Элизабет Мэйвуд
английский хронобиолог
Элизабет Мэйвуд
Рожденный
Лидс, Англия
Альма-матерУниверситет Брэдфорда
НаградыПремия по правилу Ашоффа
Научная карьера
ПоляХронобиология: циркадные функции SCN

Элизабет Мэйвуд — английский исследователь, изучающий циркадные ритмы и сон у мышей. Ее исследования сосредоточены на супрахиазматическом ядре (SCN), небольшой области мозга, которая контролирует циркадные ритмы.

Биография

Элизабет Сьюзан Мэйвуд родилась в Лидсе, Англия. Она получила степень по фармакологии, прежде чем продолжить обучение и получить докторскую степень по биохимической эндокринологии в Лондоне. Получив докторскую степень, в 1988 году она присоединилась к группе Майкла Хастингса в качестве постдокторанта на кафедре анатомии Кембриджского университета (теперь часть кафедры физиологии, развития и нейронауки (PDN)) [1] для изучения сезонной биологии сирийских хомяков . В 2001 году она переехала с Хастингсом в Лабораторию молекулярной биологии MRC [2] в Кембридже, где он создал новую исследовательскую группу для изучения молекулярной нейробиологии циркадных ритмов. [3] С тех пор она переместила фокус своего исследования на циркадные ритмы и сон.

Вклад в исследования

Ранние исследования в области хронобиологии, использующие эксперименты с повреждениями , предположили, что супрахиазматическое ядро ​​(SCN) служит главными циркадными часами мозга млекопитающих и вовлекается через ретинальные входы. В последнее время исследования SCN были сосредоточены на функции отдельных нейропептидов и их сложных взаимодействиях в рамках схемы SCN. [4] Исследования роли вазоактивного кишечного полипептида ( VIP ), гастрин-высвобождающего пептида ( GRP ), аргинин-вазопрессина ( AVP ) и ГАМК начали рисовать картину иерархии нейропептидов в поддержании циркадной согласованности в SCN.

Исследования Мэйвуда изучают сложные взаимодействия различных нейропептидов и роль событий на мембране в петлях обратной связи в SCN. Кроме того, исследования Мэйвуда также стремятся понять, как различные части SCN координируют ритмы, и более широко понять взаимодействие SCN со сном. [5]

Исследования CRY1/CRY2 в супрахиазматическом ядре

В одном эксперименте Мэйвуд и ее коллеги из групп Хастингса и Чина в LMB стремились контролировать белки Cry1 и Cry2, отвечающие за правильное функционирование транскрипционно-трансляционных петель отрицательной обратной связи ( TTFL ). [2] [6] Для этого исследователи использовали ортогональную аминоацил-тРНК-синтетазу/тРНК, доставленную в SCN вектором аденоассоциированного вируса (AAV). Белок Cry1, несущий вектор AAV, содержал неканонические аминокислоты (ncAA) и эктопический янтарный стоп-кодон, что приводило к мутации сайленсинга. Когда аритмичные срезы SCN, лишенные функционального Cry1, помещали на питательные среды, содержащие ncAA, TTFL немедленно генетически активировались, а сила активации зависела от дозы ncAA в питательной среде. Когда среда ncAA была удалена, активация TTFL исчезала. На основании этих результатов Мэйвуд и ее коллеги смогли продемонстрировать, что в SCN Cry1 необходим для циркадного функционирования. Однако было обнаружено, что ритмичность контролируется инициацией функционирования TTFL. В конечном счете, результаты исследования позволили исследователям сделать вывод о том, что контур, клетка и механизмы животных, необходимые для циркадного функционирования, не зависят от развития присутствия белков Cry. [6]

Исследования VPAC2 в супрахиазматическом ядре

В другом исследовании Мэйвуд и ее коллеги использовали гены-репортеры люциферазы и GFP и визуализацию в реальном времени клеточной циркадной экспрессии генов в культурах срезов SCN мышей для изучения роли VIPergic сигнализации. В ходе этого исследования Мэйвуд и ее коллеги из Лаборатории молекулярной биологии вместе с Тони Хармаром в Эдинбургском университете [7] продемонстрировали, что ген Vipr2 , который кодирует рецептор VPAC2 для вазоактивного кишечного полипептида (VIP), необходим как для поддержания молекулярного хронометража внутри отдельных нейронов супрахиазматического ядра, так и между различными нейронами SCN.

Кроме того, Мэйвуд и коллеги продемонстрировали, что гастрин-высвобождающий пептид (GRP), другой нейропептид SCN, может действовать как усилитель и помогать в синхронизации молекулярного хронометража при отсутствии VIPergic сигналов. Однако этот эффект ограничен и недостаточен для поддержания скоординированных молекулярных циклов в течение более длительных периодов времени.

Исследования Мэйвуда в этой области предоставили ключевые идеи о часовом механизме SCN и о том, как события на мембране помогают управлять внутриклеточными петлями обратной связи. Эти результаты также указывают на то, что SCN обладает отличительным свойством спонтанной синхронизации межнейронного молекулярного хронометража посредством использования нейропептидергической сигнализации. [8]

Исследования взаимодействия супрахиазматического ядра и сна

Мэйвуд и его коллеги также изучают взаимодействие между супрахиазматическим ядром (СХЯ) и локальными часами мозга, расположенными за пределами СХЯ, что вносит вклад в понимание циркадного компонента в двухпроцессной модели регуляции сна.

