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Laboratorio Teddy Graham - Biología

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Introducción

Eres un monstruo devorador de osos. Debido a esto, solo comes osos felices.

Cada 'año' nacen nuevos osos (durante la hibernación) y la tasa de natalidad es de un oso nuevo por cada oso viejo que queda del último año. El rasgo feliz es recesivo, por lo que los osos felices son homocigotos recesivos. Además, debido a que el rasgo triste es dominante, los osos tristes son homocigotos o heterocigotos dominantes.

Haga una predicción sobre lo que sucederá con las frecuencias fenotípicas y genotípicas en la población después de algunas generaciones. Explica tu razonamiento.

Procedimiento

1. Obtenga una población de 10 osos y registre el número de osos felices y tristes y el número total de la población. Suponga que los genotipos en su población inicial son homocigotos dominantes o recesivos (no hay heterocigotos).

Usando la ecuación para el equilibrio de Hardy-Weinberg, calcule las frecuencias de los alelos dominantes y recesivos y los genotipos que están representados en la población.

pag2 + 2pq + q2 = 1 p + q = 1

Ejemplo: si 5 de los 10 osos son felices, entonces 10 de los 20 alelos serían alelos felices. Por lo tanto, la q2 el número sería 0,5. Luego debes determinar el número q tomando el cuadrado de 0.5.

2. Come tres osos felices. (Si no tiene tres osos felices, coma la diferencia en los osos tristes). Utilizará los osos restantes para producir descendencia durante la temporada de reproducción. Cada oso oso restante producirá un oso nuevo.

3. Repita este proceso para cuatro generaciones de osos y construya una tabla de datos para mostrar cuántos osos felices y tristes hay en la población para cada generación. Los datos deben reflejar la frecuencia de cada tipo de oso.

Generacionpag2 (triste)2pq (triste)q2 (contento)pagq
1 (inicial)
2
3
4

4. Con tus datos, construye una gráfica que muestre lo que le sucede a la población de osos a lo largo del tiempo. Utilice porcentajes de osos felices y tristes para cada generación. Los cambios en las frecuencias deben mostrarse en el mismo gráfico.

Análisis

Prepare un breve resumen de lo que observó en esta actividad que aborde lo siguiente:

  • ¿Qué está sucediendo con el genotipo y las frecuencias alélicas en la población de Teddy Grahams?

  • ¿Qué esperaría que sucediera si continuara el proceso de selección durante generaciones adicionales?

  • ¿Cómo cambiarían las frecuencias si ahora seleccionaras para los osos tristes?

  • ¿Por qué no desaparece el alelo recesivo de la población? ¿Cómo se protege?


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Contenido

Como jugador juvenil, Graham jugó para los Owen Sound Grays, ayudándolos a ganar la Memorial Cup de 1924 como campeones juveniles canadienses. [1] Jugó dos temporadas de hockey senior antes de convertirse en profesional en 1926, firmando con los Cardenales de Chicago de la Asociación Estadounidense de Hockey. [2] Jugó para el equipo durante un año, y después de que se retiraran, Graham se mudó al otro lado de la ciudad a los Chicago Black Hawks de la Liga Nacional de Hockey (NHL). El debut de Graham en la NHL se produjo el 15 de noviembre de 1927 contra los Boston Bruins, y su primer gol, y único punto de la temporada, fue el 4 de enero de 1928 contra los Montreal Canadiens. [3]

A mitad de la temporada, Graham fue cambiado a los Moose Jaw Warriors de la Prairie Hockey League en enero de 1928, aunque Moose Jaw lo cambió el mismo día a los Saskatoon Sheiks, donde Graham terminó la temporada 1927-28. Luego firmó con los Tulsa Oilers de la AHA, y pasó las temporadas 1928-29 y la mayor parte de las temporadas 1929-30 allí antes de ser devuelto a los Black Hawks. [2] Graham permaneció con Chicago hasta 1933 cuando fue canjeado a los Montreal Maroons, donde jugó 19 partidos antes de ser canjeado en enero de 1934 a los Detroit Red Wings. Con los Red Wings jugó 52 partidos durante dos temporadas, así como 7 partidos para su filial de la Liga Internacional de Hockey, los Juegos Olímpicos de Detroit, antes de ser canjeado nuevamente, esta vez a los St. Louis Eagles, donde disputó los últimos 13 partidos de la temporada 1934-1935.

Los Eagles se retiraron después de la temporada y los jugadores se dispersaron a los otros equipos de la NHL, y los Boston Bruins seleccionaron a Graham. [4] Jugaría la temporada 1935–36 y el primer partido de la temporada 1936–37 con los Bruins, anotando cuatro goles y una asistencia en 49 partidos, antes de ser cambiado a los New York Americans, donde terminó la 1936– 37 temporada con, jugando 31 partidos. Graham jugó una temporada más en la International American Hockey League antes de retirarse en 1938. Graham posteriormente se convirtió en árbitro de hockey sobre hielo. [2]

Gray jugó dos finales de la Copa Stanley durante su carrera. La primera fue en las finales de la Copa Stanley de 1931 con Chicago, que perdió ante los Montreal Canadiens. Llegó de nuevo a la final en 1934 con Detroit, junto con el ex compañero de equipo de Owen Sound, Cooney Weiland, pero perdió ante los Black Hawks. [2]


Facultad

Nuestros más de 60 profesores de renombre mundial incluyen 3 premios Nobel, 33 miembros de la Academia Nacional de Ciencias, 16 investigadores del Instituto Médico Howard Hughes (HHMI) y 4 ganadores de la Medalla Nacional de Ciencias.

