Michael Eisenbach
|
Prof.
Michael Eisenbach
Ph.D.
| |
|---|---|
מיכאל אייזנבך | |
| Född |
10 april 1945 |
| Nationalitet | israelisk |
| Medborgarskap | Israel |
| Utbildning | Ph.D. , Tel Avivs universitet , 1975 |
| Känd för | Att öppna fältet för navigering av däggdjursspermier, upptäcka kemotaxi och termotaxis från däggdjursspermier, bidra till förståelsen av den molekylära mekanismen för bakteriell kemotaxi |
| Vetenskaplig karriär | |
| Fält | Biokemi |
| institutioner | Weizmann Institute of Science |
| Hemsida | |
Michael Eisenbach (hebreiska: מיכאל אייזנבך), Ph.D. , är en israelisk biokemist som är specialiserad på navigeringsmekanismer för bakterie- och spermaceller . Han är professor emeritus vid Weizmann Institute of Science , Institutionen för biomolekylära vetenskaper, Rehovot, Israel. Han upptäckte att spermier ( spermatozoer ) från däggdjur aktivt styrs till ägget . Detta öppnade forskningsfältet för navigering av däggdjursspermier (även kallad spermavägledning). Han visade att den aktiva navigeringen innebär kemotaxi och termotaxi . Han gjorde avgörande bidrag till förståelsen av dessa två processer på molekylär, fysiologisk och beteendemässig nivå, samt bidrog till vår förståelse av den molekylära mekanismen för bakteriell kemotaxi .
Tidigt liv
Eisenbach föddes i Tel Aviv , Israel den 10 april 1945. Hans föräldrar, Menachem (Mendel; 1906–1976) och Haya (Helena Leibler; 1910–1993) Eisenbach, föddes i Polen och immigrerade till Israel i slutet av 1934. De flesta av deras familjemedlemmar stannade kvar i Polen och utrotades under Förintelsen . Michael Eisenbach växte upp i Tel Aviv och studerade på en kvällsgymnasium medan han arbetade på dagarna som budbärarpojke (först för Tel Aviv-Yafo kommun och sedan för företaget Dubek ). Han avtjänade sin obligatoriska militärperiod i Israels försvarsstyrka 1963–1966.
Utbildning
Eisenbach gick på Tel Avivs universitet . Han fick sin B.Sc. i kemi (1969), M.Sc. (med beröm, 1971) och Ph.D. i biokemi (1975). För sin M.Sc. studerade han, under överinseende av Chanoch Carmeli, den fotosyntetiska elektrontransportkedjan i kloroplaster . För sin doktorsexamen studerade han, under ledning av Menachem (Hemi) Gutman, den respiratoriska elektrontransportkedjan i mitokondrier . Han flyttade sedan till Weizmann Institute of Science för postdoktorala studier under överinseende av S. Roy Caplan, där han undersökte protonpumpsaktiviteten hos bacteriorhodopsin i det lila membranet av archaea (1975–1978). Han gjorde ett andra postdoktoralt stipendium i Madison, Wisconsin , USA där han studerade bakteriell kemotaxi under ledning av Julius Adler (1978–1980).
Akademisk karriär
1980 återvände Eisenbach till Weizmann-institutet som senior vetenskapsman (motsvarande biträdande professor ) och etablerade sin egen forskargrupp som en oberoende utredare. Fyra år senare befordrades han till docent med anställning och 1995 till professor . 2015 blev han professor emeritus.
