Игнасио Провенсио - Ignacio Provencio

Игнасио Провенсио (родился 29 июня 1965 г.) Американец нейробиолог и первооткрыватель меланопсин,[1] фотопигмент найден в специализированных светочувствительные ганглиозные клетки млекопитающих сетчатка. Провенсио был председателем программного комитета Общество исследования биологических ритмов с 2008 по 2010 гг.[2]

биография

Провенсио родился в Bitburg, Германия и посетил Ливанская католическая средняя школа в Ливан, Пенсильвания. Во время его студенческой карьеры в Swarthmore College Провенсио заинтересовался нейробиологией, изучая раков, тараканов и светлячков под руководством Джона Коупленда.[3] С 1987 по 1989 год работал лаборантом в г. Стив Репперт исследовательская лаборатория в Массачусетская больница общего профиля, где он был представлен в области циркадная биология. В 1987 году он окончил Swarthmore College со степенью бакалавра искусств. в биологии и продолжил зарабатывать Кандидат наук. от Университет Вирджинии, университет с сильной сетью циркадных биологов, в 1996 году. постдокторский обучение в Университет военной службы Провенсио занимал должности ассистента и доцента в Университете военной службы на кафедре анатомии, физиологии и генетики, где он до сих пор является адъюнкт-профессором.[4] Сейчас он является профессором Университета Вирджинии.[5]

Работа

Роль меланопсина в световых ответах

В 1998 году Провенсио обнаружил меланопсин в качестве нового опсина в меланофорах светочувствительной кожи Африканская когтистая лягушка.[6] В 2000 году он показал, что меланопсин также присутствует в мышь, макаки резус, и люди, где он присутствует только в глазу. Уникальная локализация меланопсина внутри сетчатки указывает на то, что меланопсин не участвует в формировании изображения.[7] Позже он продемонстрировал, что пигмент меланопсин может участвовать в увлечение из циркадный осциллятор световые циклы у млекопитающих.[8]

Он обнаружил, что у слепых мышей отсутствуют классические фоторецепторы внешнего сетчатки (стержни и шишки ) по-прежнему имели опосредованные глазами ответы на свет. Мыши с геном меланопсина выбит но с функциональными стержнями и конусами тоже удалось увлечь. Однако, когда меланопсин был отключен у слепых мышей без палочек и колбочек, они продемонстрировали «полную потерю фотоэнтренинга циркадного осциллятора, световых ответов зрачка, светового подавления транскрипта арилалкиламин-N-ацетилтрансферазы и резкого подавления двигательной активности светом». ”[8] Провенсио пришел к выводу, что либо меланопсин-содержащие ганглиозные клетки сетчатки, либо фоторецепторы наружного сетчатки (стержни и конусы ) достаточны, чтобы вызвать реакцию на свет. Однако в отсутствие палочек и колбочек или меланопсина меланопсин становится необходимым для фотоэнтренментации циркадного осциллятора и других световых ответов.[8]

Для дальнейшего изучения роли меланопсина в индуцированном светом фазовом сдвиге у млекопитающих лаборатория Провенсио изучила двигательную активность мышей без меланопсина (Opn4 - / -) в ответ на свет.[9] Мыши Opn4 - / - демонстрировали такое же циркадное поведение, что и нормальные мыши: они увлекались циклами свет / темнота и свободно бегали в постоянной темноте, как и ожидалось от нормальных мышей.[9] Таким образом, исследователи в лаборатории Провенсио пришли к выводу, что меланопсин не участвует в работе генерации колебаний часов.[9] С другой стороны, мыши Opn4 - / - испытывали трудности при адаптации к новым фазам в ответ на импульсы монохроматического света.[9] Подразумевалось, что меланопсин необходим для сброса фазы, но другие механизмы поступления света также могут быть задействованы в циркадном увлечении.[9]

В 2008 году лаборатория Провенсио смогла специфически уничтожить клетки меланопсина в полностью развитой сетчатке мыши, используя иммунотоксин изготовлен из антимеланопсина антитело конъюгирован с белком сапорин.[10] Это привело к снижению чувствительности к циклам свет / темнота; аналогичная характеристика наблюдалась у мутантов с нокаутом генов, лишенных палочек, колбочек или меланопсина. Более того, индуцированная светом негативная маскировка, опосредованная палочками, колбочками и / или клетками меланопсина, отсутствовала у мышей, лишенных клеток меланопсина.[10] Таким образом, Провенсио предположил, что клетки, содержащие меланопсин, могут быть необходимы для передачи информации о палочках и / или колбочках для определенных зрительных реакций, не формирующих изображение.[10]

