Эмили Бальскус - Emily Balskus

Эмили Бальскус
Родившийся1980
ГражданствоСоединенные Штаты
Альма-матерКолледж Уильямса, Гарвардский университет
Научная карьера
ПоляХимическая биология, энзимология, микробиология, биохимия
УчрежденияГарвардский университет
Интернет сайтhttps://www.microbialchemist.com/

Эмили П. Бальскус - американский химический биолог, энзимолог, микробиолог и биохимик, родившаяся в Цинциннати, штат Огайо, в 1980 году. Она работала на факультете химии и химической биологии Гарвардский университет с 2011 года и в настоящее время является доцентом Морриса Кана. Она опубликовала более 80 рецензируемых работ и три главы книг. С 2012 года ее пригласили прочитать более 170 лекций, она занимала должности в различных редакционных советах и ​​выступала в качестве рецензента для ACS и Природа журналы среди других. Бальскус также в настоящее время работает консультантом Новартис, Kintai Therapeutics и Merck & Co.

ранняя жизнь и образование

Бальскус уже интересовалась потенциальной карьерой в науке в начальной школе, где она провела научный эксперимент по разбавлению и сохранению материи.[1] Позже в старшей школе она познакомилась с химией и была «очарована азартом от манипулирования молекулами в лаборатории». Позже в ее научной карьере это переросло в ее увлечение тем, как молекулы образуются в живых организмах. В интервью для Премия Блаватника для молодых ученых Бальскус считает, что она, вероятно, была вдохновлена ​​наукой, потому что все ее учителя естествознания были женщинами.[2]

Бальскус получил степень бакалавра искусств. с высшей наградой по химии, с отличием, в 2002 г. Колледж Уильямса,[3][4] где она опубликовала свою первую работу по синтезу (-) - хеноксазола А в лаборатории профессора Томаса Смита.[5] Затем она перешла к Кембриджский университет как Ученый Черчилля где она заработала M.Phil. по химии в лаборатории Стивен В. Лей.[3][4] Бальскус защитила кандидатскую диссертацию. с химиком-органиком, Эрик Якобсен, в Гарварде в 2008 году. Там она предложила новую идею использования асимметричный катализатор для контроля образования химических связей между большими циклическими молекулами, чтобы сформировать предпочтительный стереоизомер.[6] Затем она переключилась с органической химии на химическую биологию, когда с 2008 по 2011 год стажировалась в докторантуре Гарвардской медицинской школы с исследователем натуральных продуктов. Кристофер Уолш. Вместе они работали над биосинтезом скитонемин, «микробный солнцезащитный крем», используемый для защиты микроорганизмов от вредного ультрафиолетового излучения.[4] В 2009 году она стала участницей Летнего курса по разнообразию микробов в лаборатории морской биологии в г. Woods Hole и прошел обучение микробная экология и экологическая микробиология.[7]

Исследование

Исследования лаборатории Balskus сосредоточены вокруг человеческий микробиом, который представляет собой триллионы комменсальных, симбиотических и патогенных микроорганизмов, которые живут в нас и на нас. Эти микроорганизмы включают бактерии, простейшие, и вирусы. Из-за обилия гены в микробиоме человека (в 200 раз больше, чем в человеческий геном ) много ферменты и / или их механизмы не охарактеризованы.[8] Таким образом, две цели Бальскуса - выяснить механизмы, с помощью которых эти микробные ферменты осуществляют химические процессы, и выявить конкретные микробы, гены и ферменты, ответственные за ключевые метаболические процессы. Третья цель - разработать биосовместимый методы контроля, манипулирования и изучения химии микроорганизмов на месте.[9]

