Все живые существа, известные на земле, состоят из клеток. Многие микробы, в том числе бактерии и дрожжи, являются одноклеточными организмами. Более сложные организмы, такие как растения, насекомые и животные, состоят из большого количества клеток, работающих согласованно. Каждая живая клетка содержит наследственную генетическую информацию, в виде длинного и очень тонкого полимера под названием ДНК. В клетке молекула ДНК связывается с белками и формирует одну или несколько хромосом. В клетках живых организмов, именуемых эукариотами, хромосомы хранятся в специализированном внутреннем отделении под названием ядро.
Хромосомы являются цепочками генов, связаных друг с другом как бусины на ожерелье. Каждый ген соответствует сегменту ДНК, и большинство этих генов поставляет инструкции для сборки различного рода белков, которые требуются для жизнедеятельности клетки. Белки – это тоже полимеры. Они сделаны из субъединиц, называемых аминокислотами, которые связаны вместе в длинные цепочки. Белки состоят из двадцати различных типов аминокислот. Они могут быть связаны друг с другом в различных комбинациях и образовывать цепи различной длины, создавая огромное разнообразие белков с различными свойствами. Некоторые белки образуют механические структуры, такие как мышечные волокна. Другие типы белков включают ферменты, которые ускоряют и контролируют многие химические реакции, необходимые для поддержания жизнедеятельности клетки. Эти химические реакции в совокупности называются обменом веществ. Его результатом, в частности, является производство клеточной энергии путем сжигания сахаров и других химических видов топлива - более известных всем как пища.
Клеточные белки являются мишенями большинства лекарственных средств и препаратов, используемых для лечения болезней. Многие препараты, таким образом, являются внешними химическими сигналами, которые изменяют функции одного или более белков, кодируемых клеточными генами. В некоторых случаях сами препараты, как, например инсулин, также являются белками. Антитела, которые ваше тело вырабатывает для борьбы с инфекцией, представляют собой еще один тип белков.
В организме, каждая клетка содержит один и тот же геном - т.е. полный набора генов, необходимый для производства все различных типов белков. Однако, не все гены активны в каждой клетке, и не все работают одневременно. Например, некоторые типы белков вырабатываются только в клетках головного мозга нейронах, и не производятся в клетках кожи. Некоторые белки производятся только тогда, когда клетки быстро делятся. Это - примеры регуляции генов, которые являются очень сложными процессами со множеством различных проявлений. Когда ген активен, мы говорим, что ген экспрессируется. Разница в характере и уровне экспрессии многих тысяч разных генов лежит в основе различия в размере, форме и поведении разных типов клеток. В пределах конкретного типа клеток, экспрессия генов изменяется со временем и реагирует на различные сигналы окружающей среды, такие как внутренние химические мессенджеры, называемые гормонами, и внешние стимулы, в том числе, разнообразные формы стресса.
Гены могут быть повреждены, и это приводит либо к полному отсутствию требуемого белка, либо к образованию неправильной белковой структуры. Эти генетические повреждения называются мутациями. Многие формы заболеваний, включая большинство форм рака, могут возникать в результате повреждения одного или нескольких генов. Повреждения генов могут быть вызваны химическими веществами в окружающей среде (мутагенами), курением или радиационным облучением. Некоторые измененные формы генов могут передаваться от родителей к детям (наследоваться), что приводит к генетическим заболеваниям.
Мы исследуем как экспрессия генов контролируется в клетках человека. Мы также изучаем клетки, более простых организмов, таких как клетки червя нематы, потому что это деет возможностьлегче выполнять определенные виды экспериментов. Мы используем широкий спектр технологий для идентификации и количественного анализа клеточных белков, подход под названием "протеомика". Мы изучаем, какие белки производятся в здоровых клетках и какие в раковых клетках, какие факторы влияют на их экспрессию и активность. Мы используем сложные современные микроскопы для наблюдения за клетками человека и нематод. Мы регестрируем как они двигаются, деляться и изменяются со временем, и как реагируют на лекарственные средства и другие стимулы. Мы используем как масс-спектрометры (сложные приборы для обнаружения и измерения массы молекул), так и микроскопы для изучения локализации и взаимодействия белков внутри клеточных органелл и компартментов. Эти эксперименты генерируют большие объемы данных, которые мы должны анализировать, визуализировать и хранить. Мы используем современные компьютеры и разрабатываем новое программное обеспечение для анализа и обмена этими большие наборами данных.
Мы обмениваемся нашими данными и выводами с другими исследователями через научные публикации, с помощью онлайновых баз данных, выступая с лекциями и семинарами. Дополнительную информацию о всех наших мероприятиях можно найти на данном сайте.
