Prijeđi na sadržaj

Nediljko Budiša

Izvor: Wikipedija
Nediljko "Ned" Budisa
Budiša u laboratoriju godine 2012.
Rođenje 21. studenoga 1966. (58 god.)
Šibenik, Hrvatska
PrebivališteNjemačka i Kanada
Državljanstvo hrvatsko
Poznat(a) poinženjerstvu genetičkog koda (Ksenobiologija)
PoljeBiokemija, Biorganska kemija, Sintetička biologija
InstitucijaSveučilište u Manitobi, Winnipeg, Kanada
Alma materPrirodoslovno-matematički fakultet u Zagrebu
Portal o životopisima

Nediljko "Ned" Budiša (Šibenik, 21. studenoga 1966.) je hrvatski biokemičar, profesor kemije i vođa nacionalne katedre prve klase za kemijsku sintetičku biologiju (Tier 1 Canada Research Chair (CRC) in Chemical Synthetic Biology & Xenobiology) na Sveučilištu u Manitobi (Winnipeg, Kanada).[1] Budiša je pionir na području inženjerstva genetičkog koda (upute) i kemijske sintetičke biologije (Ksenobiologije). Njegovo istraživanje ima širok spektar primjena u raznim područjima počevši od bioorganske i biomedicinske kemije, strukturne biologije i biofizike, molekularne biotehnologije te inženjerstva metabolizma i biomaterijala. Autor je za sada jedinog udžbenika u svom istraživačkom području: "Engineering the genetic code: expanding the amino acid repertoire for the design of novel proteins".[2]

Akademski razvoj

[uredi | uredi kôd]

Budiša je stekao diplomu gimnazijskog nastavnika u kemiji i biologiji 1990. godine na Prirodoslovno-matematičkom fakultetu (PMF) Sveučilišta u Zagrebu, diplomirao je na Molekularnoj biologiji 1993 godine kada ujedno i završava poslijediplomske studije u biofizici na PMF-u. Brani doktorski rad 1997. godine na Tehničkom sveučilištu u Münchenu pod vodstvom profesora Roberta Hubera. Na Tehničkom Sveučilištu u Münchenu uspjeva i habilitirati 2005., te iste godine preuzima vodstvo juniorske istraživačke grupe ("Molekularna Biotehnologija")[3] na Max-Planck-Institutu za Biokemiju u Münchenu. Dobiva poziv (2008. godine) za redovitog sveučilišnog profesora na Tehničkom Sveučilištu u Berlinu (TUB) gdje je vršio znanstveno-nastavnu aktivnost u vremenu 2010-2018. godine.[4] U listopadu 2018. godine je prihvatio poziv sveučilišta u Manitobi za redovitog profersora kemije i vođu nacionalne istraživačke katedre ("Research Chair") prve klase za kemijsku sintetičku biologiju (Tier 1 CRC in Chemical Synthetic Biology). Istovremeno je zadržao status asociranog profesora Tehničkom Sveučilištu u Berlinu od 2018. do 2023. godine. Budiša je također bio član Centra izvrsnosti “Unifying Systems in Catalysis” Tehničkog sveučilišta u Berlinu (UniSysCat)[5] i CIPSM-Centra izvrsnosti Tehničkog sveučilišta u Münchenu u vremenu između 2007. i 2010.[6] Osnovao je prve uspješne iGEM timove u Berlinu (2014.)[7] i Winnipegu (2022.)[8].

