Ignacio Provencio (nacido el 29 de junio de 1965) es un neurocientífico estadounidense y descubridor de la melanopsina , [1] un fotopigmento que se encuentra en las células ganglionares fotosensibles especializadas de la retina de los mamíferos . Provencio se desempeñó como presidente del comité de programa de la Sociedad para la Investigación de Ritmos Biológicos de 2008 a 2010. [2]
Biografía
Provencio nació en Bitburg , Alemania y asistió a Lebanon Catholic High School en Lebanon, Pensilvania . Durante su carrera universitaria en Swarthmore College , Provencio se interesó en la neurociencia mientras estudiaba cangrejos de río, cucarachas y luciérnagas con Jon Copeland. [3] De 1987 a 1989 trabajó como técnico de laboratorio en el laboratorio de investigación de Steve Reppert en el Hospital General de Massachusetts , donde conoció el campo de la biología circadiana . Se graduó en 1987 de Swarthmore College con una licenciatura en biología y luego obtuvo su doctorado. de la Universidad de Virginia , una universidad con una sólida red de biólogos circadianos, en 1996. Durante su formación postdoctoral en la Universidad de Servicios Uniformados , Provencio ocupó cátedras adjuntas y auxiliares en el Departamento de Anatomía, Fisiología y Genética de la Universidad de Servicios Uniformados, donde todavía mantiene una cátedra adjunta adjunta. [4] Ahora es profesor titular en la Universidad de Virginia. [5]
Trabaja
Papel de la melanopsina en las respuestas fóticas
En 1998, Provencio descubrió la melanopsina como una nueva opsina en los melanóforos fotosensibles de la piel de la rana africana con garras . [6] En 2000, demostró que la melanopsina también está presente en ratones , macacos rhesus y humanos , donde solo está presente en el ojo. La localización retiniana interna única de la melanopsina indicó que la melanopsina no estaba involucrada en la formación de imágenes. [7] Más tarde, demostró que el pigmento de melanopsina podría estar involucrado en el arrastre de un oscilador circadiano a los ciclos de luz en los mamíferos. [8]
Descubrió que los ratones ciegos que carecían de los fotorreceptores externos de la retina clásicos ( bastones y conos ) todavía tenían respuestas a la luz mediadas por los ojos. Los ratones con el gen de la melanopsina noqueado, pero con conos y bastones funcionales, también pudieron incorporarse. Sin embargo, cuando se eliminó la melanopsina en ratones ciegos sin bastones ni conos, exhibieron "pérdida completa del fotoentrenamiento del oscilador circadiano, respuestas a la luz pupilar, supresión fótica de la transcripción de arilalquilamina-N-acetiltransferasa y supresión aguda de la actividad locomotora por la luz". " [8] Provencio concluyó que las células ganglionares retinianas que contienen melanopsina o los fotorreceptores retinianos externos ( bastones y conos ) son suficientes para inducir una respuesta a la luz. Sin embargo, en ausencia de bastones y conos o de melanopsina, la melanopsina se vuelve necesaria para el fotoentrenamiento del oscilador circadiano y para otras respuestas fóticas. [8]
Para investigar más a fondo el papel de la melanopsina en el cambio de fase inducido por la luz en mamíferos, el laboratorio de Provencio estudió las actividades locomotoras de ratones sin melanopsina (Opn4 - / -) en respuesta a la luz. [9] Los ratones Opn4 - / - mostraron comportamientos circadianos similares a los de los ratones normales: entraron en ciclos de luz / oscuridad y corrieron libremente bajo una oscuridad constante de una manera esperada de los ratones normales. [9] Los investigadores del laboratorio de Provencio concluyeron que la melanopsina no estaba involucrada en el funcionamiento de la oscilación del reloj maestro. [9] Por otro lado, los ratones Opn4 - / - tuvieron dificultades para adaptarse a nuevas fases en respuesta a pulsos de luz monocromática. [9] La implicación era que la melanopsina era necesaria para el restablecimiento de la fase, pero otros mecanismos de entrada de luz también podrían estar involucrados en el arrastre circadiano. [9]
En 2008, el laboratorio Provencio fue capaz de destruir específicamente células melanopsina en la retina de ratón completamente desarrollado utilizando una inmunotoxina hecho de un anti-melanopsin anticuerpo conjugado con la proteína saporina . [10] Esto resultó en una menor capacidad de respuesta a los ciclos de luz / oscuridad; se observó una característica similar en mutantes de gen knockout que carecen de bastones, conos o melanopsina. Además, el enmascaramiento negativo inducido por la luz, mediado por bastones, conos y / o células de melanopsina, faltaba en los ratones que carecían de células de melanopsina. [10] Por lo tanto, Provencio sugirió que las células que contienen melanopsina podrían ser necesarias para transmitir información de bastones y / o conos para ciertas respuestas visuales que no forman imágenes. [10]
