Джозеф Такахаши - Joseph Takahashi
Джозеф С. Такахаши | |
---|---|
Родившийся | 16 декабря 1951 г. Токио, Япония |
Национальность | Американец |
Альма-матер | Swarthmore College Орегонский университет |
Известен | Открытие ЧАСЫ ген |
Научная карьера | |
Поля | Генетика Нейробиология |
Учреждения | UT Юго-Западный Медицинский институт Говарда Хьюза |
Влияния | Норман Мейнкот Кеннет Роусон Патрисия ДеКурси Майкл Менакер[1] |
Джозеф С. Такахаши это Американец японского происхождения нейробиолог и генетик. Такахаши - профессор Юго-западный медицинский центр Техасского университета а также следователем в Медицинский институт Говарда Хьюза.[2][3] Исследовательская группа Такахаши обнаружила генетическую основу млекопитающее циркадные часы в 1994 г. и выявил Часы ген в 1997 году.[4][5][6] Такахаши был избран в Национальная Академия Наук в 2003 г.[1]
Фон
Такахаши окончил Средняя школа Ричарда Монтгомери в Роквилл, Мэриленд в 1970 г.[3] Такахаши присутствовал Swarthmore College и получил диплом по биологии в 1974 году.[1] Он работал с Патрисия ДеКурси на Университет Южной Каролины на год после окончания учебы, а затем подал заявку на работу в Майкл Менакер на Техасский университет, Остин. Менакер в конечном итоге переехал в Орегонский университет где Такахаши получил докторскую степень по неврологии. в 1981 г.[1] Такахаши был Сотрудник докторантуры на Национальный институт психического здоровья в течение двух лет под руководством Мартина Заца, прежде чем занять должность преподавателя в Северо-Западный университет в 1983 г. работал на кафедре нейробиологии и физиологии, где проработал 26 лет.[1] Такахаши поступил на факультет в Юго-западный медицинский центр Техасского университета в Далласе в 2008 году в качестве почетного звания кафедры неврологии им. Лойда Б. Сэндса.[2] Такахаши также является членом Научно-консультативного совета Hypnion Inc., компании, занимающейся разработкой новых терапевтических средств для лечения заболеваний центральной нервной системы, влияющих на сон и бодрствование, а также нарушений циркадного ритма.[7] Он также является членом редакционной коллегии журнала Нейрон, Физиологическая геномика и Журнал биологических ритмов.[8]
Вклад в исследования
Исследования SCN - циркадного водителя ритма
В начале 1980-х годов Такахаши и Менакер изучили птицу. шишковидная железа система культуры in vitro чтобы понять циркадные колебания, и они продемонстрировали, что супрахиазматическое ядро (SCN) гипоталамус,[9] который был идентифицирован как центр контроля циркадных ритмов у млекопитающих, играл ту же роль у птиц.[10] Авторы также сотрудничали с ДеКурси и использовали хомяков, чтобы продемонстрировать, что фоторецепторная система, отвечающая за захват циркадных ритмов, отличается от таковой зрительной системы.[11]
В 2010 году Такахаши, Бур и Ю исследовали способность колебаний температуры увлекать биологические осцилляторы. Обнаружение того, что главный циркадный кардиостимулятор, надежный осциллятор, который обычно вовлекается только в циклы освещения / темноты окружающей среды, также был способен реагировать на колебания температуры в изолированном состоянии. in vitro указывает на то, что сброс температуры является фундаментальным свойством всех часов млекопитающих и, вероятно, работает через высококонсервативный механизм во всех клетках млекопитающих. Это также свидетельствует о том, что ритмы температуры тела, контролируемые SCN в теплый млекопитающих, является потенциальным механизмом, с помощью которого главные часы могут синхронизировать циркадные осцилляторы в тканях по всему телу.[12]
Исследования циркадных свойств часовых генов млекопитающих