Befattningar innehade
- Sekreterare för Israel Society for Biochemistry (1989–1990)
- Ordförande för Institutionen för membranforskning och biofysik (tidigare kallad Institutionen för membranforskning; för närvarande kallad Institutionen för biomolekylära vetenskaper), Weizmann Institute of Science (1989–1995)
- Ordförande för Israel National Committee for Microbiology, Israel Academy of Sciences and Humanities ( 1992–2001)
- Direktör för Josef Cohn Minerva Center for Biomembrane Research, Weizmann Institute of Science (1994–1999)
- Ordförande i den rådgivande kommittén för Aharon Katzir-Katchalsky Center, Weizmann Institute of Science (1996–1999)
- Ordförande för det vetenskapliga rådet, Weizmann Institute of Science (2000–2002)
- Vetenskaplig koordinator för Conseil Pasteur-Weizmann (2007–2012)
- Ordförande för Israel Society for Biochemistry and Molecular Biology (2008–2011)
- Medordförande för Conseil Pasteur-Weizmann (2012–2014)
- President för Conseil Pasteur-Weizmann (2014–2017)
Forskning
Mitt i sin vetenskapliga karriär startade Eisenbach forskningsfältet för navigering av spermier från däggdjur. Detta var i början av 1990-talet, när den rådande konsensus var att det inte finns något behov av spermienavigering hos däggdjur. Denna idé baserades på det mycket stora antalet spermier som ejakulerades in i det begränsade utrymmet i det kvinnliga könsorganet . Den rådande teorin tog dock inte hänsyn till att antalet spermier som faktiskt lyckas komma in i äggledaren är mycket litet. Med denna bakgrund fann Eisenbachs grupp först att mänskliga spermier ansamlas i utspädd follikelvätska och att det finns en anmärkningsvärt stark korrelation mellan förmågan hos follikelvätska från en viss follikel att orsaka spermieansamling och förmågan hos ägget som erhålls från samma follikel att bli befruktad . Han gav sedan det första beviset på att denna spermieansamling är resultatet av kemotaxi, åtföljd av kemokinesis , och definierade kriterier för att skilja kemotaxi från andra processer som kan orsaka ackumulering av spermier. Hans grupp upptäckte vidare att endast en liten del av spermatozoerna (~10% hos människor) är kemotaktiskt känsliga och att de känsliga spermatozoerna är de kapaciterade (spermier som har nått ett mognadsstadium där de kan penetrera ägget och befrukta det) . Medan det kapaciterade tillståndet i allmänhet hade betraktats som statiskt, fann Eisenbachs grupp att det kapaciterade tillståndet är tillfälligt (med en livslängd på 50–240 minuter för mänskliga spermier in vitro ), att det finns en kontinuerlig process för ersättning av kapaciterade spermier inom spermiepopulationen, och att celler fagocyteras av makrofager när de förlorar sin kapacitet. Han antog , och gav sedan indirekta bevis, att den fysiologiska rollen för denna kontinuerliga ersättning av kapaciterade spermier hos människor är att förlänga tillgängligheten av dessa spermier till ägget under det relativt korta tidsfönstret när det finns på befruktningsplatsen. Hans grupp gav sedan det första direkta beviset för att efter ägglossningen (dvs utanför follikeln) utsöndrar både det mogna ägget och dess omgivande cumulusceller kemoattraktanter och att progesteron är den huvudsakliga kemoattraktanten som utsöndras från mänskliga cumulusceller.
När Eisenbach insåg att kemotaxi är en kortdistansprocess, som fungerar över bara några millimeter, letade Eisenbach efter en långvägsnavigeringsprocess och upptäckte termotaxis. Hans grupp fann att spermier från människa, kanin och mus kan navigera i en temperaturgradient med termotaxi och att, precis som vid kemotaxi, endast kapaciterade celler är termotaktiskt aktiva. Hans grupp fann vidare att vid ägglossning etableras en ytlig temperaturgradient i kaninens äggledare som ett resultat av ett temperaturfall på lagringsplatsen, och att spermier kan reagera termotaktisk på en så ytlig gradient. Faktum är att hans grupp fann att temperaturkänsligheten hos mänskliga spermier är så hög att de kan svara på en temperaturskillnad på mindre än 0,0006 °C när de simmar en kroppslängd distans. Eisenbachs grupp identifierade vidare termosensorerna för spermiertermotaxi och fann att de är opsiner , kända för att fungera som fotosensorer i synen . Hans grupp tillhandahöll vidare bevis för två signalvägar i spermiertermotaxi: den cykliska nukleotidvägen , utlöst av rhodopsin , och fosfolipas C -vägen, utlöst av melanopsin och troligen av andra opsiner.