Angelika Amon

El laboratorio de Angelika Amon examina el crecimiento y la división celular y cómo los errores en este proceso contribuyen al cáncer y al envejecimiento.

Tania A. Baker

La investigación actual de Tania Baker explora los mecanismos y la regulación del despliegue de proteínas catalizado por enzimas, la degradación de proteínas dependiente de ATP y la remodelación del proteoma durante las respuestas al estrés celular.

David Bartel

David Bartel estudia las vías moleculares que regulan la expresión de genes eucariotas al afectar la estabilidad o traducción de los ARNm.

Stephen Bell

Stephen Bell investiga la maquinaria celular que replica y mantiene los cromosomas de las células animales.

Laurie A. Boyer

Laurie A. Boyer investiga los mecanismos reguladores de genes que impulsan el desarrollo y la regeneración del corazón utilizando células madre embrionarias y modelos de ratón.

Christopher Burge

Christopher Burge aplica una combinación de enfoques experimentales y computacionales para comprender los códigos regulatorios subyacentes al empalme previo al ARNm y otros tipos de regulación génica postranscripcional.

Eliezer Calo

Eliezer Calo estudia cómo las células construyen ribosomas y cómo la disfunción en la biogénesis y función de los ribosomas conduce a trastornos del desarrollo específicos de los tejidos y al cáncer.

Caso Lindsay

Lindsay Case estudia cómo se concentran y organizan las moléculas en la membrana plasmática para regular la señalización transmembrana.

Iain M. Cheeseman

Iain Cheeseman analiza el proceso mediante el cual las células se duplican, centrándose en la maquinaria molecular que segrega los cromosomas.

Jianzhu Chen

Jianzhu Chen estudia el sistema inmunológico, aprovechando la fuerza de defensa del cuerpo para explorar el tratamiento y la prevención del cáncer, así como de las enfermedades metabólicas e infecciosas.

Sallie (Penny) W. Chisholm

Sallie (Penny) W. Chisholm estudia la biología, la ecología y la evolución de las especies de fitoplancton marino más abundantes para comprender las fuerzas que dan forma a los ecosistemas microbianos.

Ibrahim Cissé

Ibrahim Cissé desarrolla enfoques de una sola molécula y de superresolución para estudiar la agrupación de proteínas, la condensación biomolecular en la transcripción y otros procesos en las células vivas.

Martha Constantine-Paton

Antes de cerrar su laboratorio, Martha Constantine-Paton utilizó una combinación de herramientas genéticas clásicas y modernas en ratones para estudiar las contribuciones de regiones cerebrales específicas al comportamiento normal.

Olivia Corradin

Olivia Corradin investiga los cambios genéticos y epigenéticos en los elementos reguladores de genes que influyen en las enfermedades humanas.

Joseph (Joey) Davis

Joey Davis investiga cómo las células mantienen un delicado equilibrio interno de ensamblar y desmantelar su propia maquinaria, en particular, ensamblajes de muchas moléculas conocidas como complejos macromoleculares.

Catherine Drennan

Catherine Drennan toma “instantáneas” de metaloenzimas usando cristalografía y / o microscopía crioelectrónica.

Gerald R. Fink

Gerald R. Fink investiga cómo los patógenos fúngicos invaden el cuerpo, evaden el sistema inmunológico y establecen una infección.

María Gehring

Mary Gehring investiga los mecanismos epigenéticos de la regulación genética en plantas.

Frank Gertler

Frank B. Gertler considera el papel de la forma y el movimiento de las células en los defectos y enfermedades del desarrollo.

Alan D. Grossman

Alan Grossman estudia los mecanismos y la regulación de la replicación del ADN, la expresión génica y la transferencia horizontal de genes en bacterias.

Leonard P. Guarente

Leonard P. Guarente analiza los cerebros de mamíferos, ratones y humanos para comprender la base genética del envejecimiento y las enfermedades relacionadas con la edad como el Alzheimer.

Michael T. Hemann

Michael T. Hemann utiliza modelos de ratón para combatir cánceres resistentes a la quimioterapia.

Nancy Hopkins

Nancy Hopkins trabajó en la genética de los virus tumorales de ARN de ratón en la genética del desarrollo temprano de vertebrados utilizando el pez cebra y el pez como modelo de cáncer.

H. Robert Horvitz

H. Robert Horvitz analiza las funciones de los genes en el desarrollo y el comportamiento de los animales, obteniendo conocimientos sobre las enfermedades humanas.

