Denis Duboule

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Denis Duboule

Denis Duboule (* 17. Februar 1955 in Genf) ist ein schweizerisch-französischer Entwicklungsbiologe und Genetiker an der Universität Genf und der École polytechnique fédérale de Lausanne.

Leben[Bearbeiten]

Duboule studierte an der Universität Genf Biologie und erwarb dort auch einen docteur en sciences (Doktor der Naturwissenschaften). Als Postdoktorand beziehungsweise Arbeitsgruppenleiter arbeitete er bei Pierre Chambon an der Universität Straßburg und anschließend am European Molecular Biology Laboratory (EMBL) in Heidelberg, bevor er 1992 als Professor zurück an die Universität Genf ging. Seit 1997 leitet er die dortige Abteilung für Zoologie und Tierbiologie. Seit 2001 leitet er den nationalen Forschungsschwerpunkt Frontiers in Genetics des Schweizerischen Nationalfonds.

Duboule ist verheiratet und hat vier Kinder.

Wirken[Bearbeiten]

Duboule führte grundlegende Untersuchungen zur Colinearität aus, ein Prinzip, nach dem die Gene, die bei Wirbeltieren (Vertebraten) die Entwicklung der Gliedmaßen steuern, einerseits entlang ihrer zeitlichen Verwendung während der Embryonalentwicklung, andererseits entlang der Körperachse „vorne–hinten“ der Art räumlich auf den Chromosomen angeordnet sind. Er konnte zeigen, dass die Hox-Gene eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung der Gliedmaßen spielen. Seine Entdeckungen haben ein neues Forschungsgebiet eröffnet und trugen entscheidend zum Verständnis der Evolution der Arten bei (evolutionäre Entwicklungsbiologie).

Denis Duboules Beiträge liegen auf dem Gebiet der Genetik der Wirbeltierentwicklung, der evolutionären Entwicklungsbiologie, der Schnittstelle zur medizinischen Genetik und der Transkriptions-Regulation. Seit 1985 veröffentlichte er eine Reihe von Entdeckungen über die evolutionäre Entwicklung des Wirbeltierkörpers, insbesondere zur Familie der Hox-Gene, 1986 zum Cloning und zur Struktur des ersten großen Hox-Gen-Komplexes der Maus[1] und in Zusammenarbeit mit G. Gaunt zur Expression eines Hox-Gens in Neuromen im Rhombencephalon, wobei er eine Analogie der Expression verwandter Gene bei der Taufliege (Drosophila) vorschlug.[2] 1988 schrieb er zusammen mit G. Gaunt über die colineare Expression von Hox-Genen im Wirbeltier und erweiterte damit entscheidend die Existenz dieses Phänomens von Drosophila auf die Wirbeltiere und andere Neumünder.[3] 1989 beschrieb er die zeitliche Colinearität (die Hox-Uhr), eine Erweiterung desselben Colinearitätsprinzips auf das Timing der transkriptionalen Aktivierung dieser Gene.[4][5] 1989 folgte zusammen mit dem Labor von Krumlauf die Entdeckung der strukturellen Konservierung des gesamten homeotischen Systems bei Maus und Fliege; danach exististiert ein einziger homeotischer Komplex im Tierstammbaum der Urmünder und Neumünder.[6] 1989 und 1991 wurde erstmals berichtet, dass dasselbe genetische System mehrfach verwendet wird bei der Organisation von Strukturen entlang verschiedener Achsen, speziell bei der Wirbeltierextremität[5] und im Urogenitalsystem.[7] Die Erweiterung dieser Arbeit auf Vögel zusammen mit Cheryll Tickle und Lewis Wolpert belegte sowohl das hohe Ausmaß an zwischenartlicher Konservierung als auch die wesentlich Funktion dieser Gene bei der Extremitätenentwicklung.[8] 1991 veröffentlichte Duboule sein "Konzept der posterioren Prävalenz". Es steht für die funktionale Organisation der Hox-Gene.[9][10] 1993 zeigte er, dass Hox-Gene in multiple axiale Strukturen involviert sind. Das geschieht über eine Mutation eines einzigen Hox-Gens, die in massiven Veränderungen der Extremitäten, des axialen Skeletts sowie der äußeren Geschlechtsorgane mündet.[11]

