Peter G. Schultz (nacido el 23 de junio de 1956) es un químico estadounidense. Es el director ejecutivo y profesor de química en el Instituto de Investigación Scripps , [1] el fundador y ex director de GNF , [2] y el director fundador del Instituto de Investigación Biomédica de California (Calibr), establecido en 2012. En agosto de 2014 , Nature Biotechnology clasificó a Schultz como el investigador traslacional número uno en 2013. [3]
Schultz completó su licenciatura en Caltech en 1979 y continuó allí para obtener su doctorado (en 1984) con Peter Dervan . Su trabajo de tesis se centró en la generación y caracterización de 1,1-diazenos y la generación de moléculas de unión/escisión de ADN de polipirrol de secuencia selectiva. Luego pasó un año en el Instituto de Tecnología de Massachusetts con Christopher Walsh antes de unirse a la facultad de química de la Universidad de California, Berkeley . Se convirtió en investigador principal del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley en 1985 e investigador del Instituto Médico Howard Hughes en 1994. [4] En 1999, Schultz se trasladó al Instituto de Investigación Scripps y también se convirtió en director fundador del Instituto de Genómica de la Fundación de Investigación Novartis. (GNF), que se inició exclusivamente como un medio de investigación genómica de Novartis, pero que creció durante el mandato de Schultz hasta incluir un importante esfuerzo de descubrimiento de fármacos y más del triple del número de empleados previstos (actualmente más de 500 personas). En marzo de 2010, dejó GNF para regresar al sector sin fines de lucro y fundó el Instituto de Investigación Biomédica de California (Calibr) en marzo de 2012. [5] [6] [7] [8] Ha formado a más de 300 estudiantes de posgrado y becarios posdoctorales, muchos de los cuales pertenecen a los cuerpos docentes de las principales universidades de investigación. [9]
Gran parte del trabajo de Schultz consiste en encontrar formas de realizar muchos experimentos similares al mismo tiempo, con muchos compuestos diferentes. Es uno de los principales pioneros en química combinatoria , bibliotecas moleculares seleccionables y química de "alto rendimiento". Sus intereses son extremadamente amplios, con aplicaciones en áreas tan diversas como mecanismos catalíticos, especialización celular y otros procesos biológicos complejos (normalmente estudiados por biólogos, no químicos), fotoquímica básica, sondas biofísicas de todo tipo, desde RMN hasta emisión de positrones. y ciencia de materiales de estado sólido.
Al principio de su carrera, Schultz demostró que la diversidad molecular natural del sistema inmunológico podía dirigirse para generar anticuerpos catalíticos . Este método permitió el desarrollo posterior de muchos nuevos catalizadores selectivos similares a enzimas para reacciones que van desde la transferencia de acilo y reacciones redox hasta reacciones pericíclicas y de metalación. Aunque sus actividades catalíticas rara vez son lo suficientemente fuertes como para ser de uso práctico, los anticuerpos catalíticos han proporcionado nuevos conocimientos importantes en nuestra comprensión de la biocatálisis, la plasticidad estructural de las proteínas, la evolución de la función bioquímica y el propio sistema inmunológico.
Luego, Schultz aplicó la diversidad molecular (la estrategia de crear una gran comunidad de moléculas diferentes, además de un método para pescar e identificar las que hacen lo que usted quiere) a una variedad de problemas en química, biología y ciencia de materiales. Junto con Richard Lerner , fue uno de los actores críticos en el desarrollo de bibliotecas de presentación de fagos y chips de biblioteca de superficie . Para bioensayos de alto rendimiento que requieren compuestos de prueba libremente solubles, utiliza sistemas microrobóticos de manipulación de fluidos, adaptados para placas de cultivo celular de 1.536 micropocillos, para tratar por separado colonias de células muy pequeñas con grandes cantidades (cientos de miles) de compuestos diferentes. [10]
Utilizando estos diversos enfoques experimentales combinatorios y de alto rendimiento, Schultz ha identificado materiales con nuevas propiedades ópticas, electrónicas y catalíticas; también proteínas y pequeñas moléculas que controlan procesos biológicos importantes como el envejecimiento, el cáncer, la autoinmunidad y la diferenciación y desespecialización de las células madre hasta la pluripotencia.