David Housman

David Housman estudia los fundamentos biológicos de enfermedades como la de Huntington, el cáncer y las enfermedades cardiovasculares.

Sinisa Hrvatin

Sinisa Hrvatin estudia los estados de estasis, como el letargo y la hibernación de los mamíferos, como un medio para aprovechar el potencial de estas adaptaciones biológicas para hacer avanzar la medicina.

Richard O. Hynes

Richard O. Hynes investiga la red de proteínas que rodean las células para comprender su función en la propagación del cáncer por todo el cuerpo.

Barbara Imperiali

Barbara Imperiali estudia la biogénesis y la miríada de funciones de los glicoconjugados en la salud y la enfermedad humanas.

Tyler Jacks

Tyler Jacks está interesado en los eventos genéticos que contribuyen al desarrollo del cáncer, y su grupo ha creado una serie de cepas de ratón diseñadas para transportar mutaciones en genes que se sabe que están involucrados en cánceres humanos.

Rudolf Jaenisch

Rudolf Jaenisch utiliza células pluripotentes (células ES e iPS) para estudiar la base genética y epigenética de enfermedades humanas como el Parkinson, el Alzheimer, el autismo y el cáncer.

Ankur Jain

Ankur Jain investiga el papel del autoensamblaje de ARN en la organización celular y las enfermedades neurodegenerativas.

Chris A. Kaiser

Antes de cerrar su laboratorio, Chris A. Kaiser analizó el plegamiento de proteínas y el tráfico de células.

Amy E. Keating

Amy E. Keating determina cómo las proteínas hacen interacciones específicas entre sí y diseña nuevas interacciones proteína-proteína sintéticas.

Jonathan A. King

Jonathan A. King estudió lo que sucede cuando las proteínas no se pliegan correctamente, lo que lleva a condiciones como cataratas, y trabaja para proteger las condiciones necesarias para respaldar la investigación biomédica.

Kristin Knouse

Kristin Knouse busca comprender y modular la lesión y reparación de órganos mediante herramientas innovadoras para la experimentación directamente dentro de los organismos vivos.

Monty Krieger

Monty Krieger estudia los receptores de la superficie celular y el colesterol y su impacto en la fisiología y las enfermedades normales, como las enfermedades cardíacas y la infertilidad.

Rebecca Lamason

Rebecca Lamason investiga qué sucede cuando las funciones celulares son secuestradas por intrusos no deseados: a saber, las bacterias que engendran enfermedades como la fiebre manchada y la meningitis.

Eric S. Lander

Eric S. Lander está interesado en todos los aspectos del genoma humano y su aplicación a la medicina. Actualmente se desempeña como Asesor Científico Presidencial y Director de la Oficina de Política Científica y Tecnológica.

Michael T. Laub

Michael T. Laub explora cómo las células bacterianas procesan la información y regulan su propio crecimiento y proliferación, así como cómo han evolucionado estas capacidades de procesamiento de información.

Douglas Lauffenburger

Douglas Lauffenburger fomenta la interfaz de la bioingeniería, la biología celular cuantitativa y la biología de sistemas para determinar los aspectos fundamentales de la desregulación celular, identificando y probando nuevas ideas terapéuticas.

Jacqueline Lees

Jacqueline Lees desarrolla modelos de ratón y pez cebra, identificando las vías moleculares que conducen a la formación de tumores.

Ruth Lehmann

Ruth Lehmann estudia los orígenes biológicos de las células germinales y cómo transmiten el potencial de construir un organismo completamente nuevo a su descendencia.

Gene-Wei Li

Gene-Wei Li investiga cómo la información cuantitativa con respecto a la composición precisa del proteoma se codifica y se extrae de los genomas bacterianos.

Pulin Li

Pulin Li está interesado en comprender cuantitativamente cómo los circuitos genéticos crean un comportamiento multicelular en sistemas tanto naturales como sintéticos.

Troy Littleton

Troy Littleton está interesado en cómo se forman y funcionan las conexiones neuronales, y cómo las enfermedades neurológicas interrumpen la comunicación sináptica.

Harvey F. Lodish

Harvey F. Lodish estudia el desarrollo de glóbulos rojos y el uso de glóbulos rojos modificados para la introducción de nuevas terapias en el cuerpo humano, así como el desarrollo de glóbulos blancos y marrones.

Sebastián Lourido

Sebastian Lourido expone las vulnerabilidades de los parásitos y las aprovecha para tratar enfermedades infecciosas.

Adam C. Martin

Adam C. Martin estudia los mecanismos moleculares que subyacen a la forma y función de los tejidos.

Hernández Moura Silva

Hernandez Moura Silva busca comprender cómo el sistema inmunológico apoya la fisiología de los tejidos para revelar nuevos enfoques para tratar las enfermedades humanas.

Elly Nedivi

Elly Nedivi estudia los mecanismos que subyacen a la plasticidad del circuito cerebral, caracterizando los genes y proteínas involucrados, así como visualizando la remodelación sináptica y neuronal en el cerebro de un ratón vivo.

