Блог

Oct 17, 2023

От слизи к клеточным белкам

В ходе студенческого исследования Дионн изучала, как слизевик Physarum

В ходе студенческого исследования Дионн изучала, как слизевика Physarum polycephalum

Макс Пригожин не знал, что и подумать, когда увидел исследование кандидатской диссертации Адама Дионна. Дионн провел свой последний год в колледже Уильямс в западном Массачусетсе, изучая слизевиковую плесень под названием Physarum polycephalum, и прислал изображения своих исследований в своем заявлении о приеме на работу в биофизическую лабораторию Пригожина в Гарварде.

«Я помню, как спрашивал себя: это какой-то загадочный знак на могиле египетского фараона? Это карта из видеоигры? Это пейзаж марсианской пустыни?» — сказал Пригожин, доцент кафедры молекулярной и клеточной биологии и прикладной физики Гарвардской школы инженерии и прикладных наук имени Джона А. Полсона (SEAS). «Это было так странно и необычно, что я позвонил Адаму, чтобы поговорить с ним о его работе, и именно так все и началось».

Дионн сейчас учится на первом курсе доктора философии. кандидат прикладной физики в лаборатории Пригожина. Его первый семестр в SEAS и Гарвардской высшей школе искусств и наук начался на высокой ноте: его студенческие исследования были отмечены престижной премией Лероя Апкера. Эта награда, ежегодно вручаемая Американским физическим обществом, присуждается одному студенту бакалавриата, не имеющему докторской степени. грантовое учреждение, такое как Уильямс, и один доктор философии. учреждение, предоставляющее гранты за выдающиеся достижения в области физики.

Летом Дионн представил свою работу жюри Американского физического общества. «Что было очень новым в этом, так это откровенное общение с ведущими, передовыми физиками, которые очень опытны и проводят исследования на протяжении десятилетий, и то, что они так интересовались моей работой и разговаривали взад и вперед почти как коллеги», — Дионн сказал.

Дионн изучала процессы, с помощью которых Physarum polycephalum добывает и затем распределяет питательные вещества по всей своей системе. Биологические организмы, размер которых превышает клетку, нуждаются в активном процессе транспортировки питательных веществ, например, в сосудистой системе человека, которая перекачивает кровь по всему телу. Сосудистая система человека также использует центральный орган, сердце, для обеспечения всего процесса.

Physarum multicephalum не имеет централизованного органа. Дионн и его консультанты Хенрик Ронелленфитч и Кэтрин Йенсен изучали, как слизевики самоорганизуют децентрализованный способ транспортировки питательных веществ через ряд трубок, каждая из которых перекачивает воду самостоятельно.

«Я нашел этот организм невероятно интересным», — сказала Дионн. «Это было так просто. У него не было нервной системы. Он был одноклеточным, но размером с чашку Петри. До исследования я занимался математикой, физикой и некоторыми компьютерными науками. Этот проект действительно использует все возможности эти инструменты для изучения очень интересной биологической системы, поэтому мне было очень интересно работать».

Адам Дионн, доктор философии. кандидат прикладной физики

Исследования Дионн на бакалавриате опирались на множество научных и математических дисциплин и требовали ряда теоретических, вычислительных и экспериментальных навыков. Этот междисциплинарный подход является частью того, что привело его в Гарвард и, в частности, в Группу Пригожина.

«Лаборатория Макса и все сотрудники его лаборатории — феноменальные люди, очевидно, высококлассные ученые, увлеченные своей работой», — сказала Дионн. «Мне нравится тот факт, что в его лаборатории работают не просто 10 физиков. В ней есть физики, математики, биоинженеры, инженеры-электрики – целый набор разнообразных навыков, которые вы можете использовать, чтобы попытаться решить эти действительно сложные проблемы».

В настоящее время Дионн изучает, как клетки воспринимают внешние сигналы с помощью белков, называемых рецепторами, связанными с G-белком (GPCR), которые расположены на внешних клеточных мембранах.

«Динамика GPCRs меняется со временем, когда их стимулирует сигнальная молекула. ​​Эта динамика существовала в слепой зоне для биологов, потому что это очень маленький белок и очень быстрый процесс», — сказал Дионн. «Это очень сложно исследовать, поэтому Макс разрабатывает новый биофизический инструмент, который позволяет исследовать этот режим небольшой, быстрой динамики».