Thomas J. Magliery博士,俄亥俄州立大学

2011年9月27日

Thomas J. Magliery博士

Thomas J. Magliery于1974年出生在伊利诺伊州的橡树园,在芝加哥和印第安纳波利斯郊外长大。他在印第安纳波利斯的印第安纳大学医学中心与M.Ed Hodes一起进行医学遗传学研究,导致1992年在西屋科学搜索中获得了一个半决赛的项目。马格利里在俄亥俄州甘比尔的凯尼恩学院主修化学,并在加州大学伯克利分校获得化学专业的Ph.D. (2001年),导师是彼得-G-舒尔茨。作为美国国家科学基金会的博士前研究员,他从事活体细菌工程的几个关键方面的工作,以实现非天然氨基酸的定点插入。2001年加入耶鲁大学Lynne Reganin分子生物物理学和生物化学系,Magliery介绍了一种基于细胞的四螺旋束蛋白Rop的筛选,并证明了其在具有随机疏水核心的蛋白质变体库中的应用。马格利里于2005年秋天加入俄亥俄州立大学,担任化学系和生物化学系的助理教授。他是俄亥俄州立大学生物化学项目、生物物理学研究生项目和化学-生物学界面培训项目的成员。

于是我就在餐巾纸上画了一个想法,就是如何将Rop的活性与受Rop调控的质粒的GFP表达联系起来。我想到了,几个月后,我们有了一张LB琼脂平板的图片,它和那张餐巾纸上的图片一模一样,那是一个你意识到你可以偶尔在餐巾纸上画一张图,并让它成为一个真正有用的实验的时刻。我的意思是,单单这个实验就是我们现在在蛋白质稳定性方面所做的很大一部分组合工作的基础。

接受采访的是Barry Bunin,PhD, 协作药物发现公司CEO。

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编辑过的采访记录

巴里-布宁
鉴于我们大多数研究人员都从事药物发现工作,我想第一个有趣的问题是谈谈你们的药物发现筛选工作与你们所做的一些蛋白质工程工作,就你们在每个领域所做的工作而言,有什么不同,有什么相似,它们如何相互补充?

汤姆
我认为就我们正在进行的药物发现筛选工作而言,我们主要关注这种叫做对氧酶1的蛋白质,它是一种与高密度脂蛋白胆固醇有关的人类血清蛋白,是一种水解酶,但目标不明。 但方便的是,至少在低速率下,它能够水解有机磷化合物。因此,我们的努力是修改该蛋白,使其成为针对有机磷、杀虫剂和神经毒剂的现实治疗方法,这涉及到一些不同的步骤。一个步骤是,活性太低,我们并不真正清楚如何改变特异性,特别是我们甚至不真正知道蛋白质的机制或活性面到底是什么样子。因此,我们一直在使用结构活性关系来试图了解这一点,基本上是围绕我们认为的活性部位制造大量的突变体,并针对大量的酯类和有机磷类的类似物进行研究。

但这项工作与实验室的一些其他工作相吻合,因为这项计划的另一个方面是试图提高可药性,使其成为更像药物的分子。因为它通常与这些油腻的高密度脂蛋白颗粒结合在一起,所以我们一直在做一些事情,试图使蛋白质更易溶、更稳定、更容易处理,例如通过去除半胱氨酸并在它们周围进行重新设计。我们也在做一些事情来提高溶解度,同时试图使实际的药物在表面上尽可能地像人类的蛋白质,以避免免疫学影响。

因此,这与我们正在做的其他事情相吻合的原因是,实际上我的实验室的大部分重点是在一些不同的方法上,以了解蛋白质的稳定性和蛋白质的相互作用。我们已经发明了一些方法来筛选,然后以高通量的方式定量测量蛋白质库的稳定性。我们还开发了能够从序列统计中预测稳定突变的方法,此外还有一些使用类似方法理解蛋白质相互作用的事情。 因此,我们已经能够利用我们所学到的这些基本的东西,并将它们应用于制造更好的治疗药物,使其更稳定或更可溶性或类似的东西。 因此,有一些主题贯穿始终,如使用高通量方法和使用结构活性关系,但这两种不同的东西确实能够为彼此提供相当多的信息。

巴里-布宁
如果研究取得了适度的成功或极大的成功,您预计在短期和长期内会有什么成果?

