Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Рональд Дж. Конопка (1947-2015) был американским генетиком, изучавшим хронобиологию . [1] Он внес свой самый заметный вклад в эту область, работая с дрозофилой в лаборатории Сеймура Бензера в Калифорнийском технологическом институте . В ходе этой работы Конопка обнаружил ген периода ( 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 своего пребывания в Калифорнийском технологическом институте Конопка принял должность в Университете Кларксона, но ему снова отказали в должности, и впоследствии он ушел из области науки. [4] Карьера Конопки, переплетенная с работой его наставника Сеймура Бензера и других ученых, работающих в лаборатории Бензера, рассказывается вВремя, любовь, память на Джонатана Винера .

Открытие Конопки и генетический анализ периода и нескольких других мутаций циркадного ритма стали основой исследования, проведенного доктором. Джеффри Холл, Майкл Росбаш и Майкл У. Янг, удостоенные Нобелевской премии 2017 года по физиологии и медицине.

Исследование [ править ]

Периодические мутанты [ править ]

Открытие периода [ править ]

Будучи аспирантом лаборатории Сеймура Бензера, Конопка стремился использовать метод поведенческой генетики Бензера, чтобы разгадать тайны «главных часов», существовавших 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 сопоставил мутации в том же месте в дальнем левом углу Х-хромосомы , менее чем в 1 сантиморгане от локуса гена white . 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 мутант per 01 был аритмичным, мутант per S имел период 19 часов, а мутант per L имел период 29 часов.

Нейробиология пер мутантов [ править ]

В 1979 и 1980, Konopka и Доминик Орр проверили , действительно ли мутации в пострадавших мутаций периода всего циркадного цикла или только ее часть. Сравнивая легкие ответы за S Eclosion ритма к тому , что мух дикого типа, Konopka и ОРР было установлено , что световые импульсы сброса мутантный часы в большей степени , чем типа часов дикого (около 10 часов в S по сравнению с 3 -х часов для диких типа летает). Они также отметили, что продолжительность светочувствительной части дня (субъективная ночь) была одинаковой между на Sи мухи дикого типа продолжительность нечувствительной к свету части цикла (субъективный день) была на 5 часов короче у мутантных мух, чем у мух дикого типа. Они пришли к выводу, что различия в продолжительности периода у мутантных мух и мух дикого типа могут быть объяснены сокращением субъективного дня или активной части циркадного цикла у мутантов per S. Из этого Конопка пришел к выводу, что отдельные молекулярные процессы соответствуют субъективной ночи и субъективному дню и что аллель per S действует, сокращая субъективный день, оставляя субъективную ночь неизменной. Основываясь на этих выводах, Конопка и Орр построили модель действия перца.ген. Колебания интерпретируются как мембранный градиент, который устанавливается в течение субъективного дня и исчезает в течение субъективной ночи. Модель предсказывает, что продукт каждого гена активен в течение субъективного дня и действует как насос для установления градиента. Как только достигается высокий порог, насос отключается, и светочувствительные каналы открываются для рассеивания градиента. Световой импульс в течение субъективной ночи закрывает каналы и запускает насос; значение градиента при закрытии каналов совпадает со значением при запуске насоса, и, таким образом, выполняется сброс цикла и возникает колебание. [7] Эта модель была заменена моделью отрицательной обратной связи трансляции транскрипции, включающей вневременной ,часы и цикл . [8]

Также в 1980 году Конопка и Стивен Уэллс сообщили об аномалии в морфологии группы нейросекреторных клеток, связанной с аритмической мутацией per 01 и с двумя аритмическими мутантами другого штамма мух, Drosophila pseudoobscura . Эта группа клеток обычно состоит из четырех сгруппированных клеток по обе стороны мозга, примерно на полпути между верхним и нижним краями в задней части мозга. Клетки в этом кластере иногда аномально расположены 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 неправильно расположенных клеток до приблизительно 40%. У двух апериодических штаммовD. pseudoobscura , процент аномально расположенных клеток также значительно выше, чем у клеток дикого типа. Konopka вытекает из результатов , которые нейросекреторные клетки могут быть частью дрозофилы циркадных систем и что за генный продукт может влиять на развитие этих клеток. [9]

