Юмінг Цзян, який починав свій шлях у Сіракузькому університеті ще студентом бакалаврату, зміг завершити дослідження, потенційно важливе для майбутніх розробок ліків. Він приїхав до вишу з китайського Нанкіна, зацікавившись не лише традиційним помаранчевим кольором кампусу та його поетичною назвою «Університет Снігового Міста», а й можливістю долучитися до реальної науки вже на ранньому етапі навчання.
Сьогодні Цзян навчається на першому році аспірантури кафедри фізики Коледжу мистецтв і наук. Йому вдалося те, на що інші дослідники витрачають роки: він опублікував фундаментальну статтю в Journal of Physical Chemistry. Робота має застосування у вивченні біохімічних процесів, аналізі білків та пошуку нових лікарських підходів. Знаковим є й те, що вся дослідницька частина була завершена ще під час його бакалаврату.
Спершу Цзян навчався на математичному факультеті, однак після проходження базового курсу з фізики вирішив змінити основну спеціальність. Він звернувся до професора Джона Лайхо, почав допомагати з програмуванням та обчисленнями в дослідженнях високoенергетичної фізики. Саме ця робота поступово перемістила його інтерес у бік фізики, де він додав другу спеціальність.
Після двох років навчання професор Лівіу Мовіляну звернув увагу на високі результати Цзяна на курсі термодинаміки та запросив його приєднатися до власного біофізичного напряму. Над проєктом він працював разом з асистентом професора, теоретичним біофізиком Антуном Сканатою.
Улітку 2024 року Цзян повністю зосередився на дослідженні: формував теоретичні моделі, будував діаграми та виконував значний обсяг обчислень. Суть роботи полягала у вивченні того, як білки взаємодіють з рецепторами клітин – процесі, який лежить в основі багатьох біологічних функцій.
«Як студент-дослідник, Юмінг чудово впорався зі складною проблемою, що стосується конкурентних взаємодій у сучасній молекулярній біології, яку можна вирішити за допомогою теоретичної та обчислювальної фізики», – зазначає Мовіляну. «Він невпинно працював, щоб подолати будь-які виклики під час цього дослідження, і володіє всіма особистими якостями, необхідними для великого успіху як аспірант».
Білки контролюють внутрішні та зовнішні процеси клітин, взаємодіючи через рецептори на їхній поверхні. Ці рецептори, які виконують роль «хабів», з’єднуються з численними лігандами, що передають сигнали або запускають дії всередині клітини.
Складність полягає в постійній змінності цих взаємодій: білки конкурують, прикріплюються й від’єднуються залежно від концентрацій та сили зв’язування. Метою дослідження було з’ясувати, як різні ліганди змагаються за один рецептор і як змінюється їхня перевага при зміні концентрацій.
Цзян та його колеги застосували незвичний підхід – теорію черг. Моделюючи поведінку білків так, ніби вони очікують «у черзі» на зв’язування з рецептором, дослідники створили інструмент, що розраховує зайнятість рецепторів на основі швидкості взаємодій та концентрації білків.
Результати показали несподівану складність: навіть у системі з трьома конкуруючими білками зміна одного параметра помітно змінювала взаємодію інших. При вивченні великих систем команда запропонувала спрощену модель, що групує подібні білки для зручності обчислень без втрати точності.
Отриманий підхід дає змогу прогнозувати поведінку рецепторів у ситуаціях конкуренції між сигнальними молекулами. Це може суттєво допомогти у вивченні того, як клітини обробляють складні сигнали та як порушення цих процесів спричиняє захворювання. У фармацевтиці такий інструмент дозволяє швидше оцінити взаємодію потенційного препарату з білками, зменшуючи потребу в частині клінічних випробувань.
«Ми могли б передбачити, як препарат діє на цільовий білок, цільові клітини», – підкреслює Цзян. «Я думаю, що це найбільш глибоке застосування».
Публікація стала не єдиним досягненням молодого науковця. Навчаючись на третьому курсі, він отримав премію Евкліда для талановитих студентів-математиків, премію Ердеша за успіхи в розв’язуванні задач на змаганні Патнема, а також був удостоєний звання науковця Сіракузького університету 2025 року – найвищої студентської нагороди вишу.
Історія Цзяна демонструє підхід університету до бакалаврської освіти, де студенти не лише вивчають матеріал, а й залучаються до реальних наукових відкриттів. Співпраця талановитих бакалаврів з досвідченими дослідниками створює умови для результатів, що виходять далеко за межі кампусу.
Залишити коментар