Introducción: 
Bienvenido al podcast Where Cures Begin del Salk Institute. Donde los científicos hablan sobre descubrimientos revolucionarios con sus anfitriones, Allie Akmal y Brittany Fair.

Feria de Bretaña:
Estoy aquí hoy con Dmitry Lyumkis. Es profesor asistente en el laboratorio de genética, donde utiliza técnicas de imagen de alta potencia para determinar la estructura de moléculas diminutas. Comprender cómo se ven estos ensamblajes de átomos podría revelar disfunciones que conducen a enfermedades. Profesor Lyumkis, bienvenido a Donde comienzan las curas.

Dmitri Lyumkis: 
Hola Bretaña. Muchas gracias por recibirme.

Feria de Bretaña: 
Gracias por acompañarnos hoy y para empezar, ¿de dónde eres originalmente?

Dmitri Lyumkis:
Soy de Riga. Es la ciudad de Riga en lo que ahora es Letonia. Solía ​​ser [parte de] la Unión Soviética. Salimos de Letonia aproximadamente un mes antes del colapso y llegamos al Área de la Bahía. Solo tenía seis [años] en ese momento. Mi papá es físico y, como muchas otras personas de la antigua Unión Soviética que tenían experiencia en física y matemáticas, fueron fuertemente reclutados en los Estados Unidos, Europa occidental y otros países. Y así, en ese momento en el Área de la Bahía, hubo un rápido desarrollo en la industria de alta tecnología. Y mi papá fue una de esas [personas] que fueron reclutadas.

Feria de Bretaña: 
Cuando vienes de la Unión Soviética al Área de la Bahía, me imagino que fue un cambio muy dramático para ti cuando eras niño. ¿Tuvo algún desafío cuando llegó por primera vez a California?

Dmitri Lyumkis: 
Sí, definitivamente hubo algunos desafíos cuando llegué. Yo no sabía el idioma y me tomó unos meses aprender el idioma. Es un poco más simple cuando eres un niño, pero me tomó algunos meses aprender el idioma. Y luego, lo que recuerdo con cariño fue que las interacciones sociales eran muy difíciles y un poco incómodas porque no sabía cómo expresarme cuando iba a la escuela y los niños no me entendían. Y, de hecho, uno de mis mejores amigos, mi mejor amigo hasta el día de hoy, me guió a lo largo de todo el proceso y me ayudó bastante en esos primeros meses. Hasta el día de hoy, nos reímos de ello.

Feria de Bretaña: 
Genial. Y qué buen amigo tener porque estoy seguro de que fue un choque cultural. ¿Tu papá entonces trabajaba en ciencias o como ingeniero en ciencias?

Dmitri Lyumkis: 
Era más un ingeniero. Estaba trabajando en investigación académica en la Unión Soviética muy poco antes del colapso. Muchos de esos trabajos comenzaron a desaparecer. Entonces, cuando mi papá se mudó al Área de la Bahía, comenzó a trabajar como ingeniero en la industria. Y básicamente nos dio una nueva vida y una nueva oportunidad aquí.

Feria de Bretaña: 
¿Y tuviste interés por la ingeniería en algún momento o cuándo realmente te interesaste por la ciencia?

Dmitri Lyumkis: 
Tenía muchos intereses cuando era niño [risas].

Feria de Bretaña: 
¿Sí? [reír].

Dmitri Lyumkis: 
Pasé por muchos pensamientos diferentes en términos de lo que haría para una carrera. Mi verdadera pasión por la ciencia llegó en la universidad cuando comencé a trabajar en un laboratorio de investigación, fue entonces cuando realmente me interesé. En el transcurso del segundo, tercer y cuarto año fue cuando realmente me interesé en la química. Hay miles y miles de reacciones diferentes y muchas formas posibles de llegar a un resultado. Y la idea de desarrollar tu propio camino para llegar a esta molécula compleja me resultó muy atractiva.

Feria de Bretaña: 
Creo que eso es realmente interesante porque no todos los días alguien estudia algo con tanta pasión que no puede ver.

Dmitri Lyumkis:
Bien. Estoy de acuerdo. Mi interés comenzó en la química, pero poco después me interesé más específicamente en la química de las proteínas o la estructura de las proteínas, un campo al que nos referimos como biología estructural. Las proteínas están formadas por aminoácidos, largas cadenas de aminoácidos. Y se pliegan en formas tridimensionales complejas y su función se rige por reacciones químicas específicas, por ejemplo, dentro del sitio activo de la enzima. Y en realidad ese es un campo en el que sigo estudiando y trabajando hasta el día de hoy, que sigue fascinándome.

Feria de Bretaña: 
Bueno. Y cuando dices que estás estudiando cómo se ensamblan las proteínas, ¿qué técnicas usas para estudiar eso?