Terry Orr-Weaver

Terry Orr-Weaver investigó el increíblemente complejo y coordinado proceso de desarrollo desde el óvulo hasta el embrión fertilizado y, finalmente, el adulto.

David C. Page

David C. Page examina las diferencias genéticas entre hombres y mujeres, y cómo influyen en la enfermedad, el desarrollo y la evolución.

Mary-Lou Pardue

Mary-Lou Pardue estudió los cromosomas de la mosca de la fruta para comprender mejor la replicación cromosómica, la división celular y las estructuras celulares relacionadas.

William (Chip) Quinn

William Quinn analizó los fundamentos moleculares y genéticos del aprendizaje y la memoria en las moscas de la fruta antes de jubilarse.

Uttam RajBhandary

Los intereses de Uttam RajBhandary han incluido interacciones entre ARN y proteínas, centrándose en la expresión y regulación de genes.

Peter Reddien

Peter Reddien trabaja para desentrañar uno de los mayores misterios de la biología: cómo los organismos regeneran las partes faltantes del cuerpo.

Aviv Regev

Aviv Regev es pionero en el uso de la genómica unicelular y otras técnicas para diseccionar las redes moleculares que regulan los genes, definen las células y los tejidos e influyen en la salud y la enfermedad.

Alison E. Ringel

Alison E. Ringel busca comprender las adaptaciones moleculares que permiten que las células inmunes funcionen y sobrevivan en entornos desfavorables.

David Sabatini

David Sabatini estudia las vías que regulan el crecimiento y el metabolismo y cómo se desregulan en enfermedades como el cáncer y la diabetes.

Leona Samson

Leona Samson analiza las sustancias químicas tóxicas que se utilizan con frecuencia en la quimioterapia contra el cáncer para evitar más daños en el ADN.

Francisco J. Sánchez-Rivera

Francisco J. Sánchez-Rivera tiene como objetivo comprender cómo la variación genética da forma a la fisiología y la enfermedad normales, con un enfoque en el cáncer.

Robert T. Sauer

Bob Sauer estudia las máquinas proteolíticas intracelulares responsables del control de la calidad de las proteínas y la homeostasis.

Paul Schimmel

Paul Schimmel ha trabajado a lo largo de su carrera para traducir la investigación de laboratorio en productos tangibles que mejoran la salud humana, incluidos los relacionados con el alcoholismo, la esquizofrenia, el autismo, el SIDA, las enfermedades cardíacas y el cáncer.

Thomas U. Schwartz

Thomas U. Schwartz investiga la comunicación a través de membranas biológicas, utilizando herramientas estructurales, bioquímicas y genéticas.

Edward Scolnick

Edward Scolnick ha proporcionado conocimientos fundamentales sobre los fundamentos genéticos de una variedad de trastornos psiquiátricos, incluidos el trastorno bipolar, la esquizofrenia y el autismo.

Phillip A. Sharp

Phillip A. Sharp estudia muchos aspectos de la expresión génica en células de mamíferos, incluida la transcripción, las funciones de los ARN no codificantes y el empalme de ARN.

Anthony J. Sinskey

Anthony J. Sinskey explora los principios de la ingeniería metabólica tanto en bacterias como en plantas.

Hazel Sive

Hazel Sive estudia los mecanismos fundamentales que subyacen a la formación de la cara y el cerebro de los vertebrados, así como los fundamentos moleculares de los trastornos del neurodesarrollo.

Frank Solomon

Frank Solomon enseña a estudiantes universitarios, estudiantes de posgrado, académicos postdoctorales y participantes del MSRP en las áreas de biología celular, diseño experimental y realización responsable de la investigación.

Yadira Soto-Feliciano

Yadira Soto-Feliciano estudia la cromatina y la regulación epigenética en el desarrollo normal y el cáncer.

Stefani Spranger

Stefani Spranger estudia cómo el sistema inmunológico del cuerpo interactúa con los tumores en crecimiento para aprovechar la respuesta inmunitaria para combatir el cáncer.

Lisa A. Steiner

Antes de cerrar su laboratorio, Lisa A. Steiner analizó el genoma del pez cebra para comprender los glóbulos blancos y su papel en el sistema inmunológico.

JoAnne Stubbe

JoAnne Stubbe estudia las reductasas de ribonucleótidos, enzimas esenciales que proporcionan los componentes básicos para la replicación del ADN, la reparación y los objetivos exitosos de múltiples fármacos clínicos.

Susumu Tonegawa

Susumu Tonegawa investiga los fundamentos biológicos del aprendizaje y la memoria en roedores.

Matthew Vander Heiden

Matthew Vander Heiden está interesado en el papel que juega el metabolismo celular en la fisiología de los mamíferos, con especial atención al cáncer.

Seychelle M. Vos

Seychelle M. Vos investiga cómo la organización del genoma y la expresión de genes se acoplan físicamente a través de escalas moleculares.

