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May 29, 2023

De slimes a proteínas celulares

A pesquisa de graduação de Dionne examinou como o fungo Physarum

A pesquisa de graduação de Dionne examinou como o fungo Physarum polycephalum

Max Prigozhin não sabia o que pensar quando viu a pesquisa da tese de graduação de Adam Dionne. Dionne havia passado seu último ano no Williams College, no oeste de Massachusetts, estudando um bolor limoso chamado Physarum polycephalum, e enviou imagens de sua pesquisa em sua inscrição para ingressar no laboratório de biofísica de Prigozhin em Harvard.

"Lembro-me de me perguntar: isso é algum tipo de sinal enigmático na tumba de um faraó egípcio? Isso é um mapa de um videogame? Isso é uma paisagem de um deserto marciano?" disse Prigozhin, professor assistente de biologia molecular e celular e de física aplicada na Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS). "Foi tão estranho e incomum, então liguei para Adam para conversar com ele sobre seu trabalho, e foi assim que tudo começou."

Dionne é agora um Ph.D do primeiro ano. candidato em física aplicada no laboratório de Prigozhin. Seu primeiro semestre na SEAS e na Harvard Graduate School of Arts and Sciences começou em alta, pois sua pesquisa de graduação foi selecionada para o prestigiado Prêmio Leroy Apker. Apresentado anualmente pela American Physical Society, o prêmio reconhece um aluno de graduação de um não-Ph.D. instituição financiadora – como a Williams – e uma de Ph.D. instituição de concessão de realizações notáveis ​​em física.

Durante o verão, Dionne apresentou seu trabalho a um painel de juízes da American Physical Society. "O que foi muito novo sobre isso foi conversar tão intimamente com físicos líderes e de ponta que são muito experientes e fazem pesquisas há décadas, e tê-los tão interessados ​​em meu trabalho e conversando quase como colegas", Dionne disse.

Dionne estudou os processos pelos quais Physarum polycephalum forrageia e depois distribui nutrientes por todo o seu sistema. Organismos biológicos maiores que uma célula precisam de um processo de transporte ativo de nutrientes, como o sistema vascular humano que bombeia o sangue por todo o corpo. O sistema vascular humano também usa um órgão central, o coração, para alimentar todo o processo.

Physarum polycephalum não possui um órgão centralizado. Dionne e seus conselheiros, Henrik Ronellenfitsch e Katharine Jensen, estudaram como o bolor limoso se auto-organiza de forma descentralizada para transportar nutrientes através de uma série de tubos, cada um dos quais bombeia por conta própria.

"Achei o organismo incrivelmente interessante", disse Dionne. "Era tão simples. Não tinha sistema nervoso. Era unicelular, mas tinha o tamanho de uma placa de Petri. Antes da pesquisa, trabalhei em matemática, física e um pouco de ciência da computação. Este projeto realmente aproveita tudo essas ferramentas para estudar um sistema biológico muito interessante, então foi um trabalho muito divertido para mim."

Adam Dionne, Ph.D. candidato em física aplicada

A pesquisa de graduação de Dionne baseou-se em várias disciplinas científicas e matemáticas e exigiu uma série de habilidades teóricas, computacionais e experimentais. Essa abordagem multidisciplinar é parte do que o trouxe a Harvard e ao Grupo Prigozhin em particular.

“O laboratório de Max e todos os membros de seu laboratório são pessoas fenomenais, obviamente cientistas de alta qualidade apaixonados por seu trabalho”, disse Dionne. "Adoro o fato de seu laboratório não ter apenas 10 físicos. Ele tem físicos, matemáticos, bioengenheiros, engenheiros elétricos - todo um conjunto diversificado de habilidades que você pode usar para tentar resolver esses problemas realmente desafiadores."

Atualmente, Dionne estuda como as células incorporam sinais externos por meio de proteínas chamadas receptores acoplados à proteína G (GPCRs), localizadas nas membranas celulares externas.

"A dinâmica dos GPCRs evolui ao longo do tempo quando são estimulados por uma molécula sinalizadora. Essa dinâmica existe em um ponto cego para os biólogos porque é uma proteína muito pequena e um processo muito rápido", disse Dionne. “Isso é muito difícil de sondar, então Max desenvolveu uma nova ferramenta biofísica que permite sondar esse regime de dinâmica pequena e rápida”.