Хитоши Окамура - Hitoshi Okamura

Хитоши Окамура
Родившийся (1952-12-02) 2 декабря 1952 г. (68 лет)
НациональностьЯпонский
Научная карьера
ПоляХронобиология, Физиология
Интернет сайтOkamura Lab

Хитоши Окамура (родился 2 декабря 1952 г.)[1] японский ученый, специализирующийся на хронобиология. В настоящее время он является профессором системной биологии в Киотский университет Высшая школа фармацевтических наук и директор по исследованиям Японского научно-технологического института CREST. Исследовательская группа Окамуры клонировала гены Period млекопитающих, визуализировала колебания часов на уровне отдельных клеток в центральных часах SCN и предложила нейронный путь сигнала времени к надпочечник. Он получил Почетная медаль с фиолетовой лентой в 2007 году за исследования и был награжден Правитель Ашоффа за его работу над циркадные ритмы у грызунов.[2] Его лаборатория недавно обнаружила эффекты м6А Метилирование мРНК на циркадных часах, нейронные коммуникации в расстройство суточного биоритма в связи с дальним перелетом, и роль нерегулируемых часов в индуцированных солью гипертония.[3]

Образование

Хитоши Окамура получил степень бакалавра, доктора медицины и доктора наук в Медицинский университет префектуры Киото. После обучения в качестве педиатр в Детском медицинском центре Национальной больницы Окаяма (1979-1981) он работал нейроанатомия в Медицинском университете префектуры Киото (1981–1995). Затем он был профессором наук о мозге в Медицинской школе Университета Кобе с 1995 по 2008 год.[4] С 2007 года он работал профессором системной биологии в Киотский университет Высшая школа фармацевтических наук.[5] С 2014 года он работал директором по исследованиям Японского научно-технологического института CREST. Его работа была сосредоточена на понимании млекопитающих. циркадные ритмы.

Награды и отличия

Научный вклад

Исследование супрахиазматического ядра

Окамура начал свое исследование циркадных ритмов в 1982 году с работы с пептидами в супрахиазматическое ядро (SCN) с использованием техники гистохимия в лаборатории Ясухико Ибата в Медицинский университет префектуры Киото. Он установил количественную гистохимию супрахиазматическое ядро (SCN) в 1980-х годах, и вместе с Шин-Ити Иноуэ основал in vitro нарезать культуры SCN в начале 1990-х гг.[6]

Открытие генов периода млекопитающих

В 1997 г. Хадзимэ Тей, Ёсиюки Сакаки, а Хитоши Окамура открыл ген периода млекопитающих PER1 у мышей и людей. Они также обнаружили PER2, PER3, и гомолог млекопитающих Дрозофила ген вневременной.[7] Они обнаружили, что Per1 индуцируется светом и может сдвигать циркадные часы по фазе за счет света.[8] Окамура работал с Джей Данлэп, хронобиолог, специализирующийся на циркадных ритмах в Нейроспора, чтобы показать, что часы млекопитающих похожи на нейроспора часы в их использовании индукции для сдвига фазы. Это в отличие от дрозофила часы, фазовый сдвиг через деградация белка а не индукция.[9]

Регуляция уровня белка млекопитающих Per

Команда Окамуры обнаружила, что белки PER млекопитающих, образующиеся в цитоплазме, перемещаются в ядро ​​клетки и образуют сложный состоит из CRY1, CRY2, PER1, PER2, PER3, и ТИМ.[10] Этот отрицательный комплекс подавляет транскрипция из мРНК активирован ЧАСЫ и BMAL1.[11] Окамура также провел исследование деградации mPER1 и mPER2. Они обнаружили, что PER и CRY образуют димер что ингибирует деградацию PER и что ингибирование деградации PER подавляет транскрипцию Per1 и Per2.[10] Этот петля отрицательной обратной связи кажется, можно найти во всех часах.[12]

Базовая тактовая петля часовых генов универсальна среди клеток млекопитающих.