Биоинформатика широко применяется в лаборатории Balskus для изучения обширного количества генов микробиома человека. Биоинформатика - это «наука о хранении, извлечении и анализе больших объемов биологической информации».[10] Примеры биоинформатических анализов, используемых в лаборатории Balskus: филогенетика, выравнивание последовательностей, моделирование гомологии, и Аннотация ДНК. Ключевым достижением лаборатории Бальскуса было выяснение фермента, ответственного за уже известную конверсию холин к триметиламин, холин триметиламинлиаза. Они определили кластер генов, необходимый для расщепления связи C-N холина, и предположили, что он кодирует фермент радикального глицила (GRE), класс ферментов, о которых ранее не сообщалось, для выполнения такого типа химии. Выравнивание последовательностей кластера генов и ранее функционально охарактеризованных ферментов глицил-радикалов, а также модели гомологии предполагаемого фермента выявили присутствие консервативных ключевых остатков глицина и цистеина в активном центре, что подтверждает гипотезу о том, что фермент является членом семейства GRE. ферментов. Это исследование важно, поскольку метаболизм холина может быть связан с синдромом неприятного запаха рыбы, неалкогольной жировой болезнью печени, атеросклерозом и сердечно-сосудистыми заболеваниями.[11]

Другая ключевая публикация, известный фермент радикального глицила в микробиомах кишечника человека метаболизирует транс-4-гидрокси-L-пролин.[12] описывает важный исследовательский подход, используемый Бальскус и ее командой; химически управляемое функциональное профилирование. Сначала идентифицируется интересующее семейство ферментов (в данном случае семейство GRE) и сравниваются аминокислотные последовательности всех членов. Зная структуры и функции уже охарактеризованных членов семейства ферментов и ответственных аминокислотных остатков, создается сеть сходства последовательностей (SSN) для группирования последовательностей ферментов в кластеры, которые разделяют биологическую функцию. SSN используется для интерпретации данных, генерируемых Short-BRED, инструментом количественного метагеномного анализа, который использует аминокислотные последовательности семейства ферментов в качестве входных данных. Short-BRED идентифицирует уникальные маркеры последовательности каждой группы схожих членов и последовательно определяет их количество в микробиоме человека. Этот инструмент можно использовать для выявления не охарактеризованных членов и определения приоритетов их исследования на основе их численности.

Биосовместимая химия - еще одна неотъемлемая стратегия лаборатории Balskus. Эти превращения определяются как «неферментативные химические реакции, которые взаимодействуют с метаболизмом живых организмов таким образом, что изменяют биологическую функцию».[13] Они смогли разработать биосовместимые реакции циклопропанирования и гидрирования для изменения реакционной способности микробов с помощью неферментативных катализаторов, фталоцианина железа (III) и палладия соответственно.[14][15] Еще одно применение этого подхода, использованное Бальскусом, - спасти активность ауксотрофный микробы с использованием реакций, катализируемых переходными металлами. Этот подход позволяет получать необходимые питательные вещества, необходимые для роста и выживания микробов неместным путем.[16] Им удалось спасти ауксотрофа, не способного производить п-аминобензойная кислота (ПАБА ), предшественник фолиевая кислота с использованием рутениевого катализатора.[17] Успех этих вышеупомянутых подходов предполагает, что рост и активность микробов можно контролировать и использовать для различных приложений химического производства.[18]

Недавнее достижение (2019 г.) лаборатории Balskus - выяснение механизма, с помощью которого генотоксин, колибактин, повреждает ДНК. Они обнаружили, что циклопропановая «боеголовка» разрывает цепи ДНК в результате реакции алкилирования.[19] Другими областями исследований лаборатории Balkus являются микробный метаболизм лекарств. В интервью с Ученый Журнал Балькус отметил, что многие препараты, такие как дигоксин,[20] а побочные продукты метаболизма человека могут разлагаться кишечными бактериями, что приводит к снижению эффектов этих молекул, чем можно было бы ожидать. В целом, работа, проделанная лабораторией Balskus, представляет собой основные стратегии, необходимые для изучения микробиома человека и понимания того, как он влияет на наше здоровье. Они надеются повлиять на разработку терапевтических стратегий, которые работают не на человека-хозяина, а на его микробиом.[21]

Волонтерство

Бальскус выступил соорганизатором Keystone Conference 2019[22] по химическим и биологическим соображениям микробиоты кишечника. Основная задача конференции заключалась в том, чтобы «... принять другие дисциплины», такие как ксенобиология, экология и межвидовые коммуникации.[23] для улучшения области исследований микробиома.