1994 schlug er das Konzept der „Entwicklungs-Sanduhr“ („Developmental hourglass“) vor.[9] Damit forderte er eine Einschränkung der phänotypischen Landschaften in einer bestimmten Phase der Wirbeltierentwicklung, und zwar auf der Grundlage, dass maximale mechanistische Constraints vorliegen. Der Vorschlag, dass Hox-Gene als eine „Uhr“ agieren und dass somit alle Wirbeltiere ihre Körperachse in einer Zeitfolge entwickeln, verlangt mindestens einen vollständigen Hox-Cluster, um den Zeitparameter integrieren zu können. 1995 folgte die Beschreibung von Hox-Genen beim Zebrafisch und ihre Expression während der Flossenentwicklung. Das führte zu einem möglichen Schema des evolutionären Übergangs von der Flosse zur Extremität, bei der Finger bzw. Zehen als eine Innovation gesehen werden, die zusammen mit den Erscheinen der Tetrapoden auftrat. [12] 1996 wurde eine Beziehung zwischen der dominant negativen Funktion von Hox-Genen und einem menschlichen genetischen Syndrom (der Typ-II-Syndaktylie oder Polysyndaktylie) hergestellt, und zwar über posteriore Prävalenz.[13]

Von 1997 bis 2001 untersuchte Duboules Labor das Problem der Colinearität auf einer mechanistischen Ebene, indem emybronale stammzell-basierte Genetik verwandt wurde; Hox-Gene werden auf einem allgemeinem Level kontrolliert, was ihre jeweilige Position im Gen-Cluster involviert.[14][15][16] 2001 wurde eine Verbindung etabliert zwischen zeitlicher Colinerarität (Hoxuhr) und der somitischen Uhr , wonach die Progression und Spezifikation der Somiten koordiniert wird.[17] "Nachdem wir nun verstanden hatten, welche Gene die Gliedmassen aller Wirbeltiere steuern, interessierten wir uns dafür, was passiert, wenn man diese Gene austauscht, um besser zu verstehen, wie unser Organismus funktioniert."[18] Ab 1998 nutzte dieses Labor daher zwei eigene genetische Ansätze, TAMERE (targeted meiotic recombination) und STRING, um in eine in vivo Genregulierungsanalyse im großen Maßstab einzusteigen. Das führte zu Konzepten von „Regulations-Landschaften“[19] oder „Archipelen“.[20] Diese große Allelserie erlaubte kürzlich, den Mechanismus aufzudecken, der der Colinearität in der Entwicklung der Wirbeltierextremität zugrunde liegt.[20][21][22] Tatächlich entspricht die axiale Organisation unsere Beine und Arme der linearen Organisation regulatorischer Chromatin-Domänen. Der Übergang zwischen diesen chromosomalen Domänen entspricht dem Handgelenk, das heißt dem Übergang zwischen dem alten (Arme und Beine) und dem neuen Teil (Hände und Füße) unserer Gliedmaßen.[22] Duboule studierte auch im Detail biochemische Mechanismen, die der Hox-Genregulation und dem Prozess der Hoxuhr während der Ausbildung der Hauptkörperachse unterliegen. Diese Uhr ist mit einem Übergang in Chromatin-Domänen verbunden,[23] die in einem schrittweisen Genwechsel von einem negativen zu einem positiven Chromatin-Kompartiment begleitet wird.[24]

Die potenzielle Bedeutung dieser Beobachtungen für unser Verständnis der Genregulation in der Entwicklung und der morphologischen Evolution wurde in verschiedenen Reviews diskutiert.[9][10][25][26][27]

Auszeichnungen (Auswahl)[Bearbeiten]

Mitgliedschaft im Beirat oder Redaktionsausschuss von Wissenschaftsmagazinen[Bearbeiten]

