Teave

Kuidas Jeffrey Halli puuviljakärbeste vaimustus lõi ööpäevarütmi

Kuidas Jeffrey Halli puuviljakärbeste vaimustus lõi ööpäevarütmi

Jeffrey C. Hall on Nobeli preemiaga pärjatud geneetik, kelle huvi puuviljakärbeste vastu on meie ööpäevarütmide mõistmisel pöördeliseks osutunud. Siin uurime Nobeli preemia taga olnud meest ja puudutame lühidalt, miks tema töö nii oluline oli.

SEOTUD: NOBELI AUHIND MEDITSIINIS, MIS ON ANTUD AVASTAMISEKS, KUIDAS MEIE RAKUD JÄLGIVAD

Kes on Jeffrey C. Hall?

Hall on Ameerika geneetik, kes on kõige paremini tuntud puuviljakärbse käitumise ja bioloogiliste rütmide uurimisestDrosophila melanogaster. Ta sündis 3. mail 1945 New Yorgis Brooklynis ja pälvis ühiselt Nobeli füsioloogia- või meditsiinipreemia panuse eest loomarakkude aja jälgimisele.

Hall veetis oma noorpõlve elades väljaspool Washington D. C.-i, kus tema isa töötas Associated Pressi ajakirjas USA senati „sõrmuste” ja „froings”. Tema isa võiks Hallile suurt mõju avaldada ja tekitas temas vajaduse end päevakajaliste asjadega kursis hoida.

Algselt oli ta plaaninud jätkata meditsiinikarjääri, kuid Amhersti kolledžis bakalaureuseõppe ajal vaimustasid teda viljakärbsed.

Ülikooli ajal töötas Hall Philip Ivese käe all, kes mõjutas teda ka oluliselt. Ivesi juhendamisel uuris Hall rekombinatsiooni ja translokatsiooni induktsiooni aastal Drosophila isendid.

Amherstis tehtud suure töö põhjal veenis ta jätkama doktorikraadi omandamist. geneetika erialal Washingtoni ülikoolis Seattle'is.

Pärast Pasadenas asuvas California tehnoloogiainstituudis tegutsemist asus Hall 1974. aastal tööle Massachusettsis Walthamis Brandeisi ülikoolis.

2004. aastal nimetati Hall Brandeisi bioloogiaprofessoriks. Seejärel liitus Hall Maine Ülikooliga dotsendina. Hiljem sai temast Kaalude neurogeneetika professor.

Jeffrey õpetas ülikoolis kuni 2012. aastani.

Lisaks oma teenitud Nobeli preemiale sai Hall oma karjääri jooksul mitmesuguseid muid autasusid, sealhulgas, kuid mitte ainult:

  • Gruberi preemia neuroteaduses (2009) - jagatud Michael Rosbashi ja Michael Youngiga.
  • Kanada Gairdneri rahvusvaheline auhind (2012) - jagatud ka Rosbashi ja Youngiga.

Hall on töötanud ka mitmete teadusajakirjade toimetajana ning oli valitud liikmeks mitmetes teadusorganisatsioonides, sealhulgas Ameerika Kunsti- ja Teaduste Akadeemias (2001) ja Riiklikus Teaduste Akadeemias (2003).

Mis teadusvaldkonnas töötab Jeffrey Hall?

Halli peamine teadusharu on geneetika.

Tema elutöö on keskendunud peamiselt puuviljakärbeste bioloogilise rütmi aluseks olevatele molekulaarsetele mehhanismidele. Tema töö pole mitte vähesel määral võimaldanud teadlastel saada teadmisi loomade ööpäevarütmi kohta.

"Meie rakkudes aitab sisemine kell kohandada oma bioloogilist rütmi päeva ja öö erinevates faasides. Jeffrey Hall, Michael Rosbash ja Michael Young uurisid puuviljakärbseid, et välja selgitada, kuidas see kell töötab.

1984. aastal õnnestus neil tuvastada geen, mis kodeerib valku, mis koguneb öösel, kuid päeval laguneb. Nad tuvastasid ka täiendavad valgud, mis moodustavad osa viljakärbse rakkudes isereguleeruvast bioloogilisest kellamehhanismist.

On tõestatud, et samad põhimõtted kehtivad ka teiste loomade ja taimede puhul. "- Nobeli preemia.

Juhul, kui te pole sellest teadlik, juhib see paljude loomade, sealhulgas inimeste käitumist isereguleeruv 24-tunnine bioloogiline kell. Selle eest määrati talle 2017. aastal ühiselt füsioloogia või meditsiini hind.

Ta jagas auhinda kahe teise Ameerika teadlasega, Michael Rosbashi ja Michael W. Youngiga.

Kuidas viljakärbeste kurameerimine viis tema saali Nobeli preemiani

Halli töö on keskendunud peamiselt viljakärbeste kosimise ja bioloogiliste rütmide neurogeneetikale. Selle uurimistöö raames avastas Hall kärbeste närvisüsteemi piirkondi uurides osi, mis aitavad reguleerida kurameerimise "laulmist".

Ta leidis koos ühe oma järeldoktorandiga, et kärbeste "laulud" esinevad perioodiliselt ja korrapäraste ajavahemike järel. Tema meeskond leidis hiljem, et mutantkärbsed näisid igapäevaste une-ärkveloleku tsüklite ajal korraldavat oma kurameerimisrituaale ebanormaalsel ajal.