Eisenbachs grupp avslöjade också en viktig funktion av den motilitetstyp som kallas hyperaktivering (en kraftig motilitetstyp, nödvändig för befruktning, med karakteristiska stora amplituder av huvudförskjutning), och visade att den var en del av beteendemekanismen för både spermiekemotaxi och termotaxis i människor. Eisenbach dechiffrerade vidare beteendemekanismerna för både human spermiekemotaxi och termotaxi, och visade att båda är lika och baserade på modulering av frekvensen av vändningar och hyperaktiveringshändelser enligt gradienten. Han visade också att mänskliga spermier upptäcker kemoattraktantkoncentrationsgradienten i kemotaxi och temperaturgradienten i termotaxis temporärt snarare än spatialt (nämligen genom att jämföra på varandra följande tidpunkter snarare än att jämföra olika platser). När Eisenbach insåg att endast kapaciterade spermier är kapabla till aktiv navigering, föreslog han att, förutom att leda spermier till ägget på befruktningsplatsen, navigationskompetens också väljer kapaciterade spermier, och att därför spermienavigering kan användas i artificiell reproduktionsteknik . att välja kapaciterade spermier, mogna för befruktning.
2004 etablerades ett startup-företag, Repromed, med syftet att använda termotax för att öka framgångsfrekvensen för artificiell insemination. Företaget lyckades inte, men några år senare visade sig konceptet vara sunt när en tidigare postdoc vid Eisenbach, Serafín Pérez-Cerezales, lyckades demonstrera det.
Bakteriell kemotaxi
Eisenbachs första forskningsområde som oberoende utredare, och ett som han undersökte under hela sin karriär, var beteende på molekylär nivå, där bakterier (främst Escherichia coli och Salmonella ) användes som modellsystem. Bakterier attraheras av vissa kemikalier och stöts bort från andra genom kemotaxi. De gör det genom att modulera riktningen för flagellarrotationen som svar på förändringar i koncentrationerna av någon av dessa kemikalier, avkända av specifika receptorer . Eisenbachs forskargrupp gjorde grundläggande upptäckter inom bakteriell kemotaxi, och bidrog främst till förståelsen av den molekylära mekanism genom vilken receptorerna kommunicerar med flagellmotorn och mekanismen genom vilken motorn ändrar sin rotationsriktning. Hans viktigaste prestationer inom detta forskningsområde är följande:
- Att finna att motorn har en förinställd rotationsriktning och att, för att initiera rotation i den andra riktningen, en signalmolekyl - det cytoplasmatiska proteinet CheY - måste interagera med omkopplaren på motorn.
- Identifiera huvudbindningsstället för CheY vid switchen, N-terminalen av switchproteinet FliM, och demonstrera att fosforylering av CheY ökar denna bindning och , följaktligen, förbättrar rotationen i icke-standardriktningen.
- Upptäcker att den rotationsmodulerande aktiviteten hos CheY regleras inte bara av fosforylering utan också av acetylering .
- Avslöjar den molekylära mekanismen för CheY-acetylering såväl som den väsentliga funktion som acetylerad CheY fyller i motorns omkopplingsmekanism.
- Att avslöja omkopplingsmekanismen för flagellmotorn genom att identifiera de processer som sker där efter att CheY binder till FliM.
- Upptäcker att fumarat är en switchande faktor i E. coli , identifierar dess mål som enzymet fumaratreduktas , visar att fumaratreduktas binder till switchproteinet FliG och bildar ett komplex med switchen av flagellmotorn, och avslöjar den molekylära mekanismen genom vilken fumaratbindning till detta komplex utlöser byte till den icke-standardiserade rotationsriktningen.
Böcker
- Chemotaxis (515 sidor) av Eisenbach, M. (2004), publicerad av Imperial College Press, London.
- Sensing and Response in Microorganisms av Eisenbach, M. och Balaban, M. (1985), publicerad av Elsevier Science Publishers, Amsterdam.
Privatliv
Michael Eisenbach gifte sig med Lea Eisenbach ( född Abarbanel) 1967, skilde sig 1985 och gifte sig med Michal Schwartz (född Hevrony) 1991. Han har tre söner: Shmuel ("Mooli", född 1972), Menachem ("Manny", född 1976 ), och Tomer (född 1993). Han hade en syster, Chava Teomi (1940–2012).
Hobbyer
Eisenbach började lära sig spela klarinett vid 70 års ålder. 2021 blev han medlem i Maskit Klarinettkör.
externa länkar
- Eisenbachs hemsida
- Michael Eisenbach -publikationer indexerade av Google Scholar