Znanstvena djelatnost, otkrića i izumi

[uredi | uredi kôd]

Budiša je utemeljitelj metode ugradnje aminokiselina u proteine (bjelančevine) pod selekcijskim pritiskom (Selective Pressure Incorporation, SPI[9]) koja omogućuje pojedinačne i višestruke[10] in vivo-ugradnje sintetičkih (ili nekanonskih) analoga prirodnih (kanonskih) aminokiselina, po mogućnosti 'tripletnom prenamjenom' (engleski: codon reassignment) smislenih (sense) kodona genetičkog koda (genske upute).[11] Njegova metodologija omogućuje fine kemijske manipulacije aminokiselinskim pokrajnjim ostacima i to uglavnom prolina, triptofana i metionina; često se ti eksperimenti izvode u sklopu jednostavnog metaboličkog inženjerstva.[12][13] Temeljni cilj njegovih istraživanja i inženjerskog pristupa biologiji jest prijenos tzv. bio-ortogonalnih fizičko-kemijskih svojstava i reakcija (npr. kemoselektivna ligacija kao što je klik-kemija) te prijenos raznih spektroskopskih svojstva (npr. 'plava'[14] i 'zlatna'[15] fluorescencija) u kemiju živih bića. Na taj način se također eksprimentalno sprovodi obogaćivanje biokemije života kemijskim grupama (npr. azidima, nitrilima, alkenima ili alkinima) te s elementima kao što je fluor, selen ili telurij koji se javljaju samo u tragovima u metabolizmu živih stanica.[16] Budiša je također pionir u svom istraživačkom području, dizajnu enzimskih biblioteka uz računalnu podršku, usmjerenih na ciljanu evoluciju za razvoj novih substratnih specifičnosti.[17] Ti novi enzimi daleko su učinkovitiji od njihovih prirodnih prethodnike i omogućuju učinkovito inženjerstvo ribosomske translacije i proizvodnju sintetičkih proteina. Kombiniranjem proširenja genske upute i metaboličkog inženjeringa s uređivanjem (editing) genoma, stvorio je umjetne mikrobe, bazirane na crijevnoj bakteriji Escherichia coli, s intrinzičnom "genetičkom ogradnjom" koja, za razliku od genetski modificirani organizmi, omogućuje sigurnu, u genetičkoj izolaciji, proizvodnju proteina i ostalih metabolita u jednom fermentacijskom procesu koji ne zahtijeva upotrebu skupih, i često štetnih, antibiotika.[18]

Budiša je dobro poznat po uspostavi upotrebe nekanonskih aminokiselina koje sadrže selen za kristalografiju proteina[19] dok su se aminokiselinski analozi koji sadržavaju fluor, pokazali posebno prikladnim za 19F NMR spektroskopiju[20] i studije proteinskog savijanja (folding). U značajne Budišine izume spadaju i prva demonstracija kako se inženjerstvo genetičkog koda može koristiti kao alat za dizajn terapijskih proteina[21] i ribosomski sintetiziranih peptidnih lijekova.[22] Isto tako, pošlo mu je za rukom sprovesti i inovativno inženjerstvo biomaterijala na bazi adhezivnih (ljepljivih) proteina iz školjaka.[23] U Budišine značajne doprinose ubrajaju se i dizajn kemijskog modela kojim je objasnio ulogu oksidacije metionina u zloćudnoj agregaciji prionskih proteina[24] te otkriće uloge endo/egzo konformacije prolinskog prstena za stabilnost, savijanje (folding) i translaciju proteina.[25][26]

Budiša je uveo holistički pristup evoluciji novih genskih uputa (kodova) kao alternativu prevladavajućoj ciljanoj evoluciji enzima i drugih ortogonalnih translacijskih ili metaboličkih komponenta, primjenjujući laboratorijsku molekularnu evoluciju na same žive stanice (in vivo) u specijaliziranim fermentacijama sa serijskim razrjeđivanjem. Godine 2015., Budišina grupa je uspješno dovršila dugoročni eksperiment mikrobne laboratorijske evolucije koji je rezultirao potpunom, proteomskom zamjenom svih 20.899 triptofanskih ostataka s nekanonskom (sintetičkom) aminokiselinom tienopirol-alaninom u genskoj uputi bakterije Escherichia coli.[27] Ti rezultati daju čvrstu osnovu za laboratorijsku evoluciju života s alternativnim metabolitima ili sintetičkim (umjetnim) biokemijskim sustavima. Istovremeno taj pristup omogućava razvoj zanimljive tehnologije biološke sigurnosti i bezbjednosti gdje bi sintetičke stanice bile opremljene s umjetnom genetičkom barijerom - tzv. genetička ogradnja (u engleskom govornom području koristi se izraz: genetic firewall; vidi: Ksenobiologija)[28] te mogu preživjeti samo u neprirodom okolišu tj. antropogenim laboratorijskim uvjetima. Slični eksperimenti s fluoriranim analozima aminokiseline tryptofan[29] kao drugim ksenobiotičkim aminokiselinama pokazuju kako mikrobi prilagođavaju ksenobiotičke spojeve, nudeći obećavajuće strategije za ekološku bioremedijaciju zagađenog okoliša.

