Nediljko Budiša

Nediljko "Ned" Budiša (Šibenik, 21. studenog 1966.) je hrvatski biokemičar, profesor kemije i vođa nacionalne katedre prve klase za kemijsku sintetičku biologiju (Tier 1 Canada Research Chair (CRC) in Chemical Synthetic Biology) na Sveučilištu u Manitobi (Winnipeg, Kanada).[1] Budiša je pionir na području inženjerstva genetičkog koda (upute) i kemijske sintetičke biologije (Ksenobiologije). Njegovo istraživanje ima širok spektar primjena u raznim područjima počevši od bioorganske i biomedicinske kemije, strukturne biologije i biofizike, molekularne biotehnologije te inženjerstva metabolizma i biomaterijala. Autor je za sada jedinog udžbenika u svom istraživačkom području: "Engineering the genetic code: expanding the amino acid repertoire for the design of novel proteins".[2]

Nediljko "Ned" Budisa
Nediljko Budisa 2012.jpg
Budiša u laboratoriju godine 2012.
Rođenje 21. studenog 1966.
Mjesto rođenja Šibenik, Hrvatska
Prebivalište Njemačka i Kanada
Državljanstvo Flag of Croatia.svg hrvatsko
Polje Biokemija, Biorganska kemija, Sintetička biologija
Institucija Tehničko Sveučilište u Berlinu i Sveučilište u Manitobi, Winnipeg, Kanada
Alma mater Prirodoslovno-matematički fakultet u Zagrebu
Poznat po inženjerstvu genetičkog koda (Ksenobiologija)

Akademski razvojUredi

Budiša je stekao diplomu gimnazijskog nastavnika u kemiji i biologiji 1990. godine na Prirodoslovno-matematičkom fakultetu (PMF) Sveučilišta u Zagrebu, diplomirao je na Molekularnoj biologiji 1993 godine kada ujedno i završava poslijediplomske studije u biofizici na PMF-u. Brani doktorski rad 1997. godine na Tehničkom sveučilištu u Münchenu pod vodstvom profesora Roberta Hubera. Na Tehničkom Sveučilištu u Münchenu uspjeva i habilitirati 2005., te iste godine preuzima vodstvo juniorske istraživačke grupe ("Molekularna Biotehnologija")[3] na Max-Planck-Institutu za Biokemiju u Münchenu. Dobiva poziv (2008. godine) za redovitog sveučilišnog profesora na Tehničkom Sveučilištu u Berlinu (TUB) gdje je vršio znanstveno-nastavnu aktivnost u vremenu 2010-2018. godine.[4] U listopadu 2018. je prihvatio poziv sveučilišta u Manitobi za redovitog profersora kemije i vođu nacionalne katedre prve klase za kemijsku sintetičku biologiju (Tier 1 CRC in Chemical Synthetic Biology). Istovremeno je zadržao status asociranog profesora Tehničkom Sveučilištu u Berlinu. Budiša je također član Centra izvrsnosti “Unifying Systems in Catalysis” Tehničkog sveučilišta u Berlinu (UniSysCat)[5] a bio je i član CIPSM-Centra izvrsnosti Tehničkog sveučilišta u Münchenu u vremenu između 2007. i 2010.[6] Godine 2014. osnovao je prvi uspješni iGEM tim u Berlinu.[7]