Окамура заинтересовался возможными различиями генов автономных ритмических часов в фибробласт клеточные линии и те, что в SCN. Его команда обнаружила, что у мышей оба типа клеток показывают временную экспрессию профилей всех известных генов часов,[13] фазы различных мРНК ритмы, задержка между максимальными уровнями мРНК и появлением ядерных белков PER1 и PER2, неспособность продуцировать циркадные ритмы колебания при отсутствии функциональных генов Cry и контроле длины периода белками CRY.

Полная потеря колебаний у мышей с двойным нокаутом mCry1 / mCry2

Окамура сотрудничал с Gijsbertus T.J. van der Horst и обнаружил, что как периферические, так и центральные часы останавливаются у мышей с дефицитом Cry.[11] Окамура также сотрудничал с Шин-Ичи Иноуэ, чтобы обнаружить, что циркадная ритмичность поведения была восстановлена, когда SCN от мышей дикого типа трансплантировали мышам с дефицитом Cry. Это говорит о том, что супрахиазматическое ядро ​​(SCN) синхронизирует и генерирует поведенческие ритмы.[14]

Восстановление циркадных ритмов с помощью пер

Окамура сотрудничал с Амита Сегал чтобы определить, есть ли mPer1 и mPer2 гены были способны генерировать циркадные колебания.[5] Они трансплантировали гены Per1 и Per2 от мышей аритмичным мышам.0 мутанты Drosophila и обнаружили, что трансплантация восстанавливает циркадные ритмы.[15]

SCN как центральные часы

Команда Окамуры также проанализировала SCN на клеточном уровне. Им удалось отслеживать ритмическую транскрипцию генов на уровне отдельной клетки в режиме реального времени. Эта работа была достигнута путем комбинирования методики культивирования срезов SCN, трансгенный мыши, несущие люцифераза ген, управляемый промотором Per1 (Per1-luc), и криогенной камерой CCD высокого разрешения. Они продемонстрировали, что стабильный ансамблевой ритм SCN оркестрован внутри набора клеточных часов, которые имеют дифференциальную фазу и находятся в определенном топографическом порядке в SCN. Тетродотоксин, который блокирует потенциалы действия, не только десинхронизирует популяцию клеток, но также подавляет уровень экспрессии генов часов, демонстрируя, что нейронные сети играют доминирующую роль в колебаниях ритмов в SCN. Использование тех же мышей Per-luc с оптоволокно вставленный в мозг, команде Окамуры удалось в реальном времени отслеживать ритмическую экспрессию гена часов у свободно перемещающихся мышей, продемонстрировав, что ген Per активируется днем ​​и отдыхает в ночное время в SCN. Окамура обнаружил, что мигает NMDA, который аналогичен световым стимулам, мгновенно изменял фазу колебаний тактовых импульсов ядра SCN.[16] Это доказало, что существует ритмичная транскрипция генов на уровне отдельной клетки. SCN регулирует периферийные часы, регулируя мелатонин в Симпатическая нервная система.[17] Команда Окамуры также продемонстрировала, что свет может активировать гены и кортикостерон секреция в надпочечник через SCN-симпатические нервные пути. Таким образом, симпатический нерв передает сигнал времени основных центральных часов (SCN) периферическим органам, а надпочечник это ключ орган в преобразовании циркадный сигналы от нервных сигналов к эндокринный сигналы.[14]

Сотовые часы и сотовый цикл

Команда Окамуры также изучила взаимосвязь между циркадными часами и клеточным циклом. Они выполнили Массивы ДНК и Северные пятна чтобы охарактеризовать молекулярные различия в переходе в М-фазу, и обнаружили, что циклин B1 и cdc2 положительно коррелировали. Они также обнаружили, что wee1, ген киназы, которая ингибирует митоз путем инактивации CDC2 / циклин B, отрицательно коррелировал с M-фазой.[18] Их исследования показали, что пролиферация гепатоцитов мышей находится под циркадным контролем.[19]

