Jak podała FNP, odkrycia prof. Krzysztofa Liberka z Międzyuczelnianego Wydziału Biotechnologii Uniwersytetu Gdańskiego i Gdańskiego Uniwersytetu Medycznego mają istotne implikacje biomedyczne. Między innymi mogą przyczynić się do zrozumienia molekularnych mechanizmów leżących u podstaw zaburzeń neurodegeneracyjnych, takich jak choroba Alzheimera, dotykająca coraz większą rzeszę ludzi na świecie (w Polsce to już ponad 350 tys. osób) i stanowiąca ogromne wyzwanie medyczne, społeczne i ekonomiczne.

MOLEKULARNE PRZYZWOITKI - KONTROLERZY JAKOŚCI BIAŁEK

Wszystkie znane organizmy syntetyzują w swoich komórkach białka opiekuńcze. Ich sekwencje aminokwasowe są konserwowane ewolucyjnie, co świadczy o ważności ich funkcji dla komórki. Są to białka, które m.in. odpowiadają za poprawne zwijanie się innych białek, zarówno w warunkach fizjologicznych, jak i w warunkach stresu. Dzięki temu białka uzyskują właściwą im strukturę przestrzenną i mogą pełnić swoje zadania w komórce.

Białka opiekuńcze uczestniczą również w budowaniu kompleksów białkowych. Nie wchodzą jednak w skład ich finalnej aktywnej struktury, stąd ich nazwa w języku angielskim: molecular chaperone, czyli „molekularne przyzwoitki”. Ponadto zapobiegają agregacji innych białek, a także uczestniczą w odzyskiwaniu aktywnych białek z agregatów białkowych. Jest to niezwykle istotna funkcja, ponieważ zagregowane białka mogą być toksyczne dla komórki. Wiele dowodów wskazuje na to, że takie agregaty białkowe występują w przypadku niektórych chorób neurodegeneracyjnych. Niektóre z tych agregatów mogą być rozpuszczane w komórce przy udziale białek opiekuńczych.

Rola białek opiekuńczych polega, w uproszczeniu, na kontroli jakości stanu innych białek. Gdy wskutek zmiany sekwencji aminokwasów lub warunków zewnętrznych białka ulegają nieprawidłowemu zwinięciu (nie przyjmują prawidłowej struktury przestrzennej), białka opiekuńcze rozwijają „wadliwe” białko i pozwalają mu się powtórnie zwinąć do prawidłowej struktury. W procesie zwijania mogą uczestniczyć innego typu białka opiekuńcze. Jeśli taka reakcja „naprawcza” nie nastąpi i białko nadal jest źle zwinięte, białka opiekuńcze stymulują degradację tych nieprawidłowych białek. Robią więc wszystko, aby białka źle zwinięte nie akumulowały się w komórce, dzięki czemu zapobiegają tworzeniu się agregatów białkowych, co może prowadzić do stanów patologicznych. Takie dbanie o kondycję innych białek powoduje, że białka opiekuńcze odgrywają zasadnicze funkcje w ochronie komórek i całych organizmów przed niekorzystnymi warunkami środowiskowymi.

FENOMEN OBSERWOWANY OD LAT

Prof. Krzysztof Liberek zastosował nowe techniki badawcze z zakresu biochemii i biofizyki i wykazał złożoność procesu, w którym białka opiekuńcze doprowadzają do odzyskiwania białek z agregatów białkowych i ich zwijania do aktywnej struktury przestrzennej. Nagroda FNP związana jest z cyklem pięciu prac opublikowanych przez naukowca w latach 2016-2021.

Biolog molekularny pokazał, że obecność małych białek szoku cieplnego (sHsp) w czasie agregacji białek znacząco zmienia strukturę powstających agregatów białkowych. To ułatwia innym białkom opiekuńczym ich późniejszą dezagregację. Jeśli agregacja białek zachodzi w obecności sHsp, wtedy na pierwszym etapie procesu dezagregacji białka opiekuńcze (należące do rodziny Hsp70) usuwają sHsp z powierzchni agregatu, inicjując równocześnie rozwijanie białek wchodzących w skład agregatu. Rozwinięte częściowo białka ulegają, przy współudziale innych białek opiekuńczych należących do rodziny Hsp100, całkowitemu rozwinięciu i uwolnieniu z agregatu.

