Питер Г. Шульц

Питер Г. Шульц
Рожденный	( 1956-06-23 ) 23 июня 1956 г. Цинциннати, Огайо
Альма-матер	Калтех
Известный	Химическая биология
Награды	Премия ACS в области чистой химии (1990) Премия Вольфа (1994)
Научная карьера
Поля	Химия
Учреждения	Исследовательский институт Скриппса ,
Докторантура	Питер Дерван
Другие научные консультанты	Кристофер Уолш
Известные студенты	Дэвид Лю Сара Черри Натаниэль Грей Кеван М Шокат Вирджиния Корниш Элис Ю. Тинг Ён-Тэ Чанг

Питер Г. Шульц (родился 23 июня 1956 г.) - американский химик. Он является генеральным директором и профессором химии Исследовательского института Скриппса . основатель и бывший директор GNF , и директор-основатель Калифорнийского института биомедицинских исследований (Калибр), основанного в 2012 году. В августе 2014 года журнал Nature Biotechnology назвал Шульца лучшим исследователем трансляционного исследования в 2013 году.

Академическая карьера

Шульц получил степень бакалавра в Калифорнийском технологическом институте в 1979 году и продолжил там работу над докторской степенью (в 1984 году) у Питера Дервана . Его диссертационная работа была посвящена получению и характеристике 1,1-диазенов, а также созданию молекул, селективных по последовательности полипирролов, связывающих/расщепляющих ДНК. Затем он провел год в Массачусетском технологическом институте с Кристофером Уолшем, прежде чем поступить на химический факультет Калифорнийского университета в Беркли . Он стал главным исследователем Национальной лаборатории Лоуренса Беркли в 1985 году и исследователем Медицинского института Говарда Хьюза в 1994 году. В 1999 году Шульц перешел в Научно-исследовательский институт Скриппса , а также стал директором-основателем Института геномики Исследовательского фонда Novartis (GNF), который был инициирован исключительно как центр геномных исследований Novartis, но за время пребывания Шульца в должности он расширился и включил в себя важный препарат. усилия по открытию и более чем втрое увеличили количество предполагаемых сотрудников (в настоящее время более 500 человек). В марте 2010 года он покинул GNF, чтобы вернуться в некоммерческий сектор, и в марте 2012 года основал Калифорнийский институт биомедицинских исследований (Калибр). Он подготовил более 300 аспирантов и докторантов, многие из которых работают на факультетах крупных исследовательских университетов.

Исследования

химия и

Большая часть работы Шульца состоит в поиске способов одновременного проведения множества аналогичных экспериментов с множеством различных соединений. Он является одним из ведущих пионеров в области комбинаторной химии , проверяемых молекулярных библиотек и «высокопроизводительной» химии. Его интересы чрезвычайно широки, с приложениями в таких разнообразных областях, как каталитические механизмы, специализация клеток и другие сложные биологические процессы (обычно изучаемые биологами, а не химиками), базовая фотохимия, биофизические исследования всех мастей от ЯМР до ​​позитронной эмиссии. и твердотельное материаловедение.

В начале своей карьеры Шульц показал, что естественное молекулярное разнообразие иммунной системы можно направить на выработку каталитических антител . Этот метод позволил в последующем разработать множество новых селективных ферментоподобных катализаторов для реакций, начиная от реакций переноса ацила и окислительно-восстановительных реакций до перициклических реакций и реакций металлирования. Хотя их каталитическая активность редко бывает настолько сильной, чтобы иметь практическое применение, каталитические антитела предоставили важные новые знания в нашем понимании биокатализа, структурной пластичности белков, эволюции биохимических функций и самой иммунной системы.

Затем Шульц применил молекулярное разнообразие – стратегию создания большого сообщества различных молекул, а также метод вылова и идентификации тех, которые делают то, что вы хотите – к ряду проблем в химии, биологии и материаловедении. Вместе с Ричардом Лернером он был одним из важнейших игроков в разработке библиотек фагового дисплея и чипов поверхностных библиотек . Для высокопроизводительных биоанализов, требующих легкорастворимых тестовых соединений, он использует микророботизированные системы манипулирования жидкостью, адаптированные для планшетов с клеточными культурами на 1536 микролунок, чтобы отдельно обрабатывать очень маленькие колонии клеток с большим количеством (сотни тысяч) различных соединений.

Используя эти различные высокопроизводительные и комбинаторные экспериментальные подходы, Шульц идентифицировал материалы с новыми оптическими, электронными и каталитическими свойствами; а также белки и небольшие молекулы, которые контролируют важные биологические процессы, такие как старение, рак, аутоиммунитет, а также дифференцировку и деспециализацию стволовых клеток обратно к плюрипотентности.

Ненатуральные аминокислоты

Шульц впервые разработал метод добавления новых строительных блоков , помимо обычных двадцати аминокислот , к генетическим кодам прокариотических и эукариотических организмов. Это достигается путем скрининга библиотек мутантных аминоацил-тРНК-синтетаз на наличие мутантов, которые заряжают с нонсенс-кодоном тРНК желаемой неприродной аминокислотой. Организм, который экспрессирует такую ​​синтетазу, затем может быть генетически запрограммирован на включение неприродной аминокислоты в желаемый белок обычным способом , при этом нонсенс-кодон теперь будет кодировать неприродную аминокислоту. Обычно сама неприродная аминокислота должна быть синтезирована в лаборатории и доставлена ​​в организм путем добавления ее в питательную среду организма. Неприродная аминокислота также должна иметь возможность проникать через клеточную мембрану внутрь организма.

