Неділько Будіса

Nediljko «Ned» Budisa (хорв. Nediljko Budiša; нар. 21 листопада 1966(19661121), Шибеник, Хорватія) — хорватський біохімік, професор що обіймає науково-дослідну кафедру першого рівня (Canada Research Chair, CRC) в Канаді з хімічної синтетичної біології в Манітобському університеті . Як піонер у галузі інженерії генетичного коду та хімічної синтетичної біології (ксенобіологія), його дослідження мають широке коло застосувань у галузі біотехнології та загалом. Як наука, вона включає в себе біоорганічну і медичну хімію, структурну біологію, біофізику і молекулярну біотехнологію, а також інженерію та інженерію біоматеріалів. Він є автором єдиного підручника в галузі досліджень: «Розробка генетичного коду: розширення репертуару амінокислот для створення нових білків».

Неділько Будиса
Nediljko Budiša
Народився	21 листопада 1966(1966-11-21) (57 років) Шибеник, Хорватія
Діяльність	хімік
Alma mater	^d
Галузь	Біохімія, біоорганічна хімія, синтетична біологія
Заклад	Берлінський технічний університет Університет Манітоби Берлінський технічний університет^[1]
Науковий керівник	Роберт Губер

Раннє життя, освіта та кар'єра

Нед Будіса отримав диплом викладача хімії та біології в 1990 році, бакалавра з молекулярної біології та магістра в галузі біофізики в 1993 році в Загребському університеті. Він здобув науковий ступінь доктора наук у 1997 році в Мюнхенському технічному університеті, де його науковим керівником був професор Роберт Хубер. Він мочав викладати в Мюнхенському технічному університеті у 2005 році, а після цього працював молодшим керівником групи «Молекулярна біотехнологія» в в Мюнхені. У період з 2007 по 2010 рік він був членом CIPS^M у Мюнхені. Він обіймав посаду дійсного професора біокаталізу в Берлінському технічному університеті з 2010 до кінця 2018 року, коли він вступив на посаду CRC першого рівня з хімічної синтетичної біології в Манітобському університеті. Нед Будіса є членом кластеру «Об'єднуючі системи каталізу» (UniSysCat) і зберігає статус доцента в Берлінському технічному університеті. У 2014 році він заснував першу берлінську команду .

Наукова робота

Нед Будіса застосовує метод селективного тиску (SPI) який дозволяє як одноразово, так і багаторазово включати у білки in vivo синтетичні (тобто неканонічні) аналоги амінокислот, переважно за допомогою перепризначення сенсорного кодону. Його методологія дозволяє здійснювати тонкі хімічні маніпуляції бічних ланцюгів амінокислот, переважно проліну, триптофану та метіоніну. Ці експерименти часто проводять за допомогою простої метаболічної інженерії.

Метою наукової роботи Неда є надання білкам живих клітин різних фізико-хімічних властивостей та біоортогональних хімічних реакцій (хіміоселективні зв'язування, такі як ), а також особливих спектроскопічних особливостей (наприклад, синьої та золотистої флуоресценції або передачі енергії вібрації). Крім того, його метод дозволяє надавати живим клітинам властивості, специфічні для хімічного елемента (фтор, селен і телур).

Нед Будіса відомий завдяки розробці методу використання селен-вмісних неканонічних амінокислот для рентгенологічної кристалографії та аналогів фтору для 19F ЯМР-спектроскопії і дослідження складання білка. Він першим продемонстрував використання інженерії генетичного коду як інструменту для створення терапевтичних білків та синтезованих на рибосомах пептидних препаратів. Він успішно займався інноваційною інженерією біоматеріалів, зокрема фотоактивованих підводних клеїв на основі мідій. Нед Будіса зробив плідний внесок у розуміння ролі окислення метіоніну в агрегації пріонного білка та виявив роль конформацій бічного ланцюга проліну (ендо-екзо-ізомерія) у трансляції, згортанні та стабільності білків.

Разом зі своїм колегою Володимиром Кубишкіним та у співпраці з з Технологічного інституту Карлсруе була розроблена нова природна гідрофобна. Результати цього проекту сприяли розробці теорії «Аланін-Світ», яка пояснює хімічну етіологію 20 канонічних амінокислот у репертуарі стандартного генетичного коду.

