俄亥俄州立大学Thomas J. Magliery博士

2011年9月27日

Thomas J.Magliery博士

托马斯·马格里里(Thomas J. Magliery)于1974年出生于伊利诺伊州的橡树园(Oak Park),在芝加哥和印第安纳波利斯以外的地方长大。他在印第安纳波利斯的印第安纳大学医学中心与埃德·霍德斯(M. D. (2001)在加州大学伯克利分校化学系的指导下 彼得·舒尔茨。作为NSF博士前研究员,他在工程活细菌的几个关键方面进行了研究,以针对位点插入非天然氨基酸。加盟 琳恩·里根在分子生物物理学&Magliery于2001年在耶鲁大学进行生物化学研究,为四螺旋束蛋白Rop引入了基于细胞的筛选方法,并证明了其在排序具有随机疏水核的蛋白变体文库中的用途。 Magliery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计划,生物物理学研究生计划和化学生物学接口培训计划的成员。

因此,我从字面上吸取了一个想法,了解如何将Rop活性与质粒中的GFP表达联系起来’由Rop监管。我到了那里,几个月后,我们得到了一张与餐巾纸照片完全一样的LB琼脂板的图片,在那一刻,您意识到可以偶尔在一张餐巾纸上实际画一张图片,它是一个非常有用的实验。我的意思是,仅实验就是我们目前在蛋白质稳定性方面所做的大部分组合工作的基础。

协作药物发现公司首席执行官Barry Bunin博士接受了采访。

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巴里·布宁
考虑到我们的大多数研究人员在药物发现方面的工作,我认为一个有趣的第一个问题是谈论您的药物发现筛选工作与您进行的某些蛋白质工程工作’在每个领域的工作方面,’s different, what’相似,它们如何相互补充?

汤姆
我认为就药物发现筛选工作而言,’re doing, we’我主要集中在这种蛋白质上 对氧磷酶1,是与HDL胆固醇相关的人血清蛋白,是一种水解酶,但靶标未知。但是很方便,至少以低速率’能够水解有机磷化合物。因此,我们一直在努力修饰蛋白质,使其成为对抗有机磷酸酯,农药和神经毒剂的切实可行的疗法,并且涉及许多不同的步骤。第一步是活动太低,我们不这样做’真正清楚地了解如何更改特异性,尤其是因为我们不’甚至无法确切知道蛋白质的机理或活性方面。所以我们 ’一直以来,通过利用结构活性关系来尝试理解这一点,方法是在我们认为是活性位点的周围基本制造大量突变体,并针对酯和有机磷酸酯的大量类似物进行研究。

但是,这项工作与实验室中的其他一些工作相吻合,因为该程序的另一方面是试图改善可药物性,使其成为更像药物的分子。它’真的很像熊,因为它’通常会结合到这些油腻的HDL颗粒上,因此我们’例如,通过去除半胱氨酸并对其进行重新改造,人们一直在努力使蛋白质更易溶,稳定和易于使用。我们也在努力提高溶解度,同时尝试使实际药物尽可能地与表面的人类蛋白质相似,以避免免疫效应。

所以与其他事物相吻合的原因’之所以这样做,是因为实际上我实验室的大部分精力都放在了多种了解蛋白质稳定性和蛋白质相互作用的方法上。我们’发明了许多方法来筛选蛋白质文库的稳定性,然后以高通量的方式定量测量。和我们’除了使用类似方法了解蛋白质相互作用的某些知识外,我们还开发了能够根据序列统计预测稳定突变的方法。所以我们’我们已经能够接受一些基本的事情’我们已经学习并将它们应用于更好的疗法,使其更稳定或更易溶或类似的东西。因此,有一些主题贯穿始终,例如使用高吞吐量方法和使用结构活动关系,但是这两种不同的东西确实能够相互告知很多。

巴里·布宁
而且,如果研究取得了一定程度的成功或非常成功,那么您预计短期和长期的结果如何?

汤姆
好吧,这取决于项目的哪一部分,因为其中有些是非常基础的,而某些则是非常应用的。所以我认为我们’ve已经取得了一些初步的成功。顺便说一句,我应该说这是对氧磷酶的工作’做是大型中心拨款的一部分,’由David Lenz领导的 美国陆军化学防御医学研究所(ICD) 其中包括魏茨曼研究所的一个小组 丹尼·陶菲克(Danny Tawfik)乔尔·萨斯曼, WHO have done a lot of the activity 恩gineering, 和 then people here as well – 克里斯·哈达德, WHO’是一位计算化学家,还有从事蛋白质修饰的王乔治(George Wang),’有很多人

But 我想我们’已经取得了实质性进展。我的意思是我们’在Weizmann和我们以及ICD之间, we’已经能够在动物中设计,生产和测试对氧磷酶的变体,它们能够防止致命剂量的真实神经毒剂。它们还不是全部,而且可能还不是理想的分子,但是我认为那是成功的。所以我认为,如果它非常成功,我们将拥有一个分子或一系列分子’能够针对高致死剂量水解多种有机磷酸酯,因此它们’重新真正完全保护。但是就像我说的那样’学习的基础知识与我们所做的其他一些工作相辅相成。

在工程特性方面,我们的长期目标是至少在经验上(如果不是从根本上)能够更好地预测蛋白质的哪些突变将改变其物理特性,特别是在稳定性和溶解度方面–这些东西目前很难计算,也很难从一堆不同的,不相关的蛋白质突变中进行荟萃分析。我们的策略是希望产生大量高度相关的突变并研究其物理特性,以便我们可以对以下问题做出具有统计学意义的答案:例如,如何改变蛋白质序列和蛋白质特定部分的序列,核,环或表面,这些变化如何与很难预测的性质(如稳定性和溶解度)变化真正相关?

