Nasze zainteresowania badawcze skupiają się na modyfikacjach posttranslacyjnych białek i peptydów, do jakich dochodzi podczas rozwoju chorób o podłożu infekcyjnym, zapalnym czy cywilizacyjnym.
Podstawą naszych badań jest zjawisko powstawania modyfikacji posttranslacyjnych, które wpływają na strukturę i funkcje biologiczne białek i peptydów. Ich priorytetem wykazanie znaczenia biologicznego takich modyfikacji i osadzenie ich w kontekście patofizjologicznym, opisując nowe mechanizmy powstawania chorób oraz identyfikując nowe cele potencjalnych terapii. Badania naszej grupy mają charakter nauk podstawowych, jednak zawsze istotne jest dla nas znaczenie fizjologiczne opisywanych zjawisk oraz przyszłe zastosowania w medycynie translacyjnej.
Nasze zainteresowania badawcze skupiają się wokół tematów takich jak:
- Proteazy ludzkie w regulacji funkcji komórek
Badania oparte są na analizie wpływu ludzkich enzymów proteolitycznych – kallikrein i metalloproteaz na funkcjonowanie komórek i tkanek, rozwój i przebieg reakcji zapalnej oraz infekcji bakteryjnych. Skupiamy się na tkance nabłonkowej, która stanowi podstawową i prawdopodobnie najistotniejszą, barierę obrony organizmu przed wpływem potencjalnie szkodliwych czynników zewnętrznych. Nasze analizy dotyczą molekularnych mechanizmów uczestnictwa proteaz i przeprowadzających modyfikacje potranslacyjne enzymów w przebiegu procesów takich jak infekcje, gojenie ran, czy patogenezie i rozwoju przewlekłych stanów zapalnych i otyłości.
- Proteazy i czynniki wirulencji bakterii
Naszym głównym celem badawczym jest identyfikacja czynników wirulencji bakterii chorób przyzębia i mechanizmów ich aktywacji. Obecnie badania skupiają się na opisaniu roli aktywacji ludzkich proteaz z rodziny MMP podczas zachłystowego zapalenia płuc. Obecnie przygotowywany jest projekt badawczy, który analizować będzie szczegóły tej aktywacji. Liczymy, że badania te pozwolą na opisanie nowego mechanizmu degradacji tkanki podczas bakteryjnego zapalenia płuc i pozwolą na zaproponowanie nowych strategii terapeutycznych. Badania są realizowane przy szerokiej współpracy z prof. dr hab. Jan Potempą, z sąsiedniego Wydziału Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii UJ.
- Modyfikacje posttranslacyjne w chorobach o podłożu zapalnym
Prowadzimy badania funkcji peptydów i białek zmodyfikowanych w wyniku reakcji zapalnej towarzyszącej chorobom takim jak reumatoidalne zapalenie stawów, paradontoza, zachłystowe zapalenie płuc czy zespół Sjögrena. Cele badawcze koncentrują się na opisie wpływu cytrulinacji i karbamylacji na działanie mechanizmów ludzkiego układu odporności, obejmujących peptydy antybakteryjne, kaskady proteolityczne, przeciwciała czy składniki macierzy zewnątrzkomórkowej, w kontekście rozwoju stanów patologicznych. Oprócz badań o charakterze podstawowym, zainteresowania grupy obejmują również analizę i identyfikację wczesnych biomarkerów chorób, które umożliwią ich wykrycie na etapie przedklinicznym. W ramach tych badań obecnie realizowany jest grant GRIEG, finansowany w ramach międzynarodowej inicjatywy NORWAY GRANTS. Naszym głównym partnerem norweskim jest dr hab. Piotr Mydel, który kieruje badaniami na Uniwersytecie Bergen w Norwegii.
Jako całość, grupa badawcza posiada szerokie doświadczenie w technikach ekspresji i oczyszczania rekombinantowych natywnych ludzkich oraz bakteryjnych białek, charakterystyki ich właściwości biochemicznych, identyfikacji modyfikacji potranslacyjnych, a także ich wpływu na funkcje biologiczne. Podstawę wyposażenia laboratorium stanowi kilka systemów chromatograficznych do pracy w warunkach FPLC i HPLC oraz aparaty do termoforezy MST - Monolith NT.115 i MonolithNT.FreeLabel.
Nasze prace badawcze prowadzimy przy współpracy grup lokalnych z Wydziału Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii, Politechniki Krakowskiej, innych ośrodków polskich (Politechnika Wrocławska, Uniwersytet Gdański) oraz szeregu partnerów zagranicznych, akademickich (Brema, Barcelona, Aarhus, Brno, Bergen i wiele innych) oraz wdrożeniowych (Politechnika Krakowska, Wellnanopharm), tworząc prawdziwie multidyscyplinarną, międzynarodową i ambitną grupę badawczą, zdolną do podjęcia zaawansowanych projektów badawczych.
