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Susana Dorada

Susan Golden (de soltera Stephens) es profesora de biología molecular conocida por sus investigaciones sobre los ritmos circadianos . Actualmente es miembro del cuerpo docente de la Universidad de California en San Diego .

Golden nació en Pine Bluff, Arkansas, en 1957. [1] Asistió a la escuela secundaria pública local, donde participó en la banda de música y el periódico escolar. Fue aceptada en la Universidad de Mississippi para Mujeres en 1976 como estudiante de periodismo, pero pronto cambió sus estudios a una especialización en biología y una especialización en química.

Golden se graduó de la MUW en dos años, después de lo cual le ofrecieron un puesto en la primera cohorte de aprendices en un programa de doctorado financiado por los NIH en genética en la Universidad de Missouri . Durante su programa de posgrado, Golden conoció a James Golden, un compañero de doctorado. [2] Más tarde se casaron en 1979. En la Universidad de Missouri, Golden investigó la composición proteica del centro fotosintético en las cianobacterias , trabajo que continuó cuando se mudó a la Universidad de Chicago en 1983 como investigadora postdoctoral. [1]

En 1986, Golden aceptó un puesto de profesora en Texas A&M para continuar su investigación sobre la regulación genética dependiente de la luz en las bacterias. Mientras estaba en Texas A&M, Golden se interesó en el estudio de los ritmos circadianos después de su primer encuentro con Carl H. Johnson y Takao Kondo , con quienes descubriría el complejo Kai . [2] Golden fue promovida a Profesora Distinguida en Texas A&M en 2003, y luego se trasladó a la UC San Diego en 2008, donde actualmente es Profesora Distinguida y Directora del Centro de Biología Circadiana. [3]

Contribuciones a la investigación

Trabajos tempranos

Golden comenzó su carrera de posgrado con Louis A. Sherman, donde utilizó la genética para investigar las proteínas en los complejos fotosintéticos de la cianobacteria Synechoccus elongatus . Golden fue la primera en demostrar que un alelo mutante del gen psbA es suficiente para conferir resistencia a los herbicidas en las cianobacterias. [2] Otras investigaciones posteriores confirmaron que este gen codificaba una proteína integral del complejo del fotosistema II involucrado en la fotosíntesis. [4] Estos hallazgos también demostraron que la manipulación genética de las cianobacterias era relativamente simple, abriendo a S. elongatus como un organismo modelo para futuros experimentos genéticos. [2] Durante su investigación postdoctoral en la Universidad de Chicago, en el laboratorio de Robert Haselkorn, Golden continuó trabajando en el desarrollo de técnicas de manipulación genética para Synechoccus elongatus con el fin de dilucidar los mecanismos de regulación genética en los genes de la fotosíntesis. En 1989, el equipo de Golden descubrió que el alelo psbA específico expresado por las cianobacterias dependía de las condiciones de iluminación en las que crecía la colonia. [5] Este hallazgo la llevó a investigar de manera más general cómo la luz influye en la expresión de los genes fotosintéticos en el organismo [6] y contribuye a la comprensión general de las respuestas bacterianas a la entrada ambiental. [7] Esta línea de investigación requirió el desarrollo de una técnica para visualizar los cambios en la expresión genética en organismos vivos. Durante su tiempo como profesora en Texas A&M, Golden intentó resolver este problema uniendo un gen de luciferasa a los promotores de los genes cianobacterianos de interés y viendo las colonias con un telescopio de visión nocturna . [2] El enfoque fue un éxito, permitiendo la cuantificación de la expresión genética de las cianobacterias in vivo durante un período de tiempo prolongado. Esta técnica atrajo el interés del cronobiólogo Carl H. Johnson , con quien Golden continuaría colaborando y eventualmente descubriría el complejo KaiABC. [2]