巴里·布宁
大。那么,您如何使用CDD? CDD对您的科学研究有何帮助?

汤姆
我想我们’re using 它 a lot in one area 和 我想我们 have started to make some use of 它 in another area. To be honest, 我想我们 need to spend more time on that, but I think 它 has great potential in that area.  So the first area is in the 结构活动关系s with paraoxonase. This 恩zyme 和 other 恩zymes like 它, like phosphotriesterase 和 a couple other esterases, are excellent at turning over OPs [organophosphorus compounds] at least to some 德gree. There have been a lot of studies of these over the years, 和 so there’大量可能的底物,包括神经毒剂模拟物,实际神经毒剂,农药,农药模拟物,酯,内酯– there’庞大的知识库。我的意思是除了我们的许多突变体’我们在实验室里做的’庞大的知识库’已经存在不同的突变。

仅仅能够整理所有这些数据,然后将其转化为实际知识是一个非常重大的挑战,’这是我们重要的方式’一直在使用CDD资源:能够以一种’可以根据不同底物的性质进行搜索,并以一种可以组织的方式进行整理,并希望能够得出结论,实际上,我认为这是富有成果的。我认为现在我们可以更好地了解哪些突变对于大底物和小底物等重要。我认为在CDD中轻松地计算分子特性并按这些分子特性进行分类的能力对我们来说是无价的资源。

我们的另一件事’我一直在努力做,我们还没有’进行了尽可能多的探索,正在观察我们是否可以对我们生成的大型蛋白质变体文库进行类似的处理。显然是’如果需要,可以放入它们,包括序列甚至结构。原则上,我们可以建立许多更简单的计算,因为对于我们的许多库而言,’我们的开始方式:例如我们所在的地方’做了突变,什么’净费用?什么’疏水性?之类的。和我们’一直使用CDD和Excel进行合并,但是我’d希望我们能够更多地使用您的资源[CDD]。主要是因为我认为’这样更容易组织所有结果。这是我现在担任教授的第五年,有一堆学生制作了一堆甚至只有几个模型蛋白质的库– we’重新研究了这些蛋白质的数千种变体,因此这只是组织上的噩梦。

巴里·布宁
大。回到科学,因为我知道您在化学和生物学方面都有广泛的背景。只是谈论一个“啊哈”时刻,它会在您的职业生涯或好奇心中引起您的共鸣,以探索事物并推动您成为科学家。

汤姆
绝对。您’完全正确的是,作为科学家自己,您也知道很多日子.........好吧,我这样说:仅从研究生那年起,我就有七个或八个笔记本,其中可能有30个可发布的页面。有很多天,当你’只是想弄清楚事情的进展,但是在您的发展中确实存在分水岭的事件,当您确实拥有这些时刻时,我认为几乎在每个层次上’我曾经发生过类似的事情。

当我开始学习科学时,影响我的一个非常根本的事情是,我上高中时曾做过一个Westinghouse项目,却不知道自己在做什么。我看了一本电话簿,在印第安纳大学医学中心打给埃德·霍德斯(Ed Hodes),却不知道他是医学遗传学和基因检测领域的巨人,而他只是慷慨地让我来到他的实验室,而我当时正在从事关于单一应变构象多态性的项目的文档。我想当我们看到第一块凝胶时,我实际上在实践中意识到它将作为一种基因检测方法起作用,这让我感到非常激动,而且我认为经验确实具有形成性。但是我认为我几乎在每个级别都有这样的经历。

另一个是我开始担任博士后 琳恩·里根。 Lynne长期以来一直在对该蛋白质Rop进行定向设计,Rop是一种捆绑蛋白,我们仍在研究中。他们做的一件事’这是评估Rop功能的高通量方法。因此,我从字面上吸取了一个想法,了解如何将Rop活性与质粒中的GFP表达联系起来’由Rop监管。我到了那里,几个月后,我们得到了一张与餐巾纸照片完全一样的LB琼脂板的图片,在那一刻,您意识到自己可以偶尔在一张餐巾纸上实际画一张图片,结果是一个非常有用的实验。我的意思是 那实验 仅仅是大部分的基础 我们现在在蛋白质稳定性方面所做的组合工作,所以我认为这些内容确实具有形成性和驱动力。

巴里·布宁
这可能是我的最后一个问题:在使用CDD之前,您是如何管理数据的?为什么最初选择CDD?

汤姆
我会说我们做得很糟糕,可能就是答案。主要是Excel,我们仍然在很多方面使用Excel,因为它’对于许多计算来说非常方便,但是结果是我们的数据最终将存储在许多不同的工作表和人员中’的组文件文件夹。我认为在实验之间和项目之间进行分析非常困难。更不用说这样的事实,您最终会遇到命名问题,因为人不是’不一定要在Excel数据库中输入分子的结构,因此只需以某种随机方式命名它,然后当您返回进行分析时,必须能够对所有这些东西进行解码。其实我不得不说我’我不确定我还记得第一次听说CDD的那一刻。我想也许您和我在ACS会议上进行了交谈,然后又回过头去在线看了一下,然后我想:这正是我们需要以更合理的方式对分子和类似事物进行分类的条件,确实超出了Excel的简单资源。在某种程度上’实际上有点奇怪,因为我们所做的工作具有非常重要的生物信息学组成部分,而且我有学生在使用Perl和Java,但是我们没有’将这些资源中的任何一种都用于化学信息学的研究。那’CDD真正为我们做了什么,’这是一个了不起的界面。

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