Dzięki temu białka mogą zwinąć się do prawidłowej struktury, która już nie oddziałuje z pozostającą resztą agregatu. Wielokrotne powtarzanie tego procesu prowadzi do całkowitego rozpuszczenia agregatu i odzyskania puli aktywnych białek.

Jeszcze w czasie pracy nad doktoratem Krzysztof Liberek odkrył, że białka należące do rodziny Hsp70 współdziałają z pomocniczymi białkami opiekuńczymi należącymi do rodziny JDP. W cyklu prac pokazał, że białka JDP klasy B promują wiązanie białek Hsp70 do agregatów, co stymuluje proces dezagregacji. Aktywność białek JDP klasy A jest natomiast istotna w ochronie białek przed agregacją oraz w procesie ich zwijania do struktury natywnej. Odkrycie to wyjaśnia obserwowany od wielu lat przez biologów molekularnych fenomen, że w zależności od białek JDP, białka z rodziny Hsp70 mogą pełnić różne funkcje.

O BADACZU - NOTA BIOGRAFICZNA

Laureat Nagrody FNP kieruje Zakładem Biochemii Białek w Międzyuczelnianym Wydziale Biotechnologii UG i GUMed. Urodził się w 1958 roku w Gdańsku. Ukończył studia magisterskie z fizyki na Politechnice Gdańskiej (w 1982 roku), a doktorat z biologii molekularnej oraz habilitację z nauk biologicznych uzyskał na Uniwersytecie Gdańskim (odpowiednio w 1990 i 1996 roku). W latach 1990-1991 odbył staż podoktorski na Uniwersytecie Stanu Utah w USA, a kolejny w latach 1992-1993 na Uniwersytecie w Genewie w Szwajcarii. W 2002 roku uzyskał tytuł naukowy profesora. W 2006 roku został członkiem EMBO - organizacji zrzeszającej czołowych naukowców i promującej doskonałość w naukach o życiu w Europie i na świecie.

Jest laureatem wielu nagród naukowych – m.in. trzykrotnie otrzymał Nagrodę Ministra Edukacji i Szkolnictwa Wyższego, trzykrotnie Nagrodę Rektora Uniwersytetu Gdańskiego (za najlepszą publikację) oraz Nagrodę Naukową Prezydenta Miasta Sopot, którego jest długoletnim mieszkańcem. Zdobył kilka grantów Komitetu Badań Naukowych, Ministerstwa Edukacji i Szkolnictwa Wyższego oraz Narodowego Centrum Nauki (w tym grantu Maestro w 2013), a także programu TEAM Fundacji na rzecz Nauki Polskiej (w roku 2009). Oceniał granty Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych (ERC) i recenzował artykuły w czasopismach naukowych z obszaru biologii molekularnej.

Prof. Krzysztof Liberek jest promotorem 17 obronionych prac doktorskich; czterech jego uczniów otrzymało stypendium START Fundacji na rzecz dla Nauki Polskiej, a dwóch – Nagrodę Prezesa Rady Ministrów za najlepszą pracę doktorską.

TEGOROCZNI LAUREACI NAGRÓD FNP

Nagrody Fundacji na rzecz Nauki Polskiej zostały przyznane po raz 32. Obok prof. Krzysztofa Liberka w 2023 r. laureatami zostali również prof. Rafał Latała, prof. Maria Lewicka i prof. Marcin Stępień. Wyróżnienia są przyznawane za szczególne osiągnięcia i odkrycia naukowe, które przesuwają granice poznania i otwierają nowe perspektywy poznawcze, wnoszą wybitny wkład w postęp cywilizacyjny i kulturowy naszego kraju oraz zapewniają Polsce znaczące miejsce w podejmowaniu najbardziej ambitnych wyzwań współczesnego świata. Wysokość nagrody wynosi 200 tys. zł.

Nauka w Polsce

kol/ bar/