У 2015 році команда під керівництвом Неда Будіси повідомила про успішне завершення тривалого експерименту з еволюції, який призвів до повної заміни усіх 20899 залишків триптофану тиєнопірол-аланіном у генетичному коді бактерії Escherichia coli . Це довело можливість еволюції життя на основі альтернативних будівельних блоків або альтернативної біохімії. У той же час, цей підхід може лягти в основу технології біобезпеки для розвитку біоконтейнерних синтетичних клітин, оснащених «генетичним брандмауером», яка перешкоджає їх виживанню поза техногенними природними середовищами. Подібні експерименти з фторованими аналогами триптофану як ксенобіотичними сполуками (у співпраці з Беате Кокш з Вільного університету Берліна) призвели до виявлення виняткової фізіологічної пластичності мікробних культур під час адаптаційної лабораторної еволюції, що робить їх потенційними екологічно чистими інструментами для нових методів біоремедіації.

Нед Будіса також бере активну участь у дискусіях про можливі суспільні, етичні та філософські впливи радикальної інженерії генетичного коду в контексті синтетичних клітин та життя, а також похідних технологій.

Вибрані нагороди та відзнаки

• 2004 р.: Премія BioFuture
• 2017: Премія за публікацію Fluorine Chemistry

Див. також

• Біопідпис
• Генетичний код
• Ксенобіологія

Примітки

1. Montenegro A. ORCID Public Data File 2023 — 2023. — doi:10.23640/07243.24204912.V1
   d:Track:Q123508386
2. Budisa, Nediljko (2005). The book at the Wiley Online Library. doi:10.1002/3527607188. ISBN .
3. . Max Planck Institute. Архів оригіналу за 10 червня 2007. Процитовано 10 серпня 2017.
4. . Архів оригіналу за 19 серпня 2019. Процитовано 10 серпня 2017.
5. . Архів оригіналу за 16 квітня 2020. Процитовано 10 серпня 2017.
6. . Архів оригіналу за 1 серпня 2019. Процитовано 17 серпня 2019.
7. . Архів оригіналу за 18 березня 2022. Процитовано 17 серпня 2019.
8. . Архів оригіналу за 14 липня 2021. Процитовано 10 серпня 2017.
9. Budisa, N. (2004). Prolegomena to future efforts on genetic code engineering by expanding its amino acid repertoire. Angewandte Chemie International Edition. 43: 3387—3428. doi:10.1002/anie.20030064 (неактивний 2019-05-18).{{}}: Обслуговування CS1: Сторінки із неактивним DOI станом на травень 2019 ()
10. Lepthien, S.; Merkel, L.; Budisa, N. (2010). In Vivo Double and Triple Labeling of Proteins Using Synthetic Amino Acids. Angewandte Chemie International Edition. 49 (32): 5446—5450. doi:10.1002/anie.201000439. PMID 20575122.
11. Bohlke, N.; Budisa, N. (2014). Sense codon emancipation for proteome-wide incorporation of noncanonical amino acids: rare isoleucine codon AUA as a target for genetic code expansion. FEMS Microbiology Letters. 351 (2): 133—44. doi:10.1111/1574-6968.12371. PMC 4237120. PMID 24433543.
12. Völler, J.-S.; Budisa, N. (2017). Coupling genetic code expansion and metabolic engineering for synthetic cells. Current Opinion in Biotechnology. 48: 1—7. doi:10.1016/j.copbio.2017.02.002. PMID 28237511.
13. Exner, M. P.; Kuenzl, S.; Schwagerus, S.; To, T.; Ouyang, Z.; Hoesl, M. G.; Lensen, M. C.; Hackenberger, C. P. R.; Panke, S. (2017). Design of an S-Allylcysteine in situ production and incorporation system based on a novel pyrrolysyl-tRNA synthetase variant. ChemBioChem. 18 (1): 85—90. doi:10.1002/cbic.201600537. PMID 27862817.