Znanstvena djelatnost, otkrića i izumiUredi

Budiša je utemeljitelj metode ugradnje aminokiselina u proteine (bjelančevine) pod selekcijskim pritiskom (Selective Pressure Incorporation, SPI[8]) koja omogućuje pojedinačne i višestruke[9] in vivo-ugradnje sintetičkih (ili nekanonskih) analoga prirodnih (kanonskih) aminokiselina, po mogućnosti 'tripletnom prenamjenom' (engleski: codon reassignment) smislenih (sense) kodona genetičkog koda (genske upute).[10] Njegova metodologija omogućuje fine kemijske manipulacije aminokiselinskim pokrajnjim ostacima i to uglavnom prolina, triptofana i metionina; često se ti eksperimenti izvode u sklopu jednostavnog metaboličkog inženjerstva.[11][12] Temeljni cilj njegovih istraživanja i inžinjerskog pristupa biologiji jest prijenos tzv. bio-ortogonalnih fizičko-kemijskih svojstava i reakcija (npr. kemoselektivna ligacija kao što je klik-kemija) te prijenos raznih spektroskopskih svojstva (npr. 'plava'[13] i 'zlatna'[14] fluorescencija) u kemiju živih bića. Na taj način se također eksprimentalno sprovodi obogaćivanje biokemije života i sa elementima kao što je fluor, selen ili telurij koji se javljaju samo u tragovima u metabolizmu živih stanica.[15]

Budiša dobro je poznat po uspostavi upotrebe nekanonskih aminokiselina koje sadrže selen za kristalografiju proteina[16] dok su se aminokiselinski analozi koji sadržavaju fluor, pokazali posebno podesnim za za 19F NMR spektroskopiju[17] i studije proteinskog savijanja (folding). U značajne Budišine izume spadaju i prva demonstracija kako se inženjerstvo genetičkog koda može koristiti kao alat za dizajn terapijskih proteina[18] i ribosomski sintetiziranih peptidnih lijekova[19]. Isto tako, pošlo mu je za rukom sprovesti i inovativno inženjerstvo biomaterijala na bazi adhezivnih (ljepljivih) proteina iz školjaka.[20] U Budišine značajne doprinose ubrajaju se i dizajn kemijskog modela kojim je objasnio ulogu oksidacije metionina u zloćudnoj agregaciji prionskih proteina[21] te otkriće uloge endo/egzo konformacije prolinskog prstena za stabilnost, savijanje (folding) i translaciju proteina.[22][23]

Zajedno s talentiranim suradnikom Vladimirom Kubiškinom sintetizirao je hidrofobni[24] umjetni poliprolin II heliks u sklopu dugoročne istraživačke suradnje s Anne Ullrich s Tehničkog Instituta u Karlsruheu. Njegovi raniji radovi na bio-expresiji prolinskih analoga u kombinaciji sa rezultatima ovog projekta pridonijeli su postavki teorije "alaninskog svijeta".[25] Ona objašnjava zašto je priroda odabrala genetički kod (univerzalan za sva živa bića na zemlji) [26] sa „samo“ 20 kanonskih (standardnih) amino kiselina za ribosomsku sintezu proteina.[27]

Godine 2015, Budišina grupa je uspješno provela dugoročni eksperiment mikrobne laboratorijske evolucije koji je rezultirao potpunom, proteomskom zamjenom svih 20.899 triptofanskih ostataka s tienopirol-alaninom u genetičkom kodu (uputi) bakterije Escherichia coli.[28] Ti rezultati daju čvrstu osnovu za laboratorijsku evoluciju života s alternativnim metabolitima ili sintetičkim (umjetnim) biokemijskim sustavima. Istovremeno taj pristup omogućava razvoj zanimljive tehnologije biološke sigurnosti i bezbjednosti gdje bi sintetičke stanice bile opremljene sa umjetnom genetičkom barijerom - tzv. genetička ogradnja (u engleskom govornom području koristi se izraz: genetic firewall; vidi: Ksenobiologija)[29] te mogu preživjeti samo u neprirodom okolišu tj. antopogenim laboratorijskim uvjetima.