SONATA BIS: "Obróbka i posttranslacyjne modyfikacje ghreliny - peptydu modyfikującego apetyt, jako mechanizm łączący przewlekły stan zapalny, chroniczne infekcje bakteryjne i rozwój otyłości"
GRIEG: „Nowe mechanizmy regulacji aktywności PAD. Specyficzność substratowa i aktywacja deiminaz peptydyloargininy w kontekście reumatoidalnego zapalenia stawów“
Wellnanopharm: Weryfikacja mechanizmu działania substancji aktywnej - przeprowadzenie prac B+R potwierdzających wpływ badanej substancji aktywnej na łagodzenie objawów łuszczycy ; 2020-2022
Politechnika Krakowska: Weryfikacja mechanizmu działania substancji aktywnej na reakcję zapalną w modelach in vitro; 2019-2020
dr Tomasz Kantyka
więcej o dr Tomasz Kantykadr Ewa Bielecka
dr Anna Maksylewicz
dr Łukasz Pijanowski
dr Grzegorz Bereta, PhD
1: Miastkowska M, Kantyka T, Bielecka E, Kałucka U, Kamińska M, Kucharska M, Kilanowicz A, Cudzik D, Cudzik K. Enhanced Biological Activity of a Novel Preparation of Lavandula angustifolia Essential Oil. Molecules. 2021 Apr 23;26(9):2458. doi: 10.3390/molecules26092458. PMID: 33922508; PMCID: PMC8122903.
2: Milewska A, Falkowski K, Kulczycka M, Bielecka E, Naskalska A, Mak P, Lesner A, Ochman M, Urlik M, Diamandis E, Prassas I, Potempa J, Kantyka T, Pyrc K. Kallikrein 13 serves as a priming protease during infection by the human coronavirus HKU1. Sci Signal. 2020 Nov 24;13(659):eaba9902. doi: 10.1126/scisignal.aba9902. PMID: 33234691; PMCID: PMC7857416.
3: Sochalska M, Stańczyk MB, Użarowska M, Zubrzycka N, Kirschnek S, Grabiec AM, Kantyka T, Potempa J. Application of the In Vitro HoxB8 Model System to Characterize the Contributions of Neutrophil-LPS Interaction to Periodontal Disease. Pathogens. 2020 Jul 1;9(7):530. doi: 10.3390/pathogens9070530. PMID: 32630208; PMCID: PMC7399906.
4: Falkowski K, Bielecka E, Thøgersen IB, Bocheńska O, Płaza K, Kalińska M, Sąsiadek L, Magoch M, Pęcak A, Wiśniewska M, Gruba N, Wysocka M, Wojtysiak A, Brzezińska-Bodal M, Sychowska K, Pejkovska A, Rehders M, Butler G, Overall CM, Brix K, Dubin G, Lesner A, Kozik A, Enghild JJ, Potempa J, Kantyka T. Kallikrein-Related Peptidase 14 Activates Zymogens of Membrane Type Matrix Metalloproteinases (MT-MMPs)-A CleavEx Based Analysis. Int J Mol Sci. 2020 Jun 19;21(12):4383. doi: 10.3390/ijms21124383. PMID: 32575583; PMCID: PMC7352328.
5: Jonsson MK, Kantyka T, Falkowski K, Aliko A, Aga AB, Lillegraven S, Sexton J, Fevang BT, Mydel P, Haavardsholm EA. Peptidylarginine deiminase 4 (PAD4) activity in early rheumatoid arthritis. Scand J Rheumatol. 2020 Mar;49(2):87-95. doi: 10.1080/03009742.2019.1641216. Epub 2019 Sep 23. PMID: 31544586.
6: Kamińska M, Aliko A, Hellvard A, Bielecka E, Binder V, Marczyk A, Potempa J, Delaleu N, Kantyka T, Mydel P. Effects of statins on multispecies oral biofilm identify simvastatin as a drug candidate targeting Porphyromonas gingivalis. J Periodontol. 2019 Jun;90(6):637-646. doi: 10.1002/JPER.18-0179. Epub 2018 Dec 26. PMID: 30506795; PMCID: PMC6545270.
