Associate Professor
Labor für Genetik
Lehrstuhl für Entwicklungsentwicklung der Hearst Foundation
Biologisches Leben ist entlang eines Kontinuums organisiert, das von kompletten lebenden Organismen bis hin zu Geweben, Zellen, großen „makromolekularen“ Anordnungen aus Proteinen und Nukleinsäuren, kleinen „molekularen“ Anordnungen oder einzelnen Molekülen und schließlich Atomen reicht. Seit dem Aufkommen der Lichtmikroskopie vor mehreren Jahrhunderten haben Forscher den Zusammenhang zwischen biologischer Struktur und Funktion entlang dieses Kontinuums mit immer feineren räumlichen Auflösungsgraden entschlüsselt. Mit der Verbesserung der Technologie stellen viele Forscher fest, dass die direkte Visualisierung der Struktur einzelner Makromoleküle oder ihrer Anordnungen mit einer Auflösung nahe der Ebene einzelner Atome verschiedene Arten von Funktionsstörungen, die zu Krankheiten führen, besser aufdecken kann.
Dmitry Lyumkis nutzt und entwickelt modernste Techniken der Transmissions-Kryo-Elektronenmikroskopie (Kryo-EM), um die Strukturen von Makromolekülen und makromolekularen Anordnungen zu bestimmen, die die meisten Funktionen in Zellen erfüllen. Durch die Beobachtung bisher unbekannter Strukturen unter verschiedenen physiologischen Bedingungen und mit nahezu atomarer Auflösung möchte Lyumkis die komplexen Rollen verstehen und verknüpfen, die Makromoleküle bei menschlichen Krankheiten wie Krebs und HIV spielen.
Lyumkis bestimmte Strukturen makromolekularer Anordnungen, die „Intasomen“ genannt werden, von Viren, einschließlich und im Zusammenhang mit HIV, die es ihnen ermöglichen, eine dauerhafte Infektion in Zielwirtszellen zu etablieren. Diese Strukturen fördern unser Verständnis der molekularen Merkmale einer Infektion und liefern, was noch wichtiger ist, direkte chemische Blaupausen für die Verbesserung antiviraler Therapien zur Behandlung HIV-infizierter Personen.
Lyumkis entwickelte neue Methoden zur quantitativen Bewertung und experimentellen Verbesserung der anisotropen (richtungsabhängigen) Auflösung in der Kryo-EM, die häufig Versuche erschwert, aus biologischen Proben aussagekräftige Strukturinformationen abzuleiten. Es wurde gezeigt, dass die Techniken qualitativ hochwertigere Daten liefern und eine breite Anwendbarkeit zur Strukturbestimmung und -bewertung aufweisen.
Lyumkis und Kollegen entschlüsselten die Strukturen und molekularen Aktivitätsmechanismen einer neuen Klasse von CRISPR/Cas-Enzymen, die die Fähigkeit besitzen, RNA zu schneiden und zu bearbeiten. Diese Arbeit eröffnet neue Möglichkeiten für die Gentechnik und hat weitreichende Auswirkungen auf das Verständnis und die potenzielle Behandlung von Krankheiten auf molekularer Ebene.
BS, University of California San Diego
PhD, The Scripps Research Institute
