Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Джеффри С. Холл
Джеффри К. Холл EM1B8737 (38162359274) .jpg
Джеффри Холл на пресс-конференции Нобелевской премии в Стокгольме, декабрь 2017 г.
Родившийся
Джеффри Коннор Холл [1]

( 1945-05-03 )3 мая 1945 г. (75 лет)
Нью-Йорк , США
ОбразованиеАмхерстский колледж ( BA )
Вашингтонский университет, Сиэтл ( MS , PhD )
ИзвестенКлонирование гена периода
НаградыМедаль Американского общества генетиков (2003 г.)
Премия Грубера в области нейробиологии (2009 г.)
Премия Луизы Гросс Хорвиц (2011 г.)
Международная премия Фонда Гэрднера (2012 г.)
Премия Шоу (2013 г.)
Премия Вили (2013 г.)
Нобелевская премия по физиологии и медицине (2017 г.)
Научная карьера
ПоляГенетика
УчрежденияУниверситет Брандейса,
Университет штата Мэн
ДокторантЛоуренс Сэндлер
Другие научные консультантыСеймур Бензер , Гершель Л. Роман

Джеффри Коннор Холл (родился 3 мая 1945 г.) - американский генетик и хронобиолог . Холл - почетный профессор биологии Университета Брандейса [2], в настоящее время проживает в Кембридже, штат Мэн.

Холл провел свою карьеру, исследуя неврологический компонент ухаживания мух и поведенческие ритмы. В своих исследованиях неврологии и поведения Drosophila melanogaster Холл раскрыл основные механизмы циркадных часов и пролил свет на основы половой дифференциации в нервной системе. Он был избран в Национальную академию наук за свою революционную работу в области хронобиологии и номинирован на стипендию T. Washington Fellows [3].

В 2017 году вместе с Майклом В. Янгом и Майклом Росбашем он был удостоен Нобелевской премии 2017 года по физиологии и медицине «за открытие молекулярных механизмов, контролирующих циркадный ритм». [4] [5]

Жизнь [ править ]

Ранняя жизнь и образование [ править ]

Джеффри Холл родился в Бруклине, штат Нью-Йорк, и вырос в пригороде Вашингтона, округ Колумбия, в то время как его отец работал репортером в Associated Press, освещая работу Сената США. Отец Холла, Джозеф В. Холл, [6] оказал на него большое влияние, особенно поощряя Холла оставаться в курсе последних событий в ежедневной газете. Холл учился в Средней школе Уолтера Джонсона в Бетесде, штат Мэриленд, которую окончил в 1963 году. [7] Как хороший ученик средней школы, Холл планировал продолжить карьеру в медицине. Холл начал получать степень бакалавра в Амхерст-колледже в 1963 году. Однако, будучи студентом, Холл нашел свое увлечение биологией. [3]В своем старшем проекте, чтобы получить опыт в формальных исследованиях, Холл начал работать с Филипом Айвсом. Холл сообщил, что Айвз был одним из самых влиятельных людей, которых он встречал в годы своего становления. [8] Холл увлекся изучением дрозофилы во время работы в лаборатории Айвса, страсть, которая пронизывала его исследования. Холл под руководством Айвса изучал индукцию рекомбинации и транслокации у дрозофилы . Успех исследований Холла побудил преподавателей факультета рекомендовать Холлу поступить в аспирантуру Вашингтонского университета в Сиэтле, где целая кафедра была посвящена генетике. [3]

Ранняя академическая карьера [ править ]

Холл начал работать в лаборатории Лоуренса Сэндлера во время аспирантуры в 1967 году. Холл работал с Сэндлером над анализом возрастных изменений ферментов у дрозофилы , уделяя особое внимание генетическому контролю поведения хромосом в мейозе . Хершел Роман призвал Холла продолжить докторскую работу с Сеймуром Бензером , пионером в области передовой генетики, в Калифорнийском технологическом институте. [3] В одном из интервью Холл назвал Романа влиятельной фигурой в начале его карьеры, так как Роман укреплял дух товарищества в лаборатории и руководил новыми профессионалами. [8]После завершения своей докторской работы Холл присоединился к лаборатории Бензера в 1971 году. В лаборатории Бензера Холл работал с Дугом Канкелем, который преподавал Холлу нейроанатомию и нейрохимию дрозофилы . Хотя Холл и Канкель добились больших успехов в двух проектах, Холл покинул лабораторию Бензера до публикации результатов. На третьем году обучения Холла в качестве постдокторанта Роман связался с Холлом относительно должностей преподавателей, которые Роман отстаивал для Холла. Холл присоединился к Брандейскому университету в качестве доцента биологии в 1974 году. [3] Он известен своим эксцентричным стилем чтения лекций. [ согласно кому? ]

