Введение

Американский биосинтетический химик Питер Г. Шульц (родился 23 июня 1956 года) — американский химик. Он является генеральным директором и профессором химии в Институте Скриппса, основателем и бывшим директором GNF, а также директором-основателем Калифорнийского института биомедицинских исследований (Calibr), основанного в 2012 году. В августе 2014 года журнал Nature Biotechnology назвал Шульца ведущим исследователем в области трансляционной медицины №1 в 2013 году.

Академическая карьера

Шульц закончил бакалавриат в Калифорнийском технологическом институте в 1979 году и продолжил обучение там, получив докторскую степень в 1984 году под руководством Питера Дервана. Его диссертационная работа была посвящена генерации и характеристике 1,1-диазенов, а также генерации полипиррольных молекул, селективно связывающихся с ДНК и расщепляющих ее. Затем он провёл год в Массачусетском технологическом институте с Кристофером Уолшем, после чего присоединился к химическому факультету Калифорнийского университета в Беркли. В 1985 году он стал ведущим научным сотрудником Национальной лаборатории Лоуренса Беркли, а в 1994 году – исследователем Медицинского института Говарда Хьюза. В 1999 году Шульц перешёл в Исследовательский институт Скриппса и одновременно стал директором-основателем Института геномики Исследовательского фонда Novartis (GNF), который изначально создавался как подразделение Novartis, занимающееся исключительно геномными исследованиями, но в период руководства Шульца расширился, включив в себя значительные усилия по разработке лекарственных препаратов и увеличив численность сотрудников более чем в три раза (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 (Calibr). Он подготовил более 300 аспирантов и постдокторантов, многие из которых работают на факультетах ведущих исследовательских университетов. Используя эти разнообразные высокопроизводительные и комбинаторные экспериментальные подходы, Шульц идентифицировал материалы с новыми оптическими, электронными и каталитическими свойствами, а также белки и малые молекулы, контролирующие важные биологические процессы, такие как старение, рак, аутоиммунитет, дифференцировка стволовых клеток и дедифференцировка обратно к плюрипотентности.

Неестественные аминокислоты

Шульц разработал метод добавления новых строительных блоков, помимо обычных двадцати аминокислот, в генетические коды прокариотических и эукариотических организмов. Это достигается путем скрининга библиотек мутантных аминоацил-тРНК-синтетаз для выявления мутантов, способных присоединять неестественные аминокислоты к тРНК, соответствующим стоп-кодонам. Организм, экспрессирующий такую синтетазу, затем может быть генетически запрограммирован на включение неестественной аминокислоты в целевой белок обычным способом, при этом стоп-кодон начинает кодировать неестественную аминокислоту. Как правило, сама неестественная аминокислота должна быть синтезирована в лаборатории и добавлена в среду для роста организма. Неестественная аминокислота также должна быть способна проникать через клеточную мембрану организма. Более семидесяти неестественных аминокислот были генетически закодированы в бактериях, дрожжах и клетках млекопитающих, включая фотореактивные, химически реактивные, флуоресцентные, спин-активные, сульфатированные, предварительно фосфорилированные и аминокислоты, связывающие металлы. Эта технология позволяет химикам изучать и изменять свойства белков in vitro или in vivo, направляя новые, синтезированные в лаборатории химические фрагменты в любой выбранный участок интересующего белка. Был создан бактериальный организм, который биосинтезирует новую, ранее неестественную аминокислоту (p-аминофенилаланин) из основных источников углерода и включает эту аминокислоту в свой генетический код. Это первый пример создания автономного организма, использующего двадцать одну аминокислоту.

Неестественная генетическая информация

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

Происхождение митохондрий

Для того, чтобы изучить детали общепринятой гипотезы о том, что митохондрии произошли от независимых бактерий, способных к респираторному (кислородному) метаболизму, которые поселились внутри клеток-хозяев, ранее осуществлявших только ферментацию (метаболизм без использования кислорода), и эволюционировали, установив с ними симбиотические отношения, группа Шульца создала бактерии, способные выживать внутри клеток дрожжей и поддерживать симбиоз с клетками дрожжей-хозяев, осуществляя реакции, которые клетки дрожжей не могут катализировать самостоятельно. Одной из целей этой работы является культивирование гибридов дрожжей и бактерий и наблюдение за тем, эволюционирует ли геном бактерий для увеличения взаимной выгоды от их химических взаимодействий с клетками-хозяевами, как это произошло с митохондриями в процессе эволюции.

Коммерческая деятельность

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