Graham C. Walker

Graham C. Walker estudia la reparación del ADN, la mutagénesis y las respuestas celulares al daño del ADN, así como la relación simbiótica entre las leguminosas y las bacterias fijadoras de nitrógeno.

Bruce Walker

Bruce Walker investiga las respuestas inmunitarias celulares en infecciones virales humanas crónicas, con un enfoque particular en la inmunología del VIH y el desarrollo de vacunas.

Robert A. Weinberg

Robert A. Weinberg estudia cómo se propaga el cáncer, qué le da a las células madre cancerosas sus cualidades únicas y los actores moleculares involucrados en la formación de células madre cancerosas y metástasis.

Jonathan Weissman

Jonathan Weissman investiga cómo las proteínas se pliegan en su forma correcta y cómo el plegamiento incorrecto afecta la enfermedad y la fisiología normal, mientras construye herramientas innovadoras para explorar los principios organizativos de los sistemas biológicos.

Jing-Ke Weng

Jing-Ke Weng estudia la evolución metabólica en las plantas y explora la notable quimodiversidad de las plantas en busca de nuevos productos químicos y medicinas.

Matthew A. Wilson

Matthew Wilson estudia el aprendizaje y la memoria de los roedores registrando y manipulando la actividad de las neuronas durante el comportamiento y el sueño.

Harikesh S. Wong

Harikesh S. Wong estudia cómo la comunicación intercelular controla la respuesta inmune en los tejidos.

Michael B. Yaffe

Michael B. Yaffe estudia la cadena de reacciones que controla la respuesta de una célula al estrés, la lesión celular y el daño del ADN.

Yukiko Yamashita

Yukiko Yamashita estudia dos aspectos fundamentales de los organismos multicelulares: cómo se diversifican los destinos celulares a través de la división celular asimétrica y cómo se transmite la información genética a través de generaciones a través de la línea germinal.

Omer H. Yilmaz

Omer H. Yilmaz explora el impacto de las intervenciones dietéticas en las células madre, el sistema inmunológico y el cáncer en el intestino.

Richard A. Young

Richard A. Young explora cómo y por qué la expresión génica difiere en células sanas de las enfermas.


Comprensión de los alelos dominantes y recesivos

Debería hablar sobre genética y alelos antes de presentar la hoja de trabajo del cuadrado de Punnett en su salón de clases. Idealmente, los estudiantes también deberían tener una buena comprensión de cómo calcular probabilidades.

Los estudiantes deben estar familiarizados con los genes y comprender que los genes son una unidad de información hereditaria, mientras que un alelo es una posible secuencia o variante de un gen.

También debería hablar sobre los rasgos genéticos observables, también conocidos como fenotipos. Los estudiantes deben comprender que existen alelos dominantes y recesivos que no se convertirán en fenotipos a menos que se combinen con otro alelo recesivo. Puede presentar la noción de alelos codominantes con estudiantes de secundaria.

Asegúrese de que las actividades del cuadro de Punnett estén conectadas con lecciones sobre genética, herencia y alelos. Puede utilizar estas actividades para presentar estos conceptos o para ayudar a los estudiantes a obtener una comprensión más profunda de la genética y las probabilidades.


Barney Graham, M.D., Ph.D.

El objetivo del Laboratorio de Patogénesis Viral (VPL) en el Centro de Investigación de Vacunas (VRC) es comprender mejor los aspectos básicos de la patogénesis viral y aplicar ese conocimiento hacia el desarrollo de vacunas más seguras y efectivas. Muchos aspectos del trabajo previo de VPL fueron fundamentales en la respuesta rápida a la pandemia de COVID-19. Bajo la dirección del Dr. Graham, el VPL diseñó y desarrolló la primera vacuna candidata COVID-19 y ayudó a descubrir el primer anticuerpo monoclonal neutralizante del SARS-CoV-2 que ingresó en ensayos clínicos en humanos. Esto se logró mediante la implementación de un plan esbozado para una respuesta rápida a una pandemia, basado en la preparación del prototipo de patógenos. Guiado por estructuras de HKU1-CoV, MERS-CoV y SARS-CoV combinadas con una solución de diseño de antígenos de pico generalizable establecida para betacoronavirus, herramientas tecnológicas desarrolladas por el VRC para vacunas de precisión y fabricación rápida de plataformas en colaboración con Moderna, Inc., al primer participante del ensayo clínico se le inyectó una vacuna de ARNm candidata que expresaba la proteína de pico de SARS-CoV-2 estabilizada 65 días desde el momento de la liberación de la secuencia. Las pruebas preclínicas y el desarrollo de ensayos se realizaron en paralelo para respaldar los ensayos clínicos avanzados para el ARNm-1273. El trabajo anterior del VPL sobre la patogénesis de la enfermedad respiratoria mejorada asociada a la vacuna (VAERD) del virus sincitial respiratorio (VSR) también proporcionó un marco esencial para las evaluaciones de seguridad y las decisiones reglamentarias necesarias para el desarrollo acelerado de la vacuna (Graham, Ciencias 2020).