Более семидесяти неприродных аминокислот генетически закодированы в клетках бактерий, дрожжей и млекопитающих, включая фотореактивные, химически реактивные, флуоресцентные, спин-активные, сульфатированные, префосфорилированные и металлсвязывающие аминокислоты. Эта технология позволяет химикам исследовать и изменять свойства белков in vitro или in vivo , направляя новые, синтезированные в лаборатории химические фрагменты специально в любой выбранный участок любого интересующего белка.

Создан бактериальный организм, который биосинтезирует новую, ранее неприродную аминокислоту (п-аминофенилаланин) из основных источников углерода и включает эту аминокислоту в свой генетический код. Это первый пример создания автономного организма, состоящего из двадцати одной аминокислоты.

генетическая

Группа Шульца недавно создала бактерии, хромосомы которых содержат неестественные основания ДНК, и бактерии, хромосомы которых представляют собой гибриды, включающие как РНК, так и ДНК.

Происхождение митохондрий

Чтобы исследовать детали традиционно принятой гипотезы о том, что митохондрии возникли, когда независимые бактерии, способные к дыхательному (зависимому от кислорода) метаболизму, поселились внутри клеток-хозяев, которые ранее были способны только к ферментации (метаболизму без использования кислорода), и эволюционировали, чтобы установить симбиотические отношения с ними, Группа Шульца создала бактерии, способные выживать внутри дрожжевых клеток и поддерживать симбиотические отношения с дрожжевыми клетками-хозяевами, выполняя реакции, которые дрожжевые клетки не могут катализировать без бактерий. Одна из целей этой работы — культивировать гибриды дрожжей и бактерий и посмотреть, эволюционирует ли бактериальный геном, увеличивая взаимную выгоду от его химических взаимодействий с клетками-хозяевами, как это произошло с митохондриями с течением времени.

Коммерческая деятельность

Он является основателем исследовательского института Affymax, Symyx Technologies , Syrrx, Kalypsys, Phenomix, Ilypsa, Ambrx и Wildcat Discovery Technologies.

Публикации и опровержения

Шульц является автором около 500 статей.

Одна из его статей в PNAS 2013 года о создании более стабильных антител была отозвана из-за подозрительных данных соавтора Шиладитьи Сена:

• Ван, Ф; Сен, С; Чжан, Ю; Ахмад, я; Чжу, Х; Уилсон, Айова; Смидер, В.В.; Маглиери, Ти Джей; Шульц, П.Г. (12 марта 2013 г.). «Соматическая гипермутация поддерживает термодинамическую стабильность антител во время созревания аффинности» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 110 (11): 4261–6. Бибкод : 2013PNAS..110.4261W . дои : 10.1073/pnas.1301810110 . ПМК   3600448 . ПМИД   23440204 . (Отозвано, см. дои : 10.1073/pnas.1712805114 , PMID   28874538 , часы втягивания )

Две статьи из его лаборатории, опубликованные в 2004 году, одна в Science и одна в Journal of the American Chemical Society , были отозваны в 2009 году и связаны с работой в лаборатории Шульца постдоком Живэнь Чжаном по включению ненативных гликозилированных аминокислот в белки. Если бы это удалось, этот метод мог бы стать важным инструментом для изучения функций прикрепления углеводов к белкам; однако работу не удалось воспроизвести, и когда лаборатория отправилась искать соответствующие тетради, они отсутствовали. В ходе расследования Чжан получал электронные письма и телефонные звонки с шантажом, и в какой-то момент человек, делавший это, написал в несколько учреждений и в журнал Science, что он или она собирается покончить жизнь самоубийством. В конечном итоге лаборатория определила проблему как неправильное понимание функции ключевого фермента, используемого в экспериментах. Бумаги были:

• Чжан, З; Гилдерслив, Дж; Ян, ГГ; Сюй, Р; Лоо, Дж. А.; Урю, С; Вонг, CH; Шульц, П.Г. (16 января 2004 г.). «Новая стратегия синтеза гликопротеинов». Наука . 303 (5656): 371–3. Бибкод : 2004Sci...303..371Z . дои : 10.1126/science.1089509 . ПМИД   14726590 . S2CID   1048760 . Уведомление об отзыве: Силлс, Дженнифер; Чжан, Живэнь; Гилдерслив, Джефф; Ян, Ю-Ин; Сюй, Ран; Лоо, Джозеф А.; Урю, Шон; Вонг, Чи-Хьюи; Шульц, Питер Г. (27 ноября 2009 г.). «Отказ». Наука . 326 (5957): 1187,1–1187. Бибкод : 2009Sci...326.1187Z . дои : 10.1126/science.326.5957.1187-a . ПМИД   19965450 .
• Сюй, Р; Хэнсон, СР; Чжан, З; Ян, ГГ; Шульц, П.Г.; Вонг, CH (8 декабря 2004 г.). «Сайт-специфическое включение N-ацетилгалактозамин-альфа-О-треонина муцинового типа в белок Escherichia coli». Журнал Американского химического общества . 126 (48): 15654–5. дои : 10.1021/ja044711z . ПМИД   15571382 . (Отозвано, см. дои : 10.1021/ja906705a , ПМИД   19731911 )

Награды

Шульц — член Американской национальной академии наук (1993 г.), Медицинского института Национальной академии наук (1998 г.).

• Премия Тетраэдр 2019
• 2016 г. Премия Генриха Виланда
• 2015 г. Почетный доктор Йельского университета.
• 2013 Лауреат премии Solvay «Химия для будущего».
• ACS 2006 г. Премия Артура К. Коупа
• 2003 Премия Пауля Эрлиха и Людвига Дармштедтера
• 1995 г. — почетный доктор Уппсальского университета , Швеция.
• 1994 года Премия Вольфа по химии
• Премия ACS 1990 года в области чистой химии
• Премия NSF Алана Т. Уотермана 1988 года

Внешние ссылки

• Веб-сайт группы Шульца в Scripps Research