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William Schäfer

William Ronald Schafer FRS (nacido el 29 de agosto de 1964) es un neurocientífico y genetista que ha realizado importantes contribuciones a la comprensión de las bases moleculares y neuronales del comportamiento. Su trabajo, principalmente en el nematodo C. elegans , ha utilizado un enfoque interdisciplinario para investigar cómo pequeños grupos de neuronas generan comportamiento, y ha sido pionero en enfoques metodológicos, incluida la neuroimagen optogenética y el fenotipado conductual automatizado, que han tenido una gran influencia en la neurociencia en general. campo. Ha realizado importantes descubrimientos sobre las propiedades funcionales de los receptores ionotrópicos en la transducción sensorial y sobre el papel de las uniones comunicantes y la modulación extrasináptica en los microcircuitos neuronales. Más recientemente, ha aplicado ideas teóricas de la ciencia de redes y la teoría del control para investigar la estructura y función de conectomas neuronales simples, con el objetivo de comprender los principios computacionales conservados en cerebros más grandes. Es miembro de EMBO , Investigador de Bienvenida y Fellow de la Academia de Ciencias Médicas .

Carrera

Schafer se formó como genetista y bioquímico en la Universidad de California, Berkeley , bajo la supervisión de Jasper Rine . Durante su investigación de doctorado, descubrió que las proteínas CAAX-box en la levadura, incluido Ras, están preniladas y demostró que esta modificación es esencial para la actividad biológica y la focalización en la membrana. [1]

Como postdoctorado en el laboratorio de Cynthia Kenyon , descubrió que la dopamina inhibe la locomoción en C. elegans e identificó el primer mutante del canal de calcio neuronal en una prueba de detección de gusanos con sensibilidad anormal a la dopamina. [2] En 1995 se convirtió en profesor asistente en la Universidad de California, San Diego .

Tras un año sabático en 2004-2005, en 2006 trasladó su grupo de investigación al Laboratorio de Biología Molecular de Cambridge, Reino Unido. En 2020 fue elegido miembro de la Royal Society [3]

En 2019 fue nombrado profesor titular, a tiempo parcial, en el Departamento de Biología de la Katholieke Universiteit Leuven .

Investigación

Indicadores de calcio codificados genéticamente: Los primeros indicadores de calcio codificados genéticamente se desarrollaron en 1997, pero inicialmente resultaron difíciles de usar en animales transgénicos. En 2000, Schafer y su alumno Rex Kerr demostraron que el cameleon amarillo 2 de GECI podía usarse para registrar la actividad en músculos y neuronas individuales de gusanos transgénicos. [4] Este fue el primer uso de un sensor optogenético para registrar la dinámica de la actividad neuronal en un animal. Utilizando esta técnica, Schafer y su grupo han caracterizado las propiedades de muchas neuronas identificadas en el gusano, incluidos subtipos de neuronas mecanosensoriales, quimiosensoriales y nociceptivas, [5] [6] [7] y han demostrado que moléculas como las TMC y los canales TRP desempeñan funciones sensoriales conservadas en estas neuronas. [8] [9] [10]

Fenotipado automatizado: el grupo de Schafer también fue pionero en el uso de imágenes automatizadas y visión artificial para el fenotipado del comportamiento. Primero utilizaron un microscopio de seguimiento automatizado para registrar el comportamiento de C. elegans durante muchas horas y medir el momento de la puesta de huevos; Estos experimentos demostraron que los gusanos fluctúan entre estados de comportamiento controlados por la serotonina. [11] Posteriormente se utilizaron rastreadores de gusanos más sofisticados para generar datos fenotípicos de alto contenido para otros comportamientos como la locomoción; [12] [13] [14] este enfoque ha demostrado ser muy útil para medir y clasificar con precisión los efectos de los genes en el sistema nervioso.

Ciencia de redes: Schafer también ha trabajado con científicos de redes para investigar la estructura del conectoma neural de C. elegans . En particular, reconoció que la señalización neuromoduladora, al ser en gran medida extrasináptica, forma un conectoma inalámbrico paralelo cuyas características topológicas y modos de interacción con el conectoma cableado podrían analizarse como una red múltiplex. [15] Junto con el grupo de Laszlo Barabasi, su grupo también llevó a cabo la primera prueba de la idea de que la teoría del control puede usarse para predecir la función neuronal basándose en la topología de un conectoma neuronal complejo [16]