14. Lepthien, S.; Hoesl, M. G.; Merkel, L.; Budisa, N. (2008). Azatryptophans endow proteins with intrinsic blue fluorescence. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 105 (42): 16095—16100. Bibcode:2008PNAS..10516095L. doi:10.1073/pnas.0802804105. PMC 2571030. PMID 18854410.
15. Bae, J.; Rubini, M.; Jung, G.; Wiegand, G.; Seifert, M. H. J.; Azim, M. K.; Kim, J. S.; Zumbusch, A.; Holak, T. A. (2003). . Journal of Molecular Biology. 328 (5): 977—1202. PMID 12729742. Архів оригіналу за 11 серпня 2017. Процитовано 9 вересня 2019.
16. Baumann, T.; Hauf, M.; Schildhauer, F.; Eberl, K.; Durkin, P. M.; Deniz, E.; Löffler, J. G.; Acevedo-Rocha, C. G.; Jaric, J. (2019). Site‐Resolved Observation of Vibrational Energy Transfer Using a Genetically Encoded Ultrafast Heater. Angewandte Chemie International Edition. 58 (9): 2527—2903. doi:10.1002/anie.201812995. PMID 30589180.
17. Agostini, F.; Völler, J-S.; Koksch, B.; Acevedo-Rocha, C. G.; Kubyshkin, V.; Budisa, N. (2017). Biocatalysis with Unnatural Amino Acids: Enzymology Meets Xenobiology. Angewandte Chemie International Edition. 56 (33): 9680—9703. doi:10.1002/anie.201610129. PMID 28085996.
18. Budisa, N.; Steipe, B.; Demange, P.; Eckerskorn, C.; Kellermann, J.; Huber, R. (1995). High level biosynthetic substitution of methionine in proteins by its analogues 2-aminohexanoic acid, selenomethionine, telluromethionine and ethionine in Escherichia coli. Eur. J. Biochem. 230 (2): 788—796. doi:10.1111/j.1432-1033.1995.0788h.x. PMID 7607253.
19. Seifert, M. H.; Ksiazek, D.; Smialowski, P.; Azim, M. K.; Budisa, N.; Holak, T. A. (2002). Slow Conformational Exchange Processes in Green Fluorescent Protein Variants evidenced by NMR Spectroscopy. J. Am. Chem. Soc. 124 (27): 7932—7942. doi:10.1021/ja0257725. PMID 12095337.
20. Budisa, N.; Minks, C.; Medrano, F. J.; Lutz, J.; Huber, R.; Moroder, L. (1998). Residue specific bioincorporation of non-natural biologically active amino acids into proteins as possible drug carriers. Structure and stability of per-thiaproline mutant or annexin V. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 95 (2): 455—459. doi:10.1073/pnas.95.2.455. PMC 18441. PMID 9435213.
21. Budisa, N. (2013). Expanded genetic code for the engineering of ribosomally synthetized and post-translationally modified peptide natural products (RiPPs). Current Opinion in Biotechnology. 24 (4): 591—598. doi:10.1016/j.copbio.2013.02.026. PMID 23537814.
22. Hauf, M.; Richter, F.; Schneider, T.; Faidt, T.; Martins, B. M.; Baumann, T.; Durkin, P.; Dobbek, H.; Jacobs, K. (2017). Photoactivatable mussel-based underwater adhesive proteins by an expanded genetic code. ChemBioChem. 18 (18): 1819—1823. doi:10.1002/cbic.201700327. PMID 28650092.
23. Wolschner, C.; Giese, A.; Kretzschmar, H.; Huber, R.; Moroder, L.; Budisa, N. (2009). Design of anti- and pro-aggregation variants to assess the effects of methionine oxidation in human prion protein. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 106 (19): 7756—7761. Bibcode:2009PNAS..106.7756W. doi:10.1073/pnas.0902688106. PMC 2674404. PMID 19416900.
24. Steiner, T.; Hess, P.; Bae, J. H.; Moroder, L.; Budisa, N. (2008). Synthetic Biology of Proteins: Tuning GFP´s Folding and Stability with Fluoroproline. PLOS ONE. 3 (2): e1680. Bibcode:2008PLoSO...3.1680S. doi:10.1371/journal.pone.0001680. PMC 2243022. PMID 18301757.{{}}: Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом ()