Budiša smatra kako radikalno inženjerstvo genske upute u kontekstu umjetno stvorenih (sintetičkih) stanica, pa i samog umjetnog života – bila stvorila anorganska materija (bottom-up) ili stvoreni radikalnim mijenjanjem kemijske osnove postojećih oblika života (top-down) – predstavlja posljednji veliki (još uvijek neprevladani) izazov u znanosti o životu i njegovom inženjerstvu. Međutim, to je također vrlo obećavajuća tehnologija s ogromnim, pa čak i revolucionarnim potencijalom da temeljito transformira konvencionalne tehnologije pa i cijelo ljudsko društvo. Posljedično, Budiša nije ravnodušan prema posljedicama svoga znanstvenog i inovatorskog rada pa je stoga uključen u rasprave o društvenim, etičkim, umjetničkim i filozofskim implikacijama stvaranja umjetnog života s radikalno izmijenjenom kemijom, izmjenom tvari (metabolizmom) i genskim uputama (kodovima).[30]

Izbor nagrada

[uredi | uredi kôd]
  • 2004: BioFuture Award[31]
  • 2017: Publication Award Fluorine Chemistry[32]

Vidi također

[uredi | uredi kôd]

Izvori

[uredi | uredi kôd]
  1. ↑ Welcome Professor Ned Budisa! - Department of Chemistry. Inačica izvorne stranice arhivirana 31. listopada 2019. Pristupljeno 4. siječnja 2020.
  2. ↑ knjiga kod Wiley Online Library. doi:10.1002/3527607188. ISBN 9783527312436. Pristupljeno 10. kolovoza 2017.
  3. ↑ Molekularna Biotehnologija. Max-Planck-Institut. Inačica izvorne stranice arhivirana 10. lipnja 2007. Pristupljeno 10. kolovoza 2017.
  4. ↑ web stranica instituta za kemiju TUB. Inačica izvorne stranice arhivirana 12. kolovoza 2017. Pristupljeno 11. kolovoza 2017.
  5. ↑ UniSysCat Cluster of Excellence. Pristupljeno 4. siječnja 2020.
  6. ↑ List of CIPSM professors. Pristupljeno 10. kolovoza 2017.
  7. ↑ iGEM tim u Berlinu. Pristupljeno 10. kolovoza 2017.
  8. ↑ UM Today - Faculty of Science - Science students win silver at international biotech competition. Pristupljeno 29. lipnja 2025.
  9. ↑ Budisa, N. 2004. Prolegomena to future efforts on genetic code engineering by expanding its amino acid repertoire. Angewandte Chemie-International Edition. 43: 3387–3428. doi:10.1002/anie.20030064
  10. ↑ Lepthien, S.; Merkel, L.; Budisa, N. 2010. In Vivo Double and Triple Labeling of Proteins Using Synthetic Amino Acids. Angewandte Chemie-International Edition. 49: 5446–5450. doi:10.1002/anie.201000439
  11. ↑ Bohlke, N.; Budisa, N. 2014. Sense codon emancipation for proteome-wide incorporation of noncanonical amino acids: rare isoleucine codon AUA as a target for genetic code expansion. FEMS Microbiol Letter. 351: 133–44. doi:10.1111/1574-6968.12371. PMC 4237120. PMID 24433543CS1 održavanje: format PMC-a (link)
  12. ↑ Völler, J.-S.; Budisa, N. 2017. Coupling genetic code expansion and metabolic engineering for synthetic cells. Current Opinion in Biotechnology. 48. doi:10.1016/j.copbio.2017.02.002