Награды и отличия

Рекомендации

  1. ^ а б Эренберг, Рэйчел (28.09.2018). «Эмили Бальскус использует химическую логику для изучения микробиома». Новости науки. Получено 2018-10-29.
  2. ^ Эмили Бальскус, лауреат национальной премии имени Блаватника по химии 2019 года.
  3. ^ а б c «Награды ученого Артура Коупа: Эмили П. Бальскус | Выпуск от 15 января 2018 г. - Том 96, Выпуск 3 | Новости химии и машиностроения». cen.acs.org. Получено 2018-10-19.
  4. ^ а б c "Balskus Lab - Люди - Эмили". Сайт Balskus Lab. Получено 26 октября 2018.
  5. ^ Смит, Томас Э .; Куо, Вэнь-Синь; Бок, Виктория Д .; Roizen, Jennifer L .; Бальскус, Эмили П .; Theberge, Эшли Б. (2007-03-15). «Полный синтез (-) - хеноксазола А». Органические буквы. 9 (6): 1153–1155. Дои:10.1021 / ol070244p. ISSN  1523-7060. PMID  17316014.
  6. ^ «Эмили Бальскус изучает химию и метаболизм микробиомов человека». Журнал Scientist Magazine®. Получено 2018-10-19.
  7. ^ Эмили https://www.microbialchemist.com/people/emily
  8. ^ Мэрилин Волос и Джон Шарп. Центр экогенетики и гигиены окружающей среды, Вашингтонский университет, 1/2014.
  9. ^ Эмили Бальскус, лауреат национальной премии имени Блаватника по химии 2019 года. https://www.youtube.com/watch?v=c_qFNuVJw8Q&feature=emb_logo
  10. ^ Что такое биоинформатика? https://www.ebi.ac.uk/training/online/course/bioinformatics-terrified/what-bioinformatics-0
  11. ^ Крачиун, Смаранда; Бальскус, Эмили П. «Микробное превращение холина в триметиламин требует глицилового радикального фермента». Слушания Национальной академии наук США 2012, 109, 21307–21312. DOI: 10.1073 / pnas.1215689109
  12. ^ Левин, Бенджамин Дж. *; Хуанг, Иоланда Ю. *; Пек, Спенсер С.; Вэй, Ифэн; Мартинес-дель-Кампо, Ана; Маркс, Джонатан А .; Franzosa, Eric A .; Хаттенхауэр, Кертис; Бальскус, Эмили П. «Выдающийся глициловый радикальный фермент в кишечных микробиомах человека метаболизирует транс-4-гидрокси-L-пролин». Наука 2017, 355, aai8386. DOI: 10.1126 / science.aai8386
  13. ^ Манипулирование микробами с помощью биосовместимой химии https://www.microbialchemist.com/biocompatible-chemistry
  14. ^ Уоллес, Стивен; Бальскус, Эмили П. «Взаимодействие микробного производства стирола с реакцией биосовместимого циклопропанирования». Энгью. Chem. Int. Эд. 2015, 54, 7106–7109. DOI: 10.1002 / anie.201502185
  15. ^ Ширасани, Гопал; Тонг, Лючуань; Бальскус, Эмили П. «Биосовместимое гидрирование алкена объединяет органический синтез с микробным метаболизмом». Angewandte Chemie International Edition 2014, 53, 7785–7786. Выбрано в качестве основного исследования в Nature 2014, 510, 447. doi: 10.1002 / anie.201403148
  16. ^ Манипулирование микробами с помощью биосовместимой химии https://www.microbialchemist.com/biocompatible-chemistry
  17. ^ Ли, Юньми; Умеано, Афома; Бальскус, Эмили П. «Спасение ауксотрофных микроорганизмов с помощью неферментативной химии». Angewandte Chemie International Edition 2013, 53, 11800–11803. Выбран как очень важный документ (VIP). DOI: 10.1002 / anie.201307033