Академические невзгоды [ править ]

За время работы в области хронобиологии Холл столкнулся со многими проблемами, пытаясь обосновать свои открытия. В частности, его генетический подход к биологическим часам (см. Раздел о генах периода) не был легко принят более традиционными хронобиологами. Проводя свое исследование по этой конкретной теме, Холл столкнулся со скептицизмом, пытаясь установить важность последовательности выделенных им аминокислот. Во время работы над этим проектом единственным другим исследователем, работавшим над аналогичным проектом, был Майкл Янг . [3]

Холл не только столкнулся с препятствиями при попытке создать свою собственную работу, но и разочаровался в политике финансирования исследований. Фактически, эти проблемы - одна из основных причин, по которой он покинул поле. Он чувствовал, что иерархия и ожидания выхода на рынок биологии мешают исследователям проводить исследования, которые они хотят. Холл считал, что следует сосредоточить внимание на индивидуальных исследованиях; финансирование не должно быть ограничивающим фактором для ученого, но вместо этого должно дать им гибкость для преследования новых интересов и гипотез. Холл сказал, что любит свои исследования и летает, но считает, что бюрократия, вовлеченная в этот процесс, не позволяет ему преуспеть и добиться новых успехов в этой области. [8]

Поведение дрозофилы при ухаживании [ править ]

Работа Холла с поведением ухаживания у дрозофилы началась как совместная работа с Канкелем по корреляции поведения ухаживания с генетическим полом в различных областях нервной системы с использованием мозаики пола плодовых мух в последние месяцы его постдокторской работы в лаборатории Бензера. Эта работа вызвала у него интерес к нейрогенетике ухаживания дрозофилы и привела его к последующему карьерному пути исследования ухаживаний дрозофилы . [3]

Обнаружение связи периода [ править ]

В конце 1970-х, благодаря совместной работе с Флорианом фон Шильхером, Холл успешно идентифицировал области нервной системы у дрозофилы, которые способствовали регулированию песен ухаживания самцов. [9] Холл понял из этого исследования, что пение во время ухаживания является одной из элегантно поддающихся количественной оценке характеристик ухаживания, и решил изучить эту тему дальше. В последующем исследовании с докторантом в его лаборатории, Бамбосом Кириаку, Холл обнаружил, что песня ухаживания дрозофилы воспроизводится ритмично с нормальным периодом около одной минуты. [3]

Подозревая, что периодическая мутация аномальных циклов сна и бодрствования, созданная Роном Конопкой в конце 1960-х годов, также может изменить циклы песни ухаживания, Холл и Кириаку проверили влияние мутаций в периоде на песню ухаживания. [3] Они обнаружили, что периодические мутации влияют на песню об ухаживании так же, как они меняют циркадные ритмы. Аллель per s вызывал более короткие (примерно 40 секунд) колебания, аллель per l производил более длительные (примерно 76 секунд) колебания, а per o производил песню, в которой не было регулярных колебаний. [10]

Нейрогенетика [ править ]

В своих исследованиях Холл в основном сосредоточился на мухах с бесплодным геном , которые он начал изучать в годы работы в докторантуре. Бесплодный (FRU) мутант поведенческий стерильный. Кроме того, они без разбора ухаживали как за самками, так и за самцами, но не пытались спариваться ни с одним из них. Это поведение было выявлено в 1960-х годах, но им пренебрегали, пока группа Холла не приступила к дальнейшему исследованию этой темы. В середине 1990-х, благодаря совместной работе с Брюсом Бейкером из Стэнфордского университета и Барбарой Тейлор из Стэнфордского университета, Холл успешно клонировал безрезультатно . Посредством последующих исследований бесплодных клонов Холл подтвердил ранее предполагавшуюся роль бесплодныхкак главный ген-регулятор ухаживания. Изучив несколько плодовых мутаций, Холл обнаружил, что самцы практически не ухаживают за самками, не воспроизводят компонент пульсовой песни в песне ухаживания, никогда не предпринимают попытки совокупления и демонстрируют усиленное ухаживание между самцами в отсутствие белков Fru M. [11]