  13. ↑ Exner, M. P.; Kuenzl, S.; Schwagerus, S.; To, T.; Ouyang, Z.; Hoesl, M. G.; Lensen, M. C.; Hackenberger, C. P. R.; Panke, S.; Budisa, N. 2017. Design of an S-Allylcysteine in situ production and incorporation system based on a novel pyrrolysyl-tRNA synthetase variant. ChemBioChem. 18: 85–90. doi:10.1002/cbic.201600537. PMID 27862817
  14. ↑ Lepthien, S.; Hoesl, M. G.; Merkel, L.; Budisa, N. 2008. Azatryptophans endow proteins with intrinsic blue fluorescence. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 105 (42): 16095–16100. doi:10.1073/pnas.0802804105. PMC 2571030. PMID 18854410CS1 održavanje: format PMC-a (link)
  15. ↑ Bae, J.; Rubini, M.; Jung, G.; Wiegand, G.; Seifert, M. H. J.; Azim, M. K.; Kim, J. S.; Zumbusch, A.; Holak, T. A.; Moroder, L.; Huber, R.; Budisa, N. 2003. Expansion of the Genetic Code Enables Design of a Novel "Gold" Class of Green Fluorescent Proteins. Journal of Molecular Biology. 328: 977–1202. PMID 12729742. Inačica izvorne stranice arhivirana 11. kolovoza 2017. Pristupljeno 11. kolovoza 2017.
  16. ↑ Agostini, F.; Völler, J-S.; Koksch, B.; Acevedo-Rocha, C. G.; Kubyshkin, V.; Budisa, N. 2017. Biocatalysis with Unnatural Amino Acids: Enzymology Meets Xenobiology. Angewandte Chemie-International Edition. 56: 9680–9703. doi:10.1002/anie.201610129. PMID 28085996
  17. ↑ Baumann, T.; Hauf, M.; Richter, F.; Albers, S.; Möglich, A.; Ignatova, Z.; Budisa, N. 2019. Computational Aminoacyl-tRNA Synthetase Library Design for Photocaged Tyrosine. International Journal of Molecular Sciences. 20 (9): 2343. doi:10.3390/ijms20092343. PMC 6539999. PMID 31083552CS1 održavanje: format PMC-a (link)
  18. ↑ Karbalaei-Heidari, H. R.; Budisa, N. 2024. Advanced and Safe Synthetic Microbial Chassis with Orthogonal Translation System Integration. ACS Synthetic Biology. 13 (9): 2992–3002. doi:10.1021/acssynbio.4c00437
  19. ↑ Budisa, N.; Steipe, B.; Demange, P.; Eckerskorn, C.; Kellermann, J.; Huber, R. 1995. High level biosynthetic substitution of methionine in proteins by its analogues 2-aminohexanoic acid, selenomethionine, telluromethionine and ethionine in Escherichia coli. Eur. J. Biochem. 230: 788–796. doi:10.1111/j.1432-1033.1995.0788h.x. PMID 7607253
  20. ↑ Seifert, M. H.; Ksiazek, D.; Smialowski, P.; Azim, M. K.; Budisa, N.; Holak, T. A. 2002. Slow Conformational Exchange Processes in Green Fluorescent Protein Variants evidenced by NMR Spectroscopy. J. Am. Chem. Soc. 124: 7932–7942. doi:10.1021/ja0257725. PMID 12095337
  21. ↑ Budisa, N.; Minks, C.; Medrano, F. J.; Lutz, J.; Huber, R.; Moroder, L. 1998. Residue specific bioincorporation of non-natural biologically active amino acids into proteins as possible drug carriers. Structure and stability of per-thiaproline mutant or annexin V. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 95: 455–459. PMC 18441. PMID 9435213CS1 održavanje: format PMC-a (link)