Исследования Такахаши привели ко многим достижениям в понимании того, как циркадные часы млекопитающих влияют на физиологию и отношения с окружающей средой. В 1993 году Такахаши и Майкл Гринберг изучили механизмы вовлечения супрахиазматических ядер млекопитающих в световые циклы окружающей среды. Они исследовали взаимосвязь между фосфорилированным циклическим аденозинмонофосфатным связывающим элементом элемента ответа (CREB ) и c-fos транскрипция, белок, ранее указанный как компонент пути фотического увлечения.[13] С помощью иммунопреципитация, Takahashi и Greenberg смогли показать, что индуцированное светом фосфорилирование CREB происходит только в течение субъективной ночи.[14] Учитывая, что CREB может регулировать c-fos транскрипция в PC12 клетки феохромоцитомы,[15] Takahashi и Greenberg пришли к выводу, что фосфорилирование CREB в SCN может играть важную роль в фотическом увлечении млекопитающих.[14]
После in vitro исследования системы культивирования шишковидной железы, используемой для понимания циркадных колебаний, ограничения системы культивирования клеток были очевидны, и Такахаши переключил методы, чтобы начать использовать передовая генетика и позиционное клонирование - инструменты, не требующие глубоких знаний о механизме, лежащем в основе, - чтобы понять генетические и молекулярные основы циркадных ритмов.[1][16] Используя мутировавшие линии мышей, Такахаши и его коллеги выделили линии с аномальной длиной периода и обнаружили Часы ген в 1994 году.[17] Они клонировали циркадный ритм млекопитающих. Часы ген в 1997 году.[1][18]
В 2000 году Такахаши сделал то, что он называет одним из самых значительных вкладов в эту область, - клонирование мутанта. тау ген, идентифицированный в 1988 г. Менакером и Мартином Ральфом.[1] С момента открытия в 1988 г. тау Ген был тщательно изучен, однако из-за ограниченных ресурсов генома у хомяков, организма, в котором он был обнаружен, существовала проблема, препятствующая дальнейшим исследованиям. Благодаря использованию генетически направленного анализа репрезентативных различий (GDRDA) фрагменты ДНК, которые различались между мутантными и дикими хомяками. Обладая этой информацией, Такахаши затем использовал позиционное синтеническое клонирование для идентификации синтения с геномом человека. Это показало, что ген тесно связан с геном двойное время (dbt) в Дрозофила, и казеинкиназа 1 эпсилон (CKIe) у людей, оба из которых взаимодействуют и регулируют PER уровни.[19]
Не циркадные фенотипы Часы мутантная мышь
Поскольку определение Часы мутант в 1994 г.,[17] Такахаши продолжил исследования этой мутации и применил их для изучения клинических заболеваний, таких как нерегулярный сон. гомеостаз и ожирение.[20][21]
В 2000 году он и его коллеги из Northwestern признали, что Часы мутантные мыши спали на 1-2 часа меньше за ночь, чем мыши дикого типа.[20] Кроме того, поскольку у этих мышей отсутствует циркадная система, которая регулирует консолидированный сон в определенное время суток, сон в Часы мутанты распространены в течение дня как в циклах свет-темнота, так и в полной темноте.[20] Эта мутация приводит к меньшему REM сон и больше времени, проведенного в более ранних фазах сна.[20]
В 2005 году он сотрудничал с Джозефом Бассом и сообщил о последствиях мутаций в Часы ген на метаболизм и физиологию мышей. В своих экспериментах сравнивали прибавку в весе у Часы мутантных мышей по сравнению с контрольными мышами и показали, что мутантные мыши более склонны набирать вес. Такое открытие побудило их продолжить исследование Часы роль гена в аппетите и энергии. В Часы мутантных мышей, они сообщили о пониженных уровнях орексин, нейропептид, участвующий в регуляции питания. Этот результат является дополнительным свидетельством того, что Часы Ген оказывает сильное влияние на метаболические процессы у мышей.[21]
