药用微生物

如果你问大多数大学生是否对工厂工作感兴趣，他们可能会露出困惑的表情。但如果“工厂”是大肠杆菌而这项“工作”涉及建立完整的酶库，可能有助于战胜抗生素耐药性或癌症?

本科生在加文·威廉姆斯博士实验室要做的就是这样，他们一进门就有实际的研究经验。

大自然的工厂

威廉姆斯对药物开发感兴趣。具体来说，他很感兴趣大肠杆菌作为生产可用于抗癌、抗微生物和抗病毒药物的分子的工厂。这是什么意思?想想青霉素——它来自一种天然产品(霉菌)，具有抗菌特性。

大自然通过将不同类型的酶放入装配线来制造这些复杂的分子，每一种酶都可以构建出一种可能具有令人满意的特性的分子，比如能够阻止细菌生长或杀死癌细胞。在传统药物开发中，科学家们试图通过使用化学物质来模拟自然过程。问题在于这些化学过程是浪费的:在某些情况下，要生产一克所需的化合物，几乎需要一吨原料。

“我来北卡州立大学是因为我知道我想做研究。”——马修·德雷洛斯，化学和生物化学专业的大四学生。

威廉姆斯和其他化学家发现了捷径。它们直接向源 - DNA - 并拉出编码它们感兴趣的酶的特定基因。然后它们可以操纵这些酶，使它们仅与其他特异性蛋白质结合。这就像组装了一个乐高雕塑 - 但是一个单个块或酶的人只能以某种方式合适。

然后他们将它们想要的酶放入大肠杆菌细菌内。酶自组装（通过乐高砖等捕捉在一起），并创建药物开发所需的分子。通过捎带自然，威廉姆斯和他的团队可以迅速且营造出他们可以测试的大量不同分子，以了解哪些对他们想要治疗的疾病最有效。

实践研究

马修·德雷洛斯和泰勒·考特尼都是威廉姆斯实验室的本科生。德雷洛斯是一名主修化学和生物化学的大四学生。他从大一就加入了威廉姆斯实验室。

“我来到北卡州立大学是因为我知道我想做研究，而且听说在这里做本科研究很容易，”他说。“威廉姆斯的研究吸引我的地方在于，它既是基础研究，也是与医学相关的——我们创造的酶‘突变体’在开发新药方面有实际用途。”

考特尼是化学和生物化学专业的大三学生，虽然她以前有过研究经验，但她只在实验室待了几个月。她说:“这种化学生物学满足了药物发现方面日益增长的需求，我想在研究生院继续进行这项研究，所以这对我来说是一个很好的机会。”

这两个学生从第一天开始就被鼓励投入研究。

德雷洛斯说:“你要接受培训，成为实验室的正式合作伙伴。”“从一开始，我就学会了如何提取、纯化和分析DNA，以确保我们得到了我们想要的最纯粹的形式。现在我正在建立我自己的酶突变库来测试在药物开发中的用处。随着时间的推移，你会有更多的余地独立从事对实验室有贡献的项目。”

考特尼同意。“你绝对是这个实验室的全部成员 - 不仅仅是一个照顾供应的助理或某人。当你毕业时，你肯定为研究生院或研究工作做好准备。“

今年获得化学学士学位和化学学士学位的赫曼特·德赛(Hemant Desai)就是其中之一。

“我刚来的时候，第一个项目并不成功，但它教会了我很多东西。我在实验室的经历为我现在在医学院学习的课题做了很好的准备。”