Рональд Дж. Конопка
Рональд Дж. Конопка (1947–2015) был американским генетиком, изучавшим хронобиологию . [1] Свой наиболее заметный вклад в эту область он внес, работая с дрозофилой в лаборатории Сеймура Бензера в Калифорнийском технологическом институте . В ходе этой работы Конопка обнаружил ген period ( per ), который контролирует период циркадных ритмов . [2] [3]
Академическая карьера [ править ]
Рон Конопка получил докторскую степень . получил степень бакалавра биологии в Калифорнийском технологическом институте в 1972 году. В 1975 году, после открытия мутантов периода , Конопка получил должность преподавателя в Калифорнийском технологическом институте. Находясь там, коллеги Конопки критиковали его нежелание публиковать свою работу о гене периода , и Конопке было отказано в должности . После пребывания в Калифорнийском технологическом институте Конопка принял должность в Университете Кларксона , но ему снова было отказано в должности, и впоследствии он покинул сферу науки. [4] Карьера Конопки, переплетенная с работой его наставника Сеймура Бензера и других ученых, работающих в лаборатории Бензера, описана в Время, любовь, память» книге Джонатана Вайнера « .
Открытие Конопки и генетический анализ менструации и некоторых других мутаций циркадного ритма легли в основу исследования, проведенного доктором. Джеффри К. Холл, Майкл Росбаш и Майкл В. Янг, лауреаты Нобелевской премии по физиологии и медицине 2017 года.
Исследования [ править ]
периода Мутанты [ править ]
Открытие периода [ править ]
Будучи аспирантом лаборатории Сеймура Бензера, Конопка стремился использовать метод поведенческой генетики Бензера, чтобы разгадать тайны «главных часов», существующих в каждом организме. [5] Он использовал этилметансульфонат (EMS), чтобы вызвать точечные мутации в геноме Drosophila melanogaster , и в конечном итоге выделил трех мутантов с аномальными ритмами эклозии . Он нанес на карту мутации в одном и том же месте в крайнем левом углу Х-хромосомы , менее чем в 1 сантиморгане от локуса белого гена . Эти мутации были альтернативными аллелями гена, который Конопка впоследствии назвал периодом . [6] В то время как у мух дикого типа циркадный период составляет около 24 часов, Конопка обнаружил, что 01 мутант был аритмичен, пер С мутант имел период 19 часов, а пер л имел период 29 часов.
Нейробиология пермутантов
В 1979 и 1980 годах Конопка и Доминик Орр проверяли, влияют ли пермутации на период всего циркадного цикла или только на его часть. Сравнивая световые реакции каждого С Поскольку ритм эклозии соответствовал ритму эклозии мух дикого типа, Конопка и Орр обнаружили, что световые импульсы сбрасывают часы мутанта в большей степени, чем часы дикого типа (около 10 часов на человека) . С по сравнению с 3 часами для мух дикого типа). Они также заметили, что продолжительность светочувствительной части дня (субъективной ночи) оказалась одинаковой у разных людей. С и мух дикого типа продолжительность светонечувствительной части цикла (субъективного дня) у мух-мутантов была на 5 часов короче, чем у мух дикого типа. , что различия в продолжительности периода между мухами-мутантами и мухами дикого типа могут быть объяснены сокращением субъективного дня или активной части циркадного цикла. Они пришли к выводу С мутанты. Из этого Конопка заключил, что субъективной ночи и субъективному дню соответствуют отдельные молекулярные процессы и что пер С Аллель действует, укорачивая субъективный день, оставляя субъективную ночь неизменной. На основе этих результатов Конопка и Орр построили модель действия пергена . Колебания интерпретируются как мембранный градиент, который устанавливается в течение субъективного дня и рассеивается в течение субъективной ночи. Модель предсказывает, что продукт каждого гена активен в течение субъективного дня и действует как насос, устанавливая градиент. При достижении высокого порога насос отключается и открываются светочувствительные каналы для рассеивания градиента. Световой импульс во время субъективной ночи закрывает каналы и запускает насос; значение градиента при закрытии каналов такое же, как и значение при запуске насоса, и, таким образом, происходит сброс цикла и возникают колебания. [7] Эта модель была заменена моделью отрицательной обратной связи транскрипционного перевода, включающей в себя вневременной , тактовый и циклический подходы . [8]