С тех пор было обнаружено, что сам метаболизм играет роль в регулировании часов.[22] В 2009 году Джозеф Басс в сотрудничестве с группой Такахаши обнаружил, что никотинамидфосфорибозилтрансфераза (NAMPT) опосредованный синтез метаболического кофермента никотинамид аденин динуклеотид (НАД+), которые оба колеблются в зависимости от суточного цикла, могут играть важную роль в регулировании циркадной активности.[22] Измеряя колебания NAMPT и NAD+ уровни в печени как мышей дикого типа, так и мутантных мышей, они определили, что колебания NAMPT регулируют NAD+ который, в свою очередь, регулировал деацетилазу SIRT1.[22]
Продолжение исследований мутагенеза
Используя экраны мутагенеза (прямая генетика), были обнаружены как Часы мутантная мышь[18] и хомяк-мутант тау.[1] Лаборатория Такахаши продолжала использовать этот метод, чтобы открыть для себя роль циркадных часов в зрении, обучении, памяти, стрессе и зависимости, среди других поведенческих свойств.[1][3]
В 2007 году Такахаши и его коллеги из Northwestern провели прямой мутагенез у мышей искали вариации циркадных колебаний и впоследствии идентифицировали мутанта, которого они назвали через некоторое время (Овтм).[23] С помощью позиционное клонирование, генетическое дополнение, и in-situ гибридизация Такахаши и его коллеги обнаружили, что Овтм был точечная мутация что вызвало потерю функции в FBXL3 - ан F-бокс протеин - и выражалась во всем мозге и в SCN. Анализ экспрессии известных генов циркадных часов в Овтм мутантов, они наблюдали заметное снижение PER1 и PER2 уровни белка и мРНК в головном мозге и значительное снижение cry2 Только уровни мРНК.[23] Такахаши и его коллеги предположили, что FBXL3 является целевым сайтом для деградации белка на белке CRY2, что объясняет относительно нормальные уровни белка CRY2. Негативный отзыв другими элементами циркадных часов может привести к примерно 26-часовому периоду автономной работы, наблюдаемому в Овтм мышей.[23]
Известные документы
- Vitaterna, M.H .; King, D.P .; Чанг, AM; Kornhauser, J.M .; Lowrey, P.L .; McDonald, J.D .; Dove, W.F .; Pinto, L.H .; Turek, F.W .; Такахаши, Дж. (1994). «Мутагенез и картирование гена мыши, Clock, необходимого для циркадного поведения». Наука. 264 (5159): 719–725. Bibcode:1994Наука ... 264..719H. Дои:10.1126 / science.8171325. ЧВК 3839659. PMID 8171325.
- Царь, Давид; Чжао, Ялянь; Сангорам, Ашвин; Вильсбахер, Лиза; Танака, Монуру; Антох, Марина; Стивс, Томас; Vitaterna; Корнхаузер; Лоури, Филипп; Турек, Фред; Такахаши, Дж. (1997). "Позиционное клонирование циркадных мышей Часы Ген". Клетка. 89 (4): 641–653. Дои:10.1016 / S0092-8674 (00) 80245-7. ЧВК 3815553. PMID 9160755.
- Гекакис, 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. Дои:10.1126 / science.280.5369.1564. PMID 9616112.
- Ю, Сын Хи; Ямазаки, Шин; Лоури, Филипп; Шимомура, Казухиро; Ко, Кэролайн; Бур, Итан; Сепка, Сандра; Хон, Хи-Гён; и другие. (12 февраля 2004 г.). «PERIOD2 :: LUCIFERASE отчеты о циркадной динамике в реальном времени выявляют устойчивые циркадные колебания в периферических тканях мыши». PNAS. 101 (15): 5339–5346. Bibcode:2004ПНАС..101.5339Y. Дои:10.1073 / pnas.0308709101. ЧВК 397382. PMID 14963227.
- Рэмси К.М., Йошино Дж., Брейс С.С., Абрассарт Д., Кобаяши Й., Марчева Б., Хонг Х.К., Чонг Дж. Л., Бур ЭД, Ли К., Такахаши Дж. С., Имаи С., Басс Дж. (2009). «Цикл обратной связи циркадных часов через NAMPT-опосредованный биосинтез NAD +». Наука. 324 (5927): 651–4. Дои:10.1126 / science.1171641. ЧВК 2738420. PMID 19299583. В этой статье обсуждается циркадный цикл Clock-Bmal, активирующий транскрипцию белков Cry1, 2 и Per, который репрессирует транскрипцию Clock-Bmal, создавая ежедневные циклы транскрипции и активации каналов. В частности, Такахаши изучает уровни NAD + и NAMPT в печени.