Сигнализация кардиостимулятора [ править ]

В 1979 году Конопка работал с Альфредом Хэндлером, чтобы выяснить природу передачи сигналов от кардиостимулятора, трансплантировав мозг мух-доноров в брюшную полость аритмичных мух-хозяев. Они обнаружили, что циркадные ритмы у мух-хозяев восстанавливались с периодом донора; например, короткий период ( на S ) взрослого мозга, имплантированный в брюшную полость аритмичных ( на 01 ) хозяев, может придавать короткопериодный ритм активности некоторых хозяев в течение по крайней мере 4 циклов. [10] Поскольку трансплантированный мозг был неспособен создавать новые нейронные связи с центрами локомоторной активности, Конопка и Хэндлер пришли к выводу, что передача сигналов кардиостимулятора для передвижения должна быть гуморальной, а не нейрональной. [10]

Взаимное поведение пер мутантов [ править ]

Во время учебы в колледже Кларксон Конопка продолжил свою работу с Орром, а также сотрудничал с хронобиологом Колином Питтендрай . Во время сотрудничества Конопка работал, чтобы понять поведение Drosophila в отношении мутантов, выходящих за рамки их аномальной продолжительности периода. Конопку в первую очередь интересовало, как эти мутанты ведут себя в постоянном свете или в постоянной темноте и соответствуют ли они правилам, установленным хронобиологом Юргеном Ашоффом . Кроме того, Конопка также наблюдал за поведением мух при различной интенсивности света и в диапазоне температур. Конопка обнаружил, что мухи per S и per L в экспериментальных условиях ведут себя одинаково.[11] Например, в S период сокращается,то время как в L период удлиняется в ответ на понижении температуры. [11] Конопка выдвинул гипотезу о том, что это взаимное поведение было проявлением двух связанных осцилляторов, модель, предложенная в 1976 году Питтендрием и Дааном. [12]

Другие циркадные мутанты [ править ]

Часовые мутанты [ править ]

В 1990 году Конопка сотрудничал с Митчеллом С. Душей и Джеффри С. Холлом для дальнейшего исследования эффектов гена часов у D. melanogaster . Конопка отметил в 1987 году, что мутант Clock ( Clk ), индуцированный химической мутацией, был полудоминантной мутацией, которая укорачивала ритм двигательной активности у мух примерно на 1,5 часа. [7] Душай, Конопка и Холл отметили, что мутанты Clk имели кривую фазового ответа, которая была укорочена с 24 часов до 22,5 часов, и что короткий период также наблюдался в ритме эклозии мутантных мух. [13] Clk был сопоставлен достаточно близко к per 01Мутация такова, что ее можно было считать на аллель, но из-за наличия нормальных ритмов песни ухаживания у самцов Clk и отсутствия покрытия ее эффектов дупликациями, Душай и Конопка определили, что Clock - это новая циркадная мутация. [13]