  22. ↑ Budisa, N. 2013. Expanded genetic code for the engineering of ribosomally synthetized and post-translationally modified peptide natural products (RiPPs). Current Opinion in Biotechnology. 24: 591–598. doi:10.1016/j.copbio.2013.02.026. PMID 23537814
  23. ↑ Hauf, M.; Richter, F.; Schneider, T.; Faidt, T.; Martins, B. M.; Baumann, T.; Durkin, P.; Dobbek, H.; Jacobs, K.; Moeglich, A.; Budisa, N. 2017. Photoactivatable mussel-based underwater adhesive proteins by an expanded genetic code. ChemBioChem. 18: 1819–1823. doi:10.1002/cbic.201700327
  24. ↑ Wolschner, C.; Giese, A.; Kretzschmar, H.; Huber, R.; Moroder, L.; Budisa, N. 2009. Design of anti- and pro-aggregation variants to assess the effects of methionine oxidation in human prion protein (PDF). Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 106: 7756–7761. doi:10.1073/pnas.0902688106. PMC 2674404. PMID 19416900CS1 održavanje: format PMC-a (link)
  25. ↑ Steiner, T.; Hess, P.; Bae, J. H.; Moroder, L.; Budisa, N. 2008. Synthetic Biology of Proteins: Tuning GFP´s Folding and Stability with Fluoroproline. PLoSONE. 3: e1680. doi:10.1371/journal.pone.0001680. PMC 2243022. PMID 18301757CS1 održavanje: format PMC-a (link)
  26. ↑ Doerfel, L. K.; Wohlgemuth, I.; Kubyshkin, V.; Starosta, A. L.; Wilson, D. N.; Budisa, N. 2015. Entropic Contribution of Elongation Factor P to Proline Positioning at the Catalytic Center of the Ribosome. J. Am. Chem. Soc. 137: 12997–13006. doi:10.1021/jacs.5b07427. PMID 26384033
  27. ↑ Hoesl, M. G.; Oehm, S.; Durkin, P.; Darmon, E.; Peil, L.; Aerni, H.-R.; Rappsilber, J.; Rinehart, J.; Leach, D.; Söll, D.; Budisa, N. 2015. Chemical evolution of a bacterial proteome. Angewandte Chemie-International Edition. 54: 10030–10034. doi:10.1002/anie.201502868. PMC 4782924CS1 održavanje: format PMC-a (link) NIHMSID: NIHMS711205
  28. ↑ Acevedo-Rocha, C. G.; Budisa, N. 2011. On the Road towards Chemically Modified Organisms Endowed with a Genetic Firewall. Angewandte Chemie-International Edition. 50: 6960–6962. doi:10.1002/anie.201103010. PMID 21710510
  29. ↑ Agostini, F.; Völler, J-S.; Koksch, B.; Acevedo-Rocha, C. G.; Kubyshkin, V.; Budisa, N. 2017. Biocatalysis with Unnatural Amino Acids: Enzymology Meets Xenobiology. Angewandte Chemie-International Edition. 56: 9680–9703. doi:10.1002/anie.201610129. PMID 28085996
  30. ↑ Schmidt, M.; Pei, L.; Budisa, N. 2018. Xenobiology: State-of-the-art, Ethics and Philosophy of new-to-nature organisms. Advances in Biochemical Engineering/Biotechnology. 162: 301–315. doi:10.1007/10_2016_14. ISSN 0724-6145
  31. ↑ BioFuture Award profile. Inačica izvorne stranice arhivirana 30. lipnja 2007. Pristupljeno 10. kolovoza 2017.
  32. ↑ UniCat - Publication Award Fluorine Chemistry. Pristupljeno 16. listopada 2017.

Vanjske poveznice

[uredi | uredi kôd]
Dobavljeno iz "https://hr.wikipedia.org/w/index.php?title=Nediljko_Budiša&oldid=7252307"