汤姆
嗯,这取决于项目的哪一部分,因为有些是非常基础的,有些是非常应用的。所以我认为我们已经取得了一些初步的成功。 顺便说一下,我们正在做的对羟色胺酶工作是一个大型中心拨款的一部分,该拨款由美国陆军化学防御医学研究所的大卫-伦茨领导。它包括魏茨曼研究所的一个小组,特别是丹尼-陶菲克乔尔-苏斯曼,他们做了很多活性工程,还有这里的人--克里斯-哈达德,他是一名计算化学家,还有乔治-王,他从事蛋白质的修饰,所以这是一个非常大的群体。

但我认为我们已经取得了一些实质性的进展。我的意思是,我们已经能够,在魏茨曼和我们以及ICD之间,我们已经能够设计、生产并在动物身上测试对氧酶的变体,这些变体能够防止致命剂量的真实神经毒剂。还不是全部,而且它们可能还不是完全理想的分子,但我认为仅仅这一点就是成功。所以我认为,如果它非常成功,我们将有一个分子或一个鸡尾酒分子,能够水解广泛的有机磷酸盐,对抗高致死剂量的有机磷酸盐,因此它们真的是完全的保护。 但就像我说的,在这一过程中,有一些基本的东西需要学习,与我们所做的一些其他工作更加吻合。

在工程特性方面,我们的长期目标是能够,如果不是从根本上,至少从经验上,更好地预测哪些蛋白质的突变会改变它们的物理特性,特别是在稳定性和溶解度方面--这些东西目前非常难以计算,而且也很难从一堆不同的不相关的蛋白质突变中进行元分析。我们的策略是希望产生大量高度相关的突变,并研究它们的物理特性,这样我们就可以得到一种具有统计学意义的答案,比如说。蛋白质序列的变化和蛋白质的特定部分,例如核心、环路或表面,这些变化如何真正与稳定性和溶解性等很难预测的特性的变化相关联?

巴里-布宁
很好。 那么你是如何使用CDD ? CDD 在哪些方面对你的科学研究有帮助?

汤姆
我认为我们在一个领域使用了很多,我认为我们已经开始在另一个领域对其进行一些使用。说实话,我认为我们需要在这方面花更多的时间,但我认为它在这个领域有很大的潜力。 因此,第一个领域是在与对羟基苯甲酸酯酶的结构活性关系方面。这种酶和其他类似的酶,如磷酸酯酶和其他一些酯酶,至少在某种程度上对翻转OPs[有机磷化合物]非常出色。多年来,对这些酶进行了大量的研究,因此有一大套合理的底物,包括神经毒剂的模拟物、实际的神经毒剂、杀虫剂、杀虫剂的模拟物、酯类、内酯类--有一个庞大的知识库。 我的意思是,除了我们在实验室制作的许多突变体之外,还有一个巨大的知识库,已经有了不同的突变体。

只要能够整理所有这些数据,然后将其转化为实际的知识,就是一个非常重大的挑战,这也是我们一直在使用CDD 资源的一个重要方式:能够以一种可搜索的方式将这些数据放在一起,以一种我们可以组织的方式,基于不同底物的属性,并希望能够得出结论,实际上我认为这已经是富有成效的。我认为现在我们更了解哪些突变对诸如大底物和小底物的事情是重要的,例如。我认为在CDD ,计算分子特性并按这些分子特性轻松排序的能力使其成为我们的宝贵资源。