Descubrimiento del complejo Kai

Golden estudia los ritmos endógenos de las cianobacterias , un grupo de bacterias fotosintéticas conocidas por tener relojes circadianos . Transformó Synechococcus elongatus , una de las especies de cianobacterias mejor estudiadas, con un gen reportero de luciferasa y mostró el ritmo circadiano en bioluminiscencia. Este sistema reportero se utilizó para descubrir tres proteínas clave relacionadas con el reloj de las cianobacterias: KaiA , KaiB y KaiC . En colaboración con Carl H. Johnson y Takao Kondo , demostró y describió el mecanismo molecular que regula los ritmos circadianos en S. elongatus PCC 7942, [8] el único organismo modelo para un reloj circadiano procariota . [3] Susan Golden identificó genes en el genoma de S. elongatus que contribuyen al ritmo circadiano a través de exámenes mutacionales utilizando transposones para alterar los genes y su función. En un estudio de examen de mutaciones, se identificaron diecinueve mutaciones y se mapearon a los tres genes kai ; La inactivación de cualquier gen kai redujo la actividad del promotor kaiBC y eliminó el ritmo circadiano de expresión de KaiA y KaiB. [9]

El sistema circadiano de la proteína kai

S. elongatus tiene un reloj circadiano con un oscilador basado únicamente en tres proteínas : KaiA , KaiB y KaiC . El ritmo circadiano se genera en base a la fosforilación y desfosforilación de KaiC . La luz transmite energía e información a las cianobacterias, afectando la regulación transcripcional del reloj circadiano. Este ritmo de 24 horas se puede recrear in vitro con la adición de ATP . [10] La relación ATP/ ADP fluctúa durante el transcurso del día, y es detectada por KaiC, que fosforila o desfosforila en base a esta señal. Este sistema de proteína Kai es el oscilador postraduccional más simple conocido hasta ahora.

En las cianobacterias fotosintetizadoras , el reloj circadiano es impulsado por la luz y reiniciado por la oscuridad. Cuando Golden mutó el gen cikA , el reloj era funcional pero no podía reiniciarse, lo que resultó en el equivalente bacteriano del jet lag permanente . La proteína CikA contiene un dominio que es estructuralmente similar a KaiA , que también se encontró que era importante para reiniciar el reloj. CikA y KaiA se unen a las quinonas , que transportan electrones en la cadena de transporte de electrones de la fotosíntesis . Las quinonas se oxidan en la oscuridad y se reducen en la luz, y el estado redox afecta la actividad de KaiA. Cuando las quinonas se oxidan, KaiA se separa de KaiC y se une a ellas, reiniciando el reloj. Por lo tanto, las quinonas son esenciales para transmitir información de la luz a KaiC . [2]

Investigación actual

Ingeniería metabólica

Después de mudarse a la UC San Diego en 2008, la investigación de Susan Golden convergió con la de su esposo, James Golden, para investigar los biocombustibles . [2] Actualmente investiga el potencial de utilizar cianobacterias para la producción industrial de biocombustibles. Las cianobacterias son atractivas debido a sus genomas simplistas y su capacidad de ser modificadas genéticamente para lograr eficiencia industrial. Su naturaleza fotosintética puede usarse idealmente para producir biocombustibles de manera sustentable, reemplazando potencialmente la necesidad de petróleo y otros combustibles fósiles . [3] Tienen requisitos simples para crecer, ya que solo requieren luz solar, agua y oligoelementos inorgánicos para un crecimiento rápido. Las cianobacterias son capaces de fijar el carbono atmosférico (dióxido de carbono) en bioaceites y biocombustibles. [11]

En 2016, Golden y sus colegas crearon manualmente un modelo de metabolismo en S. elongatus , indicando la importancia de una vía metabólica del ciclo del ácido tricarboxílico (TCA) lineal y posibles modificaciones para la aplicación bioindustrial. [12]