Текущие исследования

В последние годы Окамура и его команда расширили свою работу молекулярных часов на посттранскрипционный, межклеточный и системный уровни.[20] Они нашли мРНК метилирование изменяет скорость циркадных ритмов [21] и гетерогенность передачи сигналов G-белка необходима для сохранения времени в SCN.[22] Более того, они обнаружили, что нерегулируемые часы вызывают чувствительность к соли. гипертония через неуместную секрецию альдостерон.[23] Другое открытие заключалось в том, что часовая регуляция белка щелевого соединения в мочевом пузыре была причиной аномального мочеиспускание.[24] Совсем недавно они обнаружили, что вазопрессин передача сигналов в SCN имеет решающее значение для расстройство суточного биоритма в связи с дальним перелетом.[25][26]

Теперь Окамура продолжает исследования биологических часов, увлеченный интеграционными характеристиками «времени» в вертикальном расположении, обеспечивая мост между отдельными генами и живым организмом в целом.

Исчерпывающий график [1][5]

ИмяГод
Родившийся1952
Становится профессором кафедры анатомии II / лаборатории Университета Кобе.1995
Открытие млекопитающих Per1, Per2, Per3, Timeless1997, 1998
Обнаружено, что mPer индуцируется светом.1998
Открытие того, что белки часов образуют комплексы и предотвращают деградацию2000, 2002, 2005
Работа над фибробластами и универсальность основной петли часов среди клеток млекопитающих2001
Потеря колебаний у мышей с дефицитом Cry2001
Трансплантация SCN восстановила циркадные ритмы2003
Основные часы регулируют клеточный цикл2003
Свет активирует надпочечники через SCN-симпатические нервы.2005
Получил Почетную медаль с фиолетовой лентой.2007
Стал профессором системной биологии в Университете Киото / фармацевтических наук.2007
Получил Правитель Ашоффа2009
Роль нерегулируемых часов при гипертонии, чувствительной к соли2010
Циркадный G-белок, передающий сигнал RGS16 в SCN2011
Метилирование мРНК в регуляции продолжительности циркадного периода2013
Вазопрессин очень важен при смене часовых поясов2013
Стал директором по исследованиям Японского технологического института CREST.2014

