Jürgen Brosius

Jürgen Brosius
Jürgen Brosius-2.jpg
Född 1948
Nationalitet tysk
Känd för sekvensering av ribosomalt RNA , expressionsvektorer för rekombinanta proteiner , RNA-biologi, RNomics, retropositions roll i utvecklingen av genom, gener och genmoduler
Vetenskaplig karriär
Fält molekylär genetik och evolutionsbiologi
institutioner Universitetet i Münster

Jürgen Brosius (född 1948) i Saarbrücken ) är en tysk molekylärgenetiker och evolutionsbiolog. Han var professor och chef för Institutet för experimentell patologi vid universitetet i Münster . Några av hans vetenskapliga bidrag omfattar den första genetiska sekvenseringen av ett ribosomalt RNA- operon , designen av plasmider för att studera genuttryck, expressionsvektorer för högnivåproduktion av rekombinanta proteiner och RNA , RNA-biologi, RNomics samt betydelsen av retroposition för plasticitet och evolution av genom, gener och genmoduler inklusive regulatoriska sekvenser eller element.

Biografi

tidigt liv och utbildning

Brosius studerade kemi och farmaci vid Goethe-universitetet i Frankfurt och tog 1974 examen och avslutade Staatsexamen (statsexamen) i farmaci. Därefter fortsatte han sin Ph.D. arbete inom biokemi och molekylärbiologi vid Max Planck Institute for Molecular Genetics i Berlin Dahlem där Heinz-Günter Wittmann var avdelningschef. Medan han bestämde de primära strukturerna för flera E. coli ribosomala proteiner utvecklade han manuella mikrometoder för att isolera peptider med tvådimensionell separation på cellulosa tunnskiktsplattor (istället för att använda en serie kromatografikolonner ) följt av dansyl- Edman-nedbrytning . Detta minskade det erforderliga proteinmaterialet med en till två storleksordningar mot intervallet 100 nanomol . Denna metod ersattes kort därefter av automatiserad proteinsekvensering som arbetade i det låga pikomolområdet.

Postdoktorala stipendier

Från 1977–1980 tillbringade Brosius ett postdoktoralt stipendium som stöddes av Fogarty International Center i Harry F. Nollers labb vid University of California, Santa Cruz . Där sekvenserade han de första stora ribosomala RNA:erna via deras gener med hjälp av Maxam-Gilbert-sekvenseringsmetoden . Det tog ~2,5 år att sekvensera de 7,5 kilobaserna som omfattar hela rrnB rRNA-operonet förutom några flankerande regioner. Även om den kemiska metoden var besvärlig, kunde sekvenser bestämmas helt utan fel.

Under sin vistelse vid UCSC träffade Brosius gästprofessor Carl Woese , som väckte hans intresse för evolutionärt tänkande och kraften i molekylär fylogenetisk analys.

Hans andra postdoktorala stipendium (1980–1982), med stöd av Deutsche Forschungsgesellschaft , tog honom till Walter Gilberts laboratorium , Nobelpristagare i kemi (1980), vid Harvard University . Här började Brosius utveckla plasmidvektorer för valet av promotorer och terminatorer , såväl som allmänt använda vektorer för högnivåuttryck av rekombinanta proteiner i E. coli, ofta med användning av regulatoriska sekvenser eller moduler från rRNA-operonet.

Fakultetstjänster

1982 etablerade Brosius sitt eget laboratorium vid Columbia University College of Physicians and Surgeons som biträdande professor delvis finansierat av Alfred P. Sloan Foundation och Irma T. Hirschl Trust. 1988 flyttade han med sin forskargrupp till Mount Sinai School of Medicine som docent och 1994 som professor och direktör för Institutet för experimentell patologi vid universitetet i Münster, Tyskland. I mitten av nittiotalet etablerade han en transgen och geninriktningsanläggning som betjänar hela campus och bortom genom att generera, till exempel, musmodeller designade för studier av mänskliga genetiska sjukdomar .