Увлечение слепых пациентов

Открытие Провенсио меланопсин и его функция в фотоэнтренинге подтверждает более ранние исследования, показавшие, что некоторые слепые пациенты могут вовлекаться в дневной световой цикл.[11] С ганглиозные клетки сетчатки которые экспрессируют меланопсин, также были обнаружены у людей, эти исследования показывают, что слепые люди, которые все еще сохраняют функциональные клетки меланопсина, - это те, кто способен участвовать в ежедневных световых циклах. Эти исследования также показывают, что слепые пациенты, которые не могут захватывать клетки меланопсина и испытывают недостаток в них, имеют значительно больший риск нарушения циркадного ритма сна.[12] Пока энуклеация Поскольку слепые пациенты и младенцы были обычной практикой по косметическим или обезболивающим причинам, врачи теперь должны принимать более осторожное решение о том, проводить ли энуклеацию слепых пациентов, особенно младенцев, поскольку у них все еще могут быть функционирующие светочувствительные ганглиозные клетки сетчатки, экспрессирующие меланопсин.[13] Кроме того, в настоящее время проводятся исследования, направленные на оптимизацию световая терапия для людей с нарушениями циркадного ритма сна, которые специально пытаются стимулировать клетки меланопсина у слепых пациентов.[14]

Недавние исследования

Исследовательская группа Провенсио обнаружила, что у мышей-альбиносов количество белка меланопсина в различных клетках сетчатки зависит от условий освещения.[15] В условиях постоянного освещения количество клеток меланопсина не увеличивалось.[15] Однако, когда этих мышей с постоянным освещением подвергали воздействию режима свет-темнота, количество клеток меланопсина восстанавливалось.[15] Это исследование показывает, что периоды темноты или череда светлых и темных периодов могут контролировать нормальное развитие системы меланопсина.[15]

В исследовании 2006 года Провенсио изучал роль белка RPE65 за фотообучение. RPE65 - важный белок, обнаруживаемый в изначально светочувствительных ганглиозных клетках сетчатки (ipRGCs ), что необходимо для восстановления визуального хромофор в стержнях и конусах. Мыши с нокаутом RPE65 (Rpe65 (- / -)) демонстрировали гораздо более слабые фазовые сдвиги по сравнению с мышами без стержней и конусов, что предполагает, что RPE65 может иметь другие роли.[16]

Для дальнейшего определения функций RPE65 Провенсио взял мышей Rpe65 (- / -), а также удалил палочки. Для этого использовалась техника вставки rdta трансген, который выборочно убивает стержни. Они обнаружили, что циркадный светочувствительность вернулся у этих мышей без белка RPE65 и без палочек, по сравнению с мышами без протеина RPE65, у которых еще были палочки.[16]