Циркадный ритм менструального гена и белка [ править ]

Холл работал в основном с дрозофилой для изучения механизма циркадных ритмов . Вместо того, чтобы использовать более традиционный метод измерения эклозии , Холл измерял двигательную активность дрозофилы, чтобы наблюдать циркадные ритмы. [12]

Открытие саморегуляции белка PER [ править ]

В 1990 году, в сотрудничестве с Майклом Росбашем и Полом Хардином, Холл обнаружил, что белок Period (PER) играет роль в подавлении собственной транскрипции. Хотя точная роль PER была неизвестна, Холл, Росбаш и Хардин смогли разработать модель отрицательной петли обратной связи транскрипции-трансляции ( TTFL ), которая служит центральным механизмом циркадных часов у Drosophila . В этой исходной модели каждое выражение привело к увеличению PER. После определенной концентрации PER экспрессия per снижается, вызывая снижение уровней PER, что снова позволяет выразить per . [13]

Обнаружение синхронизации между ячейками [ править ]

В 1997 году Холл вместе со Сьюзен Ренн, Дже Парк, Майклом Росбашем и Полом Тагертом обнаружил, что гены, входящие в состав TTFL, экспрессируются в клетках по всему телу. Несмотря на то, что эти гены были идентифицированы как гены, необходимые для циркадных часов, в различных частях тела наблюдалось множество уровней экспрессии; эта вариация наблюдалась на клеточном уровне. Холлу удалось вовлечь отдельные ткани в разные циклы света-темноты одновременно. Холл не обнаруживал элемент, который синхронизирует клетки до 2003 года. Он обнаружил, что белок фактора диспергирования пигментов (PDF) помогает контролировать циркадные ритмы и, в свою очередь, двигательную активность этих генов в клетках. Это было локализовано на малых латеральных вентральных нейронах (sLN vс) в головном мозге дрозофилы. Основываясь на этих данных, Холл пришел к выводу, что sLN v s служат в качестве первичного осциллятора у Drosophila, а PDF обеспечивает синхронность между клетками. Он был удостоен Нобелевской премии по медицине и физиологии 2017 года. [12] [14]

Уточнение модели петли отрицательной обратной связи транскрипции-трансляции [ править ]

