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果蝇凭借着丰富的分子遗传工具和一百多年的研究积累成为最成功的主流遗传动物之一。果蝇模型在学习记忆和应激两个研究领域当中的应用都获得了巨大的成功,在分子和细胞水平上发现了不少进化上保守的调控机制。虽然环境应激对记忆及其环路的调控是当前神经生物学研究的一个热点领域,以果蝇为动物模型的研究却不多见,尤其是针对慢性应激影响、调控学习记忆的机制性研究。在前期工作中,本实验室建立了一个果蝇慢性应激模型,发现经过四天的慢性应激处理之后,果蝇的嗅觉学习能力严重受损,而抗应激神经肽F(NPF)具有保护嗅觉学习不受慢性应激损害的作用。本研究探究慢性应激损害果蝇嗅觉学习的多巴胺机制,并利用高通量测序技术(RNA-seq)进行转录组差异表达谱分析,以发现应激调控嗅觉记忆的相关候选基因。1、慢性应激条件下多巴胺信号的变化及其对果蝇嗅觉学习能力的影响首先,使用L-DOPA饲喂慢性应激处理过的果蝇,结果发现果蝇的嗅觉学习能力变得更差;相反地,饲喂3IY则可以拯救果蝇被慢性应激所损伤的嗅觉学习能力。其次,在蘑菇体中过表达多巴胺受体可使果蝇的嗅觉学习能力受到严重损伤;而多巴胺受体Dop1R1的缺失突变杂合体果蝇的嗅觉学习能力对慢性应激有显著的抗性。最后,在神经元层面上,连续4天人工激活多巴胺神经元就足以代替震荡使得果蝇的嗅觉学习能力显著变差,反过来在震荡处理期间阻断多巴胺神经元的神经递质释放可以保护果蝇嗅觉学习记忆不受慢性应激的损害。有意思的是,仅仅需要阻断MB-MP1多巴胺神经元就足以起到上述保护作用。总之,本研究结果表明慢性应激对果蝇学习能力的损伤是由于慢性应激处理过程中过度活跃的多巴胺信号所导致的。2、NPF神经元对果蝇嗅觉学习能力的保护作用本实验室的前期工作表明过表达NPF神经肽可以保护果蝇嗅觉学习能力免受慢性应激的伤害。本研究发现在震荡处理过程中人工激活NPF神经元同样可以起到保护果蝇学习能力的作用。这一结果进一步证明了之前提出的假说,即NPF神经元释放神经肽NPF保护嗅觉学习能力不受慢性应激的损害。有意思的是迄今为止果蝇基因组里只发现了一个NPF的受体基因NPFR,RNAi敲低NPFR只表现出比较弱的嗅觉学习缺陷。因此,NPF神经肽的下游神经环路还有待进一步研究。3、慢性应激的转录组差异表达谱分析通过对慢性应激处理过程5个时间点的转录组数据进行差异表达分析,发现了882个差异表达基因。根据NPF的表达范式对转录组测序数据进行的聚类分析,共发现610个基因具有与NPF相类似的表达范式,并从中遴选出47个学习记忆相关基因。这些候选基因中富集了与慢性应激损害学习能力相关的基因。