  • Editor Development (1995-2005)
  • Editor Developmental Biology (2014- )
  • Board of Reviewing Editors Science (2002-2010)
  • Associate Editor EMBO Journal (1994-1996, 1999-2001).
  • Associate Editor Mechanism of Development ( -2010)
  • Associate Editor Gene Expression Patterns (-2010)
  • Associate Editor Developmental Biology.
  • Associate Editor Genes to Cells.
  • Associate Editor International Journal of Dev. Biology.
  • Associate Editor International Journal of Molecular Medicine.
  • Associate Editor Evolution and Development. (1999-2005)
  • Associate Editor Médecine/Sciences
  • Associate Editor EMBO Reports (1999-2001)
  • Associate Editor BioEssays (2005-)
  • Advisory board Genome Biology

Publikationen[Bearbeiten]

Artikel

Bücher

  • Duboule, D. (ed) (1994) A guidebook to homeobox genes. Oxford University Press
  • Hafen, E., Bopp, D., and Duboule, D. (Eds) (2002) Developmental Biology in Switzerland, Int. J. Dev. Biol., Volume 46.

Interviews[Bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten]

 Commons: Denis Duboule – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. D. Duboule, A. Baron, P. Mahl, B. Galliot, A new homeo-box is present in overlapping cosmid clones which define the mouse Hox-1 locus. Embo J 5, 1973 (Aug, 1986).
  2. S. J. Gaunt, J. R. Miller, D. J. Powell, D. Duboule, Homoeobox gene expression in mouse embryos varies with position by the primitive streak stage. Nature 324, 662 (Dec 18-31, 1986).
  3. S. J. Gaunt, P. T. Sharpe, D. Duboule, Spatially restricted domains of homeo-gene transcripts in mouse embryos: relation to a segmented body plan. Development 104, 169 (1988).
  4. J. C. Izpisua-Belmonte, H. Falkenstein, P. Dolle, A. Renucci, D. Duboule, Murine genes related to the Drosophila AbdB homeotic genes are sequentially expressed during development of the posterior part of the body. Embo J 10, 2279 (Aug, 1991).
  5. a b P. Dolle, J. C. Izpisua-Belmonte, H. Falkenstein, A. Renucci, D. Duboule, Coordinate expression of the murine Hox-5 complex homoeobox-containing genes during limb pattern formation. Nature 342, 767 (Dec 14, 1989).
  6. D. Duboule, P. Dolle, The structural and functional organization of the murine HOX gene family resembles that of Drosophila homeotic genes. Embo J 8, 1497 (May, 1989).
  7. P. Dolle, J. C. Izpisua-Belmonte, J. M. Brown, C. Tickle, D. Duboule, HOX-4 genes and the morphogenesis of mammalian genitalia. Genes Dev 5, 1767 (Oct, 1991).
  8. J. C. Izpisua-Belmonte, C. Tickle, P. Dolle, L. Wolpert, D. Duboule, Expression of the homeobox Hox-4 genes and the specification of position in chick wing development. Nature 350, 585 (Apr 18, 1991).
  9. a b c D. Duboule, Temporal colinearity and the phylotypic progression: a basis for the stability of a vertebrate Bauplan and the evolution of morphologies through heterochrony. Dev Suppl, 135 (1994).
  10. a b D. Duboule, The vertebrate limb: a model system to study the Hox/HOM gene network during development and evolution. Bioessays 14, 375 (Jun, 1992).
  11. P. Dolle et al., Disruption of the Hoxd-13 gene induces localized heterochrony leading to mice with neotenic limbs. Cell 75, 431 (Nov 5, 1993).
  12. P. Sordino, F. van der Hoeven, D. Duboule, Hox gene expression in teleost fins and the origin of vertebrate digits. Nature 375, 678 (Jun 22, 1995).
