酵母是研究感染傳播的萌芽模型

當(dāng)刺激物降落在細(xì)胞上時，就會引發(fā)一系列活動。表面上的傳感器接收信息并將其傳遞給其他蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)執(zhí)行計算并傳輸他們的發(fā)現(xiàn)。細(xì)胞做出決定并響應(yīng)刺激。

Megan McClean想要弄清楚這一切是如何起作用然后操縱過程 - 基礎(chǔ)研究對于確定藥物目標(biāo)和設(shè)計醫(yī)學(xué)治療具有重要意義。

“我怎樣才能預(yù)測一個細(xì)胞將要做什么，以及如何讓它完全按照我的意愿去做呢?我發(fā)現(xiàn)真的很有趣。這是我的秘密控制狂，“她開玩笑說。

麥克萊恩是威斯康星大學(xué)麥迪遜分校生物醫(yī)學(xué)工程助理教授，研究細(xì)胞信號傳導(dǎo)途徑，這種生物網(wǎng)絡(luò)將外部信號轉(zhuǎn)化為內(nèi)部決策，如是否成長或死亡。

現(xiàn)在，她的工作更好地理解和設(shè)計這些信號傳遞過程將得到推動，這得益于美國國立衛(wèi)生研究院的最大調(diào)查員研究獎，該獎項為她提供了五年180萬美元的獎金。除了支持她實(shí)驗室的一系列研究項目外，它還可以靈活地追求新問題。

“隨著新事物的出現(xiàn)，我們可以成長，轉(zhuǎn)向和改變方向，這真的很棒，因為許多科學(xué)出乎意料地發(fā)生，”她說。

自2015年加入工程學(xué)院以來，McClean一直致力于研究釀酒酵母(芽殖酵母)作為模型。它是一種快速生長的單細(xì)胞微生物，易于遺傳操作，與哺乳動物細(xì)胞具有重要的相似性。特別是，她關(guān)注的信號傳導(dǎo)途徑 - 絲裂原活化蛋白激酶或控制一些應(yīng)激反應(yīng)的MAPK - 也存在于人類身上。

“我喜歡MAP激酶途徑的原因是它們很容易被理解，所以如果我想模擬某些東西，然后問一個實(shí)驗性的問題，這是一個非常好的地方可以問它，”她說?！岸宜鼈冊谌梭w細(xì)胞的癌癥中也非常重要，所以理解那里的錯誤管制應(yīng)該有助于理解一些在高等生物中可能出錯的事情?！?/p>

通過探測酵母細(xì)胞，McClean希望收集有關(guān)主題的課程例如，途徑如何過濾環(huán)境刺激，影響其響應(yīng)時間的因素，信號如何跨越途徑，以及健壯的結(jié)構(gòu)如何隔離通路并使其難以用藥物定位。

McClean及其實(shí)驗室成員通過使用微流體模型創(chuàng)建精確的環(huán)境來觀察細(xì)胞行為，并通過設(shè)計光敏蛋白質(zhì)來光學(xué)控制反應(yīng)，這種方法稱為光遺傳學(xué)。

“在工程部門工作并接觸工科學(xué)生的好處之一就是我們可以在我們想要做的生物實(shí)驗和我們需要建立的設(shè)備之間進(jìn)行非常靈活的迭代，”McClean說，她發(fā)展了自己的興趣在加州大學(xué)伯克利分校和哈佛大學(xué)學(xué)習(xí)應(yīng)用數(shù)學(xué)的同時學(xué)習(xí)生物學(xué)。“我們并不局限于我們可以購買的現(xiàn)成設(shè)備。”

McClean也開始擴(kuò)大她的研究議程，包括病原真菌。她希望在萌芽酵母中了解細(xì)胞反應(yīng)的知識，并揭示致病酵母細(xì)胞決定從局部感染部位分散并擴(kuò)散到身體其他部位的原因和方式。