  18. ^ Манипулирование микробами с помощью биосовместимой химии https://www.microbialchemist.com/biocompatible-chemistry
  19. ^ Уилсон, Мэтью Р. *; Цзян, Инди *; Вильялта, Питер В .; Сторнетта, Алессия; Boudreau, Paul D .; Карра, Андреа; Brennan, Caitlin A .; Чун, Ынён; Нго, Лиззи; Самсон, Леона Д .; Engelward, Bevin P .; Гаррет, Венди С .; Бальбо, Сильвия; Бальскус, Эмили П. «Бактериальный генотоксин кишечника человека колибактин алкилирует ДНК» Science 2019, 363, eaar7785. DOI: 10.1126 / science.aar7785
  20. ^ «Эмили Бальскус изучает химию и метаболизм микробиомов человека». Журнал Scientist Magazine®. Получено 2018-10-19.
  21. ^ Понимание микробиома человека https://www.microbialchemist.com/microbiome
  22. ^ Бальскус, Эмили П .; Тернбо, Питер Дж .; Волан, Деннис В. (24.07.2018). Анонс конференции Keystone Symposia 2019: «Микробиом: химические механизмы и биологические последствия»"". mSystems. 3 (4). Дои:10.1128 / мСистем.00115-18. ISSN  2379-5077. ЧВК  6060284. PMID  30057942.
  23. ^ Кенни, Дуглас Дж .; Бальскус, Эмили П. (2018). «Инженерные химические взаимодействия в микробных сообществах». Обзоры химического общества. 47 (5): 1705–1729. Дои:10.1039 / C7CS00664K. ISSN  0306-0012. PMID  29210396.
  24. ^ https://www.nsf.gov/news/news_summ.jsp?cntn_id=102999
  25. ^ «Эмили Бальскус получает премию Блаватника для молодых ученых». c & en. Получено 21 апреля 2020.
  26. ^ «Металлы в биологии: открытие, изучение, использование и мимикрия неорганической химии природы для обеспечения будущего». Гордонские исследовательские конференции. Получено 21 апреля 2020.
  27. ^ «12-я премия Хираты». Институт трансформирующих биомолекул Нагойского университета. Институт трансформирующих биомолекул. Получено 21 апреля 2020.
  28. ^ "12 талантливых: Эмили Бальскус, взломщик кода микробиома". c & en. Получено 21 апреля 2020.
  29. ^ «Cottrell Scholar Awards - 2015». Исследовательская корпорация развития науки. Архивировано из оригинал 19 октября 2018 г.. Получено 26 октября 2018.
  30. ^ "Резюме премии № 1454007". Национальный фонд науки. Получено 21 апреля 2020.
  31. ^ "12 талантливых сотрудников C&EN". Талантливые 12. 2015-05-20. Получено 2018-10-19.
  32. ^ Бурзак, Кэтрин. "MIT Technology Review". Обзор технологий. Получено 21 апреля 2020.
  33. ^ «Победители лекций для новых исследователей, посвященные естественным продуктам». Королевское химическое общество. Получено 21 апреля 2020.
  34. ^ "Стипендии Альфреда П. Слоана, 2014 г." (PDF). Массачусетский Институт Технологий. Получено 21 апреля 2020.
  35. ^ «Предыдущие победители». Химия тима. Получено 21 апреля 2020.
  36. ^ Фонд исследования рака Дэймона Руньона https://www.damonrunyon.org/our-impact/new-discoveries/entries/5116/Damon%20Runyon%20Alumna%20Emily%20P.%20Balskus%2C%20PhD%2C%20Wins%20National%20Blavatnik%20Award%20for % 20Молодежь% 20Ученые. Получено 21 апреля 2020. Отсутствует или пусто | название = (помощь)
  37. ^ «Источники-основатели - Balskus Lab». Химик-микробиолог.
  38. ^ «Лауреаты премии директора NIH за новаторство». Национальные институты здоровья. Получено 21 апреля 2020.