Мутанты Анданте [ 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 Часов , Анданте удлиняет период эклозии и двигательную активность на 1,5–2 часа, и также было показано, что удлиняют периоды других циркадных мутантов. [14] Анданте - полудоминантная мутация с температурной компенсацией и не подверженная влиянию мутации sine oculis , которая устраняет внешнюю зрительную систему мух. Он был сопоставлен с областью 10E1-2 - 10F1 X-хромосомы D. melanogaster , близкой к локусу miniature-dusky . [14]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Rosbash, Майкл (9 апреля 2015). «Рональд Дж. Конопка (1947–2015)» . Cell . 161 (2): 187–188. DOI : 10.1016 / j.cell.2015.03.038 . PMID  26042238 .
  2. ^ Денлингер, Дэвид Л .; JM Giebultowicz; Дэвид Стэнли Сондерс (2001). Время для насекомых: циркадная ритмичность и сезонность . Издательство Gulf Professional Publishing. п. 17. ISBN 978-0-444-50608-5. Проверено 31 марта 2011 года .
  3. Перейти ↑ Greenspan, Ralph, (2003). "Медаль Американского общества генетиков 2003 г." Проверено 13 апреля 2011 г.
  4. ^ Barondes, S (2000) Реальная жизнь Эроусмит находит Синклер Льюис извлекаться 13 апреля 2011 года.
  5. ^ Вайнер, Джонатан. "Время, любовь, память: великий биолог и его поиски истоков поведения" Альфред А. Кнопф, Inc., 1999
  6. ^ Конопка, Р .; Бензер, Сеймур (1971). « Часовые мутанты Drosophila melanogaster» . Proc. Natl. Акад. Sci . 68 (9): 2112–6. Bibcode : 1971PNAS ... 68.2112K . DOI : 10.1073 / pnas.68.9.2112 . PMC 389363 . PMID 5002428 .  
  7. ^ a b Конопка, Рональд Дж. (1987). «Генетика биологических ритмов у дрозофилы». Анну. Преподобный Жене . 21 : 227–236. DOI : 10.1146 / annurev.ge.21.120187.001303 . PMID 3327464 . 
  8. Перейти ↑ Ishida N, Kaneko M, Allada R (август 1999). «Биологические часы» . Proc. Natl. Акад. Sci. США . 96 (16): 8819–20. Bibcode : 1999PNAS ... 96.8819I . DOI : 10.1073 / pnas.96.16.8819 . PMC 33693 . PMID 10430850 .  
  9. ^ Конопка, RJ; Уэллс (1980). «Мутации часов дрозофилы влияют на морфологию группы нейросекреторных клеток головного мозга». Журнал нейробиологии . 11 (4): 411–415. DOI : 10.1002 / neu.480110407 . PMID 7400816 . 
  10. ^ a b Хендлер, А. и Конопка, Р. (1979). «Трансплантация циркадного водителя ритма у дрозофилы ». Природа . 279 (5710): 236–238. Bibcode : 1979Natur.279..236H . DOI : 10.1038 / 279236a0 . PMID 440433 . S2CID 4369719 .  
  11. ^ a b Конопка Р.Дж., Питтендрай С., Орр Д. (2007). «Взаимное поведение, связанное с измененным гомеостазом и светочувствительностью часов мутантов Drosophila». J. Neurogenet . 21 (4): 243–52. DOI : 10.1080 / 01677060701695391 . PMID 18161586 . S2CID 25159075 .  
  12. ^ Pittendrigh CS, Даан S (1976). «Функциональный анализ циркадных кардиостимуляторов у ночных грызунов. V. Структура кардиостимулятора: часы по временам года». J. Comp. Physiol . 106 : 333–55. DOI : 10.1007 / BF01417860 . S2CID 206794951 . 
  13. ^ а б Душай М.С., Конопка Р.Дж., Орр Д., Гринакр М.Л., Кириаку С.П., Росбаш М., Холл Дж.С. (1990). «Фенотипический и генетический анализ Clock , нового мутанта циркадного ритма у Drosophila melanogaster » . Генетика . 125 (3): 557–78. PMC 1204083 . PMID 2116357 .  
  14. ^ a b c Конопка Р.Дж., Смит Р.Ф., Орр Д. (1991). «Характеристика Andante , нового часового мутанта дрозофилы , и его взаимодействия с другими часовыми мутантами». J. Neurogenet . 7 (2–3): 103–114. DOI : 10.3109 / 01677069109066214 . PMID 2030465 . 

Внешние ссылки [ править ]

  • 2000 Краткое интервью с Конопкой о периоде гене