Warszawa, dnia 7

Bogdan Lesyng
Wydział Fizyki, Uniwersytet Warszawski
oraz
Pracownia Bioinformatyki,
Instytut Medycyny Doświadczalnej i Klinicznej PAN
Warszawa
Warszawa, dnia 12.05.2012r.
Recenzja
rozprawy habilitacyjnej zatytułowanej
“Graphical and nume rical representations of DNA sequences:
statistical aspects of similarity”
oraz całości dorobku naukowego i edukacyjnego
dr Doroty Bielińskiej-Wąż
W ciągu ostatnich dwóch dekad obserwuje się bardzo intensywny rozwój nauk o
charakterze interdyscyplinarnym wykorzystujących metodologię badawczą nauk fizycznych,
informacyjnych i obliczeniowych. W szczególności niektóre teorie oraz metodologia nauk
fizycznych znajdują istotne, praktyczne zastosowania w bioinformatyce i biologii systemów.
Ponieważ otaczającą nas rzeczywistość poznajemy poprzez tworzenie formalnych modeli
oraz ich eksperymentalną weryfikację, co jest podstawową strategią nauk fizycznych, z
metodologicznego punktu widzenia nie ma istotnego znaczenia czy badamy materię
nieożywioną czy ożywioną. Istotą problemu jest złożoność i logiczna spójność tworzonych
modeli oraz praktyczna możliwość ich eksperymentalnej weryfikacji, jak również ich
predykcyjnych możliwości.
Rozprawa habilitacyjna dr Doroty Bielińskiej-Wąż lokalizuje się w tym obszarze
tematycznym. Stanowi ją 62-stronicowa praca o charakterze przeglądowym Graphical and
numerical representations of DNA sequences: statistical aspects of similarity, opublikowana
w J. Math. Chem, 49 (2011) 2345-2407. Praca oprócz ogólnego przeglądu tematyki zawartej
w tytule odnosi się bardziej szczegółowo do wcześniejszych badań wyników badań Autorki
opublikowanych w latach 2006-2010, w dobrych czasopismach (niektóre prace są
współautorskie): Eur. Phys. J, B50 (2006) 333-338, Chem. Phys. Lett., 442 (2007) 149-144,
Chem. Phys. Lett. 443 (2007) 408-413, Chem. Phys. Lett. 445 (2007) 68-73, J. Math. Chem.,
42 (2007) 1003-1013, J. Math. Chem. 43 (2008) 1560-1572, J. Math. Chem. 43 (2008) 1560-
1
1572, J. Math. Chem. 47 (2010) 41-51, J. Theoret. Biol., 266 (2010) 667-674, przy czym dwie
ostatnie prace zatytułowane ”Four-Compont Spectral Representation of DNA Sequences,”
and ”Classification Studies Based on a Spectral Representation of DNA”, zawierają znaczący
wkład intelektualny do prezentowanej w rozprawie habilitacyjnej tematyki. Pierwsza z tych
prac jest samodzielna, w drugiej Autorka rozprawy jest pierwszym autorem.
Praca będąca przedmiotem oceny jest bez wątpienia interesująca, zawiera krytyczny i
obszerny przegląd ostatnich osiągnięć naukowych w dziedzinie reprezentacji graficznej i
numerycznej oraz porównań sekwencji DNA, jak również zawiera propozycje bardziej
precyzyjnych reprezentacji oraz procedur porównywania sekwencji DNA, bazujący m.in. na
osiągnięciach Autorki. Nie ulega wątpliwości, że całość pracy zawiera oryginalne osiągnięcia
naukowe i popularyzacyjne dr Doroty Bielińskiej-Wąż.
W szczególności na uwagę zasługuje koncepcja konstrukcji wielokomponentowych miar
podobieństwa. Koncentrowanie się na jednej mierze podobieństwa oznacza uśrednienie po
innych miarach, w innych wymiarach. Wprowadzona przez Autorkę graficzna czterokomponentowa spektralna reprezentacja sekwencji DNA/RNA, odpowiednio dla zasad A, G,
T/U, C przypomina widma molekularne i jest bardzo oryginalna. Pomysł takiej reprezentacji
wziął się z wcześniejszych doświadczeń Autorki i współpracujących z nią badaczy
dotyczących formalnego opisu i interpretacji molekularnych widm.
