أستاذ ومدير
مركز Jack H. Skirball للبيولوجيا الكيميائية والبروتيوميات
كرسي آرثر وجولي وودرو
تستخدم النباتات مجموعة متنوعة رائعة من القدرات للاستجابة لبيئتها - يمكنها استشعار الضوء والماء والمواد الكيميائية وحتى تدفقات الرياح ، وبالتالي التحدث مع النباتات والكائنات الحية الأخرى في بيئتها باستخدام لغة الكيمياء. على مدى ملايين السنين ، تطورت النباتات لتسخير طاقة الشمس ، وتعيش في عدد لا يحصى من البيئات الصعبة ، وتمتص ثاني أكسيد الكربون (الذي تجده معظم الكائنات الحية الأخرى سامًا) وتجمع العناصر الغذائية من الحياة المتدهورة في التربة ، كل ذلك بينما يتم زرعها بقوة في التربة. أرضي. لكن المزارعين يريدون زيادة تحسين كيفية نمو النباتات ومكافحة الآفات وتوليد الأدوية الطبيعية وإنتاج المحاصيل الغذائية الصحية. لتحسين صحة النباتات وإنتاجها بطرق مستدامة عالميًا ، يحتاج العلماء أولاً إلى فهم كيف قامت النباتات بالفعل بتحسين بيولوجيتها وكيميائها من خلال عملية التطور على مدى 450 مليون سنة تقريبًا.
يدرس جوزيف نويل بنية وكيمياء المركبات التي تنتجها النباتات، بالإضافة إلى كيفية تطوير النباتات لطرق فريدة لإنتاج منتجاتها المتخصصة التي تتكيف مع جميع الأنظمة البيئية تقريبًا على الأرض. يستخدم نويل تحاليل بيولوجية لاختبار كيفية تغير سلوك النبات بفعل التغيرات الجينية. كما يستخدم تقنيات كيميائية لمحاكاة مسارات إنتاج النبات في المختبر. تتضمن المعرفة التي يكتسبها أدلة حول كيفية تحسين التفاعلات الكيميائية للنباتات أو زيادة مرونتها. على سبيل المثال، قام نويل بتجميع بنية بوليمر نباتي طبيعي يُعرف باسم سوبرين - المعروف أيضًا باسم الفلين - وهو غني بذرات الكربون المشتقة من غاز ثاني أكسيد الكربون الدفيئة، والذي يحمي النباتات أيضًا من العوامل البيئية المسببة للإجهاد، بما في ذلك الجفاف والفيضانات والأمراض والملوحة. ولأن جزيئات هذه النباتات الطبيعية مليئة بذرات الكربون وتقاوم التحلل في التربة، فإنها تعزز حيوية التربة وتعمل كوسائل لتخزين الكربون، مما قد يخفف من فائض ثاني أكسيد الكربون الجوي.
باستخدام الحيل التي تعلمها من بيولوجيا النبات والكيمياء الحيوية ، صمم نويل نباتات الإنزيم لصنع مركب مضاد للشيخوخة ريسفيراترول ، الموجود عادة في النبيذ الأحمر. تم استخدام هذه التقنية لإنتاج ريسفيراترول والجزيئات ذات الصلة في النباتات الأخرى لتسليحها في معركتها المستمرة ضد مسببات الأمراض البيئية مع تقديم فوائد غذائية محتملة للبشر أيضًا.
كشفت مجموعة نويل عن بنية كيميائية أكثر اكتمالاً لجهاز تخزين الكربون الطبيعي الموجود في جميع النباتات المعروفة باسم سوبرين والتي تفسر سبب مقاومتها للتحلل وتحمي النباتات من عدد لا يحصى من الضغوط البيئية.
كشف فريق نويل عن كيفية تطور إنزيم يسمى chalcone isomerase لتمكين النباتات من صنع منتجات حيوية لبقائها على قيد الحياة. يأمل الباحثون أن تكون هذه المعرفة مفيدة في صناعة المنتجات المفيدة للبشر ، بما في ذلك الأدوية والمحاصيل المحسنة.
بكالوريوس في الكيمياء ، جامعة بيتسبرغ في جونستاون
دكتوراه في الكيمياء والكيمياء الحيوية ، جامعة ولاية أوهايو
زميل ما بعد الدكتوراه ، جامعة ييل
زميل ما بعد الدكتوراه ، مؤسسة العلوم الوطنية
زميل ما بعد الدكتوراه ، المعاهد الوطنية للصحة