Para definir cómo los coronavirus y otros virus causan enfermedades, el VPL investiga las características funcionales y estructurales de los patógenos virales, así como los mecanismos para regular la composición y el momento de las respuestas inmunitarias del huésped mediante sistemas in vitro, modelos animales y ensayos clínicos. La comprensión de la biología y patogénesis del VSR ha sido un tema central del VPL. El estudio de VAERD fue la base para el trabajo sobre la función y regulación de las células T (revisado en Ruckwardt et al. Inmunidad 2019). Resolviendo la estructura de la prefusión RSV F (McLellan et al., Ciencias 2013a) e identificación de mutaciones estabilizadoras (McLellan et al. Ciencias 2013b) llevó a demostrar que los anticuerpos específicos de prefusión eran más potentes que los anticuerpos contra las superficies de posfusión (Ngwuta et al., Medicina traslacional de la ciencia 2015). Esos estudios condujeron al desarrollo de una vacuna candidata de trímero de proteína F de prefusión estabilizada (DS-Cav1) (Crank et al. Ciencias 2019) que ahora se encuentra en desarrollo clínico avanzado. Este trabajo proporcionó una prueba clínica de concepto para el diseño de vacunas basado en estructuras (Graham et al., Revisión anual de medicina 2019) e informó el trabajo estructural posterior sobre proteínas de pico de coronavirus y proteínas de fusión de Nipah y otros paramixovirus.

El VPL enfatiza el uso de nuevas tecnologías que han evolucionado durante la última década impulsadas en gran parte por los esfuerzos para desarrollar una vacuna contra el VIH. Algunos de estos incluyen diseño de antígeno basado en estructura, exhibición de nanopartículas de autoensamblaje, análisis de células individuales para evaluar la función de las células T y descubrir anticuerpos monoclonales, definir repertorios y linajes de anticuerpos, y vehículos de administración de antígenos de vacunas basados ​​en vectores y ácidos nucleicos (Graham, Revisiones inmunológicas 2013). Todos los programas han utilizado algunas de estas herramientas y el programa de desarrollo de la vacuna universal contra la influenza las ha utilizado todas. Hay varios objetivos para lograr el objetivo de la inmunidad universal duradera contra la influenza contra las cepas estacionales y pandémicas del virus de la influenza (Kanekiyo y Graham, Prensa de Cold Spring Harbor, 2020) que incluyen estrategias para mejorar las vacunas supraestacionales y aquellas para la preparación y respuesta ante una pandemia. Los enfoques principales incluyen dirigirse al dominio del tallo de hemaglutinina (HA) conservada para el grupo 1 (Yassine et al., Medicina de la naturaleza, 2015) y grupo 2 (Corbett et al., mBio, 2019) influenza A al mostrar trímeros de tallo HA sin cabeza definidos estructuralmente en nanopartículas de ferritina autoensambladas. La intención inmunológica es inducir linajes de anticuerpos definidos que se sabe que tienen actividad de neutralización cruzada. Otro enfoque que utiliza la visualización de nanopartículas de autoensamblaje de antígenos definidos estructuralmente busca evitar respuestas de cabeza de HA específicas de cepa inmunodominante mediante una matriz de mosaico heterotípica de antígenos en cada partícula (Kanekiyo et al., Inmunología de la naturaleza, 2019).

Bajo el Dr. Graham, el VPL aborda los siguientes patógenos: 1) coronavirus (MERS-CoV, SARS-CoV-1 y SARS-CoV-2), 2) influenza (gripe), 3) virus respiratorio sincitial (RSV), 4) EV-D68, 5) Nipah y otros paramixovirus, 6) Zika y 7) Ébola. Este trabajo se realiza dentro de las dos secciones, la sección de patogénesis viral (VPS) y la sección de investigación de biodefensa (BRS). El VPS está organizado en tres unidades que operan bajo el liderazgo del Dr. Graham asistido por Karin Bok, MS, Ph.D., Asesora Senior para el Desarrollo de Vacunas. El BRS está dirigido por la Dra. Nancy Sullivan.

Sección de patogenia viral

Los objetivos del VPS dirigido por el Dr. Graham son: 1) estudiar los determinantes virológicos e inmunológicos básicos de las enfermedades virales 2) definir los correlatos inmunológicos de la protección contra la infección viral y la enfermedad 3) desarrollar modelos animales y ensayos inmunológicos para apoyar el desarrollo de vacunas y anticuerpos monoclonales para la prevención y el tratamiento de enfermedades virales y 4) desarrollar vacunas y anticuerpos monoclonales para prevenir enfermedades virales y establecer un marco para la preparación de patógenos prototipo.