- J, бас; JS, Такахаши (3 декабря 2010 г.). «Циркадная интеграция метаболизма и энергетики». Наука. 330 (6009): 1349–1354. Bibcode:2010Sci ... 330.1349B. Дои:10.1126 / science.1195027. ЧВК 3756146. PMID 21127246.
внешняя ссылка
- Юго-западная домашняя страница
- Домашняя страница Северо-Западного университета
- Домашняя страница HHMI
- PNAS Биография Джозефа С. Такахаши
- Серия лекций "Заводные гены"
Рекомендации
- ^ а б c d е ж грамм час я j Марино, Мелисса (13 апреля 2004 г.). "Биография Джозефа С. Такахаши". Труды Национальной академии наук. 101 (15): 5336–5338. Дои:10.1073 / pnas.0401895101. ЧВК 399313. PMID 15067124.
- ^ а б «Факультет нейробиологии - Джозеф Такахаши». UT юго-запад. Получено 2009-04-27.
- ^ а б c "Биография ученого HHMI - Джозеф Такахаши". Медицинский институт Говарда Хьюза. Получено 2009-04-24.
- ^ «Ген, обнаруженный у мышей, регулирующий биологические часы». Чикаго Трибьюн. 29 апреля 1994 г.
- ^ "Найдено в Мыши: Ген ночной совы". Нью-Йорк Таймс. 29 апреля 1994 г.
- ^ Уэйд, Николас (16 мая 1997 г.). «Мышь помогает объяснить, что заставляет нас тикать». Нью-Йорк Таймс.
- ^ «Hypnion, Inc. привлекает 10,4 миллиона долларов для финансирования прямых инвестиций». Hypnion, Inc. Архивировано с оригинал 10 сентября 2011 г.. Получено 14 апреля 2011.
- ^ "Джозеф С. Такахаши, доктор философии" Businessweek. Получено 14 апреля 2011.
- ^ Takahashi, J. S .; Hamm, H .; Менакер, М. (1980). «Циркадные ритмы высвобождения мелатонина из отдельных слитых шишковидных желез цыпленка in vitro». Proc. Natl. Акад. Наука. 77 (4): 2319–2322. Bibcode:1980PNAS ... 77.2319T. Дои:10.1073 / pnas.77.4.2319. ЧВК 348706. PMID 6929552.
- ^ Takahashi, J. S .; Менакер, М. (1982). «Роль супрахиазматических ядер в циркадной системе домашнего воробья, Passer domesticus». Журнал неврологии. 2 (6): 718–726. Дои:10.1523 / JNEUROSCI.02-06-00815.1982. ЧВК 6564352. PMID 7086486.
- ^ Takahashi, J. S .; DeCoursey, P.J .; Бауман, Л .; Менакер, М. (1984). «Спектральная чувствительность новой фоторецептивной системы, обеспечивающей захват циркадных ритмов млекопитающих». Природа. 308 (5955): 186–188. Bibcode:1984Натура.308..186Т. Дои:10.1038 / 308186a0. PMID 6700721.
- ^ Buhr, ED; Yoo, SH; Такахаши, Дж.С. (октябрь 2010 г.). «Температура как универсальный сигнал для восстановления циркадных осцилляторов млекопитающих». Наука. 330 (6002): 379–85. Bibcode:2010Научный ... 330..379B. Дои:10.1126 / science.1195262. ЧВК 3625727. PMID 20947768.
- ^ Kornhauser, J.M .; Nelson, D.E .; Mayo, K.E .; Такахаши, Дж. (1990). «Фотическая и циркадная регуляция экспрессии гена c-fos в супрахиазматическом ядре хомяка». Нейрон. 5 (2): 127–134. Дои:10.1016 / 0896-6273 (90) 90303-В. PMID 2116813.