Budiša također je aktivno uključen u raspravu o mogućim društvenim, etičkim i filozofskim utjecajima i posljedicama radikalnog inžinjerstva genetičkog koda (upute) u kontekstu nastojanja stvaranja sintetičkih stanica i života kao platformi za biotehnologiju budućnosti.[30]

Izbor nagradaUredi

  • 2004: BioFuture Award[31]
  • 2017: Publication Award Fluorine Chemistry[32]

PovezniceUredi

Vidi takođerUredi

IzvoriUredi

  1. Welcome Professor Ned Budisa! - Department of Chemistry pristupljeno 4. siječnja 2020.
  2. knjiga kod Wiley Online Library DOI:10.1002/3527607188. pristupljeno 10. kolovoza 2017.
  3. Molekularna Biotehnologija. Max-Planck-Institut pristupljeno 10. kolovoza 2017.
  4. web stranica instituta za kemiju TUB pristupljeno 11. kolovoz 2017
  5. UniSysCat Cluster of Excellence pristupljeno 4. siječnja 2020.
  6. List of CIPSM professors pristupljeno 10. kolovoza 2017.
  7. iGEM tim u Berlinu pristupljeno 10. kolovoza 2017.
  8. Budisa, N. (2004). "Prolegomena to future efforts on genetic code engineering by expanding its amino acid repertoire". Angewandte Chemie-International Edition 43: 3387–3428
  9. (2010). "In Vivo Double and Triple Labeling of Proteins Using Synthetic Amino Acids". Angewandte Chemie-International Edition 49: 5446-5450
  10. (2014). "Sense codon emancipation for proteome-wide incorporation of noncanonical amino acids: rare isoleucine codon AUA as a target for genetic code expansion". FEMS Microbiol Letter 351: 133–44
  11. (2017). "Coupling genetic code expansion and metabolic engineering for synthetic cells". Current Opinion in Biotechnology 48
  12. (2017). "Design of an S-Allylcysteine in situ production and incorporation system based on a novel pyrrolysyl-tRNA synthetase variant". ChemBioChem 18: 85-90
  13. (2008). "Azatryptophans endow proteins with intrinsic blue fluorescence". Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105 (42): 16095-16100
  14. (2003). "Expansion of the Genetic Code Enables Design of a Novel "Gold" Class of Green Fluorescent Proteins". Journal of Molecular Biology 328: 977-1202
  15. (2017). "Biocatalysis with Unnatural Amino Acids: Enzymology Meets Xenobiology". Angewandte Chemie-International Edition 56: 9680–9703
  16. (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: 788-796
  17. (2002). "Slow Conformational Exchange Processes in Green Fluorescent Protein Variants evidenced by NMR Spectroscopy". J. Am. Chem. Soc. 124: 7932-7942
  18. (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: 455-459
  19. 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: 591-598
  20. (2017). "Photoactivatable mussel-based underwater adhesive proteins by an expanded genetic code". ChemBioChem 18: 1819-1823
  21. (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: 7756-7761
  22. (2008). "Synthetic Biology of Proteins: Tuning GFP´s Folding and Stability with Fluoroproline". PLoSONE 3: e1680
  23. (2015). "Entropic Contribution of Elongation Factor P to Proline Positioning at the Catalytic Center of the Ribosome". J. Am. Chem. Soc. 137: 12997–13006
  24. (2018). "Transmembrane Polyproline Helix". J. Phys. Chem. Lett. 9 (9): 2170–2174
  25. (2019). "Anticipating alien cells with alternative genetic codes: away from the alanine world!". Current Opinion in Biotechnology 60: 242–249
  26. (2017). "On universal coding events in protein biogenesis". Biosystems 164: 16–25
  27. (2019). "The Alanine World Model for the Development of the Amino Acid Repertoire in Protein Biosynthesis". Int. J. Mol. Sci. 20(21): 5507
  28. (2015). "Chemical evolution of a bacterial proteome". Angewandte Chemie-International Edition 54: 10030-10034 NIHMSID: NIHMS711205
  29. (2011). "On the Road towards Chemically Modified Organisms Endowed with a Genetic Firewall". Angewandte Chemie-International Edition 50: 6960–6962
  30. (2018). "Xenobiology: State-of-the-art, Ethics and Philosophy of new-to-nature organisms". Advances in Biochemical Engineering/Biotechnology 162: 301-315
  31. BioFuture Award profile pristupljeno 10. kolovoza 2017.
  32. UniCat - Publication Award Fluorine Chemistry pristupljeno 16. listopada 2017.