Anticipándose a futuras amenazas pandémicas, el Dr. Graham formó parte de un esfuerzo de NIAID de múltiples divisiones que desarrolló la estrategia para implementar un Plan de preparación de prototipos de patógenos (P4) durante los últimos años. Este enfoque implica aprovechar el conocimiento profundo de virus prototípicos seleccionados dentro de las 25 familias de virus que se sabe que infectan a los humanos para informar y acelerar el desarrollo de contramedidas médicas para patógenos nuevos o reemergentes, ejemplificado recientemente por la respuesta al COVID-19.

Unidad de Inmunobiología de Vacunas

Grupo de investigacion

Tracy Ruckwardt, Ph.D., Científica de planta y Jefe de unidad Man Chen, Ph.D., Científica de planta Core Rebecca Loomis, Ph.D., Científica de planta Core Tony DiPiazza, Ph.D., Miembro postdoctoral del IRTA Azad Kumar, Ph. .D., Científica Deepika Nair, Bióloga Alexandrine Derrien-Colemyn, Bióloga Kizzmekia Corbett, Ph.D., Investigadora y Líder de Equipo para la Investigación del Coronavirus Olu Abiona, Post-Bachillerato del IRTA Anne Werner, Post-Bachillerato del IRTA

La Unidad de Inmunobiología de Vacunas (VIU) estudia los aspectos básicos de la biología de las células T con énfasis en las respuestas inmunitarias neonatales y la comprensión de los determinantes de las respuestas adaptativas después de las infecciones por virus respiratorios. Esta unidad busca comprender los factores que contribuyen a las diferencias dependientes de la edad en las respuestas inmunitarias para diseñar vacunas que provoquen respuestas inmunitarias adaptativas equilibradas y dirigidas con precisión. La VIU dirige el trabajo en el diseño de antígenos, modelos animales y ensayos inmunológicos para respaldar el desarrollo de vacunas para el VSR y otras infecciones virales emergentes como el SARS-CoV-2, Zika, EV-D68, Nipah y otros paramixovirus.

Unidad de Inmunoingeniería Molecular

Grupo de investigacion

Masaru Kanekiyo, DVM, Ph.D., científico del personal y jefe de unidad Seyhan Boyoglu-Barnum, Ph.D., científico del personal (núcleo) Adrian Creanga, Ph.D., científico del personal (núcleo) Brian Fisher, Ph.D. , Bióloga y directora del laboratorio VPL Rebeca Gillespie, Bióloga Julia Lederhoffer, Ph.D., IRTA Postdoctoral Fellow Syed Moin, Ph.D., Científico Geoffrey Hutchinson, IRTA Post-Baccalaureate

La Unidad de Inmunoingeniería Molecular (MIU) diseña y prueba nuevas estrategias de vacunas utilizando un enfoque impulsado por la tecnología para abordar los desafíos no resueltos en vacunología. Esta unidad: 1) investiga aspectos básicos de la antigenicidad e inmunogenicidad de las proteínas 2) utiliza tecnologías moleculares y unicelulares para definir la base mecanicista de la inmunidad protectora que guía el diseño de antígenos con énfasis en la influenza 3) utiliza biología estructural e ingeniería de proteínas para diseñar inmunógenos que mejorar la calidad, amplitud y durabilidad de las respuestas inmunitarias con énfasis en la influenza y 4) desarrollar ensayos y herramientas que informan el desarrollo de vacunas.

Núcleo de ciencias traslacionales de VPL

Grupo de investigación: Karin Bok, M.S., Ph.D. Asesora Senior de Desarrollo de Vacunas y Jefa de Unidad Gabriela Alvarado, Ph.D., Gerente de Programas Científicos

El VPL Translational Science Core (VPTS) proporciona asesoramiento científico y apoyo a la gestión de programas científicos para el desarrollo de productos preclínicos y su transición a las pruebas clínicas, y es esencial para mantener la línea de desarrollo de vacunas VRC a través del Programa de producción de vacunas (VPP). El VPTS también es el enlace principal con las partes interesadas externas y los colaboradores científicos. Este equipo también gestiona las interacciones colaborativas entre los diferentes equipos de VRC y enlaza directamente a VPL con los equipos de estrategia y gestión de programas de VRC.


Un grupo de coronavirus de murciélago similar al SARS muestra potencial para la emergencia humana

La aparición del coronavirus del síndrome respiratorio agudo severo (SARS-CoV) y el síndrome respiratorio de Oriente Medio (MERS) -CoV subraya la amenaza de eventos de transmisión entre especies que conducen a brotes en humanos. Aquí examinamos el potencial de enfermedad de un virus similar al SARS, SHC014-CoV, que actualmente circula en las poblaciones de murciélagos de herradura chinos. Utilizando el sistema de genética inversa del SARS-CoV, generamos y caracterizamos un virus quimérico que expresa el pico del coronavirus de murciélago SHC014 en una columna vertebral del SARS-CoV adaptada al ratón. Los resultados indican que los virus del grupo 2b que codifican el pico SHC014 en una columna vertebral de tipo salvaje pueden usar de manera eficiente múltiples ortólogos de la enzima convertidora de angiotensina humana II (ACE2) del receptor del SARS, replicarse de manera eficiente en las células primarias de las vías respiratorias humanas y lograr títulos in vitro equivalentes a epidémicos. cepas de SARS-CoV. Además, los experimentos in vivo demuestran la replicación del virus quimérico en el pulmón de ratón con una patogénesis notable. La evaluación de las modalidades inmunoterapéuticas y profilácticas disponibles basadas en el SARS reveló una eficacia deficiente, tanto los enfoques de anticuerpos monoclonales como de vacunas no lograron neutralizar ni proteger de la infección con CoV utilizando la nueva proteína de pico. On the basis of these findings, we synthetically re-derived an infectious full-length SHC014 recombinant virus and demonstrate robust viral replication both in vitro and in vivo. Our work suggests a potential risk of SARS-CoV re-emergence from viruses currently circulating in bat populations.

