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一位亨利·德雷福斯教师学者解释了非自然氨基酸

Teaching with research
研究型教学 化学副教授Doug Young通常有14到16名学生在他的佳博体育工作。夏季特遣队包括约翰·哈隆斯基硕士18岁(前排)和19岁的克里斯·特拉维斯。约瑟夫·麦克莱恩摄

Doug Young的研究领域是化学、生物学和工程学的交叉领域,他专注于一类被称为“非天然氨基酸”的分子。

“所有生命的基础是细胞。在细胞内,主要的功能组是所有的蛋白质。”“作为一名化学家,让我震惊的是,我们所有的蛋白质都是由20种氨基酸组成的。”

杨解释说,在所有生物的细胞内起作用的成百上千种蛋白质的20个组成部分是“天然的”氨基酸。

“在我们的佳博体育里,我们思考着蛋白质所做的所有很酷的事情,”他说,“我们问自己,如果我们能给蛋白质一个更大的工具箱会怎么样?”

杨是威廉玛丽大学化学系的副教授。他招募了一批学生,研究生和本科生,在他的佳博体育里寻求扩大蛋白质工具箱,这项工作对许多领域都有重要意义,尤其是癌症治疗。

由于他在教学和研究方面的成功,杨被卡米尔和亨利·德雷福斯基金会评为2017年亨利·德雷福斯教师学者。

“就获得亨利·德雷福斯教师学者奖的数量而言,我怀疑我们可能是全国最成功的化学系,”威廉与玛丽学院化学系教授兼系主任罗布·辛克尔说。

Hinkle是2002届Henry Dreyfus教师学者的一员,他是正确的。杨的获奖使他成为第七位获得这一荣誉的威廉玛丽化学家。没有任何一所学校的学生人数超过6人,而且威廉玛丽学院的亨利·德雷福斯教师学者中有7人仍在化学系任职。

除了Young和Hinkle,化学系还有Jonathan R. Scheerer(2015)、Elizabeth Harbron(2010)、J.C. Poutsma(2006)、Robert D. Pike(1999)和Christopher J. Abelt(1996)等亨利·德雷福斯教师学者。第八位是米里亚姆·科顿(Myriam Cotten),她是应用科学系的副教授,2014年在汉密尔顿学院(Hamilton College)担任亨利·德雷福斯(Henry Dreyfus)教师学者。

每位获奖者都因其在教育和研究方面的卓越表现而得到认可。Young是2017年该奖项的七名获奖者之一,该奖项主要表彰本科院校的教师。该奖项将获得6万美元的无限制研究资助。

“本科院校的研究支持非常重要,”卡米尔和亨利·德雷福斯基金会(Camille and Henry Dreyfus Foundation)执行董事马克·j·卡迪罗(Mark J. Cardillo)在宣布2017年获奖者的新闻稿中表示。“获得博士学位的化学家中,有近一半是从本科院校获得学士学位的,而研究是化学教育的基本组成部分。”

Young和他佳博体育的学生们使用非天然氨基酸来设计蛋白质。

他解释说:“我们合成不属于这20个碱基的非天然氨基酸,然后我们欺骗细菌或酵母,甚至哺乳动物细胞,让它们把我们的非天然氨基酸放入蛋白质中。”“所以现在你在这种非常有用的蛋白质中获得了所有这些新的化学功能。”

该佳博体育的工作是被称为免疫疗法的生物化学新兴领域的一部分,该领域对新的癌症治疗方案有着巨大的希望。

“很多时候,化疗中使用的抗癌药物只是针对任何快速分裂的细胞,”杨说。“这就是为什么化疗会带来很多不好的副作用——脱发、生病。”

他解释说,免疫治疗方法是将一种非天然氨基酸与一种抗体和一种抗癌药物配对。这种抗体是一种特殊的蛋白质,可以识别癌细胞,并将药物直接输送到癌细胞中,而且只输送到癌细胞中,从而减少或消除了传统化疗的副作用。

“如果你尝试用天然氨基酸,你会遇到问题,因为你会遇到这些非常复杂的情况,因为有太多的反应性,”杨解释说。“我们试图创造生物系统中不存在的反应,所以唯一能发生反应的地方就是我们想要它们发生的地方。”

杨拥有生物学和化学学士学位,是在生物化学佳博体育指导本科生的教授的理想背景。他说,在上课的任何时候,他的佳博体育里都有14到16名学生在工作,每人每周工作三到四个小时。

“在夏天,我通常有六七个学生,”他补充说。“但他们一直在这里。”

他佳博体育的大多数成员都是化学专业的,但他说他也有不少生物和神经科学专业的学生。他们通常在大一的时候加入,更有经验的学生指导新手完成基础工作。

“我们将向你展示如何表达蛋白质或如何建立反应。要在佳博体育里达到一个舒适的水平,需要六个月到一年的时间。”

在学生们达到了一定的舒适程度后,杨会给他们自己的项目。他说,一些学生甚至提出了自己的研究项目,这些项目往往演变成高级荣誉项目。

“这一切都与我的工作和研究有关,”杨说。“但是看到他们想出自己的部分,并自己前进——你知道,这是一件非常整洁的事情。”