7: Aliko A, Kamińska M, Falkowski K, Bielecka E, Benedyk-Machaczka M, Malicki S, Kozieł J, Wong A, Bryzek D, Kantyka T, Mydel P. Discovery of Novel Potential Reversible Peptidyl Arginine Deiminase Inhibitor. Int J Mol Sci. 2019 May 2;20(9):2174. doi: 10.3390/ijms20092174. PMID: 31052493; PMCID: PMC6539144.
8: Gruba N, Bielecka E, Wysocka M, Wojtysiak A, Brzezińska-Bodal M, Sychowska K, Kalińska M, Magoch M, Pęcak A, Falkowski K, Wiśniewska M, Sąsiadek L, Płaza K, Kroll E, Pejkovska A, Rehders M, Brix K, Dubin G, Kantyka T, Potempa J, Lesner A. Development of Chemical Tools to Monitor Human Kallikrein 13 (KLK13) Activity. Int J Mol Sci. 2019 Mar 28;20(7):1557. doi: 10.3390/ijms20071557. PMID: 30925705; PMCID: PMC6479877.
9: Jentsch HFR, Arnold N, Richter V, Deschner J, Kantyka T, Eick S. Salivary, gingival crevicular fluid and serum levels of ghrelin and chemerin in patients with periodontitis and overweight. J Periodontal Res. 2017 Dec;52(6):1050-1057. doi: 10.1111/jre.12476. Epub 2017 Jun 20. PMID: 28631313.
10: Plaza K, Kalinska M, Bochenska O, Meyer-Hoffert U, Wu Z, Fischer J, Falkowski K, Sasiadek L, Bielecka E, Potempa B, Kozik A, Potempa J, Kantyka T. Gingipains of Porphyromonas gingivalis Affect the Stability and Function of Serine Protease Inhibitor of Kazal-type 6 (SPINK6), a Tissue Inhibitor of Human Kallikreins. J Biol Chem. 2016 Sep 2;291(36):18753-64. doi: 10.1074/jbc.M116.722942. Epub 2016 Jun 27. PMID: 27354280; PMCID: PMC5009250.
11: Laugisch O, Wong A, Sroka A, Kantyka T, Koziel J, Neuhaus K, Sculean A, Venables PJ, Potempa J, Möller B, Eick S. Citrullination in the periodontium--a possible link between periodontitis and rheumatoid arthritis. Clin Oral Investig. 2016 May;20(4):675-83. doi: 10.1007/s00784-015-1556-7. Epub 2015 Aug 13. PMID: 26264638; PMCID: PMC5146953.
12: Kalinska M, Meyer-Hoffert U, Kantyka T, Potempa J. Kallikreins - The melting pot of activity and function. Biochimie. 2016 Mar;122:270-82. doi: 10.1016/j.biochi.2015.09.023. Epub 2015 Sep 25. PMID: 26408415; PMCID: PMC4747678.
13: Goulas T, Mizgalska D, Garcia-Ferrer I, Kantyka T, Guevara T, Szmigielski B, Sroka A, Millán C, Usón I, Veillard F, Potempa B, Mydel P, Solà M, Potempa J, Gomis-Rüth FX. Structure and mechanism of a bacterial host-protein citrullinating virulence factor, Porphyromonas gingivalis peptidylarginine deiminase. Sci Rep. 2015 Jul 1;5:11969. doi: 10.1038/srep11969. PMID: 26132828; PMCID: PMC4487231.
14: Bielecka E, Scavenius C, Kantyka T, Jusko M, Mizgalska D, Szmigielski B, Potempa B, Enghild JJ, Prossnitz ER, Blom AM, Potempa J. Peptidyl arginine deiminase from Porphyromonas gingivalis abolishes anaphylatoxin C5a activity. J Biol Chem. 2014 Nov 21;289(47):32481-7. doi: 10.1074/jbc.C114.617142. Epub 2014 Oct 16. PMID: 25324545; PMCID: PMC4239603.
15: Eick S, Puklo M, Adamowicz K, Kantyka T, Hiemstra P, Stennicke H, Guentsch A, Schacher B, Eickholz P, Potempa J. Lack of cathelicidin processing in Papillon-Lefèvre syndrome patients reveals essential role of LL-37 in periodontal homeostasis. Orphanet J Rare Dis. 2014 Sep 27;9:148. doi: 10.1186/s13023-014-0148-y. PMID: 25260376; PMCID: PMC4181722.
16: Koziel J, Bryzek D, Sroka A, Maresz K, Glowczyk I, Bielecka E, Kantyka T, Pyrć K, Svoboda P, Pohl J, Potempa J. Citrullination alters immunomodulatory function of LL-37 essential for prevention of endotoxin-induced sepsis. J Immunol. 2014 Jun 1;192(11):5363-72. doi: 10.4049/jimmunol.1303062. Epub 2014 Apr 25. PMID: 24771854; PMCID: PMC4036085.
