도구 제작자의 마음

프린스턴의 생명공학자인 Clifford P. Brangwynne이 인생에 얼마나 열정적으로 접근하는지 배우는 가장 좋은 방법은 그가 Baker Rink에서 하키를 하고 있는 모습을 지켜보는 것입니다. 코로나19 팬데믹 이전에는 정오에 스탠딩 경기를 펼쳤다. 그는 어린 시절부터 주로 수비수로 활약했습니다. 베이커에서 그는 공동 작업자이자 친구인 프린스턴 대학의 기계 및 항공우주공학 교수이자 강력한 공격수인 미코 하타자(Mikko Haataja)를 막아낼 수도 있습니다. Brangwynne은 "격렬한 스포츠를 할 때 의식적으로 생각하는 것은 그것뿐입니다."라고 말합니다. 스케이트를 신고 그는 구역에 들어갑니다. 그리고 Cliff Brangwynne이 해당 구역에 들어오면 그를 막을 수 없습니다.

June K. Wu '92 화학 및 생물 공학 교수이자 Howard Hughes Medical Institute의 연구원이자 MacArthur의 "천재 보조금" 수혜자인 Brangwynne도 일반적으로 과학적으로도 해당 영역에 있습니다. 박사후 연구원이었던 2009년에 그는 세포가 어떻게 구성되는지에 대한 근본적인 중요한 발견을 발표했습니다. 교과서 다이어그램에서 셀은 깔끔하게 보입니다. 세포 소기관이라고 불리는 작은 하위 구획은 각각 막으로 둘러싸여 있으며 유전 정보를 저장하거나 에너지를 생산하는 등의 작업을 수행합니다. 그러나 Brangwynne은 막으로 묶여 있지 않은 세포 소기관을 발견했습니다. 대신에 그것은 라바 램프나 기름과 식초를 섞은 샐러드 드레싱처럼 작용했습니다. 그는 현미경으로 관찰했을 때 세포 내에서 액체 덩어리가 융합되고 부서지는 것을 보았습니다.

그러나 Brangwynne은 다가오는 도전을 보았습니다. 세포에서 물방울을 볼 수 있는 것도 한 가지입니다. 그들의 형성을 지배하는 규칙을 아는 것, 또는 그들이 봉사하는 모든 목적을 아는 것은 또 다른 문제입니다. 이러한 질문에 답하려면 수동적인 관찰을 넘어서야 합니다. 그는 물방울을 제어하는 ​​방법을 배워야 할 것입니다. 왜냐하면 무언가를 제어한다는 것은 당신이 그것을 이해하고 있음을 보여주기 때문입니다. Haataja는 “Cliff는 흥미로운 문제에 대한 탁월한 감각을 갖고 있습니다.”라고 말합니다. 그리고 Haataja는 이 문제에 대한 대응으로 "Cliff의 생명공학자 측이 인수했습니다"라고 말했습니다.

생명공학은 과학의 넓은 범위를 포괄하는 큰 단어입니다. Brangwynne은 생명공학자들이 양적 분야의 아이디어를 사용하여 생물학을 연구한다고 말합니다. 그들은 단백질과 같은 생물학의 구성 요소를 동원하여 건설 노동자가 드릴을 사용하는 것처럼 휘두릅니다. 그들은 생물학에 대한 근본적인 질문에 답하거나 사회의 골치 아픈 문제를 해결하기 위한 툴킷을 구축합니다. 이는 이미 프린스턴 대학을 훨씬 더 발전시킨 접근 방식입니다.

오염을 줄이려는 열망에 힘입어 Frances Arnold '79는 의약품 및 연료와 같은 현대적인 편의 시설을 생산하는 데 드는 환경 비용을 인식했습니다. 그녀는 낭비 없이 단백질을 만들기 위해 단백질을 동축화하기 시작했습니다. 그녀가 1980년대에 캘리포니아 공과대학(California Institute of Technology)에 연구실을 시작했을 때 과학자들은 지력과 컴퓨터의 힘이 단백질을 원하는 대로 만드는 정확한 지침을 밝혀줄 것이라고 주장했습니다. 그러나 단백질에는 수백 또는 수천 개의 아미노산이 포함되어 있습니다. 선택할 수 있는 아미노산이 20개이므로 조합이 매우 다양해집니다. Arnold는 이러한 확률이 마음에 들지 않았기 때문에 생물학의 단백질 조정 방식인 진화를 활용하여 과학자라면 누구나 사용할 수 있는 단백질 맞춤화 도구를 만들려고 했습니다. 오늘날 약품 제조업체와 세탁 세제 제조업체는 모두 방향성 진화라고 알려진 그녀의 기술을 사용합니다. 그녀는 2018년 노벨 화학상의 일부를 집으로 가져갔습니다.

1961년, 시모무라 오사무(Osamu Shimomura)가 프린스턴 생물학과의 연구원이었을 때, 그는 해파리에서 녹색을 띠는 빛나는 단백질을 분리했습니다. 그러나 그는 거기서 멈추지 않았습니다. 그는 무엇이 단백질을 빛나게 하는지 알아보기 위해 속담의 후드 아래를 살펴보았습니다. 당시 알려진 다른 빛나는 단백질은 빛을 발하기 위해 화학 첨가물이 필요했지만 시모무라의 단백질은 청색 광원만 필요했습니다. 과학자들은 녹색 단백질을 도구로 사용할 기회를 포착했습니다. 수많은 응용 분야 중에서 그들은 암세포가 어떻게 퍼지는지 추적하고 우물에서 비소를 검출하는 데 이를 사용했습니다. 시모무라는 2008년 노벨 화학상을 수상했습니다. 나중에 2014년에 노벨 화학상의 일부는 이 단백질을 사용하여 광학 현미경의 해상도를 높이는 연구원에게 돌아갔습니다. 이를 통해 과학자들은 물방울을 포함한 세포의 미세한 하위 구획을 더 선명한 초점으로 볼 수 있었습니다.