjnych produktów mleczarskich.

Czy z bazy korzystają również studenci?

Oczywiście, uczymy studentów, jak korzystać z bazy BIOPEP-UWM i interpretować wyniki. Nie jesteśmy jedyni, bo korzystają z niej studenci z innych uczelni w Polsce i na świecie. Staramy się uświadamiać studentów, że są to badania teoretyczne, których kolejnym etapem powinno być weryfikowanie uzyskanych wyników w skali laboratoryjnej. Nie zmieniamy diety na podstawie tego, że komputer nam „powiedział”.  

Ma pani jeszcze jakieś plany naukowe w związku z bazą BIOPEP-UWM?

Spotykamy się w dobrym momencie, ponieważ nawiązali z nami kontakt naukowcy z Uniwersytetu w Santiago de Compostela w Hiszpanii, którzy zaproponowali nam udział w Europejskim Programie Współpracy w Dziedzinie Badań Naukowo-Technicznych COST. Celem projektu będzie m.in. tworzenie wielkiej bazy danych na temat właściwości związków pochodzących z żywności, w tym peptydów. Dostrzeżono nasze doświadczenie w tej kwestii i jest to dla nas niewątpliwie powód do dumy. Chcę podkreślić, że realizacja wielu pomysłów związanych z bazą BIOPEP-UWM nie jest moim indywidualnym osiągnięciem. Nieprzerwane funkcjonowanie bazy oraz jej międzynarodowy sukces nie byłyby możliwe, gdyby nie zaangażowanie oraz praca kolegów i koleżanek z Katedry Biochemii Żywności. Codziennie przeszukują oni literaturę w poszukiwaniu zidentyfikowanych peptydów, wprowadzają je do bazy, pracują nad jej udoskonalaniem. 

Wygląda na to, że podąża pani za peptydami albo odwrotnie – to peptydy podążają za panią...

Tak (śmiech). Finalizując doktorat, pojechałam na trzymiesięczny staż do Europejskiego Instytutu Bioinformatycznego w Hinxton w Wielkiej Brytanii. Tam odkryłam cechy dobrej bazy danych. Powinna być ona stosunkowo prosta w obsłudze i nie przytłaczać nadmiarem informacji. Wówczas nie było to tak oczywiste jak dzisiaj. Peptydy towarzyszyły mi także podczas habilitacji. Wyjechałam na sześciomiesięczny staż do Uniwersytetu Kolumbii Brytyjskiej w Vancouver, gdzie poznałam prof. Shuryo Nakai, który wówczas interesował się obliczeniową analizą peptydów. Wtedy odkryłam pojęcia chemoinformatyka i chemometria. Zaczęłam poszukiwać rozwiązań obliczeniowych służących do przewidywania aktywności peptydów wynikających z ich struktury. Jest to tzw. QSAR (quantitative structure-analysis relationship) – temat znany w innych dziedzinach naukowych, niemniej podejrzewam, że w kraju byłam pierwszą osobą, która zajęła się taką problematyką w technologii żywności. Na kanwie tych zainteresowań narodził się doktorat dr inż. Moniki Hrynkiewicz dotyczący wpływu struktury na gorzki smak peptydów. Drugi doktorat, dr. inż. Damira Moguta, związany był m.in. z zastosowaniem bazy BIOPEP-UWM do badań nad bioaktywnością sera gouda o wzbogaconej zawartości kazeiny-β. Doświadczenie zespołu spowodowało, że zostaliśmy włączeni do dwóch projektów naukowych we współpracy z naukowcami z Chin koordynowanych przez dr hab. inż. Justynę Żulewską, prof. UWM z Katedry Mleczarstwa i Zarządzania Jakością. Jednym z zadań jest wytworzenie innowacyjnych produktów mleczarskich o właściwościach wspomagających terapię chorób dietozależnych. Nasza baza będzie w tym pomocna. Liczymy na sukces i zastosowanie teorii w praktyce

Od niedawna jest pani członkiem Rady Naukowej Instytutu Biotechnologii Przemysłu Rolno-Spożywczego w Warszawie. Co należy do pani obowiązków?

W czerwcu br. minister nauki, Dariusz Wieczorek powołał mnie do wspomnianej rady jako swojego przedstawiciela. To dla mnie zaszczyt oraz nowe wyzwanie. Do moich obowiązków należy m.in. opiniowanie planu działalności instytutu, kandydatów na stanowiska kierownicze, planów, sprawozdań.  

Rozmawiała Marta Wiśniewska

Pracownicy Katedry Biochemii Żywności aktualnie zaangażowani w funkcjonowanie oraz rozwój bazy danych BIOPEP-UWM: prof. dr hab. Małgorzata Darewicz prof. dr hab. Piotr Minkiewicz prof. dr hab. Anna Iwaniak dr inż. Monika Hrynkiewicz dr inż. Monika Pliszka. 

Prof. dr hab. inż. Anna Iwaniak - jest autorką 222 pozycji bibliograficznych, na które składają się publikacje w czasopismach polsko- i anglojęzycznych, rozdziały w podręcznikach oraz doniesienia konferencyjne. Jej zainteresowania naukowe dotyczą zastosowania metod bio- i chemoinformatycznych do analizy białek jako źródła peptydów bioaktywnych. Od 2023 r. jest przewodniczącą Rady Naukowej Dyscypliny Technologia Żywności i Żywienia UWM w Olsztynie. Prywatnie jest fanką zespołów Pink Floyd i Depeche Mode.

Tekst ukazał się w październikowym wydaniu "Wiadomości Uniwersyteckich UWM". Świętując jubileusz 20-lecia Polski w UE, cieszyliśmy się też z postępów prac nad sfinalizowaniem umowy dotyczącej obecności UWM w gronie Uniwersytetów Europejskich. A ponieważ formalności stało się zadość, oficjalnie przedstawiamy w tym numerze uczelnie, z którymi będziemy współpracować przy projekcie ChallengeEU.

Jak zawsze piszemy też o osiągnięciach naszej kadry oraz najważniejszych wydarzeniach z życia uczelni. Wydanie dostępne jest do pobrania na stronie internetowej uczelni.

W wersji elektronicznej dostępne są również wcześniejsze wydania "Wiadomości Uniwersyteckich".