Susan Golden - Susan Golden - Wikipedia

Susan S. Golden
Národnostamerický
Alma materB.A. v Biologie z Mississippi University pro ženy (1978), Ph.D. v Genetika z University of Missouri (1983)
Vědecká kariéra
PoleChronobiologie, Bioinženýrství
InstituceUniversity of Chicago (1983), Texas A&M University (1986), UCSD Oddělení biologických věd (2008)

Susan Golden (rozená Stephens) se narodila v Pine Bluff v Arkansasu v roce 1957.[1] Navštěvovala místní veřejnou střední školu, kde pracovala s pochodovou kapelou a školními novinami. Byla přijata do Mississippi University pro ženy v roce 1976 jako žurnalista, ale brzy poté přešel na obor biologie a obor chemie.

Golden absolvovala MUW za dva roky, poté jí byla nabídnuta pozice v první kohortě stážistů v NIH -financovaný doktorský program v oboru genetiky na University of Missouri. Během svého postgraduálního programu se Golden setkala se svým manželem Jamesem Goldenem, dalším studentem v programu NIH.[2] Vzali se v roce 1979. Na univerzitě v Missouri zkoumal Golden proteinový makeup fotosyntetický centrum v sinice, v práci pokračovala, když se přestěhovala do University of Chicago v roce 1983 jako postgraduální vědecký pracovník NIH.[1]

V roce 1986 Golden přijal pozici fakulty na Texas A&M k dalšímu vyšetřování závislosti na světle genová regulace v bakteriích. Právě v Texasu A&M byl Golden poprvé kontaktován s Drs. Carl H. Johnson a Takao Kondo (dva další vědci odpovědní za objev Kai komplex) a nejprve se začal zajímat o studium cirkadiánní rytmy.[2] Dr. Golden byl povýšen na významného profesora v Texas A&M v roce 2003 a poté se přestěhoval do UCSD v roce 2008, kde je v současné době významnou profesorkou a ředitelkou Centra pro cirkadiánní biologii.[3]

Výzkumné příspěvky

Brzká práce

Dr. Golden zahájila svou postgraduální kariéru v laboratoři Dr. Louis A. Shermana, kde pracovala na vývoji genetických přístupů k výzkumu proteinového složení fotosyntetických komplexů sinic. Synechoccus elongatus. Golden byl první, kdo demonstroval, že mutovaná alela z gen psbA postačuje k udělení herbicid rezistence u sinic.[2] Další výzkumy později potvrdily, že tento gen kódoval protein integrální s fotosyntézou Photosystem II komplex.[4] Tato zjištění také prokázala, že genetická manipulace s sinicemi byla přímá a otevírala S. elongatus jako a modelový organismus pro budoucí genetické experimenty.[2] Během svého postdoktorandského výzkumu na univerzitě v Chicagu v laboratoři Dr. Robert Haselkorn Dr. Golden pokračoval v práci na vývoji technik genetické manipulace pro Synechoccus elongatus s cílem objasnit mechanismy genové regulace v genech fotosyntézy. V roce 1989 tým Dr. Golden objevil, že specifická alela psbA vyjádřená sinicemi závisí na světelných podmínkách, ve kterých byla kolonie pěstována.[5] Toto zjištění ji vedlo k obecnějšímu zkoumání toho, jak světlo ovlivněna exprese fotosyntetických genů v organismu,[6] a přispělo k celkovému pochopení bakteriálních odpovědí na vstup do prostředí.[7] Tato řada šetření vyžadovala vývoj techniky pro vizualizaci změn genové exprese v živých organismech. Zatímco profesor na Texas A&M, Golden se pokusil vyřešit tento problém připojením a luciferáza gen do promotéři sledovaných cyanobakteriálních genů a prohlížení kolonií pomocí a rozsah nočního vidění.[2] Tento přístup byl úspěšný a umožnil kvantifikaci genové exprese sinic in vivo po delší dobu. Tato technika přitahovala zájem chronobiolog Dr. Carl H. Johnson, s nimiž Dr. Golden pokračoval ve spolupráci při objevu komplexu KaiABC.[2]

