Profesor Asociado
Laboratorio de Genética
Presidencia de Desarrollo de las Fundaciones Hearst
La vida biológica se organiza a lo largo de un continuo que va desde organismos vivos completos hasta tejidos, células, grandes ensamblajes “macromoleculares” compuestos de proteínas y ácidos nucleicos, pequeños ensamblajes “moleculares” o moléculas individuales y, finalmente, átomos. Desde la llegada de la microscopía óptica hace varios siglos, los investigadores han estado desentrañando la conexión entre la estructura y la función biológicas a lo largo de este continuo con grados de resolución espacial cada vez más finos. A medida que la tecnología mejora, muchos investigadores descubren que la visualización directa de la estructura de macromoléculas individuales o sus ensamblajes a resoluciones cercanas al nivel de átomos individuales puede revelar mejor varios tipos de disfunción que conducen a enfermedades.
Dmitry Lyumkis utiliza y desarrolla técnicas de vanguardia en crio-microscopía electrónica de transmisión (cryo-EM) para determinar las estructuras de macromoléculas y ensamblajes macromoleculares, que realizan la mayoría de las funciones dentro de las células. Al observar estructuras antes no vistas en diferentes condiciones fisiológicas y a resolución casi atómica, Lyumkis busca comprender e interconectar los roles complejos que desempeñan las macromoléculas en enfermedades humanas como el cáncer y el VIH.
Lyumkis determinó las estructuras de ensamblajes macromoleculares llamados “intasomas” de virus que incluyen al VIH y relacionados con él, lo que les permite establecer una infección permanente en las células huésped diana. Estas estructuras amplían nuestra comprensión de las características moleculares de la infección y, de manera importante, proporcionan planos químicos directos para mejorar las terapias antivirales utilizadas para tratar a los individuos infectados por el VIH.
Lyumkis desarrolló nuevos métodos para evaluar cuantitativamente y mejorar experimentalmente la resolución anisotrópica (dependiente de la dirección) en la criomicroscopía electrónica, un problema que suele dificultar los intentos de obtener información estructural significativa a partir de muestras biológicas. Se demostró que estas técnicas producen datos de mayor calidad y tienen una amplia aplicabilidad en la determinación y evaluación de estructuras.
Lyumkis y colegas descifraron las estructuras y los mecanismos moleculares de actividad de una nueva clase de enzimas CRISPR/Cas, que tiene la capacidad de cortar y editar ARN. Este trabajo abre nuevas oportunidades para la ingeniería genética y tiene amplias implicaciones para la comprensión, y potencialmente el tratamiento, de enfermedades a nivel molecular.
BS, Universidad de California en San Diego
Doctorado, The Scripps Research Institute