- ^ а б Джинти, Д.Д .; Kornhauser, J.M .; Thompson, M.A .; Bading, H .; Mayo, K.E .; Takahashi, J.S .; Гринберг, M.E. (1993). «Регулирование фосфорилирования CREB в супрахиазматическом ядре светом и циркадными часами». Наука. 260 (5105): 238–241. Bibcode:1993Наука ... 260..238Г. Дои:10.1126 / science.8097062. PMID 8097062.
- ^ Sheng, M .; Thompson, M.A .; Гринберг, M.E. (1991). «CREB: Ca (2 +) - регулируемый фактор транскрипции, фосфорилированный кальмодулин-зависимыми киназами». Наука. 252 (5011): 1427–1430. Дои:10.1126 / science.1646483. PMID 1646483.
- ^ "Член-редактор PNAS - Джозеф Такахаши". Труды Национальной академии наук. Получено 2009-04-28.
- ^ а б Vitaterna, M.H .; King, D.P .; Чанг, AM; Kornhauser, J.M .; Lowrey, P.L .; McDonald, J.D .; Dove, W.F .; Pinto, L.H .; Turek, F.W .; Такахаши, Дж. (1994). «Мутагенез и картирование гена мыши, Clock, необходимого для циркадного поведения». Наука. 264 (5159): 719–725. Bibcode:1994Наука ... 264..719H. Дои:10.1126 / science.8171325. ЧВК 3839659. PMID 8171325.
- ^ а б Царь, Давид; Чжао, Ялянь; Сангорам, Ашвин; Вильсбахер, Лиза; Танака, Монуру; Антох, Марина; Стивс, Томас; Vitaterna; Корнхаузер; Лоури, Филипп; Турек, Фред; Такахаши, Дж. (1997). "Позиционное клонирование циркадных мышей Часы Ген". Клетка. 89 (4): 641–653. Дои:10.1016 / S0092-8674 (00) 80245-7. ЧВК 3815553. PMID 9160755.
- ^ "Джозеф С. Такахаши, доктор философии" ххми. Архивировано из оригинал 7 октября 2012 г.. Получено 14 апреля 2011.
- ^ а б c d Нейлор, Эрик; Бергманн, Бернард М .; Крауски, Кристин; Zee, Phyllis C .; Такахаши, Джозеф Д .; Витерна, Марта Хотц; Турек, Фред В. (Ноябрь 2000 г.). "Циркадный Часы Мутация изменяет гомеостаз сна у мышей ». Журнал неврологии. 20 (21): 8138–8143. Дои:10.1523 / JNEUROSCI.20-21-08138.2000. PMID 11050136.
- ^ а б Turek, F.W .; Joshu, C .; Kohsaka, A .; Линия; Иванова, Г .; McDearmon, E .; Лапоски, А .; Losee-Olsen, S .; и другие. (2005). «Ожирение и метаболический синдром у циркадных Часы Мыши-мутанты ". Наука. 308 (5724): 1043–1045. Bibcode:2005Наука ... 308.1043Т. Дои:10.1126 / science.1108750. ЧВК 3764501. PMID 15845877.
- ^ а б c Рэмси, Кэтрин Мойнихан; Дзюн Ёшино; Синтия С. Брейс; Дана Абрассарт; Юмико Кобаяши; Билиана Марчева; Хи-Гён Хонг; Джейсон Л. Чонг; Итан Д. Бур; Чугон Ли; Джозеф С. Такахаши; Син-ичиро Имаи; Джозеф Басс (май 2009 г.). «Цикл обратной связи циркадных часов посредством NAMPT-опосредованного NAD + биосинтеза». Наука. 324 (5927): 651–654. Дои:10.1126 / science.1171641. ЧВК 2738420. PMID 19299583.
- ^ а б c Сепка, С .; Ю, 2 .; Park, J .; Песня, W .; Кумар, В .; Hu, Y .; Lee, C .; Такахаши, Дж. (2007). "Циркадный мутант" Через некоторое время Выявление регуляции F-box белка FBXL3 Криптохром и Период Экспрессия гена ". Клетка. 129 (5): 1011–1023. Дои:10.1016 / j.cell.2007.04.030. ЧВК 3762874. PMID 17462724.