谷氨酸轉(zhuǎn)運子對秀麗線蟲感覺信號整合調(diào)控的研究.pdf

1、背景：感覺信號整合是神經(jīng)系統(tǒng)的重要功能，但是其具體的分子機制尚不完全了解。谷氨酸作為脊椎動物中樞神經(jīng)系統(tǒng)中重要的興奮性神經(jīng)遞質(zhì)之一，廣泛參與了學習、記憶等認知行為。神經(jīng)系統(tǒng)中谷氨酸的動態(tài)平衡對于維持信號傳導和避免興奮性神經(jīng)元毒性都是必需的。 目的：本研究利用模式動物秀麗線蟲為研究對象，試圖闡釋谷氨酸轉(zhuǎn)運子對秀麗線蟲中感覺信號調(diào)控的分子機制。 方法：利用銅離子和丁二酮兩種矛盾信號構(gòu)建的感覺信號整合模型、以及溫度趨向性學

2、習模型和化學趨向性學習模型考察轉(zhuǎn)運子蛋白是否影響動物的感覺信號整合能力和學習能力。以外源施加谷氨酸和在突變體背景下表達相應基因片段考察對感覺信號整合和學習能力缺陷的恢復作用。通過在野生型背景下過表達、以及突變體背景下于ASE、AWA和AIY神經(jīng)元異位表達和熱激誘導基因在不同發(fā)育時期表達來對基因功能進行進一步分析。通過構(gòu)建與已知感覺信號整合調(diào)控基因之間的雙突變體考察基因之間的遺傳通路。并通過熒光照相技術考察突變體背景下神經(jīng)系統(tǒng)和特定感覺神

3、經(jīng)元發(fā)育狀況。 結(jié)果：在丁二酮和銅離子構(gòu)建的矛盾信號整合模型中，表達于前突觸的谷氨酸轉(zhuǎn)運子基因eat-4突變導致動物表現(xiàn)出感覺信號整合系數(shù)顯著降低的表型，由于突變體對丁二酮、銅離子、饑餓的感知和運動能力不存在缺陷，確認了EAT-4參與了感覺信號整合調(diào)控。同時發(fā)現(xiàn)eat-4突變導致溫度趨向性或化學趨向性介導的學習行為缺陷。外源施加谷氨酸能部分恢復eat-4突變體感覺信號整合和學習能力。通過分段表達eat-4基因證實Pfam結(jié)構(gòu)域

4、對于該基因發(fā)揮相應功能具有核心調(diào)控作用。eat-4的過表達可以提高動物感覺信號整合能力、以及溫度趨向性和化學趨向性介導的學習行為能力。eat-4異位表達在ASE和AWA神經(jīng)元可以對eat-4突變體動物的感覺信號整合和學習行為缺陷起到有限的恢復效應，在AIY異位表達則沒有明顯恢復作用。EAT-4對感覺信號整合的調(diào)控經(jīng)由的是一條區(qū)別于HEN-1或TTX-3的遺傳通路。EAT-4在線蟲發(fā)育晚期激活可以恢復eat-4突變體動物的感覺信號整合和學

5、習缺陷。而且，eat-4突變并不影響神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育。 表達于分泌管細胞的轉(zhuǎn)運子基因glt-3、glt-6和glt-7基因突變也導致動物表現(xiàn)出感覺信號整合系數(shù)顯著降低的表型，并導致溫度趨向性或化學趨向性介導的學習行為缺陷。外源施加谷氨酸能部分恢復glt-3、glt-6和glt-7突變體感覺信號整合和學習能力。通過分段表達glt-3、glt-6和glt-7基因證實Pfam結(jié)構(gòu)域?qū)τ谠摶虬l(fā)揮相應功能具有核心調(diào)控作用。glt-3、g

6、lt-6和glt-7的過表達可以提高動物感覺信號整合能力、以及溫度趨向性和化學趨向性介導的學習行為能力。glt-3、glt-6和glt-7異位表達在AIY神經(jīng)元可以對glt-3、glt-6和glt-7突變體動物的感覺信號整合和學習行為缺陷起到有限的恢復效應，而異位表達于ASE和AWA則沒有明顯恢復作用。遺傳上，GLT-3、GLT-6和GLT-7介導不同于HEN-1或TTX-3感覺信號調(diào)控通路。GLT-3、GLT-6和GLT-7在線蟲發(fā)育