Питер Г. Шульц (родился 23 июня 1956 года) — американский химик. Он является генеральным директором и профессором химии в Научно-исследовательском институте Скриппса [1], основателем и бывшим директором GNF [ 2] и директором-основателем Калифорнийского института биомедицинских исследований (Calibr), созданного в 2012 году. В августе 2014 года журнал Nature Biotechnology назвал Шульца лучшим трансляционным исследователем 2013 года [3].
Шульц получил степень бакалавра в Калтехе в 1979 году и продолжил там обучение для получения докторской степени (в 1984 году) у Питера Дервана . Его диссертационная работа была сосредоточена на получении и характеристике 1,1-диазенов и получении селективных к последовательности полипиррольных ДНК-связывающих/расщепляющих молекул. Затем он провел год в Массачусетском технологическом институте у Кристофера Уолша, прежде чем присоединиться к химическому факультету Калифорнийского университета в Беркли . Он стал главным исследователем Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли в 1985 году и исследователем Медицинского института Говарда Хьюза в 1994 году. [4] 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 геномный исследовательский филиал Novartis, но который вырос за время пребывания Шульца в должности, включив в себя значительные усилия по открытию лекарств и более чем утроив количество предполагаемых сотрудников (в настоящее время более 500 человек). В марте 2010 года он покинул GNF, чтобы вернуться в некоммерческий сектор, и основал Калифорнийский институт биомедицинских исследований (Calibr) в марте 2012 года. [5] [6] [7] [8] Он обучил более 300 аспирантов и постдокторантов, многие из которых работают на факультетах крупных исследовательских университетов. [9]
Большая часть работы Шульца заключается в поиске способов проводить множество похожих экспериментов одновременно, на многих различных соединениях. Он является одним из ведущих пионеров комбинаторной химии , скрининговых молекулярных библиотек и «высокопроизводительной» химии. Его интересы чрезвычайно широки, с приложениями в таких разнообразных областях, как каталитические механизмы, клеточная специализация и другие сложные биологические процессы (обычно изучаемые биологами, а не химиками), базовая фотохимия, биофизические зонды всех мастей от ЯМР до позитронной эмиссии и твердотельное материаловедение.
В начале своей карьеры Шульц показал, что естественное молекулярное разнообразие иммунной системы может быть направлено на создание каталитических антител . Этот метод позволил впоследствии разработать множество новых селективных ферментоподобных катализаторов для реакций, начиная от переноса ацила и окислительно-восстановительных реакций до перициклических и металлированных реакций. Хотя их каталитическая активность лишь изредка бывает достаточно сильной, чтобы иметь практическое применение, каталитические антитела предоставили важные новые идеи в нашем понимании биокатализа, структурной пластичности белков, эволюции биохимической функции и самой иммунной системы.
Затем Шульц применил молекулярное разнообразие — стратегию создания большого сообщества различных молекул, а также метод вылавливания и идентификации тех, которые делают то, что вам нужно, — к ряду проблем в химии, биологии и материаловедении. Вместе с Ричардом Лернером он был одним из важнейших игроков в разработке библиотек фаговых дисплеев и чипов поверхностных библиотек . Для высокопроизводительных биоанализов, требующих свободно растворимых тестовых соединений, он использует микророботизированные системы манипуляции жидкостями, адаптированные для 1536-микролуночных планшетов для культивирования клеток, чтобы отдельно обрабатывать очень маленькие колонии клеток большим количеством (сотни тысяч) различных соединений. [10]
Используя эти различные высокопроизводительные и комбинаторные экспериментальные подходы, Шульц идентифицировал материалы с новыми оптическими, электронными и каталитическими свойствами, а также белки и малые молекулы, которые контролируют важные биологические процессы, такие как старение, рак, аутоиммунитет, а также дифференцировку стволовых клеток и их деспециализацию обратно к плюрипотентности.
Шульц был пионером метода добавления новых строительных блоков , помимо обычных двадцати аминокислот , в генетические коды прокариотических и эукариотических организмов. Это достигается путем скрининга библиотек мутантных аминоацил-тРНК-синтетаз на предмет мутантов, которые заряжают бессмысленно-кодоновые тРНК желаемой неприродной аминокислотой. Организм, который экспрессирует такую синтетазу, затем может быть генетически запрограммирован на включение неприродной аминокислоты в желаемый белок обычным способом , с бессмысленным кодоном, теперь кодирующим неприродную аминокислоту. Обычно сама неприродная аминокислота должна быть синтезирована в лаборатории и предоставлена организму путем добавления ее в питательную среду организма. Неприродная аминокислота также должна иметь возможность проходить через клеточную мембрану организма во внутреннюю часть организма.
Более семидесяти неприродных аминокислот были генетически закодированы в бактериях, дрожжах и клетках млекопитающих, включая фотореактивные, химически реактивные, флуоресцентные, спин-активные, сульфатированные, префосфорилированные и связывающие металл 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.
Был создан бактериальный организм, который биосинтезирует новую, ранее не встречающуюся в природе аминокислоту (п-аминофенилаланин) из основных источников углерода и включает эту аминокислоту в свой генетический код. [11] [12] Это первый пример создания автономного организма, состоящего из двадцати одной аминокислоты.
Группа Шульца недавно создала бактерии, хромосомы которых включают неестественные основания ДНК, и бактерии, хромосомы которых являются гибридами, включающими как РНК, так и ДНК. [13] [14]
Для того чтобы исследовать детали традиционно принятой гипотезы о том, что митохондрии возникли, когда независимые бактерии, способные к дыхательному (кислородзависимому) метаболизму, поселились внутри клеток-хозяев, которые ранее были способны только к ферментации (метаболизму без использования кислорода), и эволюционировали, чтобы установить симбиотические отношения с ними, [15] группа Шульца создала бактерии, способные выживать внутри клеток дрожжей и поддерживать симбиотические отношения с клетками-хозяевами дрожжей, выполняя реакции, которые клетки дрожжей не могут катализировать без бактерий. [16] Одной из целей этой работы является культивирование гибридов дрожжей и бактерий и наблюдение за тем, эволюционирует ли бактериальный геном, чтобы увеличить взаимную выгоду от его химических взаимодействий с клетками-хозяевами, как это произошло с митохондриями с течением времени. [17]
Он является основателем Affymax Research Institute, Symyx Technologies , Syrrx, Kalypsys, Phenomix, Ilypsa, Ambrx и Wildcat Discovery Technologies. [ необходима ссылка ]
Шульц является автором около 500 статей. [9]
Одна из его статей в PNAS 2013 года о создании более стабильных антител была отозвана из-за подозрительных данных от соавтора Шиладитьи Сена:
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 касались работы в лаборатории Шульца постдока Чживэня Чжана по включению неродных гликозилированных аминокислот в белки. Если бы это удалось, этот метод мог бы стать важным инструментом для исследования функций прикрепления углеводов к белкам; однако, работа не могла быть воспроизведена, и когда лаборатория отправилась на поиски соответствующих блокнотов, они пропали. 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 Science, что он или она собирается совершить самоубийство. В конечном итоге лаборатория определила проблему как непонимание функции ключевого фермента, используемого в экспериментах. [18] Статьи были следующими:
Шульц является членом Американской национальной академии наук (1993), Института медицины Национальной академии наук (1998). [4]