Referencias

  1. ^ Schafer WR, Kim R, Sterne R, Thorner J, Kim SH, Rine J (julio de 1989). "Supresión genética y farmacológica de mutaciones oncogénicas en genes ras de levaduras y humanos". Ciencia . 245 (4916): 379–85. Código Bib : 1989 Ciencia... 245.. 379S. doi : 10.1126/ciencia.2569235. PMID  2569235.
  2. ^ Schafer WR, Kenyon CJ (mayo de 1995). "Un homólogo del canal de calcio necesario para la adaptación a la dopamina y la serotonina en Caenorhabditis elegans". Naturaleza . 375 (6526): 73–8. Código Bib :1995Natur.375...73S. doi :10.1038/375073a0. PMID  7723846. S2CID  4327412.
  3. ^ "William Schafer". Sociedad de la realeza . Consultado el 20 de septiembre de 2020 .
  4. ^ Kerr R, Lev-Ram V, Baird G, Vincent P, Tsien RY, Schafer WR (junio de 2000). "Imágenes ópticas de transitorios de calcio en neuronas y músculo faríngeo de C. elegans". Neurona . 26 (3): 583–94. doi : 10.1016/S0896-6273(00)81196-4 . PMID  10896155. S2CID  311998.
  5. ^ Hilliard MA, Apicella AJ, Kerr R, Suzuki H, Bazzicalupo P, Schafer WR (enero de 2005). "Imágenes in vivo de neuronas ASH de C. elegans: respuesta celular y adaptación a repelentes químicos". La Revista EMBO . 24 (1): 63–72. doi :10.1038/sj.emboj.7600493. PMC 544906 . PMID  15577941. 
  6. ^ Suzuki H, Thiele TR, Faumont S, Ezcurra M, Lockery SR, Schafer WR (julio de 2008). "Asimetría funcional en las neuronas gustativas de Caenorhabditis elegans y su papel computacional en la quimiotaxis". Naturaleza . 454 (7200): 114–7. Código Bib :2008Natur.454..114S. doi : 10.1038/naturaleza06927. PMC 2984562 . PMID  18596810. 
  7. ^ Suzuki H, Kerr R, Bianchi L, Frøkjaer-Jensen C, Slone D, Xue J, Gerstbrein B, Driscoll M, Schafer WR (septiembre de 2003). "Las imágenes in vivo de neuronas mecanosensoriales de C. elegans demuestran un papel específico del canal MEC-4 en el proceso de sensación de tacto suave". Neurona . 39 (6): 1005–17. doi : 10.1016/j.neuron.2003.08.015 . PMID  12971899. S2CID  11990506.
  8. ^ Kindt KS, Viswanath V, Macpherson L, Quast K, Hu H, Patapoutian A, Schafer WR (mayo de 2007). "Caenorhabditis elegans TRPA-1 funciona en mecanosensación". Neurociencia de la Naturaleza . 10 (5): 568–77. doi :10.1038/nn1886. PMID  17450139. S2CID  13490958.
  9. ^ Chatzigeorgiou M, Yoo S, Watson JD, Lee WH, Spencer WC, Kindt KS, Hwang SW, Miller DM, Treinin M, Driscoll M, Schafer WR (julio de 2010). "Funciones específicas de los canales DEG / ENaC y TRP en contacto y termosensación en nociceptores de C. elegans". Neurociencia de la Naturaleza . 13 (7): 861–8. doi :10.1038/nn.2581. PMC 2975101 . PMID  20512132. 
  10. ^ Chatzigeorgiou M, Bang S, Hwang SW, Schafer WR (febrero de 2013). "tmc-1 codifica un canal sensible al sodio necesario para la quimiosensación de sal en C. elegans". Naturaleza . 494 (7435): 95–99. Código Bib :2013Natur.494...95C. doi : 10.1038/naturaleza11845. PMC 4021456 . PMID  23364694. 
  11. ^ Waggoner LE, Zhou GT, Schafer RW, Schafer WR (julio de 1998). "Control de estados conductuales alternativos por la serotonina en Caenorhabditis elegans". Neurona . 21 (1): 203–14. doi : 10.1016/S0896-6273(00)80527-9 . PMID  9697864. S2CID  15043008.
  12. ^ Geng W, Cosman P, Berry CC, Feng Z, Schafer WR (octubre de 2004). "Seguimiento automático, extracción de características y clasificación de fenotipos de C elegans". Transacciones IEEE sobre ingeniería biomédica . 51 (10): 1811–20. CiteSeerX 10.1.1.523.8395 . doi :10.1109/TBME.2004.831532. PMID  15490828. S2CID  8977741. 
  13. ^ Yemini E, Jucikas T, Grundy LJ, Brown AE, Schafer WR (septiembre de 2013). "Una base de datos de fenotipos de comportamiento de Caenorhabditis elegans". Métodos de la naturaleza . 10 (9): 877–9. doi :10.1038/nmeth.2560. PMC 3962822 . PMID  23852451. 
  14. ^ Brown AE, Yemini EI, Grundy LJ, Jucikas T, Schafer WR (enero de 2013). "Un diccionario de motivos de comportamiento revela grupos de genes que afectan la locomoción de Caenorhabditis elegans". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 110 (2): 791–6. Código Bib : 2013PNAS..110..791B. doi : 10.1073/pnas.1211447110 . PMC 3545781 . PMID  23267063. 
  15. ^ Bentley B, Branicky R, Barnes CL, Chew YL, Yemini E, Bullmore ET, Vértes PE, Schafer WR (diciembre de 2016). "El conectoma multicapa de Caenorhabditis elegans". PLOS Biología Computacional . 12 (12): e1005283. arXiv : 1608.08793 . Código Bib : 2016PLSCB..12E5283B. doi : 10.1371/journal.pcbi.1005283 . PMC 5215746 . PMID  27984591. 
  16. ^ Yan G, Vértes PE, Towlson EK, Chew YL, Walker DS, Schafer WR, Barabási AL (octubre de 2017). "Los principios de control de la red predicen la función neuronal en el conectoma de Caenorhabditis elegans". Naturaleza . 550 (7677): 519–523. Código Bib :2017Natur.550..519Y. doi : 10.1038/naturaleza24056. PMC 5710776 . PMID  29045391.