Noticias

May 29, 2023

De los limos a las proteínas celulares

La investigación de pregrado de Dionne examinó cómo el limo moho Physarum

La investigación de pregrado de Dionne examinó cómo el moho mucilaginoso Physarum polycephalum

Max Prigozhin no supo qué pensar cuando vio la investigación de tesis de pregrado de Adam Dionne. Dionne había pasado su último año en Williams College en el oeste de Massachusetts estudiando un moho mucilaginoso llamado Physarum polycephalum, y envió imágenes de su investigación en su solicitud para unirse al laboratorio de biofísica de Prigozhin en Harvard.

"Recuerdo haberme preguntado, ¿es esto una especie de señal críptica en la tumba de un faraón egipcio? ¿Es este un mapa de un videojuego? ¿Es este un paisaje de un desierto marciano?". dijo Prigozhin, Profesor Asistente de Biología Molecular y Celular y de Física Aplicada en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard (SEAS). "Era tan extraño e inusual, así que llamé a Adam para conversar con él sobre su trabajo, y así fue como comenzó todo".

Dionne es ahora un doctorado de primer año. candidato en física aplicada en el laboratorio de Prigozhin. Su primer semestre en SEAS y en la Escuela de Graduados en Artes y Ciencias de Harvard comenzó con una nota alta, ya que su investigación de pregrado fue seleccionada para el prestigioso premio Leroy Apker. Presentado anualmente por la Sociedad Estadounidense de Física, el premio reconoce a un estudiante de pregrado de un no doctorado. institución que otorga, como Williams, y una de un Ph.D. institución que otorga subvenciones por logros sobresalientes en física.

Durante el verano, Dionne presentó su trabajo ante un panel de jueces de la American Physical Society. "Lo que fue muy novedoso fue hablar tan íntimamente con físicos líderes y de vanguardia que tienen mucha experiencia y han estado investigando durante décadas, y tenerlos tan interesados ​​​​en mi trabajo y hablando de un lado a otro casi más como colegas", Dionne. dicho.

Dionne estudió los procesos por los cuales Physarum polycephalum se alimenta y luego distribuye nutrientes a través de su sistema. Los organismos biológicos más grandes que una célula necesitan un proceso de transporte activo de nutrientes, como el sistema vascular humano que bombea sangre por todo el cuerpo. El sistema vascular humano también utiliza un órgano central, el corazón, para impulsar todo el proceso.

Physarum polycephalum no tiene un órgano centralizado. Dionne y sus asesores, Henrik Ronellenfitsch y Katharine Jensen, estudiaron cómo el moho mucilaginoso se autoorganiza de forma descentralizada para transportar nutrientes a través de una serie de tubos, cada uno de los cuales bombea por sí solo.

"Encontré el organismo increíblemente interesante", dijo Dionne. "Era tan simple. No tenía sistema nervioso. Era unicelular pero tenía el tamaño de una placa de Petri. Antes de la investigación, había trabajado en matemáticas, física y algo de informática. Este proyecto realmente aprovecha todos los esas herramientas para estudiar un sistema biológico muy interesante, así que fue un trabajo muy divertido para mí".

Adam Dionne, Ph. D. candidato en física aplicada

La investigación de pregrado de Dionne se basó en múltiples disciplinas científicas y matemáticas, y requirió una variedad de habilidades teóricas, computacionales y experimentales. Ese enfoque multidisciplinario es parte de lo que lo trajo a Harvard y al Grupo Prigozhin en particular.

"El laboratorio de Max y todos los miembros de su laboratorio son personas fenomenales que obviamente eran científicos de alta calidad apasionados por su trabajo", dijo Dionne. "Me encanta el hecho de que su laboratorio no es solo de 10 físicos. Tiene físicos, matemáticos, bioingenieros, ingenieros eléctricos: un conjunto de habilidades completamente diverso que puede aprovechar para tratar de resolver estos problemas realmente desafiantes".

En estos días, Dionne está estudiando cómo las células incorporan señales externas utilizando proteínas llamadas receptores acoplados a proteínas G (GPCR), que se encuentran en las membranas celulares externas.

"La dinámica de los GPCR evoluciona con el tiempo cuando son estimulados por una molécula de señalización. Esta dinámica ha existido en un punto ciego para los biólogos porque es una proteína muy pequeña y un proceso muy rápido", dijo Dionne. "Eso es muy difícil de sondear, por lo que Max ha estado desarrollando una nueva herramienta biofísica que le permite sondear este régimen de dinámicas pequeñas y rápidas".

La herramienta de Prigozhin utiliza un proceso llamado criovitrificación, que congela la célula en un momento específico después de la estimulación. Con suficientes células congeladas, es posible ver la totalidad del ciclo de señalización celular.

"Estamos creando un flipbook de señalización celular que desea poder volver a armar y analizar", dijo Dionne. "Es un próximo paso bastante natural tomar las dos partes que estaba haciendo en mi trabajo de pregrado y realmente avanzar en ellas. Estaba haciendo trabajo computacional y estaba haciendo trabajo experimental ligero, y estoy aumentando ambas áreas y aplicándolas a un problema más desafiante que es muy impactante. Es un proceso realmente agradable de profundizar en ambas áreas y aprovechar mis experiencias pasadas".

Como Ph.D. de primer año. estudiante, Dionne sabe que apenas está comenzando a experimentar todo lo que SEAS y Harvard tienen para ofrecer.

"Adam es un joven físico muy prometedor", dijo Prigozhin. "Tiene un conjunto de habilidades único que combina una comprensión biológica profunda con un modelado matemático riguroso. En mi grupo, Adam está desarrollando sus habilidades teóricas, al mismo tiempo que las complementa con el conocimiento de instrumentación y medición biofísica, una poderosa combinación de experiencia que le permitirá Adam para abordar preguntas centrales en biofísica y, con suerte, servir como plataforma de lanzamiento para la futura carrera científica de Adam".

mate goisman | [email protected]