Провенсио также взял мышей Rpe65 (- / -) и скрестил их с меланопсин нокаутные мыши (Opn4 (- / -)). Это привело к появлению мышей с двойным РПЭ и нокаутом меланопсина, что привело к аномальному фотоэнтагену и дневной На основании этих результатов Провенсио пришел к выводу, что RPE65 не является необходимым для работы ipRGC. Однако из-за интересного восстановления циркадной фоточувствительности у мышей без стержней и без RPE, по-видимому, существует механизм, с помощью которого стержни могут влиять на ipRGCs, а стержни могут взаимодействовать.[16]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Провансио, Игнасио; Цзян, Гуйсэн; Де Грип, Виллем Дж .; Хейс, Уильям Пар; Роллаг, Марк Д. (1998). «Меланопсин: опсин в меланофорах, головном мозге и глазу». Труды Национальной академии наук. 95 (1): 340–5. Bibcode:1998ПНАС ... 95..340П. Дои:10.1073 / пнас.95.1.340. ЧВК  18217. PMID  9419377.
  2. ^ «Общество исследования биологических ритмов». Общество исследования биологических ритмов. Архивировано из оригинал 22 марта 2011 г.. Получено 9 апреля 2011.
  3. ^ Scientific American, май 2011 г. [1]. 20 апреля 2011 г.
  4. ^ Провансио, Игнасио. "Каталог исследовательской группы UVA Vision". Университет Вирджинии, отделение офтальмологии. Получено 9 апреля 2011.
  5. ^ "Игнасио Провенсио". Университет Вирджинии. Получено 2 мая, 2009.
  6. ^ Провансио, я; Цзян, G; Де Грип, WJ; Hayes, WP; Роллаг, Мэриленд (1998). «Меланопсин: опсин в меланофорах, мозге и глазах». Proc. Natl. Акад. Sci. Соединенные Штаты Америки. 95 (1): 340–5. Bibcode:1998ПНАС ... 95..340П. Дои:10.1073 / пнас.95.1.340. ЧВК  18217. PMID  9419377.
  7. ^ Провансио, я; Родригес, Ирландия; Цзян, G; Hayes, WP; Морейра, Э. Ф.; Роллаг, Мэриленд (2000). «Новый человеческий опсин во внутренней сетчатке». Журнал неврологии. 20 (2): 600–5. Дои:10.1523 / jneurosci.20-02-00600.2000. ЧВК  6772411. PMID  10632589.
  8. ^ а б c Панда, С .; Провансио, я; Вт, округ Колумбия; Пирес, СС; Роллаг, штат Мэриленд; Каструччи, AM; Плетчер, МП; Сато, ТЗ; и другие. (2003). «Меланопсин необходим для фотических ответов, не формирующих изображения у слепых мышей». Наука. 301 (5632): 525–7. Bibcode:2003Наука ... 301..525П. Дои:10.1126 / science.1086179. PMID  12829787.
  9. ^ а б c d е Панда, С .; Сато, ТЗ; Каструччи, AM; Роллаг, штат Мэриленд; Degrip, WJ; Hogenesch, JB; Провансио, я; Кей, С.А. (2002). «Требование меланопсина (Opn4) для нормального индуцированного светом циркадного фазового сдвига». Наука. 298 (5601): 2213–6. Bibcode:2002Научный ... 298.2213P. Дои:10.1126 / science.1076848. PMID  12481141.
  10. ^ а б c Гез, Дидем; Studholme, Кит; Лаппи, Дуглас А .; Rollag, Mark D .; Провансио, Игнасио; Морен, Лоуренс П. (2008). Грин, Эрнест (ред.). «Целенаправленное разрушение светочувствительных ганглиозных клеток сетчатки с помощью конъюгата с сапорином изменяет влияние света на циркадные ритмы мыши». PLoS ONE. 3 (9): e3153. Bibcode:2008PLoSO ... 3.3153G. Дои:10.1371 / journal.pone.0003153. ЧВК  2519834. PMID  18773079.
  11. ^ Cheisler, Charles A .; Шанахан, Тереза ​​Л .; Клерман, Элизабет Б .; Мартенс, Хайнц; Brotman, Daniel J .; Эменс, Джонатан С .; Кляйн, Торстен; Риццо, Джозеф Ф. (1995). «Подавление секреции мелатонина у некоторых слепых пациентов путем воздействия яркого света». Медицинский журнал Новой Англии. 332 (1): 6–11. Дои:10.1056 / NEJM199501053320102. PMID  7990870.
  12. ^ «Расстройство циркадного ритма сна (ранее называвшееся расстройством графика сна и бодрствования)». Армянская Медицинская Сеть. Получено 19 апреля, 2011.
  13. ^ Барух Эль-Ад, доктор медицины. «Синдром бессонницы-бодрствования». Медлинк Неврология. Получено 19 апреля, 2011.
  14. ^ Gooley, J. J .; Rajaratnam, S.M.W .; Brainard, G.C .; Kronauer, R.E .; Cheisler, C.A .; Локли, С. В. (2010). «Спектральные реакции циркадной системы человека зависят от освещенности и продолжительности воздействия света». Научная трансляционная медицина. 2 (31): 31ra33. Дои:10.1126 / scitranslmed.3000741. ЧВК  4414925. PMID  20463367.
  15. ^ а б c d Gonzalez-Menendez, I .; Contreras, F .; Cernuda-Cernuda, R .; Provencio, I .; Гарсия-Фернандес, Дж. М. (2010). «Постнатальное развитие и функциональная адаптация фоторецептивной системы меланопсина в сетчатке мышей-альбиносов». Исследовательская офтальмология и визуализация. 51 (9): 4840–4847. Дои:10.1167 / iovs.10-5253. ЧВК  2941179. PMID  20435589.
  16. ^ а б c Doyle, S.E .; Castrucci, A.M .; McCall, M .; Provencio, I .; Менакер, М. (2006). «Невизуальные световые реакции у мышей с нокаутом Rpe65: потеря стержня восстанавливает чувствительность к системе меланопсина». Труды Национальной академии наук. 103 (27): 10432–10437. Дои:10.1073 / pnas.0600934103. ЧВК  1502475. PMID  16788070.

внешняя ссылка