狮子座湖莫罗兹,博士

神经学,遗传学,生物学和化学的特聘教授
狮子座湖莫罗兹,博士

神经学,遗传学,生物学和化学的特聘教授

研究生信息

博士。列昂尼德·莫罗兹获得了博士学位。在医生的指导下生理和进化和发育生物学。 D.A.萨哈罗夫在发育生物学研究所,莫斯科科学院,俄罗斯。他的博士后研究与博士完成。威廉winlow在英国,并与医生利兹大学。 rhanor吉列在伊利诺伊大学厄本那。博士。莫罗兹是一个HHMI国际学者,并在1998年被招募到快三平台。

电子邮件: moroz@whitney.ufl.edu

基因组学,记忆和神经进化

人的大脑是已知最复杂的分子机器。它是由百十亿的神经细胞,每一个都是独特的,并与其他神经细胞无数的连接。总之,这些细胞和他们所有的连接使我们能够运动,思考,梦想,想象和学习。

它似乎是最好的,治疗任何疾病最有效的方法是了解一个生理过程,细胞或器官的正常生物学那个使它工作的基因的水平。理解大脑的复杂性开始与最根本的问题:是什么让一个神经元?什么是分子的“工具包”,使摆在首位神经元需要的?在那里只有一个,还是有不少“工具包”,以支持组织的神经的起源和维护?

比较神经生物学表明,有许多方法可以使神经元。令人惊讶的,我们的分析表明,单纯的大脑可能会在5.5亿年动物进化已经独立进化至少五到七倍。我们测试的假设是复杂的大脑,我们在现有的动物门类的代表看到的是不同的祖细胞谱系的平行进化的结果。我们要重建这些细胞系的后代是如何“走到一起”,从而在章鱼大脑,或蜜蜂,或人类。我们正在对代表不同程度的神经组织和组织复杂动物的广谱性:从最简单的海绵,以软体动物(鼻涕虫,鹦鹉螺和章鱼)和节肢动物。

图片:pleurobrachia bachei


研究目标

另一项研究目的是了解的形成和长期维持记忆的分子机制。 在这里,海蛞蝓海兔和相关的海洋软体动物带路。其巨大的神经细胞使我们能够从基因到行为探索学习和记忆的关键分子事件的实时,一路。其实,我们可以按照所有基因的活性,在单个神经元,因为它学习并记住!

这样做,我们要求是难以或不可能地址过的问题。如何在单个细胞内的超过20000个基因的活性生长突触形成记忆,上一辈子?在那里只有一个办法,还是有多种方法可以做到这一点,为什么呢?由于基因和它们在我们的脑细胞调节的方式是如此的相似,那些在海兔,这种理解对人的大脑和神经系统疾病的巨大的应用潜力。

我们的实验室工作表征神经系统的设计和进化的神经信号传导机制基础的基本机制。 主要的问题是:(1)为什么单个神经元彼此如此不同,(2)如何做它们保持相互之间的这种精确的连接,(3)如何做在这样巨大神经元可塑性和(4)这个固定布线结果这如何有助于学习和记忆的机制?通过采取无脊椎动物动物模型的相对简单的神经系统的优势,我们结合神经科学,基因组学,生物信息学,进化理论,动物学,分子生物学,微分析化学和纳米了解神经元是如何运作的,学习和记忆。


当前项目

由于部分 在基因组科学领域的英才美国国立卫生研究院中心, 我们的第一个项目调查神经元的身份和可塑性的基因组基础。由于哺乳动物大脑映射单个细胞和流程的巨大困难,我们研究了海参的巨型神经元 海兔夜蛾,用于细胞神经科学完善的模式生物。我们的目的是探讨参与简单的喂养和防御网络几乎所有的信使RNA(mRNA)。

神经元的身份和可塑性的基因组基础。 今年我们已经完成了收集和初步清点 海兔 从确定的神经元,甚至从他们各自的进程和生长锥的神经元的mRNA。与哥伦比亚大学(j,菊和e。坎德尔)的合作,我们已经产生了表达的基因(EST序列),并确定数以千计的独特的超过230,000分子标记 海兔 基因中枢神经系统的运行。这些包括与神经发育,突触和记忆相关的基因。我们还发现几十个基因的同源性与人类疾病如阿尔茨海默氏病和精神发育迟滞(阿尔茨海默氏症相关蛋白质和脆性X智力迟钝蛋白)的原因相关的那些。


我们使用分析这些新的和重要作用的基因的功能作用 海兔特异性微阵列, 原位 杂交,毛细管电泳,共聚焦和时间推移成像和微电极技术。这些技术都集成阐明一个活神经元的分子整个机器。的神经元转录 海兔 已经出版。有关详细信息,并查看抽象,点击 这里。我们实验室也开展了一个项目,由NIH支持,以过程的整体 海兔 基因组。 请点击这里了解更多.