Schultz ha sido pionero en un método para añadir nuevos componentes básicos , más allá de los veinte aminoácidos comunes , a los códigos genéticos de organismos procarióticos y eucariotas. Esto se logra seleccionando bibliotecas de aminoacil tRNA sintetasas mutantes para detectar mutantes que cargan tRNA de codones sin sentido con el aminoácido no natural deseado. El organismo que expresa dicha sintetasa puede entonces programarse genéticamente para incorporar el aminoácido no natural en una proteína deseada de la forma habitual , con el codón sin sentido codificando ahora el aminoácido no natural. Normalmente, el aminoácido no natural en sí debe sintetizarse en el laboratorio y suministrarse al organismo agregándolo al medio de crecimiento del organismo. El aminoácido no natural también debe poder pasar a través de la membrana celular del organismo hacia el interior del organismo.
Más de setenta aminoácidos no naturales han sido codificados genéticamente en bacterias, levaduras y células de mamíferos, incluidos aminoácidos fotorreactivos, químicamente reactivos, fluorescentes, activos por espín, sulfatados, prefosforilados y que se unen a metales. Esta tecnología permite a los químicos sondear y cambiar las propiedades de las proteínas, in vitro o in vivo , dirigiendo nuevos restos químicos sintetizados en laboratorio específicamente hacia cualquier sitio elegido de cualquier proteína de interés.
Se ha generado un organismo bacteriano que biosintetiza un nuevo aminoácido previamente no natural (p-aminofenilalanina) a partir de fuentes básicas de carbono e incluye este aminoácido en su código genético. [11] [12] [13] Este es el primer ejemplo de la creación de un organismo autónomo de veintiún aminoácidos.
El grupo de Schultz ha creado recientemente bacterias cuyos cromosomas incluyen bases de ADN no naturales y bacterias cuyos cromosomas son híbridos que incluyen tanto ARN como ADN. [14] [15]
Para investigar los detalles de la hipótesis tradicionalmente aceptada de que las mitocondrias se originaron cuando bacterias independientes capaces de realizar un metabolismo respiratorio (dependiente de oxígeno) se instalaron dentro de células huésped que anteriormente sólo habían sido capaces de realizar fermentación (metabolismo sin utilizar oxígeno), y evolucionaron para establecer una relación simbiótica con ellas, [16] El grupo de Schultz ha creado bacterias capaces de sobrevivir dentro de las células de levadura y mantener una relación simbiótica con las células de levadura huésped llevando a cabo reacciones que las células de levadura no pueden catalizar sin las bacterias. [17] Uno de los objetivos de este trabajo es cultivar los híbridos de levadura-bacteria y ver si el genoma bacteriano evoluciona para aumentar los beneficios mutuos de sus interacciones químicas con las células huésped, como ha sucedido con las mitocondrias a lo largo del tiempo. [18]
Es fundador del Instituto de Investigación Affymax, Symyx Technologies , Syrrx, Kalypsys, Phenomix, Ilypsa, Ambrx y Wildcat Discovery Technologies. [ cita necesaria ]
Schultz es autor de alrededor de 500 artículos. [9]
Uno de sus artículos en PNAS de 2013 sobre la producción de anticuerpos más estables fue retractado debido a datos sospechosos del coautor Shiladitya Sen:
Dos artículos de su laboratorio publicados en 2004, uno en Science y otro en Journal of the American Chemical Society , fueron retractados en 2009, relacionados con el trabajo en el laboratorio de Shultz realizado por un postdoctorado, Zhiwen Zhang, sobre la incorporación de aminoácidos glicosilados no nativos en proteínas. Si hubiera tenido éxito, este método podría haberse convertido en una herramienta esencial para investigar las funciones de las uniones de carbohidratos a las proteínas; sin embargo, el trabajo no pudo replicarse y cuando el laboratorio fue a buscar los cuadernos pertinentes, estos estaban desaparecidos. En el transcurso de la investigación, Zhang recibió correos electrónicos y llamadas telefónicas chantajeándolo, y en un momento la persona que lo hacía escribió a varias instituciones y a Science diciendo que iba a suicidarse. El laboratorio finalmente identificó el problema como una mala comprensión de la función de una enzima clave utilizada en los experimentos. [19] Los artículos fueron:
Schultz es miembro de la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos (1993) y del Instituto de Medicina de la Academia Nacional de Ciencias (1998). [4]