Vetenskapliga bidrag

I början av 1980-talet blev Brosius intresserad av ett litet hjärnspecifikt RNA som ansågs vara en avfallsprodukt av en mekanism som orkestrerar uttrycket av gener genom RNA-polymeras III -transkription av identifieringssekvens (ID) repetitiva element , klassificerade som SINEs , kort. varvade upprepningar, lokaliserade i intronerna av hjärnspecifika gener genom att göra kromatin tillgängligt för RNA-polymeras II . Denna attraktiva hypotes var inte hållbar. Istället fokuserade Brosius-laboratoriet på detta hjärncytoplasmatiska BC1-RNA, klonade det som cDNA genom att utveckla en metod för att generera cDNA-bibliotek baserade på icke- polyadenylerade RNA, och isolerade dess enda gen, som utvecklades från en retroposerad kopia av ett transfer-RNA (tRNA) Ala ). Det visades att BC1-RNA är källgenen för ID-repetitiva element i gnagare, och hans laboratorium fastställde att den dendritiska lokaliseringen av BC1-RNA i neuroner samlokaliseras med många komponenter i översättningsmaskineriet . Baserat på dessa fynd drog Brosius slutsatsen redan på åttiotalet att:

1. Funktionella RNA är inte bara fossiler från en svunnen RNA-värld utan kan uppstå de novo i moderna celler och bidra till en cells eller organisms funktionalitet; många fler RNA har ännu inte upptäckts.

2. Retroposition (omvandling av RNA till DNA) är en uråldrig process, men har fortsatt under hela utvecklingen av de flesta eukaryoter . Denna process har bidragit till massan av genom från moderna flercelliga organismer, samtidigt som genomerna hålls i flöde och presenterar råmaterial för de novo-utvecklingen av gener .

3. Retroposition, inte bara segmentell genduplicering , kan också ge extra genkopior eller mindre genmoduler inklusive regulatoriska element för existerande gener.

Tillsammans med Stephen J. Gould tog Brosius begreppet exaptation till genomisk nivå.

Uppmuntrad av de stimulerande fynden kring BC1-RNA, betonade han i mitten av nittiotalet betydelsen av RNA-kodande gener i samband med genomprojekt och började generera fler cDNA-bibliotek baserade på icke-proteinkodande RNA från möss och olika modellorganismer . eran av RNomics,

Ett antal små nukleolära RNA som vanligen uttrycks i hjärnan såväl som präglade (endast uttryckt av en föräldrakromosom) upptäcktes hos möss och män.

Flera av dessa kartlades till det mänskliga Prader-Willi-syndromet , en neuroutvecklingsstörning . Efter individuell deletion av alla proteinkodande genkandidater för detta lokus i musmodeller av andra, raderade Brosius-laboratoriet klustret av Snord116 snoRNA-gener och motsvarande icke-proteinkodande exoner av värdgenen. De observerade några av samma fenotyper som den mänskliga störningen, såsom brist på att trivas och kortväxthet, men inte fetma senare i livet eller infertilitet. Detta bekräftades av en oberoende studie.

Tidigare har Brosius och medarbetare visat att möss som saknar BC1 RNA-genen hade brister i utforskande beteende i laboratoriet och under semi-naturliga förhållanden.

Förutom andra upptäckter av RNomics var de de första att demonstrera att vissa tandemupprepningar bearbetades till CRISPR RNA-enheter i Archaea .

Brosius är fortfarande en långvarig förespråkare för betydelsen och rikedomen av RNA-molekyler även i moderna celler. Ändå är han skeptisk till den drastiska förändringen i uppfattningen av RNA inom det vetenskapliga samfundet. Idén om genomgripande betydelse av RNA avvisades tidigare ofta. För närvarande är tanketrenden att höja alla bakgrundsavskrifter eller något detekterbart utdrag av ett transkript efter bearbetning eller förfall till en funktionell status.

