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中央复合体位于果蝇脑中央部分,参与调节视觉学习记忆、嗅觉学习记忆、睡眠和运动控制等行为。由于缺少特异性的标记物,我们对它形成的分子和细胞机制了解的并不多。cbd突变品系(cbdKS171,cbdKS96,cbd2254)中脑结构的形态破坏,为我们研究中央复合体的发育形成提供了很好的切入点。通过将cbd突变品系和X染色体上大片段缺失的果蝇进行互补杂交和DNA测序实验,我们将突变定位到了ten-a基因。Ten-a蛋白第1197(PL)位点的色氨酸无义突变而提前终止翻译,第1358(PL)位点的甘氨酸突变为丝氨酸,或者第2481(PL)位点的精氨酸变成半光氨酸后,都造成扇形体和椭球体的畸变。
通过RNA干扰的方法来调节ten-a的表达量,观察它对中央复合体发育的影响。用elav-Gal4在全神经元内降低ten-a的表达会造成与cbd突变类似的脑结构缺陷,而在胶质细胞中降低表达,并没有对中央复合体的形态造成影响。另一方面,用EP-like的插入品系ten-aGE1914提高表达,发现用广泛表达的tub-Gal4或者在桥神经元表达的np2320-Gal4驱动后,都造成扇形体和椭球体开裂。在挽回实验中,在成蝇椭球体R1神经元、中央束和great commisure都有表达的C767-Gal4驱动转录本RL的编码区后,可以部分挽回由于cbdKS171点突变造成的突变表型。
通过比较野生型和cbdKS171突变品系中扇形体前体的发育过程,在三龄幼虫晚期两者的脑结构才出现差异。C767-Gal4表达ten-a能部分挽回cbdKS171突变,为研究扇形体发育提供了一个切入点。用DN-cadherin的抗体和C767-Gal4表达膜定位的GFP追踪扇形体的发育,我们发现C767-Gal4标记中缝处“spacer”结构,在幼虫阶段紧密阻隔在两侧扇形体前体之间。但随着发育的推进,“spacer”会逐渐收缩,到成蛹8~9h后(APF8~9)消失,至此左右两侧的扇形体前体也完成融合。但在cbdKS171中,“spacer”结构收缩时,和扇形体前体分离,从而导致扇形体前体不能跨过中缝融合。这提示和扇形体前体紧密相邻的C767-spacer的收缩可能提供一个拉力,牵动两侧的结构向中间延伸并最终互相融合。
此外,我们单纯对ten-a这个分子特性进行了研究。RT-PCR的结果显示除了目前已知的转录形式外,ten-a还存在其它多种形式的可变剪接。免疫共沉淀和Western blot的实验显示Ten-a蛋白会被蛋白酶剪切,产生多种不同大小的多肽片段。这个结果提示Ten-a蛋白可能参与复杂的信号通路。
综上所述,我们的研究不但在分子层面揭示了ten-a在果蝇中央复合体形成中的作用,并且在细胞层面上发现了C767标记的spacer在扇形体形成过程中的作用。再者,对分子特性的研究显示,ten-a基因存在多种可变剪接的方式,Ten-a蛋白可以在多个位点被蛋白酶识别切割,参与复杂的信号通路。