  13. J. Zákány, D. Duboule, Synpolydactyly in mice with a targeted deficiency in the HoxD complex. Nature 384, 69 (Nov 7, 1996).
  14. F. van der Hoeven, J. Zákány, D. Duboule, Gene transpositions in the HoxD complex reveal a hierarchy of regulatory controls. Cell 85, 1025 (Jun 28, 1996).
  15. M. Kmita, N. Fraudeau, Y. Herault, D. Duboule, Serial deletions and duplications suggest a mechanism for the collinearity of Hoxd genes in limbs. Nature 420, 145 (Nov 14, 2002).
  16. T. Kondo, D. Duboule, Breaking colinearity in the mouse HoxD complex. Cell 97, 407 (Apr 30, 1999).
  17. J. Zakany, M. Kmita, P. Alarcon, J. L. de la Pompa, D. Duboule, Localized and transient transcription of Hox genes suggests a link between patterning and the segmentation clock. Cell 106, 207 (Jul 27, 2001).
  18. abgerugen am 29.7.2014
  19. F. Spitz, F. Gonzalez, D. Duboule, A global control region defines a chromosomal regulatory landscape containing the HoxD cluster. Cell 113, 405 (May 2, 2003).
  20. a b T. Montavon et al., A regulatory archipelago controls Hox genes transcription in digits. Cell 147, 1132 (Nov 23, 2011).
  21. B. Tarchini, D. Duboule, Control of Hoxd genes' collinearity during early limb development. Dev Cell 10, 93 (Jan, 2006).
  22. a b G. Andrey et al., A switch between topological domains underlies HoxD genes collinearity in mouse limbs. Science 340, 1234167 (Jun 7, 2013).
  23. N. Soshnikova, D. Duboule, Epigenetic temporal control of mouse Hox genes in vivo. Science 324, 1320 (Jun 5, 2009).
  24. D. Noordermeer et al., The dynamic architecture of Hox gene clusters. Science 334, 222 (Oct 14, 2011).
  25. D. Duboule, The rise and fall of Hox gene clusters. Development 134, 2549 (Jul, 2007).
  26. W. de Laat, D. Duboule, Topology of mammalian developmental enhancers and their regulatory landscapes. Nature 502, 499 (Oct 24, 2013).
  27. M. Kmita, D. Duboule, Organizing axes in time and space; 25 years of colinear tinkering. Science 301, 331 (Jul 18, 2003).
  28. Latsis-Preisträger seit 1984 beim Schweizerischen Nationalfonds (snf.ch); abgerufen am 5. August 2011
  29. Denis Duboule bei der Academia Europaea (ae-info.org); abgerufen am 6. August 2011
  30. Les lauréats du Prix Louis-Jeantet de médecine 1998 bei der Louis-Jeantet-Stiftung (jeantet.ch); abgerufen am 4. August 2011
  31. D. Duboule bei der Königlich-Niederländischen Akademie der Wissenschaften (knaw.nl); abgerufen am 6. August 2011
  32. Denis Duboule bei der Marcel-Benoist-Stiftung (marcel-benoist.ch); abgerufen am 4. August 2011
  33. Prix Charles-Léopold Mayer. Liste der Preisträger (PDF, 2,9 MB, Stand 2011) bei academie-sciences.fr; abgerufen am 22. August 2012
  34. Denis Duboule und Lebenslauf (PDF, 30 kB) bei der Académie des sciences (academie-sciences.fr); abgerufen am 6. August 2011
  35. Book of Members 1780–2010 (PDF, 163 kB) der American Academy of Arts and Sciences (amacad.org); abgerufen am 6. August 2011
  36. Remise des Prix Inserm le 30 novembre 2010 au Collège de France beim INSERM (inserm.fr); abgerufen am 6. August 2011
  37. Foreign Members der Royal Society (royalsociety.org); abgerufen am 24. September 2012
  38. Alexander Kowalevsky medal der Imperial St. Petersburg Society of Naturalists (spboe.embryo.pu.ru); abgerufen am 24. Juli 2014
  39. Scientific Program der Euro Evo Devo Wien 2014 (evodevo2014.univie.ac.at); abgerufen am 24. Juli 2014