论文部分内容阅读
背景:具有七次跨膜结构的G蛋白耦联受体(GPCRs)能够感知细胞外的信号,激活胞内信号转导通路,最终使细胞做出相应的反应。秀丽线虫中G蛋白耦联受体被认为在感知外界信号功能中扮演重要功能。秀丽线虫中,G蛋白耦联受体NPR-9调控进食和脂肪积累行为。该基因在人类的同源物是类蛙皮素肽GRPR,而GRPR被认为与人类的孤独症发生有关,而且被认为是治疗中枢神经系统疾病的分子靶点。
目的:利用感觉信号整合模型研究G蛋白耦联受体NPR-9及其配体NLP-5／6对秀丽线虫感觉信号整合的神经环路与分子机制的研究。
方法:利用铜离子和丁二酮两种矛盾信号构建的感觉信号整合模型考察G蛋白耦联受体NPR-9及其配体NLP-5／6基因突变是否影响动物的感觉信号整合能力。分析npr-9基因AIB中间神经元发育的影响。在突变体背景下表达nlp-5和／或nlp-6基因于ASI、IL1感觉神经元分析NLP-5／6-NPR-9介导的调控秀丽线虫感觉信号整合的神经环路。并进而在AIB中间神经元中分析NPR-9调控感觉信号整合行为的靶点及其机制。
结果:在以铜离子和丁二酮构建的感觉信号整合模型中,npr-9突变导致秀丽线虫感觉信号整合出现显著缺陷。npr-9过表达后秀丽线虫的感觉信号整合能力虽然与野生型N2没有差别,但影响秀丽线虫穿越铜墙的方式。在秀丽线虫发育的不同时期激活npr-9基因的表达,发现只有发育后期热激表达npr-9才能使npr-9突变体感觉信号整合缺陷得到恢复,暗示npr-9可能经由对于成熟神经环路形成调节调控感觉信号整合。npr-9突变导致AIB中间神经元的胞体、轴突等发育出现显著缺陷,暗示npr-9也能是通过调控.AIB中间神经元的发育影响秀丽线虫的感觉信号整合行为。分段表达npr-9基因并进行突变表现型的恢复效应分析证实NPR-9胞外区、胞内区和跨膜结构域对于调控秀丽线虫的感觉信号整合均有重要作用。遗传分析表明,NPR-9介导相对特异的调控秀丽线虫感觉信号整合信号通路。进而nlp-5、nlp-6基因突变后导致秀丽线虫感觉信号整合能力显著下降。NLP-5和NLP-6在ASI感觉神经元表达可以恢复相应突变体感觉信号整合缺陷。药物试验与神经突触活性分析结果表明,NLP-5和NLP-6可能通过影响ASI感觉神经元的突触活性参与秀丽线虫感觉信号整合的调控。此外,在AIB中间神经元之中,NPR-9可能作用于G蛋白GOA-1和GPC-2,并进一步经由INA-1、ODR-2、GLR-1和GLR-2蛋白的功能调控秀丽线虫的感觉信号整合。
结论:NLP-5／6与NPR-9经由“ASI感觉神经元-AIB中间神经元”神经环路调控秀丽线虫感觉信号整合行为。在AIB中间神经元中,NPR-9影响神经元的发育,并可能作用于G蛋白GOA-1与GPC-2,并进而经由INA-1、ODR-2、GLR-1和GLR-2调控秀丽线虫的感觉信号整合。