17: Fischer J, Wu Z, Kantyka T, Sperrhacke M, Dimitrieva O, Koblyakova Y, Ahrens K, Graumann N, Baurecht H, Reiss K, Schröder JM, Proksch E, Meyer-Hoffert U. Characterization of Spink6 in mouse skin: the conserved inhibitor of kallikrein- related peptidases is reduced by barrier injury. J Invest Dermatol. 2014 May;134(5):1305-1312. doi: 10.1038/jid.2013.502. Epub 2013 Nov 22. PMID: 24352040.
18: Jusko M, Potempa J, Kantyka T, Bielecka E, Miller HK, Kalinska M, Dubin G, Garred P, Shaw LN, Blom AM. Staphylococcal proteases aid in evasion of the human complement system. J Innate Immun. 2014;6(1):31-46. doi: 10.1159/000351458. Epub 2013 Jul 3. PMID: 23838186; PMCID: PMC3972074.
19: Fröhlich E, Kantyka T, Plaza K, Schmidt KH, Pfister W, Potempa J, Eick S. Benzamidine derivatives inhibit the virulence of Porphyromonas gingivalis. Mol Oral Microbiol. 2013 Jun;28(3):192-203. doi: 10.1111/omi.12015. Epub 2012 Dec 26. PMID: 23279840; PMCID: PMC3620930.
20: Kantyka T, Pyrc K, Gruca M, Smagur J, Plaza K, Guzik K, Zeglen S, Ochman M, Potempa J. Staphylococcus aureus proteases degrade lung surfactant protein A potentially impairing innate immunity of the lung. J Innate Immun. 2013;5(3):251-60. doi: 10.1159/000345417. Epub 2012 Dec 11. PMID: 23235402; PMCID: PMC3787703.
21: Laugisch O, Schacht M, Guentsch A, Kantyka T, Sroka A, Stennicke HR, Pfister W, Sculean A, Potempa J, Eick S. Periodontal pathogens affect the level of protease inhibitors in gingival crevicular fluid. Mol Oral Microbiol. 2012 Feb;27(1):45-56. doi: 10.1111/j.2041-1014.2011.00631.x. Epub 2011 Dec 7. PMID: 22230465; PMCID: PMC3257822.
22: Kalińska M, Kantyka T, Greenbaum DC, Larsen KS, Władyka B, Jabaiah A, Bogyo M, Daugherty PS, Wysocka M, Jaros M, Lesner A, Rolka K, Schaschke N, Stennicke H, Dubin A, Potempa J, Dubin G. Substrate specificity of Staphylococcus aureus cysteine proteases--Staphopains A, B and C. Biochimie. 2012 Feb;94(2):318-27. doi: 10.1016/j.biochi.2011.07.020. Epub 2011 Jul 23. PMID: 21802486.
23: Kulig P, Kantyka T, Zabel BA, Banas M, Chyra A, Stefanska A, Tu H, Allen SJ, Handel TM, Kozik A, Potempa J, Butcher EC, Cichy J. Regulation of chemerin chemoattractant and antibacterial activity by human cysteine cathepsins. J Immunol. 2011 Aug 1;187(3):1403-10. doi: 10.4049/jimmunol.1002352. Epub 2011 Jun 29. PMID: 21715684; PMCID: PMC3140563.
24: Kantyka T, Fischer J, Wu Z, Declercq W, Reiss K, Schröder JM, Meyer-Hoffert U. Inhibition of kallikrein-related peptidases by the serine protease inhibitor of Kazal-type 6. Peptides. 2011 Jun;32(6):1187-92. doi: 10.1016/j.peptides.2011.03.009. Epub 2011 Mar 23. PMID: 21439340.
25: Kantyka T, Plaza K, Koziel J, Florczyk D, Stennicke HR, Thogersen IB, Enghild JJ, Silverman GA, Pak SC, Potempa J. Inhibition of Staphylococcus aureus cysteine proteases by human serpin potentially limits staphylococcal virulence. Biol Chem. 2011 May;392(5):483-9. doi: 10.1515/BC.2011.044. PMID: 21476872; PMCID: PMC4372843.
26: Wladyka B, Kozik AJ, Bukowski M, Rojowska A, Kantyka T, Dubin G, Dubin A. α1-Antichymotrypsin inactivates staphylococcal cysteine protease in cross-class inhibition. Biochimie. 2011 May;93(5):948-53. doi: 10.1016/j.biochi.2011.01.014. Epub 2011 Feb 3. PMID: 21296644.