Также в 1980 году Конопка и Стивен Уэллс сообщили об аномалии в морфологии группы нейросекреторных клеток, связанной с аритмическими нарушениями ритма . 01 мутации и с двумя аритмичными мутантами другого штамма мух, Drosophila pseudoobscura . Эта группа клеток обычно состоит из четырех сгруппированных клеток по обе стороны мозга, примерно посередине между верхним и нижним краем, в задней части мозга. Клетки в этом кластере иногда располагаются аномально ближе к верхнему краю, а не к середине мозга, что составляет около 17% клеток у D. melanogaster дикого типа . за 01 мутация значительно увеличивает процент аномально расположенных клеток примерно до 40%. У двух апериодических штаммов D. pseudoobscura процент аномально расположенных клеток также значительно увеличен по сравнению с таковым у дикого типа. На основании результатов Конопка сделал вывод, что нейросекреторные клетки могут быть частью циркадной системы дрозофилы и что продукт каждого гена может влиять на развитие этих клеток. [9]
Сигнализация кардиостимулятора [ править ]
В 1979 году Конопка работал с Альфредом Хэндлером, чтобы раскрыть природу сигналов кардиостимулятора, трансплантируя мозг мух-доноров в брюшки мух-хозяев с аритмией. Они обнаружили, что циркадные ритмы у мух-хозяев восстанавливались с течением донора; например, короткий период ( за С ) мозг взрослого человека, имплантированный в брюшную полость аритмичным ( по 01 ) хозяева могли придавать кратковременный ритм активности некоторых хозяев как минимум на 4 цикла. [10] Поскольку пересаженный мозг был неспособен создавать новые нейронные связи с центрами двигательной активности, Конопка и Хэндлер пришли к выводу, что передача сигналов пейсмекера для локомоции должна быть гуморальной, а не нейрональной. [10]
поведение пермутантов Реципрокное
Во время учебы в Кларксон-колледже Конопка продолжал работать с Орром, а также сотрудничал с хронобиологом Колином Питтендри . Во время сотрудничества Конопка работал над пониманием поведения дрозофилы - мутанта за пределами их аномальной продолжительности периода. Конопку в первую очередь интересовало, как эти мутанты вели себя при постоянном свете или постоянной темноте и соответствовали ли они правилам, установленным хронобиологом Юргеном Ашоффом . Кроме того, Конопка также наблюдал поведение мух при различной интенсивности света и в диапазоне температур. Конопка обнаружил, что пер С и за л мухи продемонстрировали реципрокное поведение в экспериментальных условиях. [11] Например, за С срок сокращен, в то время как за л период удлиняется в ответ на понижение температуры. [11] Конопка предположил, что такое взаимное поведение является проявлением двух связанных осцилляторов — модели, предложенной в 1976 году Питтендри и Дааном. [12]
циркадные Другие мутанты
Часовые мутанты [ править ]
В 1990 году Конопка сотрудничал с Митчеллом С. Душеем и Джеффри К. Холлом для дальнейшего исследования эффектов часового гена у D. melanogaster . Конопка отметил в 1987 году, что мутант Clock ( Clk ), вызванный химической мутацией, представляет собой полудоминантную мутацию, которая укорачивает ритм двигательной активности у мух примерно на 1,5 часа. [7] Душай, Конопка и Холл отметили, что у мутантов Clk кривая фазового ответа была укорочена с 24 часов до 22,5 часов, и что этот короткий период также наблюдался в ритме эклозии мутантных мух. [13] Clk был нанесен на карту достаточно близко к перу. 01 мутацию, так что ее можно было бы рассматривать как аллельную мутацию, но из-за наличия нормальных ритмов брачных песен у самцов Clk и отсутствия покрытия ее эффектов посредством дупликаций, Душай и Конопка определили, что Clock - это новая циркадная мутация. [13]
Анданте -мутанты [ править ]
Работая с Рэндаллом Ф. Смитом и Домиником Орром из Калифорнийского технологического института, Конопка в 1990 году обнаружил нового циркадного мутанта по имени Анданте . [14] В отличие от Clock , Andante удлиняет период эклозии и двигательную активность на 1,5–2 часа, а также было показано, что он удлиняет периоды других циркадных мутантов. [14] Анданте - это полудоминантная мутация, компенсируемая температурой и не подверженная мутации синуса глаза , которая уничтожает внешнюю зрительную систему мух. Он был картирован в районе от 10E1-2 до 10F1 Х-хромосомы D. melanogaster , близком к локусу миниатюрно-темноватого цвета . [14]
Ссылки [ править ]
- ^ Росбаш, Михаил (9 апреля 2015 г.). «Рональд Дж. Конопка (1947–2015)» . Клетка . 161 (2): 187–188. дои : 10.1016/j.cell.2015.03.038 . ПМИД 26042238 .
