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Cell 刘绮丽课题组揭穿编码果蝇卵白质饮食量设定点的神经生物学机造

2024-08-29 10:46:55
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  动物对根基的心理需求有特定的主意区间或者设定点 (setpoint) ,比方摄食量和饮水量的多少,睡眠年华的是非,体温的恒定值等等。当现实爆发的值和这些自己的设定点有所谬误时,就会触煽动物的动机作为,通过自己稳态的负反应调控机造来肃清这种谬误。比方卡途里摄取知足自己需求后就会放弃进食作为,体温升高后会通过排汗来低浸温度等。相闭负反应调控机造的神经回途或者信号传导通途一经被越来越多的阐明,然而,设定点自身是怎样被大脑编码和调控的永远是一个未解之谜。

  2024年8月27日,来自加州大学旧金山分校的刘绮丽团队正在Cell上颁发了题为Opposing GPCR Signaling Programs Protein Intake Setpoint in Drosophila考虑论文,揭示了果蝇大脑中两个起相反用意的GPCR信号通途通过调剂卵白质饥饿神经元的静息膜电位来编码和调控卵白质饮食量的设定点。博士后吴广彦和马天骥为协同第一作家。

  通过运用一种高通量测定进食作为的法子,呈现雄性、童贞雌性和交配后的雌性果蝇个别存正在着天差地另表卵白质饮食量设定点,以调控差异的卵白质心理需求 (比方交配后的雌性果蝇须要摄取更多的卵白质养分用来产卵) ,证实了确定果蝇卵白摄入量的设定点正在差异性别和交配状况下存正在分歧。诈骗这种心理性的设定点分歧,通过对果蝇大脑的膜片钳电心理实践,呈现卵白质饮食量的设定点被存储正在卵白质饥饿神经元 (DA-WED) 的静息膜电位中饮食。卵白质饥饿神经元的静息膜电位是怎样被调控的呢?果蝇的钾离子通道ORK1是被通常运用的摆布超极化静息膜电位的遗传东西,膜片钳电心理实践剖明RNAi敲低ORK1后的雄性果蝇卵白质饥饿神经元静息膜电位爆发显着去极化,高通量进食作为测定法子呈现雄性果蝇的卵白质摄取量也显着增加。由于ORK1离子通道的开闭受到卵白激酶PKC的调控,那么PKC是否同样调控卵白质饥饿神经元静息膜电位的变革呢?通过免疫荧光法子呈现PKC53E与卵白质饥饿神经元DA-WED共表达,膜片钳电心理实践进一步证据敲低PKC53E加多了雄性果蝇大脑中卵白质饥饿神经元DA-WED的静息膜电位,进食作为学实践也进一步证据了雄性果蝇的卵白质摄取显着增加,这些结果与敲低ORK1的表型相相像。通过进一步正在果蝇中举办大范围遗传学筛选,判决出一种叫做FMRFa的神经肽,通过激活其GPCR受体FMRFaR来统造其下游卵白激酶PKC53E,最终调控卵白质饥饿神经元静息膜电位,从而编码卵白质摄入量设定点。另一个兴味的景色是,敲低ORK1 和PKC53E的童贞雌性果蝇的卵白质摄取量也显着增加,但交配后的雌性果蝇卵白质摄取量却没有爆发显着转变,剖明交配后的雌性果蝇卵白饥饿神经元膜电位受到差异于雄性和童贞雌性果蝇的调控。那么正在交配后的雌性果蝇中,卵白质摄取量的设定点又是怎样被调控的呢?另一种神经肽MS与FMRFa同属于RFamide家族,MSR2是MS神经肽的GPCR受体,文件显示此信号通途参加调控交配后雌性果蝇的进食作为。电心理结果剖明敲低MSR2后的交配雌性果蝇卵白质饥饿神经元DA-WED爆发觉显超极化,进食作为也剖明交配后雌性果蝇卵白摄取量显着裁汰,这与正在雄性果蝇中敲低FMRFaR的实践结果相反。进一步考虑证实了MSR2通过欺压卵白激酶PKA来低浸钾离子通道ORK1的绽放年华,去极化交配后雌性果蝇卵白饥饿神经元静息膜电位,升高了卵白质摄入量的设定点,因此揭示了MSR2-PKA信号通途对交配后雌性果蝇卵白质摄取量设定点的调控用意。

  综上所述,考虑呈现果蝇卵白质摄入量的设定点被编码正在卵白质饥饿神经元 (DA-WED) 的静息膜电位中。DA-WED 神经元的静息膜电位正在雄性、童贞雌性和交配后的雌性果蝇中存正在分歧,所以确定了差异的卵白质摄入量的设定点。正在雄性果蝇中,被激活的 FMRFa-FMRFaR 通途和被欺压的 MS-MSR2 通途擢升了卵白激酶PKC 和 PKA 的活性,这些激酶通过磷酸化 ORK1 卵白饮食,使得通道开启概率加多,导致静息膜电位超极化,从而低浸卵白质摄入量的设定点;正在童贞雌性果蝇中,相看待雄性果蝇而言,MS-MSR2 信号坚持正在低活性,同时 FMRFa-FMRFaR 信号也被欺压, PKA 成为活泼的激酶,通过磷酸化局限共鸣位点,使得ORK1 通道开启概率低浸饮食,导致静息膜电位去极化并升高卵白质摄入量的设定点;正在交配后的雌性果蝇中,被激活的 MS-MSR2 信号欺压了卵白激酶 PKA,同时低活性的FMRFa-FMRFaR 信号也欺压了PKC,进一步低浸了ORK1通道的绽放概率,从而进一步导致卵白质饥饿神经元静息膜电位的去极化,升高了卵白质摄入量的设定点。这项考虑揭示了编码果蝇卵白质饮食量设定点的神经生物学机造,可认为饮食相干的体重调控和肥胖症的考虑与疗养供给了一个新的计谋。

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