David Savage Research IUC Berkeley es la seguridad social.

El objetivo de Savage Lab es comprender cómo la maquinaria de proteínas, incluidas las enzimas y los andamios estructurales, facilita la bioquímica de la célula. Estamos particularmente interesados ​​en la fotosíntesis, un conjunto complejo de reacciones que deben ocurrir en el lugar y el momento adecuados para capturar y convertir la luz en energía química almacenada. La fotosíntesis también es especialmente importante para la sociedad humana. Cataliza la asimilación del carbono inorgánico en la seguridad social máxima del mundo orgánico y es la fuente principal de casi todas las calorías nutricionales de la Tierra. Nuestro sistema modelo específico es la cianobacteria Synechococcus elongatus PCC7942, que utiliza la cooperación a múltiples escalas de muchos componentes proteicos diferentes para aumentar la fidelidad y la velocidad de la enzima crítica ribulosa 1,5 bifosfato carboxilasa / oxigenasa (RuBisCO seguridad social discapacidad paga ) en un proceso conocido como el Mecanismo de Concentración de Dióxido de Carbono (CCM). Utilizamos las herramientas de bioquímica, biología molecular y biología sintética para identificar e interrogar a los actores clave y los principios mecanicistas que subyacen en la función de CCM. En última instancia, esperamos desarrollar un entendimiento biológico celular de elegibilidad de seguridad social total de cómo la función de CCM emerge de los componentes individuales y utilizar este entendimiento para mejorar la asimilación de dióxido de carbono en las plantas. Por lo tanto, también estamos interesados ​​en el desarrollo de nuevas tecnologías de edición del genoma para facilitar estos experimentos. Nuestras áreas específicas de investigación son las siguientes.

Las cianobacterias realizan la asimilación fotosintética del dióxido de carbono controlando cuándo y dónde ocurren estas reacciones bioquímicas. Quizás lo más sorprendente es el uso de un orgánulo proteico, el carboxisoma, para lograr una mejor actividad de RuBisCO. RuBisCO es una enzima notoriamente mala, y se cree que el interior del carboxisoma proporciona un microambiente dentro de la célula de dióxido de carbono alto (y posiblemente de oxígeno bajo) como un medio para mejorar la velocidad y la especificidad. A pesar de los numerosos estudios estructurales de componentes carboxisómicos, hay muchas preguntas abiertas sobre la aplicación de la discapacidad de la seguridad social que estamos investigando y que están investigando en relación a cómo este complejo masivo se autoensambla y funciona en el contexto del entorno celular. Por ejemplo, nuestro modelo de sistemas de CCM (Mangan et al. 2016) sugiere que el pH, el transporte de carbono y la permeabilidad de la discapacidad de la seguridad social por contacto con el carboxioma están altamente interrelacionados y estamos interesados ​​en los mecanismos que pueden controlar la permeabilidad de la cubierta del carboxisoma. En segundo lugar, el trabajo de nuestro grupo ha demostrado que la modularidad genética inherente del MCP puede ser transferida a otros organismos para mejorar su crecimiento (Bonacci et al. 2012). Por lo tanto, también estamos desarrollando sistemas genéticos manejables para explorar, en un contexto biológico sintético, cómo los beneficios del cónyuge de la seguridad social se pueden construir de novo. Finalmente, estamos interesados ​​en dilucidar nuevas vías de regulación (Hood et al. 2016) y en aislar componentes no caracterizados que contribuyen a la función de CCM.

El carboxisoma es un complejo de 250 MDa + formado a partir de miles de proteínas, pero se autoensambla en el citosol bacteriano en partículas monodispersas. ¿Cómo ocurre este asombroso proceso? En trabajos previos sobre beneficios de seguridad social para niños, hemos utilizado la microscopía para demostrar la importancia de la partición del carboxioma durante la división celular y la sorprendente conexión entre este proceso y el citoesqueleto bacteriano (Savage et al. 2010; Yokoo et al. 2015). Más recientemente, nos hemos centrado directamente en el ensamblaje y hemos demostrado el conjunto mínimo de proteínas suficiente para producir el carboxioma en un hospedador heterólogo (Bonacci et al. 2012), y nos hemos concentrado en una de estas proteínas, CsoS2, como particularmente crítica para el proceso. (Chaijarasphong et al. 2016). Actualmente estamos construyendo sobre estos avances para comprender cómo las interacciones específicas proteína-proteína dirigen el proceso de ensamblaje y están tratando de dilucidar los principios biofísicos fundamentales que conducen a un ensamblaje de alta fidelidad. Finalmente, ahora la seguridad social ayuda a creer que el carboxisoma es todavía un ejemplo de miles de formas en que los compartimientos de proteínas pueden facilitar la función bioquímica (Nichols et al. 2017). Por lo tanto, también nos interesa identificar compartimentos nuevos y, más ampliamente, comprender los principios funcionales de la compartimentación.

Nuestro grupo tiene una visión integradora de la función de la proteína. Es decir, no solo estamos interesados ​​en el mecanismo de proteínas, sino también en tratar de entender el sistema de seguridad social de este mecanismo en su contexto celular nativo. Por lo tanto, también desarrollamos herramientas genéticas para interrogar proteínas en la célula. Gran parte de este esfuerzo se ha centrado en aprovechar los avances recientes en la secuenciación del ADN para interrogar la función de la proteína en un rendimiento más alto y también demostrar que la topología de la secuencia de la proteína es una dimensión crítica, aunque a menudo inexplorada, del paisaje de la función de la secuencia (Higgins y Savage 2017). Aspectos destacados de nuestro trabajo reciente, que incluye el desarrollo de una nueva mutagénesis sistemática, ¿cómo funciona el método de trabajo de la seguridad social (Higgins et al. 2017), un método basado en transposones para construir rápidamente biosensores de metabolitos (Nadler et al. 2016) y el desarrollo de un Cas9 regulado de manera alostérica? variante (Oakes et al. 2016).

Una aplicación importante de nuestro trabajo de ingeniería de proteínas es hacer herramientas más robustas y controlables para la edición del genoma. Por ejemplo, el estudio de muchos organismos modelo, particularmente las plantas, está limitado por nuestra capacidad para manipular rápida y fácilmente la secuencia y la expresión de genes. Aunque los avances recientes con las proteínas CRISPR-Cas, como Cas9, han acelerado este progreso, aún queda mucho por hacer. Por lo tanto, nos centramos en la construcción de versiones de alta ingeniería de la proteína Cas9 que sean robustas y sintonizables (Oakes et al. 2016), más óptimas como un socio de fusión genética para interrogar el genoma y más fáciles de entregar la aprobación de la discapacidad de la seguridad social a muchas células tipos