Рекомендации

  1. ^ а б "База данных о деятельности Киотского университета по образованию и исследованиям".
  2. ^ «Призеры линейки Ашоффа». EBRS. Архивировано из оригинал на 2016-10-21. Получено 2015-04-09.
  3. ^ Фустин, Жан-Майкл; Дои, Масао; Ямагути, Ёсиака; Нисимура, Шиничи; Йошиа, Минору; Исагава, Такаяки; Мориока, Масаки; Каека, Хидеаки; Манабэ, Ичиро; Окамура, Хитоши (7 ноября 2013 г.). "РНК-зависимая от метилирования обработка РНК контролирует скорость циркадных часов". Клетка. 155 (4): 793–806. Дои:10.1016 / j.cell.2013.10.026. PMID  24209618.
  4. ^ "Проф Хитоши Окамура". ISH 2012.
  5. ^ а б c «Лаборатория Окамура». Аспирантура фармацевтических наук Киотского университета, факультет системной биологии.
  6. ^ Танака, Масани; Ичитани, Юкио; Хитоши, Окамура; Танака, Йошифуми; Ибата, Ясухико (14 декабря 1992 г.). «Прямая проекция сетчатки на нейронные элементы VIP в SCN крысы». Бюллетень исследований мозга. 31 (6): 637–640. Дои:10.1016 / 0361-9230 (93) 90134-в..
  7. ^ Репперт, Стивен М; Уивер, Дэвид Р. (2001). «Молекулярный анализ циркадных ритмов млекопитающих». Ежегодный обзор физиологии. 63 (1): 647–676. Дои:10.1146 / annurev.physiol.63.1.647. ISSN  0066-4278. PMID  11181971.
  8. ^ Альбрехт, Урс; Чжэн, Биньхай; Ларкин, Дэвид; Сунь, Чжун; Ли, Ченг (апрель 2001 г.). «mPer1 и mPer2 необходимы для нормального сброса циркадных часов». Журнал биологических ритмов. 16 (2): 100–104. Дои:10.1177/074873001129001791. PMID  11302552.
  9. ^ Лю, И (июнь 2003 г.). «Молекулярные механизмы вовлечения в циркадные часы Neurospora». Журнал биологических ритмов. 18 (3): 195–205. Дои:10.1177/0748730403018003002. PMID  12828277.
  10. ^ а б Прейтнер, Николас; Дамиола, Франческа; Лопес-Молина, Луис; Заканы, Йосеф; Дубуль, Дени; Альбрехт, Урс; Шиблер, Ули (26 июля 2002 г.). «Орфанный ядерный рецептор REV-ERBα контролирует циркадную транскрипцию в положительной части циркадного осциллятора млекопитающих». Клетка. 110 (2): 251–260. Дои:10.1016 / S0092-8674 (02) 00825-5. PMID  12150932.
  11. ^ а б Репперт, Стивен М .; Уивер, Дэвид Р. (2002). «Координация суточного ритма у млекопитающих». Природа. 418 (6901): 935–941. Дои:10.1038 / природа00965. ISSN  0028-0836. PMID  12198538.
  12. ^ Бальсалобре, Аурелио (24 января 2014 г.). «Часовые гены в периферических тканях млекопитающих». Исследования клеток и тканей. 309 (1): 193–199. Дои:10.1007 / s00441-002-0585-0. PMID  12111549.
  13. ^ Гастингс, Майкл; Редди, Ахилеш; Мэйвуд, Элизабет (август 2003 г.). «Заводная паутина: циркадные ритмы мозга и периферии, здоровья и болезней». Обзоры природы Неврология. 4 (8): 649–661. Дои:10.1038 / номер 1177. PMID  12894240.
  14. ^ а б Дибнер, Чарна; Шиблер, Ули; Альбрехт, Урс (2010). «Циркадная система хронометража млекопитающих: организация и координация центральных и периферийных часов» (PDF). Ежегодный обзор физиологии. 72 (1): 517–549. Дои:10.1146 / annurev-physicol-021909-135821. ISSN  0066-4278. PMID  20148687.
  15. ^ Хендрикс, Джоан С. (2003). «Приглашенный обзор: спящие мухи не лгут: использование Drosophila melanogaster для изучения сна и циркадных ритмов». Журнал прикладной физиологии. 94 (4): 1660–1672. Дои:10.1152 / japplphysiol.00904.2002. ISSN  8750-7587. PMID  12626480.