Han observerade analoga trender inom området repetitiva eller transponerade genomiska element (TEs) inklusive retroposerade element. Dessa element ansågs ursprungligen vara skräp , skräpande genom och föreslogs av endast ett fåtal för att utgöra råmaterial för tillfälliga och endast enstaka exaptationer och för att vara ansvariga för plasticiteten hos genomen och genernas modulära arkitektur. Det nuvarande tidvattnet rör sig i motsatt riktning. En uppsjö av funktioner har tilldelats TEs, ett exempel är det förvirrande spektrum av uppgifter som tilldelats de evolutionärt unga primatspecifika Alu-elementen . Sådana svepande tolkningar bör ifrågasättas.

Andra forskningsområden inkluderar:

  • de novo evolution av gener och delar därav
  • användningen av retroposonmarkörer för att etablera fylogenetiska samband
  • livets ursprung och utveckling
  • evolutionär tanke för att ta itu med bioetiska frågor
  • RNA som diagnostiska markörer för olika sjukdomar inklusive cancer

Redaktionsråd

  • Biträdande redaktör "PLoS Genetics" (2009- )
  • Biträdande redaktör "Journal of Molecular Evolution" (2004-2012)
  • Ledamot i redaktionen "Scientific Reports" (2015- )
  • Ledamot i redaktionen "PLoS ONE" (2010- )
  • Ledamot i redaktionen "Mobile DNA" (2009- )
  • Ledamot i redaktionen "Biology Direct" (2007- )
  • Ledamot i redaktionen "RNA Biology" (2004- )
  • Ledamot i redaktionen "RepBase Reports" (2001- )
  • Ledamot i redaktionen och europeisk redaktör "DNA and Cell Biology" (1986-2011)