"Une-ärkveloleku häirete aluseks olevad mutatsioonid olid tundmatus geenis, millele oli antud nimiperiood geen, kuna see näiliselt mõjutab ööpäevarütmi. "- Encyclopedia Britannica.

Pärast 1980. aastate keskel oma eakaaslastelt kriitikat saanud Hall tegi selle geeni edukaks leidmiseks ja isoleerimiseks koostööd Roshbashiga. Umbes samal ajal õnnestus New Yorgi Rockefelleri ülikooli teadlasel Youngil sama saavutus iseseisvalt.

Robash ja Hall avastasid hiljem, et nn perioodi geeniprodukti, perioodi valgu (PER) tase näis puuviljakärbse ajus kõikuvat. Uuringute põhjal leidsid nad, et PER koguneb öösel ja langeb päeval.

Need kõikumised või võnked PER-i tasemetel näisid olevat ka negatiivse tagasiside silmuse tulemus. PERi tootis nende arvates viljakärbes, kuni see saavutas teatud kriitilise piiri.

Kui see on saavutatud, lülitub PER-i süntees automaatselt välja.

"Nii reguleeriti valgu tootmist pidevas 24-tunnises tsüklis. Hall, Rosbash ja Young avastasid hiljem täiendavaid rütmi reguleerivaid geene ja selgitasid veelgi mehhanisme, mille abil valgus ja muud tegurid mõjutavad ööpäevase kella ajastamist." - entsüklopeedia Britannica.

Hilisem töö just sel teemal 1990. aastatel aitas Hallil, Robashil ja teistel leida, et nende uus geen avaldus ka kärbeste keharakkudes.

Milline on Halli puuviljakärbeste uurimise tähtsus teistele loomadele?

Halli töö puuviljakärbeste ööpäevase rütmi uurimisel on osutunud meie ööpäevarütmi mõistmiseks pöördeliseks.

Hallil õnnestus ka avastada, et geen väljendab end vastusena pimedas-valguses tsüklitele - nagu päev ja öö. Ta leidis, et pigmenti hajutava faktori valk (PDF) aitab kontrollida nende ööpäevarütme.

Samuti avastas Hall, et PDF aitab kontrollida nende geenide liikumisaktiivsust rakkudes. PDF lokaliseeriti väikeste ventraalsete lateraalsete neuronite (sLNvs) Drosophila aju.

Selle avastuse põhjal suutsid Hall ja tema kolleegid veenduda, et need neuronid toimivad puuviljakärbeste ööpäevase rütmi jaoks nagu mingi südamestimulaator. Samuti jõudis ta järeldusele, et PDF oli peamine valk sünkroonsuse säilitamiseks teistes keharakkudes.

Inimestel aitab see rütm reguleerida, kui me magame, sööme, vabastame hormoone ja tõstame / alandame vererõhku. Inimese harjumused võivad selle loodusliku tsükli hõlpsasti häirida, töötades hilises vahetuses, reisides lennukiga pikki vahemaid ja viibides hilja õhtul.

Kuigi sellised häired võivad teie üldist tervist tõsiselt mõjutada, saab need õnneks lähtestada.

Seda rütmi kontrollivad sarnased geenid ja teistel loomadel ekspresseeritud valgud nagu viljakärbsel. Inimestel on hüpotalamuses asuv suprakiasmaatiline tuum (SCN) analoogne puuviljakärbeste väikeste ventraalsete lateraalsete neuronitega (sLN)vs).

Neuropeptiid-vasoaktiivse soolepeptiidi (VIP) nimeline valk on ka inimestel puuviljakärbeste homoloog.

SCN ja VIP neuronaalsed ja hormonaalsed tegevused reguleerivad 24-tunnise tsükli jooksul paljusid erinevaid keha funktsioone, kasutades umbes 20 000 neuronit.

"Kõik selle planeedi elusorganismid reageerivad päikesele," ütles Sir Paul Nurse (kes jagas 2001. aasta Nobeli preemiat).

"Kõikide taimede ja loomade käitumise määrab hämar-pime tsükkel. Meie siin planeedil oleme päikese orjad. Ööpäevane kell on kinnitatud meie töömehhanismidesse, ainevahetusse, see on kinnistunud kõikjale, see on tõeline põhijoon mõistmiseks elu. " ta lisas.

Valitud faktid Jeffrey Halli kohta

1. Hall pälvis 2017. aastal ühiselt Nobeli füsioloogia- või meditsiinipreemia.

2. Halli töö on võimaldanud teadlastel avastada geenid ja hormoonid, mis aitavad kontrollida looma ööpäevarütmi.

3. Hall sündis 1945. aasta mais ja on praegu 74-aastane.

4. Halli vaimustus puuviljakärbestest algas bakalaureuseõppe ajal Amhersti kolledžis. See dikteerib tema ülejäänud akadeemilise ja teadusliku karjääri.

5. Hallil on tema töö eest tunnustatud erinevaid auhindu, sealhulgas Ameerika geneetikaühingu medal, neuroteaduse Gruberi preemia, Louisa Grossi Horwitzi auhind, Gairdneri fondi rahvusvaheline auhind, Shawi auhind ja Wiley auhind.