- ^ Денлингер, Дэвид Л.; Дж. М. Гибултович; Дэвид Стэнли Сондерс (2001). Время насекомых: от циркадной ритмичности до сезонности . Профессиональное издательство Персидского залива. п. 17. ISBN 978-0-444-50608-5 . Проверено 31 марта 2011 г.
- ^ Гринспен, Ральф, (2003). «Медаль Американского общества генетиков 2003 г.» Получено 13 апреля 2011 г.
- ↑ Барондес, С. (2000) Реальный кузнец стрел находит своего Синклера Льюиса, получено 13 апреля 2011 г.
- ^ Вайнер, Джонатан. «Время, любовь, память: великий биолог и его поиски истоков поведения» Alfred A. Knopf, Inc, 1999 г.
- ^ Конопка Р.; Бензер, Сеймур (1971). « Часовые мутанты Drosophila melanogaster» . Учеб. Натл. акад. Наука . 68 (9): 2112–6. Бибкод : 1971PNAS...68.2112K . дои : 10.1073/pnas.68.9.2112 . ПМЦ 389363 . ПМИД 5002428 .
- ^ Перейти обратно: а б Конопка, Рональд Дж (1987). «Генетика биологических ритмов у дрозофилы». Анну. Преподобный Жене . 21 : 227–236. дои : 10.1146/annurev.ge.21.120187.001303 . ПМИД 3327464 .
- ^ Исида Н., Канеко М., Аллада Р. (август 1999 г.). «Биологические часы» . Учеб. Натл. акад. наук. США . 96 (16): 8819–20. Бибкод : 1999PNAS...96.8819I . дои : 10.1073/pnas.96.16.8819 . ПМК 33693 . ПМИД 10430850 .
- ^ Конопка, Р.Дж.; Уэллс (1980). «Мутации часов дрозофилы влияют на морфологию группы нейросекреторных клеток мозга». Журнал нейробиологии . 11 (4): 411–415. дои : 10.1002/neu.480110407 . ПМИД 7400816 .
- ^ Перейти обратно: а б Хэндлер А. и Конопка Р. (1979). «Трансплантация циркадного водителя ритма дрозофиле ». Природа . 279 (5710): 236–238. Бибкод : 1979Natur.279..236H . дои : 10.1038/279236a0 . ПМИД 440433 . S2CID 4369719 .
- ^ Перейти обратно: а б Конопка Р.Дж., Питтендри К., Орр Д. (2007). «Реципрокное поведение, связанное с изменением гомеостаза и фоточувствительности часовых мутантов дрозофилы». Дж. Нейрогенет . 21 (4): 243–52. дои : 10.1080/01677060701695391 . ПМИД 18161586 . S2CID 25159075 .
- ^ Питтендри К.С., Даан С. (1976). «Функциональный анализ циркадных кардиостимуляторов у ночных грызунов В. Структура кардиостимулятора: часы времен года». Дж. Комп. Физиол . 106 : 333–55. дои : 10.1007/BF01417860 . S2CID 206794951 .
- ^ Перейти обратно: а б Душай М.С., Конопка Р.Дж., Орр Д., Гринакр М.Л., Кириаку К.П., Росбаш М., Холл Дж.К. (1990). «Фенотипический и генетический анализ Clock , нового мутанта циркадного ритма у Drosophila melanogaster » . Генетика . 125 (3): 557–78. дои : 10.1093/генетика/125.3.557 . ПМК 1204083 . ПМИД 2116357 .
- ^ Перейти обратно: а б с Конопка Р.Дж., Смит Р.Ф., Орр Д. (1991). «Характеристика Анданте , нового мутанта часов дрозофилы , и его взаимодействия с другими мутантами часов». Дж. Нейрогенет . 7 (2–3): 103–114. дои : 10.3109/01677069109066214 . ПМИД 2030465 .