externa länkar

Publikationer

  1. ^ Brosius J. Primär struktur av Escherichia coli ribosomalt protein L31 biokemi. 1978 7 februari;17(3):501-8
  2. ^ Hunkapiller MW, huv LE. Proteinsekvensanalys: automatiserad mikrosekvensering. Vetenskap. 1983 11 februari;219(4585):650-9.
  3. ^ Brosius J, Dull TJ, Sleeter DD, Noller HF. Genorganisation och primär struktur för ett ribosomalt RNA-operon från Escherichia coli. J Mol Biol. 1981 maj 15;148(2):107-27.
  4. ^ Blattner FR, Burland V, Plunkett G 3rd, Sofia HJ, Daniels DL. Analys av Escherichia coli-genomet. IV. DNA-sekvens för regionen från 89,2 till 92,8 minuter. Nucleic Acids Res. 1993 nov 25;21(23):5408-17.y
  5. ^ Brosius J. Plasmidvektorer för urvalet av promotorer. Gen. 1984 feb;27(2):151-60.
  6. ^ Brosius J. Toxicitet av en överproducerad främmande genprodukt i Escherichia coli och dess användning i plasmidvektorer för urval av transkriptionsterminatorer. Gen. 1984 feb;27(2):161-72.
  7. ^ Brosius J, Helig A. Reglering av ribosomala RNA-promotorer med en syntetisk lac-operatör. Proc Natl Acad Sci US A. 1984 Nov;81(22):6929-33.
  8. ^ Amann E, Brosius J. "ATG-vektorer" för reglerat högnivåuttryck av klonade gener i Escherichia coli. Gene. 1985;40(2-3):183-90.
  9. ^ "Hem" . sloan.org .
  10. ^ Irma T. Hirschl Trust
  11. ^ Kärnanläggning TRansgeniska djur- och genteknikmodeller (TRAM) av den medicinska fakulteten Münster
  12. ^ Sutcliffe JG, Milner RJ, Gottesfeld JM, Reynolds W. Kontroll av neuronal genuttryck. Vetenskap. 1984 sep 21;225(4668):1308-15
  13. ^ DeChiara TM, Brosius J. Neural BC1 RNA: cDNA-kloner avslöjar nonrepetitive sekvensinnehåll. Proc Natl Acad Sci US A. 1987 May;84(9):2624-8
  14. ^ Tiedge H , Fremeau RT Jr, Weinstock PH, Arancio O, Brosius J. Dendritisk placering av neural BC1 RNA. Proc Natl Acad Sci US A. 1991 Mar 15;88(6):2093-7
  15. ^ Kim J, Martignetti JA, Shen MR, Brosius J, Deininger P. Rodent BC1 RNA genen as a master gen for ID element amplification.Proc Natl Acad Sci US A. 1994 Apr 26;91(9):3607-11
  16. ^ Tiedge H, Brosius J. Translationellt maskineri i dendriter av hippocampala neuroner i kultur. J Neurosci. 1996 nov 15;16(22):7171-81.
  17. ^ Brosius J. Ekon från det förflutna - är vi fortfarande i en RNP-värld? Cytogenet Genome Res. 2005;110(1-4):8-24.
  18. ^ Brosius J. RNA från alla kategorier genererar retrosekvenser som kan exapteras som nya gener eller regulatoriska element. Gen. 1999 sep 30;238(1):115-34.
  19. ^ a b c Brosius J, Tiedge H. Omvänt transkriptas: förmedlare av genomisk plasticitet. Virusgener. 1995;11(2-3):163-79.
  20. ^ a b Brosius J. Retroposons--frö av evolution. Vetenskap. 1991 feb 15;251(4995):753
  21. ^ Weiner AM. 2006. SINES och LINJER: Bråkmakare, sabotörer, välgörare, förfäder. I The RNAworld (red. Gesteland RF, Cech TR, Atkins JF), s. 507–533.Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY].
  22. ^ Brosius J, Gould SJ. Om "genomenclature": en omfattande (och respektfull) taxonomi för pseudogener och annat "skräp-DNA". Proc Natl Acad Sci US A. 1992 nov 15;89(22):10706-10.
  23. ^ Stephen Jay Gould, Elisabeth S. Vrba (1982) Exaptation – en saknad term i formvetenskapen. Paleobiologi 8, 4–15
  24. ^ Brosius J, Gould SJ. Molekylär konstruktivitet. Natur. 1993 sep 9;365(6442):102
  25. ^ Brosius J. Mer Haemophilus och Mycoplasma gener. Vetenskap. 1996 mars 1;271(5253):1302a
  26. ^ a b Hüttenhofer A, Kiefmann M, Meier-Ewert S, O'Brien J, Lehrach H, Bachellerie JP, Brosius J. RNomics: ett experimentellt tillvägagångssätt som identifierar 201 kandidater för nya, små, icke-budbärar-RNA i mus. EMBO J. 2001 Jun 1;20(11):2943-53
  27. ^ Filipowicz W. Inpräglat uttryck av små nukleolära RNA i hjärnan: tid för RNomics. Proc Natl Acad Sci US A. 2000 Dec 19;97(26):14035-7