В 1998 году Холл внес свой вклад в два открытия на дрозофиле, которые уточнили модель TTFL. Первое открытие касалось роли криптохрома (CRY) в уносе. Холл обнаружил, что CRY является ключевым фоторецептором как для вовлечения, так и для регуляции двигательной активности. [15] Он предположил, что CRY может быть не только входом в циркадную систему, но и самим кардиостимулятором. В том же году Холл обнаружил, как регулируются гены per и timeless ( tim ) циркадных генов у дрозофилы . Холл обнаружил, что белки CLOCK и Cycle (CYC) образуют гетеродимер через домен PAS.. После димеризации два белка связываются с промоторным элементом E box двух генов через домен bHLH, вызывая экспрессию мРНК per и tim . [15]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Американские мужчины и женщины науки: физические и биологические науки . Боукер. 2 октября 1989 г. ISBN 9780835211277. Проверено 2 октября 2017 г. - через Google Книги.
  2. ^ Джефф Холл - Руководство факультета Брандейса
  3. ^ a b c d e f g h i Нуццо, Регина (15 ноября 2005 г.). "Профиль Джеффри С. Холла" . PNAS . 102 (46): 16547–16549. Bibcode : 2005PNAS..10216547N . DOI : 10.1073 / pnas.0508533102 . PMC 1283854 . PMID 16275901 .  
  4. ^ Ч, Арлин Eujung (2 октября 2017). «Нобелевская премия по физиологии и медицине присуждается трем американцам за открытие« часовых генов » » . Вашингтон Пост . Проверено 2 октября 2017 года .
  5. ^ «Нобелевская премия 2017 года по физиологии и медицине - пресс-релиз» . Нобелевский фонд. 2 октября 2017 . Проверено 2 октября 2017 года .
  6. ↑ Холл, Джеффри С. (16 сентября 2009 г.). Стенд армии США в Геттисберге . Издательство Индианского университета. ISBN 978-0253003294. Проверено 2 октября 2017 г. - через Google Книги.
  7. ↑ Риз, Ян (1 ноября 2017 г.). "WJ Alum получает Нобелевскую премию по медицине" . Поле . Проверено 2 марта 2018 года .
  8. ^ a b c Холл, Джеффри (12 декабря 2008 г.). "Джеффри Холл" (PDF) . Текущая биология .
  9. ^ Клайн, Дилан (апрель 2008 г.). «Полозависимый контроль и настройка генератора паттернов для песни ухаживания у дрозофилы». Cell . 133 (2): 354–63. DOI : 10.1016 / j.cell.2008.01.050 . PMID 18423205 . S2CID 17127836 .  
  10. ^ Гринспен, RJ; Фервёр, Дж. Ф. (2000). «Ухаживание у дрозофилы». Ежегодный обзор генетики . 34 : 205–232. DOI : 10.1146 / annurev.genet.34.1.205 . ISSN 0066-4197 . PMID 11092827 .  
  11. ^ Rideout, Элизабет Дж .; Дорнан, Энтони Дж .; Невилл, Меган С .; Иди, Сюзанна; Гудвин, Стивен Ф. (апрель 2010 г.). «Контроль половой дифференциации и поведения с помощью гена doublesex у Drosophila melanogaster» . Природа Неврологии . 13 (4): 458–466. DOI : 10.1038 / nn.2515 . ISSN 1546-1726 . PMC 3092424 . PMID 20305646 .   
  12. ^ a b Данлэп, JC (январь 1999 г.). «Молекулярные основы циркадных часов». Cell . 96 (2): 271–290. DOI : 10.1016 / S0092-8674 (00) 80566-8 . PMID 9988221 . S2CID 14991100 .  
  13. ^ Gekakis, Николай; Стакнис, Дэвид; Nguyen, Hubert B .; Дэвис, Фред Ч .; Wilsbacher, Lisa D .; King, David P .; Такахаши, Джозеф С .; Вайц, Чарльз Дж. (5 июня 1998 г.). «Роль ЧАСОВОГО белка в циркадном механизме млекопитающих». Наука . 280 (5369): 1564–1569. Bibcode : 1998Sci ... 280.1564G . DOI : 10.1126 / science.280.5369.1564 . ISSN 0036-8075 . PMID 9616112 .  
  14. ↑ Белл-Педерсен, Дебора; Cassone, Vincent M .; Эрнест, Дэвид Дж .; Golden, Susan S .; Хардин, Пол Э .; Томас, Терри Л .; Зоран, Марк Дж. (Июль 2005 г.). «Циркадные ритмы от нескольких осцилляторов: уроки от разных организмов» . Природа Обзоры Генетики . 6 (7): 544–556. DOI : 10.1038 / nrg1633 . ISSN 1471-0056 . PMC 2735866 . PMID 15951747 .   
  15. ^ a b Куме, К; Зилка, MJ; Шрирам, S; и другие. (Июль 1999 г.). «mCRY1 и mCRY2 - важные компоненты отрицательной ветви петли обратной связи циркадных часов». Cell . 98 (2): 193–205. DOI : 10.1016 / S0092-8674 (00) 81014-4 . PMID 10428031 . S2CID 15846072 .  

Внешние ссылки [ править ]

  • Интервью с Джеффри Холлом и Майклом Росбашем
  • Хардин, Пол Э .; Холл, Джеффри К .; Росбаш, Михаил (8 февраля 1990 г.). «Обратная связь продукта гена периода Drosophila на циркадном цикле уровней его информационной РНК». Природа . 343 (6258): 536–540. Bibcode : 1990Natur.343..536H . DOI : 10.1038 / 343536a0 . PMID  2105471 . S2CID  4311836 .
  • Ренн, Южная Каролина; Парк, JH; Росбаш, М; Холл, JC; Тагерт, PH (декабрь 1999 г.). "Мутация гена нейропептида в формате pdf и устранение нейронов PDF, вызывающих серьезные нарушения поведенческих циркадных ритмов у дрозофилы". Cell . 99 (7): 791–802. DOI : 10.1016 / S0092-8674 (00) 81676-1 . PMID  10619432 . S2CID  62796150 .
  • Джеффри К. Холл на Nobelprize.org, включая Нобелевскую лекцию 7 декабря 2017 г. Маленькие мухи: многогранные фундаментальные исследования выходят лучше, чем предполагалось