Для изучения эффектов взаимодействия между SCN и локальными часами в мозге Мэйвуд сравнил различные параметры сна у трех разных групп мышей: 1) мышей дикого типа (WT) с 24-часовыми циркадными периодами, 2) мышей-мутантов CK1ε Tau с 20-часовыми циркадными периодами и 3) мышей-химеров CK1ε с клетками, экспрессирующими рецептор дофамина 1a ( Drd1a ) в SCN, демонстрирующими 24-часовые циркадные периоды, и локальными часами вне SCN, демонстрирующими 20-часовые периоды. Разница в периоде между SCN и локальными часами привела к временному смещению у химерных мышей.

Результаты этого исследования показали, что временное несоответствие между SCN и локальными часами нарушило архитектуру сна и общее качество сна у химерных мышей. Химерные мыши видели меньше сна NREM , чем их временно согласованные аналоги, снизили способность к восстановлению сна и увеличили количество фрагментации сна. Все это было признано результатом внутренней десинхронизации между SCN и локальными часами. Кроме того, влияние циркадного несоответствия на архитектуру сна повлияло на когнитивные способности мышей, где химерные мыши хуже справлялись с задачами на память, зависящими от сна, чем их аналоги. Эти результаты демонстрируют важность временной согласованности между всеми часами в мозге для поддержания эффективной циркадной регуляции сна. [9]

Хотя конкретные вклады локальных часов в мозге остаются неизвестными, исследование Мэйвуда пролило свет на важность часов вне SCN. Эти ткани играют важную роль в циркадной регуляции сна, а координация между этими часами и SCN может определять общее качество сна.

Награды

В 2011 году Мэйвуд был отмечен премией «Правило Ашоффа» [10].

Ссылки

  1. ^ "Кафедра физиологии, развития и нейронауки". www.pdn.cam.ac.uk . Получено 2021-05-05 .
  2. ^ ab "Лаборатория молекулярной биологии MRC". Лаборатория молекулярной биологии MRC . Получено 2021-05-05 .
  3. ^ "Майкл Гастингс". Лаборатория молекулярной биологии MRC . Получено 2021-05-05 .
  4. ^ Ananthasubramaniam, Bharath; Herzog, Erik D.; Herzel, Hanspeter (2014-04-17). «Время связи нейропептидов определяет синхронность и подтягивание в циркадных часах млекопитающих». PLOS Computational Biology . 10 (4): e1003565. Bibcode : 2014PLSCB..10E3565A. doi : 10.1371/journal.pcbi.1003565 . ISSN  1553-7358. PMC 3990482. PMID 24743470  . 
  5. ^ Паттон, Эндрю; Хастингс, Майкл (2018-08-06). "Супрахиазматическое ядро" (PDF) . Current Biology . 28 (15): R816 – R822 . doi : 10.1016/j.cub.2018.06.052 . PMID  30086310 . Получено 2021-04-22 .
  6. ^ ab Maywood, Elizabeth S.; Elliott, Thomas S.; Patton, Andrew P.; Krogager, Toke P.; Chesham, Johanna E.; Ernst, Russell J.; Beránek, Václav; Brancaccio, Marco; Chin, Jason W.; Hastings, Michael H. (2018-12-26). "Трансляционное переключение экспрессии белка Cry1 обеспечивает обратимый контроль циркадного поведения у аритмичных мышей с дефицитом Cry". Труды Национальной академии наук . 115 (52): E12388 – E12397 . Bibcode : 2018PNAS..11512388M. doi : 10.1073/pnas.1811438115 . ISSN  0027-8424. PMC 6310849. PMID  30487216 .  
  7. ^ "Профессор Тони Хармар 1951- 2014". Эдинбургский университет . Получено 2021-05-05 .
  8. ^ Maywood, Elizabeth S. (2020). «Синхронизация и поддержание циркадного ритма в часовом механизме млекопитающих». European Journal of Neuroscience . 51 (1): 229– 240. doi :10.1111/ejn.14279. ISSN  1460-9568. PMID  30462867. S2CID  53717049.
  9. ^ Maywood, Elizabeth Susan; Chesham, Johanna Elizabeth; Winsky-Sommerer, Raphaelle; Smyllie, Nicola Jane; Hastings, Michael Harvey (2021). «Циркадные химерные мыши обнаруживают взаимодействие между супрахиазматическим ядром и локальными мозговыми часами в контроле сна и памяти». Frontiers in Neuroscience . 15 : 639281. doi : 10.3389/fnins.2021.639281 . ISSN  1662-453X. PMC 7935531. PMID  33679317 . 
  10. ^ "Лауреаты правила Ашоффа". www.clocktool.org . Архивировано из оригинала 2020-08-09 . Получено 2021-04-22 .
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Elizabeth_Maywood&oldid=1256414778"