Les Nouveaux Professeurs en Sciences présentent leurs Programmes de Recherche de Pointe

Mécanismes d'interaction enzyme-surface chez les enzymes dégradant les plastiques

Résumé

Les enzymes ont révolutionné de nombreux processus industriels en permettant la catalyse efficace de réactions complexes dans des conditions douces. Les enzymes industrielles modernes sont généralement fortement modifiées pour améliorer et diversifier leurs propriétés. Étant donné le nombre stupéfiant de séquences protéiques possibles, ce processus de modification est généralement guidé par des informations structurales et fonctionnelles connues. Ces informations sont généralement obtenues à l'aide de techniques courantes de biologie structurale telles que la cristallographie aux rayons X et la spectroscopie par résonance magnétique nucléaire.

Cependant, ces techniques de caractérisation sont mal adaptées à l'étude des enzymes qui interagissent avec des solides. En conséquence, la conception et l'ingénierie de telles protéines sont difficiles malgré leur potentiel incroyable à la fois dans les efforts de bioremédiation pour lutter contre la pollution environnementale et dans les applications biocatalytiques dans l'industrie des matériaux, qui représente des milliards de dollars.

Nous cherchons à relever ce défi en développant une compréhension des interactions protéine-solide et en créant de nouveaux biosystèmes fonctionnant dans cette interface. Nous travaillons à acquérir une compréhension mécaniste des éléments thermodynamiques et structuraux qui permettent les interactions protéine-solide, en commençant par une caractérisation approfondie des enzymes de dégradation du plastique (PDEs).

Pendant notre étude de ces enzymes industriellement pertinentes, nous améliorerons l'efficacité catalytique de certaines PDEs sélectionnées, identifierons les motifs de séquence et de structure responsables de la liaison au plastique, et utiliserons ces informations pour construire des modèles empiriques rationalisant l'activité catalytique des PDEs. Ce cycle de conception, construction et test d'enzymes novatrices, ainsi que l'apprentissage de leurs mécanismes, nous permettra d’approfondir progressivement notre compréhension de ces systèmes et interactions difficiles à étudier. En fin de compte, cela permettra la conception de biocatalyseurs complexes avec des applications industrielles et environnementales tangibles.

Biographie

Adam Damry, ancien diplômé de l'Université d'Ottawa, a complété le programme de biotechnologie et a ensuite poursuivi un doctorat sous la direction de Roberto Chica, se concentrant sur l'ingénierie des protéines et l'étude de la dynamique protéique.

Des études postdoctorales l'ont conduit au groupe de Colin Jackson en Australie, amorçant une transition vers un biologiste synthétique spécialisé dans les applications de biosensibilité. Adam a collaboré avec des électrochimistes, des physiciens, des ingénieurs et des professionnels de la santé, contribuant au développement de diverses plates-formes de détection. Ce travail se poursuit grâce à des collaborations industrielles internationales en cours.

De retour au Canada, Adam établit actuellement un groupe de recherche à l'intersection de ces rôles et à la frontière entre les solides et les liquides. Son objectif est d'explorer des questions novatrices en biochimie interfaciale, en utilisant une coquille de biologie synthétique pour déduire des informations sur les interactions moléculaires entre les enzymes et les éléments solides dans leur milieu. Les projets vont de l'étude des enzymes de dégradation du plastique pour lutter contre la pollution plastique au développement de nouveaux capteurs à l'état solide pour la gestion des maladies.

Délégation quantique avec un appareil prêt à l'emploi

Résumé

La simulation des ordinateurs quantiques est considérée comme un défi. Cependant, lorsqu'un client délègue une tâche à un serveur quantique, il est improbable qu'il possède son propre ordinateur quantique pour vérifier les résultats. Cela soulève la question suivante : comment un client classique peut-il s'assurer qu'un serveur quantique non fiable fournit un résultat précis ? Des préoccupations en matière de sécurité entrent également en jeu, car le serveur peut être réticent à divulguer des informations propriétaires. Plus précisément, on peut se demander comment un serveur quantique peut prouver la justesse de son résultat à un client sans révéler d'informations propriétaires supplémentaires. Au cours de la dernière décennie, des progrès significatifs ont été réalisés pour répondre à ces questions, avec divers modèles proposés présentant chacun des forces et des faiblesses spécifiques.

Cette discussion explorera un modèle novateur dans lequel le client place sa confiance uniquement dans son ordinateur classique. Pendant la phase de configuration, le client spécifie la taille de la computation nécessaire et reçoit un dispositif quantique "prêt à l'emploi" (OTS) non fiable et générique, utilisé pour rapporter le résultat d'une seule mesure.

Biographie

Arthur Mehta, originaire d'Ottawa, a conclu son parcours avec un doctorat en mathématiques de l'Université de Toronto. Sa curiosité le mène dans les domaines fascinants de la théorie de l'information quantique, où il aime particulièrement explorer des problèmes mêlant mathématiques pures, informatique et physique. Récemment, il s'est plongé dans la non-localité, la théorie des graphes quantiques et l'avantage computationnel quantique.