Objev komplexu kai

Golden studuje endogenní rytmy sinice, skupina prokaryot, u nichž je prokázáno, že mají cirkadiánní hodiny. Transformovala Synechococcus elongatus, jeden z lépe studovaných modelů, pomocí a luciferáza reportér gen a ukázal cirkadiánní rytmus v bioluminiscence. To bylo použito k objevení hodin sinic na základě tří proteinů, KaiA, KaiB, a KaiC. Ve spolupráci s Carl H. Johnson a Takao Kondo, předvedla cirkadiánní rytmy v S. elongatus PCC 7942,[8] jediný modelový organismus pro a prokaryotický cirkadiánní hodiny.[3] Susan Golden se identifikuje geny v S. elongatus genom které přispívají k cirkadiánní rytmus přes reverzní genetika, vytvoření mutace v genu a screening mutanta fenotypy. Transpozony jsou vloženy pro rekombinaci v genom, vyrábějící a genový knockout.[3] V jedné studii bylo ke třem zmapováno devatenáct hodinových mutací kai genů a deaktivace jakéhokoli jediného genu kai zrušila cirkadiánní rytmus exprese KaiA a KaiB a snížená aktivita promotoru kaiBC.[9]

Cirkadiánní systém bílkovin kai

S. elongatus má cirkadiánní hodiny s oscilátorem založeným pouze na třech bílkoviny, KaiA, KaiB a KaiC kde je rytmus generován na základě KaiC fosforylace a defosforylace in vitro. Fotosyntéza se používá k odesílání světelných informací, což vede k ovlivnění výstupů řízených hodinami transkripce. Tento 24hodinový rytmus lze znovu vytvořit in vitro s přidáním ATP.[10] Poměr ATP /ADP kolísá v průběhu dne a je snímán KaiC, který na základě tohoto signálu fosforyluje nebo de-fosforyluje. Tento proteinový systém Kai je nejjednodušší posttranslační oscilátor dosud znám.

Při fotosyntéze sinice, světlo řídí hodiny a tma je resetuje. Když Golden mutoval gen cikA, hodiny se nepodařilo resetovat (což mělo za následek trvalé pásmová nemoc ), ale hodiny stále fungovaly. CikA obsahovala proteinovou doménu, která se podobala KaiA, což bylo také shledáno jako důležité při resetování hodin. CikA a KaiA se vážou chinony, které nesou elektrony v elektronový transportní řetězec z fotosyntéza. Chinony jsou oxidovány ve tmě a redukovány ve světle, a redox stav ovlivňuje aktivitu KaiA. Když jsou chinony oxidovány, KaiA se odděluje od KaiC a váže se na ně, resetuje hodiny. Chinony jsou proto při přenosu světelné informace nezbytné KaiC.[2]

Aktuální výzkum

Metabolické inženýrství

Po přestěhování do UCSD v roce 2008 se výzkum Susan Goldenové sblížil s výzkumem jejího manžela Jamese Goldena biopaliva.[2] Provádí výzkum, který zkoumá využití sinice pro průmyslové účely. Sinice jsou atraktivní modelový organismus kvůli zjednodušujícím genomům a jejich použití fotosyntéza a mohly by být použity k nahrazení ropa paliva v budoucnu generováním biopaliva.[3] Sinice také rychle rostou a fixují atmosférický uhlík a přeměňují oxid uhličitý na biomasu, kterou lze poté převést na biooleje a biopaliva. Pro růst vyžadují pouze sluneční světlo, vodu a anorganické stopové prvky a pro biopaliva přímou fixaci uhlíku.[11]

V roce 2016 Golden a kolegové ručně kurátorovali model metabolismu v S. elongates, což naznačuje důležitost lineárního TCA (cyklus trikarboxylové kyseliny) a objev modelu na základě metabolického designu.[12]

Vyznamenání a ocenění[2]

  • Cena Presidential Young Investigator Award National Science Foundation, 1989 až 1995
  • Stipendium na Americké mikrobiologické akademii, 2000
  • Texas A&M Distinguished Professor, 2003
  • Člen Fakulty 1000 biologie
  • Člen Národní akademie věd
  • Howard Hughes profesor lékařského ústavu
  • UC San Diego, významný profesor a předseda kancléře
  • Vítěz ceny Honma (2018)