Honores, premios y membresía

Publicaciones seleccionadas

Referencias

  1. ^ ab "SQ Online / Faculty Spotlight: Dra. Susan Golden". sqonline.ucsd.edu . Diciembre de 2013 . Consultado el 12 de abril de 2017 .
  2. ^ abcdefgh Gupta, Sujata (28 de mayo de 2013). "Perfil de Susan S. Golden". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 110 (22): 8758–8760. Código Bibliográfico :2013PNAS..110.8758G. doi : 10.1073/pnas.1305064110 . ISSN  0027-8424. PMC 3670312 . PMID  23620521. 
  3. ^ abc "Susan S. Golden". biology.ucsd.edu . Consultado el 12 de abril de 2017 .
  4. ^ Goussias, Charilaos; Boussac, Alain; Rutherford, A William (2002-10-29). "Fotosistema II y oxidación fotosintética del agua: una visión general". Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences . 357 (1426): 1369–1420. doi :10.1098/rstb.2002.1134. ISSN  0962-8436. PMC 1693055 . PMID  12437876. 
  5. ^ Schaefer, MR; Golden, SS (5 de mayo de 1989). "La disponibilidad de luz influye en la proporción de dos formas de D1 en tilacoides cianobacterianos". Journal of Biological Chemistry . 264 (13): 7412–7417. doi : 10.1016/S0021-9258(18)83249-5 . ISSN  0021-9258. PMID  2496127.
  6. ^ "Susan Golden". www.nasonline.org . Consultado el 12 de abril de 2017 .
  7. ^ Tandeau de Marsac, Nicole; Houmard, Jean (1993-01-01). "Adaptación de las cianobacterias a los estímulos ambientales: nuevos pasos hacia los mecanismos moleculares". FEMS Microbiology Letters . 104 (1–2): 119–189. doi : 10.1111/j.1574-6968.1993.tb05866.x . ISSN  0168-6445.
  8. ^ Cohen, Susan (1 de diciembre de 2015). "Ritmos circadianos en cianobacterias". Microbiology and Molecular Biology Reviews . 79 (4): 373–385. doi :10.1128/MMBR.00036-15. PMC 4557074 . PMID  26335718. 
  9. ^ Ishiura, Masahiro; Kutsuna, Shinsuke; Aoki, Setsuyuki; Iwasaki, Hideo; Andersson, Carol R.; Tanabe, Akio; Golden, Susan S.; Johnson, Carl H.; Kondo, Takao (4 de septiembre de 1998). "Expresión de un grupo de genes kaiABC como un proceso de retroalimentación circadiana en cianobacterias". Science . 281 (5382): 1519–1523. doi :10.1126/science.281.5382.1519. ISSN  0036-8075. PMID  9727980.
  10. ^ Dong, Guogang (10 de noviembre de 2008). "Cómo una cianobacteria indica la hora". Current Opinion in Microbiology . 11 (6): 541–546. doi :10.1016/j.mib.2008.10.003. PMC 2692899 . PMID  18983934. 
  11. ^ Sarsekeyeva, Fariza (22 de febrero de 2015). "Cianocombustibles: biocombustibles a partir de cianobacterias. Realidad y perspectivas". Photosynthesis Research . 125 (1): 325–340. Bibcode :2015PhoRe.125..329S. doi :10.1007/s11120-015-0103-3. PMID  25702086. S2CID  15816714.
  12. ^ Broddrick, Jared T.; Rubin, Benjamin E.; Welkie, David G.; Du, Niu; Mih, Nathan; Diamond, Spencer; Lee, Jenny J.; Golden, Susan S.; Palsson, Bernhard O. (2016-12-20). "Atributos únicos del metabolismo de las cianobacterias revelados por un modelado metabólico a escala del genoma mejorado y un análisis de genes esenciales". Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 113 (51): E8344–E8353. Bibcode :2016PNAS..113E8344B. doi : 10.1073/pnas.1613446113 . ISSN  0027-8424. PMC 5187688 . PMID  27911809. 
  13. ^ "Susan Golden | Miembro de la facultad | Opiniones de la facultad". professoropinions.com . Consultado el 16 de marzo de 2022 .
  14. ^ "Susan S. Golden". www.nasonline.org . Consultado el 16 de marzo de 2022 .
  15. ^ "Susan Golden recibirá un honor internacional por su investigación". biology.ucsd.edu . Consultado el 16 de marzo de 2022 .