Tytuł pracy i skrócony opis podstawowych zagadnień dotyczących pracy doktorskiej:

Modelowanie postranslacyjnie zmodyfikowanych aminokwasów ważnych w nanobiotechnologii i medycynie.

W ramach doktoratu zajmuję się szeroko rozumianą inżynierią komputerową. Badam cząsteczki ważne dla zdrowia i mające potencjalne znaczenie gospodarcze. Należą do nich słabo poznane „niestandardowe aminokwasy”, np. hydroksyproliny, utlenione formy cystein, selenocysteina, ALADAN, itd. Wykorzystuję zaawansowane metody komputerowe: dynamikę molekularną (MD) oraz obliczenia kwantowo-chemiczne. Badania prowadzone w ramach doktoratu należą do nowoczesnej, interdyscyplinarnej dziedziny bioinformatyki (biologia, chemia, fizyka i informatyka). Wspomagane komputerowo prace inżynierskie są ważnym elementem w identyfikacji związków chemicznych, wytwarzaniu materiałów, produkcji żywności, medycynie, kryminologii, bio– i nano– technologii oraz w genetyce. Zajmuję się rozwojem nowych metod badawczych (m. in. metody SAC-CI), analizą widm cząsteczek w podczerwieni (IR) i mikroskopii sił atomowych dla pojedynczych molekuł. Badania moje wiążą się z ulepszaniem fotoaktywnych enzymów biotechnologicznych, takich jak hydrataza nitrylowa, oraz odkrywaniem szlaków sygnałowych w komórce. Badam mechanizmy podstawowych reakcji biotechnologicznych – np. hydratacji nitryli. Ważnym celem mojej pracy jest rozwój nowych pól siłowych dla nienaturalnych aminokwasów. Otworzy to nowe możliwości badawcze, takie jak poznanie niezbadanych dotąd funkcjonalnie ważnych składników organizmów żywych, czy układów ze sztucznymi fluoroforami. W ramach pracy doktorskiej wprowadzam nowe technologie informatyczne w masywnie równoległych obliczeniach, wykorzystanie dużych baz danych bioinformatycznych oraz języków typu PERL. Obecnie jestem na etapie wdrażania procesorów graficznych do wysokowydajnych obliczeń i symulacji oraz implementacji innowacyjnej technologii CUDA na w/w sprzęcie. Swoją prace doktorską wykonuje w grupie Teoretycznej Biofizyki Molekularnej na Wydziale Fizyki UMK, która współpracuje ze znanymi naukowcami ze Szwajcarii, Japonii, USA.

Opis korzyści, jakie wynikać będą dla Województwa Kujawsko-Pomorskiego z pracy doktorskiej oraz wdrożenia jej wyników:

Celem nadrzędnym Strategii Rozwoju Woj. Kuj.-Pom. (SRWKP) jest: „poprawa konkurencyjności regionu i podniesienie poziomu życia mieszkańców…”. Istnieje niezaprzeczalny związek między problematyką pracy doktorskiej a tym celem. Wynika to z interdyscyplinarności moich badań oraz zastosowania innowacyjnych technologii. Moje odkrycia, tj. poznanie właściwości „nienaturalnych” aminokwasów, można będzie wykorzystać w gospodarce, co wpłynie na podniesienie poziomu życia. Realizowana praca doktorska wypełnia założenia działań 1.1 „Kreowanie warunków przedsiębiorczości i upowszechniania innowacji” oraz 1.2 „Wzmacnianie konkurencyjności regionalnej gospodarki rolnej”. W efekcie moich badań powstanie opis nieznanych wcześniej form aminokwasów występujących w organizmach żywych, powstaną nowe narzędzia informatyczne, ulepszona będzie technika prowadzenia symulacji komputerowych, wzrośnie nasza wiedza bioinformatyczna. Przyczyni się to do wzrostu potencjału jednostek badawczo-rozwojowych firm, zwłaszcza związanych z biotechnologią i obliczeniami. Zwiększy się innowacyjność przedsiębiorstw, co wpłynie również na ich konkurencyjność. Zdobyta przeze mnie wiedza oraz doświadczenie posłuży do utworzenia firmy szkoleniowo – konsultingowej. Firma pomoże upowszechniać i wdrażać innowacje technologiczne. Prace moje mają również bezpośrednie powiązanie z działaniem 3.1 SRWKP. „Budowa społeczeństwa opartego na wiedzy”. Bioinformatyka ma szanse stać się specjalnością naukową regionu, zwłaszcza po planowanym utworzeniu Interdyscyplinarnego Centrum Nowych Technologii, co pomoże zintensyfikować działania proinwestycyjne w województwie. Stąd istnieje potrzeba kształcenia specjalistów w tej dziedzinie. W X 2008 podjęto oficjalną decyzję o uruchomieniu tej specjalności na UMK. Głównym celem strategicznym RIS jest: „Kujawsko-Pomorskie regionem wysokiej innowacyjności gospodarki”. Moja praca doktorska idealnie wpisuje się w sformułowane priorytety rozwoju: 1.3. „Wspieranie innowacyjności w ważnych gospodarczo obszarach produkcji, takich jak biotechnologia, teleinformatyka …” Dla zastosowań biotechnologicznych moje badania mogą przyczynić się do wytworzenia nowych enzymów. Jest to bardzo silny aspekt praktyczny. Ważne jest również wykorzystanie wysokowydajnych obliczeń. Technologia ta dla takich firm jak „Geofizyka” wprowadza nową jakość do przedsiębiorstwa – tanie procesory graficzne mogą dać znaczne oszczędności w wydatkach na bazę komputerową. Daje także nowe możliwości w diagnostyce medycznej. W telekomunikacji rozwiązanie to znacząco wpłynęłoby na szybkość przetwarzania informacji dzięki utworzeniu wysokowydajnych serwisów sieciowych. Jest to szansa do rozwoju e-biznesu. 1.5. „Sprawny system przyciągania inwestorów z sektora high-tech.” Z bioinformatyką wiąże się posiadający ogromny kapitał rynek farmaceutyczny. Odkrycia w tej dziedzinie mają szanse przyciągnąć inwestorów zagranicznych. Zainteresowanie tym rynkiem wyraziły Hewlett-Packard, Hitachi, IBM, Oracle, Sun. Wiele mniejszych firm jest nastawionych na ten rynek, m.in. bioinformatyczna firma outsourcing’owa Lion Bioscience (współpraca z Bayer AG). Moje badania i wiedza może zachęcić te firmy do zakładania swoich filii w naszym regionie. 2.1. „Jednostki naukowo-badawcze realizatorem oczekiwań przedsiębiorstw oraz kreatorem nowych produktów.” W ramach doktoratu staram się poznać alternatywne produkty enzymów biotechnologicznych stosowanych w praktyce. Daje to możliwość np. syntezy biologicznych stereospecyficznych substratów leków. Inną możliwością zastosowania jest testowanie jakości żywności oraz produktów ekologicznych pod kątem modyfikacji genetycznych. 3.3. „Proinnowacyjny system edukacji”. Wiedza związana z moim doktoratem jest proinnowacyjna. Wprowadzam do praktyki nowe rozwiązania inżynierii komputerowej nie stosowane dotąd w Polsce, a mające znaczenie w przyszłej gospodarce. Wiedzę swoją planuję przekazywać w postaci szkoleń i doradztwa dla firm i instytucji a także osób prywatnych.