Vybrané publikace

  • Kondo T, Strayer CA, Kulkarni RD, Taylor W, Ishiura M, Golden SS, Johnson CH (1993). „Cirkadiánní rytmy u prokaryot: luciferáza jako reportér cirkadiánní genové exprese v sinicích“. Proc Natl Acad Sci USA. 90 (12): 5672–6. doi:10.1073 / pnas.90.12.5672. PMC  46783. PMID  8516317.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)
  • Kondo T, Tsinoremas NF, Golden SS, Johnson CH, Kutsuna S, Ishiura M (1994). "Cirkadiánní hodinoví mutanti sinic". Věda. 266 (5188): 1233–6. doi:10.1126 / science.7973706. PMID  7973706.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)
  • Kondo T, Mori T, Lebedeva NV, Aoki S, Ishiura M, Golden SS (1997). "Cirkadiánní rytmy v rychle se dělících sinicích". Věda. 275 (5297): 224–7. doi:10.1126 / science.275.5297.224. PMID  8985018.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)
  • Ishiura M, Kutsuna S, Aoki S, Iwasaki H, Andersson CR, Tanabe A, Golden SS, Johnson CH, Kondo T (1998). "Exprese genového klastru kaiABC jako proces cirkadiánní zpětné vazby v sinicích". Věda. 281 (5382): 1519–23. doi:10.1126 / science.281.5382.1519. PMID  9727980.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)
  • Andersson CR, Tsinoremas NF, Shelton J, Lebedeva NV, Yarrow J, Min H, Golden SS (2000). "Aplikace bioluminiscence na studium cirkadiánních rytmů u sinic". Metody Enzymol. Metody v enzymologii. 305: 527–42. doi:10.1016 / s0076-6879 (00) 05511-7. ISBN  9780121822064. PMID  10812624.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)

Reference

  1. ^ A b "SQ Online / Spotlight fakulty: Dr. Susan Golden". sqonline.ucsd.edu. Citováno 2017-04-12.
  2. ^ A b C d E F G h i Gupta, Sujata (2013-05-28). „Profil Susan S. Golden“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 110 (22): 8758–8760. doi:10.1073 / pnas.1305064110. ISSN  0027-8424. PMC  3670312. PMID  23620521.
  3. ^ A b C d „Susan S. Golden“. biologie.ucsd.edu. Citováno 2017-04-12.
  4. ^ Goussias, Charilaos; Boussac, Alain; Rutherford, A William (2002-10-29). „Photosystem II a fotosyntetická oxidace vody: přehled“. Filozofické transakce Královské společnosti B: Biologické vědy. 357 (1426): 1369–1420. doi:10.1098 / rstb.2002.1134. ISSN  0962-8436. PMC  1693055. PMID  12437876.
  5. ^ Schaefer, M. R.; Golden, S. S. (05.05.1989). „Dostupnost světla ovlivňuje poměr dvou forem D1 v sinicích cyanobakterií“. Journal of Biological Chemistry. 264 (13): 7412–7417. ISSN  0021-9258. PMID  2496127.
  6. ^ http://www.nasonline.org, Národní akademie věd -. "Susan Golden". www.nasonline.org. Citováno 2017-04-12.
  7. ^ Tandeau de Marsac, Nicole; Houmard, Jean (01.01.1993). „Přizpůsobení sinic vlivům prostředí: nové kroky k molekulárním mechanismům“. Mikrobiologické dopisy FEMS. 104 (1–2): 119–189. doi:10.1111 / j.1574-6968.1993.tb05866.x. ISSN  0168-6445.
  8. ^ Cohen, Susan (1. prosince 2015). „Cirkadiánní rytmy v sinicích“. Recenze mikrobiologie a molekulární biologie. 79 (4): 373–385. doi:10.1128 / MMBR.00036-15. PMC  4557074. PMID  26335718.
  9. ^ Ishiura, Masahiro; Kutsuna, Shinsuke; Aoki, Setsuyuki; Iwasaki, Hideo; Andersson, Carol R .; Tanabe, Akio; Golden, Susan S .; Johnson, Carl H .; Kondo, Takao (04.09.1998). "Vyjádření genové klastru kaiABC jako cirkadiánního procesu zpětné vazby u sinic". Věda. 281 (5382): 1519–1523. doi:10.1126 / science.281.5382.1519. ISSN  0036-8075. PMID  9727980.
  10. ^ Dong, Guogang (10. listopadu 2008). "Jak sinice říká čas". Současný názor v mikrobiologii. 11 (6): 541–546. doi:10.1016 / j.mib.2008.10.003. PMC  2692899. PMID  18983934.
  11. ^ Sarsekeyeva, Fariza (22. února 2015). „Kyanopaliva: biopaliva ze sinic. Realita a perspektivy“. Fotosyntetický výzkum. 125 (1): 325–340. doi:10.1007 / s11120-015-0103-3. PMID  25702086.
  12. ^ Broddrick, Jared T .; Rubin, Benjamin E .; Welkie, David G .; Du, Niu; Mih, Nathan; Diamond, Spencer; Lee, Jenny J .; Golden, Susan S .; Palsson, Bernhard O. (2016-12-20). „Jedinečné atributy metabolismu sinic odhalené vylepšeným metabolickým modelováním v genomu a esenciální analýzou genů“. Sborník Národní akademie věd. 113 (51): E8344 – E8353. doi:10.1073 / pnas.1613446113. ISSN  0027-8424. PMC  5187688. PMID  27911809.