25. Doerfel, L. K.; Wohlgemuth, I.; Kubyshkin, V.; Starosta, A. L.; Wilson, D. N.; Budisa, N. (2015). Entropic Contribution of Elongation Factor P to Proline Positioning at the Catalytic Center of the Ribosome. J. Am. Chem. Soc. 137 (40): 12997—13006. doi:10.1021/jacs.5b07427. PMID 26384033.
26. Kubyshkin, V.; Grage, S. L.; Bürck, J.; Ulrich, A. S.; Budisa, N. (2018). Transmembrane Polyproline Helix. J. Phys. Chem. Lett. 9 (9): 2170—2174. doi:10.1021/acs.jpclett.8b00829. PMID 29638132.
27. Kubyshkin, V.; Budisa, N. (2019). Anticipating alien cells with alternative genetic codes: away from the alanine world!. Current Opinion in Biotechnology. 60: 242—249. doi:10.1016/j.copbio.2019.05.006. PMID 31279217.
28. Kubyshkin, V.; Acevedo-Rocha, C. G.; Budisa, N. (2017). On universal coding events in protein biogenesis. Biosystems. 164: 16—25. doi:10.1016/j.biosystems.2017.10.004. PMID 29030023.
29. Hoesl, M. G.; Oehm, S.; Durkin, P.; Darmon, E.; Peil, L.; Aerni, H.-R.; Rappsilber, J.; Rinehart, J.; Leach, D. (2015). Chemical evolution of a bacterial proteome. Angewandte Chemie International Edition. 54 (34): 10030—10034. doi:10.1002/anie.201502868. PMC 4782924. PMID 26136259. NIHMSID: NIHMS711205
30. Kubyshkin, V.; Budisa, N. (2017). Synthetic alienation of microbial organisms by using genetic code engineering: Why and how?. Biotechnology Journal. 12 (8): 1600097. doi:10.1002/biot.201600097. PMID 28671771.
31. Diwo, C.; Budisa, N. (2019). Alternative Biochemistries for Alien Life: Basic Concepts and Requirements for the Design of a Robust Biocontainment System in Genetic Isolation. Genes. 10 (1): 17. doi:10.3390/genes10010017. PMID 30597824.{{}}: Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом ()
32. Acevedo-Rocha, C. G.; Budisa, N. (2011). On the Road towards Chemically Modified Organisms Endowed with a Genetic Firewall. Angewandte Chemie International Edition. 50 (31): 6960—6962. doi:10.1002/anie.201103010. PMID 21710510.
33. Agostini, F.; Sinn, L.; Petras, D.; Schipp, C. J.; Kubyshikin, V,; Berger, A. A.; Dorrestein, P. C,; Rappsilber, J.; Budisa, N.; Koksch, B. (2019). «Laboratory evolution of Escherichia coli enables life based on fluorinated amino acids». bioRxiv 665950.
34. Schmidt, M.; Pei, L.; Budisa, N. (2018). Xenobiology: State-of-the-art, Ethics and Philosophy of new-to-nature organisms. Т. 162. с. 301—315. doi:10.1007/10_2016_14. ISBN . ISSN 0724-6145. PMID 28567486.
35. . Архів оригіналу за 30 червня 2007. Процитовано 10 серпня 2017.
36. . Архів оригіналу за 26 лютого 2021. Процитовано 16 жовтня 2017.

Посилання

• Домашня сторінка ТУ Берлін [ 25 листопада 2020 у Wayback Machine.]
• Профіль UniCat [ 11 серпня 2017 у Wayback Machine.]
• Розмова про майбутнє ксенобіології
• Загальна розмова про генетичну інженерію коду [ 11 серпня 2017 у Wayback Machine.]
• Вбудовані препарати можуть впливати на тканини [ 11 серпня 2017 у Wayback Machine.]
• Генетичний код 2.0 — 3 синтетичні амінокислоти, об'єднані в один білок [ 26 січня 2021 у Wayback Machine.]
• Окислення призводить до фатальної структурної зміни пріонних білків людини [ 30 жовтня 2020 у Wayback Machine.]
• iGEM Берлін Магнітна e. Coli.
• Професор та хобі-боксер (стаття німецькою мовою) [ 12 серпня 2017 у Wayback Machine.]
• Супер клей, виготовлений з кишкових бактерій [ 21 жовтня 2020 у Wayback Machine.]