  28. ^ a b Cavaillé J, Buiting K, Kiefmann M, Lalande M, Brannan CI, Horsthemke B, Bachellerie JP, Brosius J, Hüttenhofer A. Identifiering av hjärnspecifika och präglade små nukleolära RNA-gener som uppvisar en ovanlig genomisk organisation. Proc Natl Acad Sci US A. 2000 Dec 19;97(26):14311-6.
  29. ^ Bervini S, Herzog H. Musmodeller av Prader-Willis syndrom: en systematisk recension. Främre neuroendokrinol. 2013 apr;34(2):107-19. doi: 10.1016/j.yfrne.2013.01.002. Epub 2013 4 februari.
  30. ^ Skryabin BV, Gubar LV, Seeger B, Pfeiffer J, Handel S, Robeck T, Karpova E, Rozhdestvensky TS, Brosius J. Borttagning av MBII-85 snoRNA-genklustret i möss resulterar i postnatal tillväxtretardation. PLoS Genet. 2007 dec 28;3(12):e235. doi: 10.1371/journal.pgen.0030235.
  31. ^ Ding F, Li HH, Zhang S, Solomon NM, Camper SA, Cohen P, Francke U. SnoRNA Snord116 (Pwcr1/MBII-85) deletion orsakar tillväxtbrist och hyperfagi hos möss. PLoS One. 2008 mars 5;3(3):e1709. doi: 10.1371/journal.pone.0001709
  32. ^ Lewejohann L, Skryabin BV, Sachser N, Prehn C, Heiduschka P, Thanos S, Jordan U, Dell'Omo G, Vyssotski AL, Pleskacheva MG, Lipp HP, Tiedge H, Brosius J, Prior H. Role of a neuronal small icke-budbärar-RNA: beteendeförändringar hos BC1-RNA-deleterade möss. Behav Brain Res. 2004 sep 23;154(1):273-89
  33. ^ Tang TH, Bachellerie JP, Rozhdestvensky T, Bortolin ML, Huber H, Drungowski M, Elge T, Brosius J, Hüttenhofer A. Identifiering av 86 kandidater för små icke-budbärar-RNA från arkeonen Archaeoglobus fulgidus. Proc Natl Acad Sci US A. 2002 maj 28;99(11):7536-41
  34. ^ Petherick A. Genetik: Produktionslinjen. Natur. 2008 Aug 28;454(7208):1042-5. doi: 10.1038/4541042a
  35. ^ Brosius J. Avfall inte, vill inte--transkriptionsöverskott i flercelliga eukaryoter. Trender Genet. 2005 maj;21(5):287-8.
  36. ^ Brosius J. RNA:s ihållande bidrag till eukaryotisk gen(om)e-arkitektur och cellulär funktion. Cold Spring Harb Perspect Biol. 31 juli 2014;6(12):a016089. doi: 10.1101/cshperspect.a016089.
  37. ^ Raabe CA, Brosius J. Kommer varje transkript från en gen? Ann NY Acad Sci. 2015 apr;1341:136-48. doi: 10.1111/nyas.12741.
  38. ^ Brosius J, Raabe CA. Vad är ett RNA? Ett toppskikt för RNA-klassificering. RNA Biol. 2016 feb;13(2):140-4. doi: 10.1080/15476286.2015.1128064
  39. ^ RNA-tecknad film - botten tre
  40. ^ a b Brosius J. Den fragmenterade genen. Ann NY Acad Sci. 2009 okt;1178:186-93. doi: 10.1111/j.1749-6632.2009.05004.x
  41. ^ Krull M, Brosius J, Schmitz J. Alu-SINE exonisering: på väg till proteinkodande funktion. Mol Biol Evol. 2005 aug;22(8):1702-11. Epub 2005 18 maj
  42. ^ Retrostuff tecknad film - topp tre
  43. ^ Graur D, Zheng Y, Price N, Azevedo RB, Zufall RA, Elhaik E. Om tv-apparaternas odödlighet: "funktion" i det mänskliga genomet enligt det evolutionsfria evangeliet av ENCODE. Genome Biol Evol. 2013;5(3):578-90. doi: 10.1093/gbe/evt028
  44. ^ Krull M, Petrusma M, Makalowski W, Brosius J, Schmitz J. Funktionell uthållighet av exoniserade däggdjursövergripande interspersed upprepningselement (MIRs). Genome Res. 2007 aug;17(8):1139-45. Epub 2007 10 juli
  45. ^ Martignetti JA, Brosius J. Neural BC1 RNA som en evolutionär markör: marsvin förblir en gnagare. Proc Natl Acad Sci US A. 1993 okt 15;90(20):9698-702
  46. ^ Brosius J. Genduplicering och andra evolutionära strategier: från RNA-världen till framtiden. J Strukturfunktionsgenomik. 2003;3(1-4):1-17
  47. ^ Brosius J. Från Eden till ett helvete av enhetlighet? Riktad evolution hos människor. Bioessäer. 2003 aug;25(8):815-21
  48. ^ Patent US # 5 670 318 och US # 5 736 329
Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Jürgen_Brosius&oldid=1139770418 "