Dmitri Lyumkis:
Usamos una técnica llamada microscopía crioelectrónica.

Narración: 
La microscopía crioelectrónica, también conocida como crio-EM, utiliza muestras congeladas, de ahí la palabra crio, y haces de electrones más suaves que la microscopía electrónica tradicional para examinar muestras biológicas.

Dmitri Lyumkis: 
Rutinariamente aplicamos microscopía crioelectrónica para determinar la estructura de proteínas y ensamblajes de proteínas. Es una técnica de microscopía que utiliza electrones de alta energía para obtener imágenes de objetos con un aumento muy alto. Por lo general, atómico o cercano al nivel atómico.

Feria de Bretaña: 
Oh, vaya. Entonces, en realidad puede ver estos pequeños ensamblajes.

Dmitri Lyumkis: 
Oh sí. Si, absolutamente. Y la resolución puede ser o se acerca a una resolución de nivel atómico. De hecho, hubo algunos artículos, manuscritos y preprints, que aparecieron en bioRxiv hace solo unos meses, que muestran que se pueden usar técnicas crio-EM para obtener imágenes de proteínas con una resolución atómica real.

Feria de Bretaña: 
Bueno. Entonces, puede usar esta técnica de imagen para luego comprender la estructura de estas moléculas, pero ¿cómo le ayuda comprender la estructura a descifrar la función?

Dmitri Lyumkis: 
Bueno, ver para creer [risas]. Una imagen vale más que mil palabras. Y les daré un ejemplo de nuestro trabajo reciente en el que utilizamos crio-EM para visualizar cómo una clase específica de moléculas pequeñas interactúa y se une a un conjunto de proteínas que nos interesa. Descubrimos que estas pequeñas moléculas se unen en de una manera completamente diferente a la que esperábamos anteriormente. No había una manera de predecir esto realmente usando otras técnicas. Así que tuvimos que obtener una imagen, una representación tridimensional directa, para entender realmente y tener este momento de “ajá”.

Feria de Bretaña: 
¿Cómo fue la primera vez que usó crio-EM para visualizar una estructura que estaba estudiando?

Dmitri Lyumkis: 
Oh, es asombroso. Esa es una de las mejores partes del campo es que se puede purificar una proteína o un ensamblaje de proteínas que tiene un tamaño de nanómetros. Puede purificarlos y puede colocarlos en una rejilla de soporte de tres milímetros, colocarla en el microscopio electrónico y luego obtener imágenes de estos ensamblajes que pueden conducir a representaciones tridimensionales que son muy informativas.

Feria de Bretaña: 
Así que viniste a UCSD para la licenciatura, fuiste a la escuela de posgrado en Scripps y luego comenzaste tu carrera académica como becaria de Salk. ¿Qué te hizo querer quedarte en Salk y convertirte en profesor asistente?

Dmitri Lyumkis: 
Salk es un lugar muy interesante. Es un lugar muy inspirador. Cada uno de mis colegas es un líder en sus respectivos campos. Las personas aquí son realmente algunos de los mejores científicos del mundo y te inspiran a diario.

Feria de Bretaña: 
¿Ha podido colaborar con personas fuera de su campo en Salk?

Dmitri Lyumkis: 
Sí. Salk es uno de esos lugares interesantes donde todos los profesores, por un lado, tienen su propia isla individual de investigación, pero por otro lado, hay interconexiones muy profundas en las ideas entre diferentes laboratorios. Y así, hay muchas oportunidades para establecer conexiones científicas y forjar colaboraciones entre diferentes laboratorios basados ​​en intereses comunes.

Feria de Bretaña: 
Y mientras estuvo en Salk, varios de sus descubrimientos involucraron imágenes de estructuras diminutas que ayudan a que el VIH infecte las células. ¿Qué es lo que realmente le interesa sobre el VIH y cómo es posible que la obtención de imágenes de estas estructuras ayude con el desarrollo de un tratamiento?

Dmitri Lyumkis: 
El VIH es uno de los virus más complicados que conocemos. Una de las cosas que hemos hecho es usar crio-EM para generar imágenes de ensamblajes de proteínas que son directamente responsables de establecer una infección viral permanente en una célula objetivo específica. Describimos cómo se ensamblan estos ensamblajes, cómo se ven y cómo funcionan a nivel atómico. Pero lo importante es que estos conjuntos también son los objetivos directos de una de las clases de medicamentos más importantes que se utilizan en la terapia antirretroviral para tratar a los pacientes.

Feria de Bretaña: 
¿Estaban estos medicamentos en uso para tratar el VIH y simplemente no sabíamos cómo funcionaban completamente a nivel molecular?