W rozprawie Autorka proponuje wzbogacić informację pochodząca z metod nakrywania.
Rozważa rozkłady nakrywania i proponuje deskryptory związane z tymi rozkładami.
Analizuje m.in. macierze podobieństwa dla genu -globiny dla różnych gatunków, pokazując
jak
stworzone
nowe
metodologie
pozwalają
na
dokładniejsze
tworzenie
relacji
filogenetycznych.
Generalizując, każdy deskryptor może być teoretycznie związany z innymi funkcjami
biologicznymi. Ten obszar wymaga wszakże dalszych, szczegółowych badań, które jak
jestem przekonany będą się rozwijać. Z tego punktu widzenia, zarówno tematyka jak i
rozprawa dr Doroty Bielińskiej-Wąż jest ważna i nowatorska.
Pewien niedosyt budzi fakt, że Autorka nie wspomina w ogóle o analizach i
porównywaniu struktur. Co prawda koncentruje się przede wszystkim na sekwencjach DNA.
Ostatnio, eksplodującym obszarem badań jest wszakże analiza sekwencji RNA i związana z
nią optymalizacja procedur zwijania struktur RNA, również tzw. „śmieciowego RNA”. O
funkcjonalności drzew filogenetycznych decydują ostatecznie struktury a nie sekwencje sekwencje charakteryzują się ze strukturalnego i funkcjonalnego punktu widzenia dużym
stopniem degeneracji (typowo, wiele sekwencji prowadzi do podobnych struktur).
2
Dr Dorota Bielińska-Wąż jest w sumie autorką lub współautorką 51 prac - przed
doktoratem 10 publikacji (w tym 6 z Listy Filadelfijskiej), po doktoracie 41 (w tym 25 z Listy
Filadelfijskiej). Prace stworzone po doktoracie cytowane były 224 razy a sumaryczny impact
factor czasopism dla artykułów opublikowanych po doktoracie wynosi 46.8.
Całkowity
indeks Hirscha Autorki wynosi 10.
Jestem przekonany, że cytowania prac Autorki i jej współpracowników bardzo by wzrosły,
gdyby uruchomiła serwer wykonujący lub poprawiający konwencjonalną analizę sekwencji
kwasów
nukleinowych
z
wykorzystaniem
rozwiniętych
przez
Autorkę
i
jej
współpracowników prac. Poziom abstrakcji opublikowanych przez Autorkę prac przekracza
na ogół możliwości dokładnego ich zrozumienia przez typowego molekularnego biologia, a
grupa specjalistów z dobrym teoretycznym background’em, zajmujących się tą tematyką,
którzy byliby w stanie samodzielnie zakodować i wykorzystać dyskutowane w
przedstawionej rozprawie metody jest dość ograniczona.
Autorka habilitacji w latach 1999-2000 była na rocznym stypendium Fundacji
Humboldta w Max-Planck Institut fuer Astrophyisk w Garching, odbyła krótkie staże w
Department of Chemistry, University of Alberta, w Interdisciplinary Centre for Molecular
Materials, Friedrich-Alexander Universitaet, Erlangen, była też stypendystką Fundacji
Fulbrighta w Department of Bioengineering, University of California at San Diego, jak
również brała aktywny udział w wielu międzynarodowych konferencjach.
Dr Dorota Bielińska-Wąż posiada duże doświadczenie dydaktyczne: prowadziła
zajęcia z fizyki współczesnej, matematyki z elementami statystyki, mechaniki kwantowej I i
II, statystyki i rachunku prawdopodobieństwa, matematycznych metod fizyki, algebry,
pracowni komputerowej oraz na eksperymentalnych pracowniach fizycznych. Zaangażowana
była również w popularyzacje nauki (m.in. w 1998 roku była koordynatorem promocji
edukacyjnej Wydziału Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej w Toruniu).
Dr Bielińska-Wąż jest też członkiem Kolegium Redakcyjnego czasopisma MATCH
Communications in Mathematical and in Computer Chemistry. Współpracuje z szeregiem
dobrych zagranicznych instytucji naukowych.
3