Arrastre en pacientes ciegos
El descubrimiento de Provencio de la melanopsina y su función en el fotoentrenamiento respalda estudios anteriores que muestran que algunos pacientes ciegos pueden incorporarse a un ciclo de luz diario. [11] Dado que las células ganglionares de la retina que expresan melanopsina también se han encontrado en humanos, estos estudios sugieren que los humanos ciegos que aún retienen células funcionales de melanopsina son aquellos que pueden incorporarse a los ciclos de luz diarios. Estos estudios también muestran que los pacientes ciegos que no pueden entrenar y carecen de células de melanopsina tienen un riesgo significativamente mayor de sufrir trastornos del ritmo circadiano del sueño . [12] Si bien la enucleación de pacientes ciegos y bebés era una práctica común por razones cosméticas o analgésicas, los médicos ahora deben tomar una decisión más cautelosa sobre si enuclear a los pacientes ciegos, especialmente a los bebés, porque aún pueden tener células ganglionares retinianas fotosensibles en funcionamiento que expresan melanopsina. [13] Además, ahora hay estudios que intentan optimizar la terapia de luz para aquellos con trastornos del ritmo circadiano del sueño que intentan específicamente estimular las células de melanopsina en pacientes ciegos. [14]
Estudios recientes
El equipo de investigación de Provencio ha descubierto que en ratones albinos, la cantidad de proteína melanopsina en varias células de la retina varía según las condiciones de luz ambiental. [15] En condiciones de luz constante, el número de células de melanopsina no aumentó. [15] Sin embargo, cuando estos ratones de luz constante fueron expuestos a horarios de luz-oscuridad, se recuperó el número de células de melanopsina. [15] Este estudio muestra que los episodios de oscuridad o el orden de los períodos de luz y oscuridad pueden controlar el desarrollo normal del sistema de melanopsina. [15]
En un estudio de 2006, Provencio exploró el papel de la proteína RPE65 para el fotoentrenamiento . RPE65 es una proteína importante que se encuentra en las células ganglionares de la retina intrínsecamente fotosensibles ( ipRGC ) que es necesaria para la regeneración del cromóforo visual en conos y bastones. Los ratones knockout para RPE65 (Rpe65 (- / -)) mostraron cambios de fase mucho más débiles en comparación con los ratones sin varillas y sin cono, lo que sugirió que RPE65 podría tener otras funciones. [dieciséis]
Para definir mejor las funciones de RPE65, Provencio tomó ratones Rpe65 (- / -) y también eliminó los bastones. La técnica utilizada para esto fue la inserción del transgén rdta , que mata selectivamente los bastones. Descubrieron que la fotosensibilidad circadiana regresaba en estos ratones sin proteína RPE65 y sin bastones, en comparación con ratones sin proteína RPE65 que todavía tenían bastones. [dieciséis]
Provencio también tomó ratones Rpe65 (- / -) y los cruzó con ratones knockout para melanopsina (Opn4 (- / -)). Esto creó ratones knockout de doble RPE y melanopsina, lo que resultó en un fotoentrenamiento anormal y un comportamiento diurno . A partir de estos resultados, Provencio concluyó que el RPE65 no es necesario para la función de los ipRGC. Sin embargo, debido a la interesante restauración de la fotosensibilidad circadiana en ratones sin varilla, sin RPE, parece haber un mecanismo por el cual las varillas pueden influir en las ipRGC y las varillas pueden interactuar. [dieciséis]
Ver también
- Melanopsina
- Cronobiología
- Universidad de Virginia
- Steven M. Reppert
Referencias
- ↑ Provencio, Ignacio; Jiang, Guisen; De Grip, Willem J .; Hayes, William Pär; Rollag, Mark D. (1998). "Melanopsina: una opsina en melanóforos, cerebro y ojo" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 95 (1): 340–5. Código Bibliográfico : 1998PNAS ... 95..340P . doi : 10.1073 / pnas.95.1.340 . PMC 18217 . PMID 9419377 .
- ^ "La Sociedad para la Investigación de Ritmos Biológicos" . Sociedad de Investigación sobre Ritmos Biológicos. Archivado desde el original el 22 de marzo de 2011 . Consultado el 9 de abril de 2011 .
- ^ Scientific American mayo de 2011. [1] . 20 de abril de 2011.
- ^ Provencio, Ignacio. "Directorio del Grupo de Investigación de la Visión UVA" . Universidad de Virginia, Departamento de Oftalmología . Consultado el 9 de abril de 2011 .
- ^ "Ignacio Provencio" . Universidad de Virginia . Consultado el 2 de mayo de 2009 .
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enlaces externos
- Ignacio Provencio , Departamento de Biología, Universidad de Virginia
- La Sociedad de Investigación sobre Ritmos Biológicos
- Resultados de búsqueda del autor Provencio I en PubMed .