对于直接单细胞基因组学和微量分析创新bionanotechnologies发展。 我们正在努力通过监测揭示单个神经元的复杂,大型的分子机制,在真正的生理时间,数以千计的基因和数百个在细胞代谢的活性。我们的目标是找出一组神经元确定身份和控制长期神经系统的修改,如损伤,学习和记忆的基因。虽然我们已经用定制芯片,实时测量和大规模代谢打样单神经元基因表达谱的成功是需要的,但尚未实现的目标。如在此方向上的第一步骤中,我们正在开发的新一代称为分子信标的细胞内的传感器(在其中j。菊协作,正。图罗和瓦特棕褐色),为天然的mRNA的直接成像在活神经元和突触的真实生理时间。这些新探针让我们监测两种细胞培养的mRNA运输和搬迁和完整的神经节神经元作为学习和记忆。我们还继续使用微量分析方法来检测和测量神经元的重要化学物质微观的数量。的主要技术,毛细管电泳,是这样极其敏感的是小于0.01的细胞的体积的是,需要其内容的详细的化学分析所有。 (在与乔纳森sweedler合作)开发和(由细胞质的上线采样)扩展这些微量化学技术到其他细胞类型和多种代谢物(神经元“代谢”),以及它们的集成实时电生理分析是我们的目标在未来几年。


比较神经生物学项目

第三个项目侧重于生理机制,并在神经系统中的气体信号的演变。 一氧化氮(NO)是参与的生物学功能无数的信号传导分子。即不产生,细胞的最神秘和最人口分析大脑中的神经细胞,现在是我们的主要研究对象。最近,我们发现和映射这些神经元,成功地隔离参与软体动物没有合成的基因,更低的脊索动物和刺胞动物。我们现正研究如何在没有神经元网络的作用。气体传输已经在细胞培养中被重建,我们已经开始创造一个氮能神经元的分子肖像,并确定没有行动的目标。新兴的图片是不能够在神经高度条块,但它可能会通过与其他细胞信使直接和间接的相互作用影响众多信号通路。最后,我们发现,在某些神经元没有可以通过经由亚硝酸盐抗坏血酸相互作用非酶促机制产生,并且我们继续表征这种非传统的没有合成的机制的细胞。


我们的第四个项目的目标是用比较的策略,以确定哪些基因定义的神经元,重点在基础动物群。 首先,让我们从序列cDNA文库 丝盘虫,有任何已知的动物的简单组织,只有四种可区分的细胞类型,但具有显着的社会行为。第二,今年我们开始序列 异涡虫,被认为是为代表最基础的后口组与一个神经网的形式的神经系统的神秘的海洋生物。最后,我们使用来自软体动物幼虫的神经系统和棘皮动物在这个基因组筛选的重要类群。这种方法将提供两个基础基因损益的系统发育分析和多源性神经系统奠定了基础,并确定神经元特异性基因的一个子集。这些项目是与合作PROFS执行。页。安德森和b。巴特尔。该研究的目标是双重的:建立新型基因组模型和理解的分子基础和主要信号通路注重发展最保守的神经元身份的机制识别的演变和可塑性以及趋势导致神经元功能的创新。


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我们的实验室工作表征神经系统及神经回路的平行进化,神经信号传导机制和大脑的设计基础的基本机制。

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莫罗兹实验室在新闻

科学家 - //www.the-scientist.com/?articles.view/articleno/40556/title/sequencing-on-the-seven-seas/

生物学技术 - //www.biotechniques.com/news/ctenophores-have-a-mind-of-their-own/biotechniques-352543.html#.u7mqrbeye-v

自然一篇快三平台栉水母和神经系统的进化 - //www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature13400.html

该pleurobrachia基因组计划 - //moroz.hpc.ufl.edu

自然 -  //www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature13340.html

自然 -  //www.nature.com/news/jelly-genome-mystery-1.15264

佛罗里达新闻稿大学 -  //news.ufl.edu/2014/05/21/origins-of-neurons/

国家地理 - //news.nationalgeographic.com/news/2014/05/140521-comb-jelly-ctenophores-oldest-animal-family-tree-science/

ABC新闻 -  //abcnews.go.com/technology/wirestory/aliens-sea-provide-insight-evolution-23815953

科学家 -  //www.the-scientist.com/?articles.view/articleno/40037/title/genome-digest/

鹦鹉螺 - //nautil.us/blog/evolution-may-be-drunk-but-its-serious-about-making-brains

当前生物 -  //currentsinbiology.tumblr.com/post/86898351665/strange-findings-on-comb-jellies-uproot-animal

科学美国人 -  //www.scientificamerican.com/article/genome-reveals-comb-jellies-ancient-origin/

芝加哥论坛报 -  //articles.chicagotribune.com/2014-05-21/lifestyle/sns-rt-us-usa-nature-combjellies-20140521_1_jellies-animals-neural-disorders

大自然网络 -  //www.mnn.com/earth-matters/animals/stories/evolutionary-wrench-comb-jelly-discovery-may-add-new-branch-to-tree-of

US 新闻 & World Reports - //www.usnews.com/news/politics/articles/2014/05/21/aliens-of-sea-provide-new-insight-into-evolution

纽约每日新闻 -  //www.nydailynews.com/news/national/comb-jelly-humans-grow-neurons-research-article-1.1801232

从夸克到类星体 -  //www.fromquarkstoquasars.com/beautiful-creature-can-regrow-brain-in-4-days/

美联社视频文章 - //www.youtube.com/watch?v=fTGrn1jOH1s&list=UU52X5wxOL_s5yw0dQk7NtgA

华盛顿邮报的文章 - //www.washingtonpost.com/national/energy-environment/unique-floating-lab-showcases-aliens-of-the-sea/2014/04/27/88525674-ce06-r 11e3-a714-be7e7f142085_story.html

纽约时报的文章 - //www.nytimes.com/aponline/2014/04/27/health/ap-us-med-healthbeat-floating-gene-lab.html?src=me&_r=0

路透社全球健康新闻 - //www.reuters.com/article/2014/04/29/us-usa-genes-sealife-iduskbn0df1px20140429

用友公司的新闻发布 - //news.ufl.edu/2014/04/28/real-time-genome-sequencing-at-sea/

UF视频 - //www.youtube.com/watch?v=fTGrn1jOH1s&list=UU52X5wxOL_s5yw0dQk7NtgA

明镜周刊文章 - 栉周刊