  16. ^ Колвелл, Кристофер (20 декабря 2001 г.). «NMDA-вызванные переходные процессы и токи кальция в супрахиазматическом ядре: управление циркадной системой». Европейский журнал нейробиологии. 13 (7): 1420–1428. Дои:10.1046 / j.0953-816x.2001.01517.x. ЧВК  2577309. PMID  11298803.
  17. ^ Бартнесс, Тимоти; Димас, Григорий; Песня, К. Кей (2002). «Сезонные изменения ожирения: роль фотопериода, мелатонина и других гормонов, а также симпатической нервной системы». Экспериментальная биология и медицина. 227 (6): 363–376. Дои:10.1177/153537020222700601.
  18. ^ Митра, Джаяшри; Шульц, Ричард (1 сентября 1996 г.). «Регулирование приобретения мейотической компетентности у мышей: изменения в субклеточной локализации cdc2, циклина B1, cdc25C и wee1, а также в концентрации этих белков и их транскриптов». Журнал клеточной науки. 109 (9): 2407–2415.
  19. ^ Фаусто, Нельсон; Кэмпбелл, Джин С .; Риле, Кимберли Дж. (2006). «Регенерация печени». Гепатология. 43 (S1): S45 – S53. Дои:10.1002 / hep.20969. ISSN  0270-9139. PMID  16447274.
  20. ^ «Раку-Ю» (PDF). Информационный бюллетень Киотского университета (Осень 2014 г.). 2014 г.. Получено 2015-04-23.
  21. ^ Фустин, Жан-Майкл; Дои, Масао; Ямагути, Ёсиака; Нисимура, Шиничи; Йошиа, Минору; Исагава, Такаяки; Мориока, Масаки; Каека, Хидеаки; Манабэ, Ичиро; Окамура, Хитоши (7 ноября 2013 г.). «РНК-зависимая от метилирования обработка РНК контролирует скорость циркадных часов». Клетка. 155 (4): 793–806. Дои:10.1016 / j.cell.2013.10.026. PMID  24209618.
  22. ^ Дои, Масао; Исида, Ацуши; Мияке, Акико; Сато, Михо; Komatsu, Rie; Ямазаки, Фумиёси; Кимура, Икуо; Цучия, Сокен; Кори, Хироши; Со, Казуюки; Ямагути, Ёсиаки; Мацуо, Масахиро; Фустин, Жан-Мишель; Танака, Рина; Санто, Ясуко; Ямада, Хироюки; Такахаши, Юкари; Араки, Мичихиро; Накао, Кадзуки; Айзава, Шиничи; Кобаяси, Масаки; Обриетан, Карл; Цудзимото, Гозо; Окамура, Хитоши (2011). «Циркадная регуляция передачи сигналов внутриклеточного G-белка опосредует межклеточную синхронность и ритмичность в супрахиазматическом ядре». Nature Communications. 2: 327. Дои:10.1038 / ncomms1316. ISSN  2041-1723. ЧВК  3112533. PMID  21610730.
  23. ^ Николаева, С .; Pradervand, S .; Centeno, G .; Завадова, В .; Tokonami, N .; Maillard, M .; Bonny, O .; Фирсов Д. (2012). «Циркадные часы влияют на обработку натрия почками». Журнал Американского общества нефрологов. 23 (6): 1019–1026. Дои:10.1681 / ASN.2011080842. ISSN  1046-6673. ЧВК  3358761. PMID  22440902.
  24. ^ Тимотео, М. Александрина; Карнейро, Инес; Сильва, Изабель; Норонья-Матос, Хосе Бернардо; Феррейринья, Фатима; Сильва-Рамос, Мигель; Коррейя-де-Са, Паулу (2014). «АТФ, высвобождаемый через полуканалы паннексина-1, опосредует повышенную активность мочевого пузыря, запускаемую уротелиальными рецепторами P2Y6». Биохимическая фармакология. 87 (2): 371–379. Дои:10.1016 / j.bcp.2013.11.007. ISSN  0006-2952. PMID  24269631.
  25. ^ Спорнс, Олаф; Анантхасубраманиам, Бхарат; Herzog, Erik D .; Герцель, Ханспетер (2014). «Время связывания нейропептидов определяет синхронность и вовлечение в циркадные часы млекопитающих». PLoS вычислительная биология. 10 (4): e1003565. Дои:10.1371 / journal.pcbi.1003565. ISSN  1553-7358. ЧВК  3990482. PMID  24743470.
  26. ^ Ямагути, Ёсиаки; Сузуки, Тору; Мизоро, Ясутака; Кори, Хироши (октябрь 2013 г.). «Мыши с генетическим дефицитом рецепторов вазопрессина V1a и V1b устойчивы к смене часовых поясов». Наука. 342 (6154): 85–90. Дои:10.1126 / science.1238599. PMID  24092737.