Dmitri Lyumkis: 
Sí. Entonces, estos medicamentos han estado en uso desde aproximadamente 2007 y algunos de los de última generación han estado en uso [durante] aproximadamente siete años. Han sido aprobados por la FDA. Estamos trabajando con un equipo de investigadores del NIH para desarrollar una especie de medicamentos de tercera generación que sean activos y potentes contra el virus cuando desarrolle resistencia. Y lo que encontramos en este artículo reciente es que estos compuestos se unen de una manera completamente diferente de lo que esperábamos anteriormente. Y eso tiene implicaciones importantes porque para comprender cómo se unen estos medicamentos, cómo hacer mejores compuestos y comprender cómo el virus desarrolla resistencia, realmente debe saber a nivel atómico detallado cómo se unen estos compuestos y cómo interactúan con estos conjuntos de proteínas. .

Feria de Bretaña: 
Desde la pandemia de coronavirus, ¿ha incorporado alguna investigación sobre coronavirus en su propio trabajo?

Dmitri Lyumkis: 
Sí. Tenemos un proyecto en particular que se está llevando a cabo en el laboratorio. Y nuevamente, tiene que ver con comprender cómo se ensambla una proteína particular que es parte del SARS-CoV-2 y específicamente cómo se une y secuestra la maquinaria celular para luego promover la infección viral. Entonces, lo que estamos tratando de hacer ahora es obtener una imagen de esta proteína.

Feria de Bretaña: 
Bueno. ¿Cree que este tipo de trabajo podría ayudar a informar las opciones de tratamiento?

Dmitri Lyumkis: 
Sí definitivamente. Comprender cómo las proteínas virales interactúan con las proteínas del huésped puede tener importantes consecuencias e implicaciones porque si puede comprender cómo interactúan entre sí, entonces puede desarrollar estrategias terapéuticas que interferirán con esa interacción. Y si esa interacción es necesaria para la infectividad viral, interferir con esa interacción a su vez tendrá beneficios terapéuticos.

Feria de Bretaña: 
Parece que en la universidad es cuando realmente te enamoras de la ciencia. Antes de la universidad, ¿qué imaginabas hacer en el futuro? ¿Alguna vez consideró otra carrera?

Dmitri Lyumkis: 
Siempre me ha gustado aprender y siempre me ha gustado el proceso de aprender y potencialmente descubrir. Entonces, cuando comencé [a trabajar en] ciencia, fue una elección de carrera muy lógica para mí porque todos los días aprendes algo nuevo. No descubres cosas nuevas [risas]. Eso sucede muy raramente, pero cuando sucede, es increíble. Pero todos los días se aprende algo nuevo. La ciencia fue algo así como una elección natural y nunca miré hacia atrás.

Feria de Bretaña: 
¿Cuál es tu parte favorita de ser científico?

Dmitri Lyumkis:
Es el proceso y es el hecho de que todos los días aprendo algo nuevo. Todos los días, tengo un poco de una mejor comprensión de una pequeña parte de nuestra investigación o algún pequeño aspecto de un problema. Una vez que hayas alcanzado un objetivo, el próximo objetivo está a la vuelta de la esquina.

Feria de Bretaña:
Suena como un crecimiento académico interminable. cual es tu siguiente paso?

Dmitri Lyumkis: 
Bueno, hay una serie de moléculas importantes y procesos importantes en la célula que nos gustaría comprender a nivel molecular. Entonces, lo que estamos tratando de hacer en este momento es aislar y purificar ciertos tipos de ensamblajes de proteínas que son importantes, no solo en virología, sino que también tienen implicaciones importantes en el cáncer para que podamos comenzar a obtener imágenes con crio-EM.

A largo plazo, quiero ver estas moléculas en las células. En este momento, todo lo que estamos haciendo es aislar estas moléculas de las células. Quiero visualizarlos en células, en su entorno nativo. Creo que ese es el siguiente orden de complejidad que está a la vuelta de la esquina y que nos gustaría entender.

Feria de Bretaña:
Muchas gracias por acompañarnos en el podcast de hoy, Dr. Lyumkis. Fue un placer hablar con usted y conocer su trabajo aquí en Salk.

Dmitri Lyumkis: 
Muchas gracias, Bretaña. Ha sido un placer hablar contigo.

Finalizando: 
Únase a nosotros la próxima vez para obtener más ciencia Salk de vanguardia. En Salk, científicos de renombre mundial trabajan juntos para explorar ideas grandes y audaces, desde el cáncer hasta el Alzheimer, desde el envejecimiento hasta el cambio climático. Where Cures Begin es una producción de la Oficina de Comunicaciones del Instituto Salk. Para obtener más información sobre la investigación discutida hoy, visite salk.edu/podcasts.