27: Kantyka T, Potempa J. Human SCCA serpins inhibit staphylococcal cysteine proteases by forming classic "serpin-like" covalent complexes. Methods Enzymol. 2011;499:331-45. doi: 10.1016/B978-0-12-386471-0.00016-X. PMID: 21683261.
28: Kantyka T, Shaw LN, Potempa J. Papain-like proteases of Staphylococcus aureus. Adv Exp Med Biol. 2011;712:1-14. doi: 10.1007/978-1-4419-8414-2_1. PMID: 21660655.
29: Kantyka T, Rawlings ND, Potempa J. Prokaryote-derived protein inhibitors of peptidases: A sketchy occurrence and mostly unknown function. Biochimie. 2010 Nov;92(11):1644-56. doi: 10.1016/j.biochi.2010.06.004. Epub 2010 Jun 14. PMID: 20558234; PMCID: PMC2952067.
30: Meyer-Hoffert U, Wu Z, Kantyka T, Fischer J, Latendorf T, Hansmann B, Bartels J, He Y, Gläser R, Schröder JM. Isolation of SPINK6 in human skin: selective inhibitor of kallikrein-related peptidases. J Biol Chem. 2010 Oct 15;285(42):32174-81. doi: 10.1074/jbc.M109.091850. Epub 2010 Jul 28. PMID: 20667819; PMCID: PMC2952218.
31: Karim AY, Kulczycka M, Kantyka T, Dubin G, Jabaiah A, Daugherty PS, Thogersen IB, Enghild JJ, Nguyen KA, Potempa J. A novel matrix metalloprotease- like enzyme (karilysin) of the periodontal pathogen Tannerella forsythia ATCC 43037. Biol Chem. 2010 Jan;391(1):105-17. doi: 10.1515/BC.2010.009. PMID: 19919176; PMCID: PMC2884989.
32: Kantyka T, Latendorf T, Wiedow O, Bartels J, Gläser R, Dubin G, Schröder JM, Potempa J, Meyer-Hoffert U. Elafin is specifically inactivated by RgpB from Porphyromonas gingivalis by distinct proteolytic cleavage. Biol Chem. 2009 Dec;390(12):1313-20. doi: 10.1515/BC.2009.136. PMID: 19747076; PMCID: PMC2795110.
33: Smagur J, Guzik K, Bzowska M, Kuzak M, Zarebski M, Kantyka T, Walski M, Gajkowska B, Potempa J. Staphylococcal cysteine protease staphopain B (SspB) induces rapid engulfment of human neutrophils and monocytes by macrophages. Biol Chem. 2009 Apr;390(4):361-71. doi: 10.1515/BC.2009.042. PMID: 19284294.
34: Potempa M, Potempa J, Kantyka T, Nguyen KA, Wawrzonek K, Manandhar SP, Popadiak K, Riesbeck K, Eick S, Blom AM. Interpain A, a cysteine proteinase from Prevotella intermedia, inhibits complement by degrading complement factor C3. PLoS Pathog. 2009 Feb;5(2):e1000316. doi: 10.1371/journal.ppat.1000316. Epub 2009 Feb 27. Erratum in: PLoS Pathog. 2009 Mar;5(3). doi: 10.1371/annotation/e82f810e-738a-47e5-9295-5a0cc9a0dc6c. PMID: 19247445; PMCID: PMC2642729.
35: Dubin G, Stec-Niemczyk J, Kisielewska M, Pustelny K, Popowicz GM, Bista M, Kantyka T, Boulware KT, Stennicke HR, Czarna A, Phopaisarn M, Daugherty PS, Thøgersen IB, Enghild JJ, Thornberry N, Dubin A, Potempa J. Enzymatic activity of the Staphylococcus aureus SplB serine protease is induced by substrates containing the sequence Trp-Glu-Leu-Gln. J Mol Biol. 2008 May 30;379(2):343-56. doi: 10.1016/j.jmb.2008.03.059. Epub 2008 Apr 3. PMID: 18448121.
36: Mallorquí-Fernández N, Manandhar SP, Mallorquí-Fernández G, Usón I, Wawrzonek K, Kantyka T, Solà M, Thøgersen IB, Enghild JJ, Potempa J, Gomis-Rüth FX. A new autocatalytic activation mechanism for cysteine proteases revealed by Prevotella intermedia interpain A. J Biol Chem. 2008 Feb 1;283(5):2871-82. doi: 10.1074/jbc.M708481200. Epub 2007 Nov 9. PMID: 17993455; PMCID: PMC2772895.