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Oct 17, 2023

슬라임에서 세포 단백질까지

Dionne의 학부 연구에서는 점액 곰팡이 Physarum이 어떻게 발견되는지 조사했습니다.

Dionne의 학부 연구에서는 점액 곰팡이 Physarum polycephalum이 어떻게 발견되는지 조사했습니다.

Max Prigozhin은 Adam Dionne의 학부 논문 연구를 보고 무슨 생각을 해야 할지 몰랐습니다. Dionne은 매사추세츠 서부의 Williams College에서 Physarum polycephalum이라는 점액 곰팡이를 연구하면서 4학년을 보냈고, Harvard에 있는 Prigozhin의 생물물리학 연구실에 합류하기 위한 지원서에 자신의 연구 이미지를 보냈습니다.

"이것이 이집트 파라오의 무덤에 있는 일종의 비밀스러운 표시인가? 비디오 게임에 나오는 지도인가? 화성 사막의 풍경인가?"라고 자문했던 기억이 납니다. Harvard John A. Paulson 공학 및 응용과학대학(SEAS)의 분자 및 세포 생물학 및 응용물리학 조교수인 Prigozhin은 말했습니다. "너무 이상하고 특이해서 아담에게 전화해서 그의 작업에 대해 이야기를 나눴고, 그게 모든 일의 시작이었습니다."

Dionne은 이제 박사과정 1년차입니다. Prigozhin 연구실의 응용 물리학 후보자입니다. SEAS와 하버드 예술과학 대학원에서의 첫 학기는 그의 학부 연구가 권위 있는 Leroy Apker Award에 선정되면서 큰 호응을 얻었습니다. 미국물리학회(American Physical Society)가 매년 수여하는 이 상은 박사 학위가 아닌 학부생 한 명에게 수여됩니다. Williams와 같은 수여 기관과 Ph.D. 물리학 분야에서 뛰어난 성과를 거둔 기관에 수여합니다.

여름 동안 Dionne은 American Physical Society의 심사위원단에게 자신의 연구 결과를 발표했습니다. "매우 참신했던 점은 경험이 풍부하고 수십 년 동안 연구를 해온 선도적인 최첨단 물리학자들과 매우 친밀하게 이야기하고 그들이 내 작업에 관심을 갖고 거의 동료처럼 주고받으며 이야기를 나눌 수 있다는 점이었습니다." 말했다.

Dionne은 Physarum polycephalum이 시스템 전체에 영양분을 찾아 분배하는 과정을 연구했습니다. 세포보다 큰 생물학적 유기체는 몸 전체에 혈액을 공급하는 인간의 혈관계와 같이 영양소에 대한 능동 수송 과정이 필요합니다. 인간의 혈관계는 또한 중앙 기관인 심장을 사용하여 전체 과정에 동력을 공급합니다.

Physarum polycephalum에는 중앙 기관이 없습니다. Dionne과 그의 고문인 Henrik Ronellenfitsch와 Katharine Jensen은 점균류가 각각 스스로 펌프질하는 일련의 튜브를 통해 영양분을 운반하는 분산된 방식을 자체 조직화하는 방법을 연구했습니다.

"나는 그 유기체가 믿을 수 없을 정도로 흥미롭다는 것을 알았습니다."라고 Dionne은 말했습니다. "매우 간단했습니다. 신경계가 없었습니다. 단세포였지만 페트리 접시 크기였습니다. 연구 전에 저는 수학, 물리학 및 일부 컴퓨터 과학 분야에서 일했습니다. 이 프로젝트는 실제로 다음의 모든 것을 활용합니다. 매우 흥미로운 생물학적 시스템을 연구하는 데 사용되는 도구이기 때문에 저에게는 매우 재미있는 작업이었습니다."

아담 디온(Adam Dionne) 박사 응용 물리학 후보자

Dionne의 학부 연구는 다양한 과학 및 수학 분야를 활용했으며 다양한 이론, 계산 및 실험 기술이 필요했습니다. 이러한 다학제적 접근 방식은 그를 하버드와 특히 프리고진 그룹(Prigozhin Group)으로 이끈 이유 중 하나입니다.

Dionne은 "Max의 연구실과 그의 모든 연구실 구성원은 모두 자신의 작업에 열정을 쏟은 우수한 과학자인 경이로운 사람들입니다."라고 말했습니다. "그의 연구실에는 단지 10명의 물리학자가 없다는 사실이 마음에 듭니다. 물리학자, 수학자, 생명공학자, 전기공학자가 있어 정말 어려운 문제를 해결하기 위해 활용할 수 있는 다양한 기술을 갖추고 있습니다."

요즘 Dionne은 외부 세포막에 위치한 G 단백질 결합 수용체(GPCR)라는 단백질을 사용하여 세포가 외부 신호를 통합하는 방법을 연구하고 있습니다.

"GPCR의 역학은 신호 분자에 의해 자극을 받으면 시간이 지남에 따라 진화합니다. 이러한 역학은 매우 작은 단백질이고 매우 빠른 과정이기 때문에 생물학자들의 맹점에 존재했습니다."라고 Dionne은 말했습니다. "그것은 조사하기가 매우 어렵기 때문에 Max는 작고 빠른 역학 체제를 조사할 수 있는 새로운 생물물리학적 도구를 개발해 왔습니다."