Declaracion de conflicto de interes

The authors declare no competing financial interests.

Cifras

Figure 1. SARS-like viruses replicate in human…

Figure 1. SARS-like viruses replicate in human airway cells and produce en vivo pathogenesis.

Figure 2. SARS-CoV monoclonal antibodies have marginal…

Figure 2. SARS-CoV monoclonal antibodies have marginal efficacy against SARS-like CoVs.

Figure 3. Full-length SHC014-CoV replicates in human…

Figure 3. Full-length SHC014-CoV replicates in human airways but lacks the virulence of epidemic SARS-CoV.

Figure 4. Emergence paradigms for coronaviruses.

Figure 4. Emergence paradigms for coronaviruses.

Coronavirus strains are maintained in quasi-species pools circulating in…


Teddy Graham Lab - Biology

Let’s look at our pea example from lecture: Recall that there were 100 diploid plants. Flower color was controlled by a single gene with two alleles. The dominant allele (A) codes for purple flowers, and the recessive allele (a) codes for white flowers. Assume that we have been able to determine the genotypes of each and every plant and that we found:

60 plants have the genotype AA.

20 plants have the genotype Aa.

20 plants have the genotype aa.

60 plants have the genotype AA so the frequency of the AA genotype is 60/100 = 0.6

20 plants have the genotype Aa so the frequency of the Aa genotype is 20/100 = 0.2

20 plants have the genotype aa so the frequency of the aa genotype is 20/100 = 0.2

Notice that these genotype frequencies add up to 1. Explain why this must be so. Note that the fact they sum to 1 has NOTHING to do with the Hardy-Weinberg equilibrium.

20 plants have the genotype Aa. Each has a copy of the A allele for a total of 20 A alleles in the population.

Therefore, the number of A alleles: 120 + 20 = 140. The frequency of the A allele (p) = the number of A alleles (140) divided by the total number of alleles (200).

p = (120 + 20)/200 = 140/200 = 0.7
Calculate the frequency of the recessive allele, a, in the same manner: 20 plants have the genotype Aa. They each have a single copy of the a allele for a total of 20 a alleles.

20 plants have the genotype aa. They each have two copies of the a allele for a total of 40 a alleles. Therefore, the total number of a alleles: 20 + 40 = 60. The frequency of the a allele (q) = the number of a alleles (60) divided by the total number of alleles (200).

q = (20 + 40)/200 = 60/200 = 0.3
Notice that p and q sum to 1 -> 0.7 + 0.3 = 1. This is always true if there are only two alleles. A good check on your math is to calculate these independently of each other and check that they sum to 1.

A population in genetic equilibrium after a generation of mating will have the following genotype frequencies: p 2 2pq q 2


CBB PHD

PHD IN COMPUTATIONAL BIOLOGY & BIOINFORMATICS

The mission of the the Duke University Program in Computational Biology and Bioinformatics is to train predoctoral students to become leaders at the interdisciplinary intersection of quantitative and biomedical sciences, using sophisticated computational methods to address contemporary challenges across biology and medicine.

Message from the Director

We're excited to offer graduate training in cutting-edge computational biology and bioinformatics. We encourage students take full advantage of the creativity-driven, highly interdisciplinary research environment at Duke. With participating faculty from Engineering, Medicine, and Arts & Sciences, students can choose from a wide range of research and training opportunities. I encourage you to explore our website for more information and to contact individual faculty members whose research interests you.


Wang Lab

Research in the Wang Lab focuses on the biogenesis, function, and defects of the Golgi in diseases. The Golgi apparatus is a central membrane organelle for protein trafficking and secretion in all eukaryotic cells. A unique feature of this organelle is a stack of flattened cisternae. Our research aims to understand how this structure is formed and why its formation is important for Golgi function under normal and disease conditions.


In vitro
reconstituted Golgi membranes (Learn more about our Research).

Research Areas of Interest
1. Golgi biogenesis, function, and defects in diseases
2. Membrane trafficking
3. Cell cycle regulation
4. Cell biology and diseases, including cancer, asthma and Alzheimer’s disease
5. Post-translational modifications, including phosphorylation, ubiquitination, N- and O-glycosylation


Ver el vídeo: Teddy Grahams commercial 1989 (Febrero 2023).