我们一直在尝试做的另一件事是,我们还没有探索到那么多,看看我们是否可以用我们产生的大量蛋白质变体库做类似的事情。显然,我们可以把它们放进去,包括序列和甚至结构,如果我们想的话。原则上,我们可以建立更多的简单计算,因为对于我们的很多图书馆,我们就是这样开始的:比如对于我们已经做了突变的地方,净电荷是什么?我们一直在用CDD 和Excel的组合来做这个工作,但我希望看到我们能够更多地使用你的资源[CDD]。主要是因为我认为这样更容易组织所有的结果。 这是我当教授的第五个年头了,让一群学生做了一堆库,甚至只是几个模型蛋白质--我们在研究这些蛋白质的数千种变体,所以这就成了一个组织的噩梦。

巴里-布宁
很好。 回到科学,因为我知道你在化学和生物学方面有广泛的背景。请谈一谈 "啊哈 "时刻,它与你的职业生涯产生了共鸣,或者只是为了好奇心,探索事物,并在你作为一个科学家的发展中起了推动作用。

汤姆
是的。你说得很对,同样作为一个科学家,你知道有很多日子你只是......好吧,让我这样说:仅从研究生阶段开始,我就有七八个笔记本,里面大概有30页可以发表的内容。有很多很多的日子,你只是想弄清楚事情的进展,但在你的发展中确实有分水岭的事件,当你确实有这些时刻,我想在几乎每一个层次,我都有这样的事情发生。

当我开始从事科学工作时,塑造我的一件真正基本的事情是,我在高中时做了一个西屋项目,我不知道我在做什么。我翻开电话簿,给印第安纳大学医学中心的埃德-霍德斯打电话,我不知道他是医学遗传学和基因测试领域的巨人,他只是非常慷慨地让我去他的实验室,我和一个博士后一起做一个关于单株构象多态性的项目。我想,当我们把第一个凝胶可视化,并且我在实践中真正意识到它将作为一种基因测试方法,这让我非常兴奋,我认为那段经历真的很有意义。 但我认为我几乎在每个层面都有这样的经历。

另一个是当我开始作为博士后与Lynne Regan一起工作时。林恩很长时间以来一直在对这种蛋白质Rop进行定向设计,这是一种束状蛋白,我们仍然在进行大量的研究。他们没有的东西之一是评估Rop功能的高通量方法。所以我在餐巾纸上画了一个想法,就是如何将Rop的活性与由Rop调控的质粒的GFP表达联系起来。我想到了,几个月后,我们有了一张LB琼脂平板的图片,和那张餐巾纸上的图片一模一样,那是一个你意识到你可以偶尔在餐巾纸上画一张图,并让它成为一个真正有用的实验的时刻。我的意思是说,单单是那个实验,就是我们现在在蛋白质稳定性方面所做的很大一部分组合工作的基础,所以我认为这些东西真的是形成和推动的时刻。

巴里-布宁
这可能是我的最后一个问题。就在你使用CDD ,你是如何管理你的数据的,为什么你最初选择CDD ?

汤姆
我想说的是,我们做得很糟糕,这可能就是答案。主要是Excel,我们仍然使用Excel做很多事情,因为它对很多计算都很方便,但结果是我们的数据最终会出现在一堆不同的工作表和人们的小组文件夹里。我认为实验之间和项目之间的分析要困难得多。更不用说你最终会遇到命名问题,因为人们不一定会在你的Excel数据库中输入分子的结构,所以你只是以一些随机的方式命名,然后当你回去分析时,你必须能够解读所有这些东西。 事实上,我不得不说,我不太确定我是否记得我第一次听说CDD 。我想也许你和我在ACS的会议上谈过,然后我回去后在网上看了看,我想。这正是我们所需要的,能够以一种更合理的方式对分子和类似的东西进行编目,这些东西确实超出了Excel的简单资源。 在某种程度上,这实际上有点奇怪,因为我们所做的工作有一个非常重要的生物信息学组成部分,我有学生使用Perl和Java,但我们没有将这些资源用于化疗信息学的一端。这就是CDD 真正为我们做的事情,它是一个了不起的界面。

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