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2018
04-17

蛋白质告诉苍蝇从寒冷中进来


词曲作者诺埃尔·考沃德曾经宣布只有疯狗和英国人在正午太阳出去了。现在,麻省理工学院的生物学家还有第三个候选人果蝇,这个果蝇在dTrpA1基因中有缺陷。抛开民族刻板印象,大多数活着的生物知道什么时候太热或太冷,需要移动。在生物学中,它被称为热趋向行为。但直到这项新的工作,没有人有一个良好的分子解释如何感知环境温度,以及如何管理行为。如果果蝇dTrpA1的这一新作用占据上风,这将是温度传感蛋白首次涉及介导动物趋热性。 来自麻省理工学院:

有些人不喜欢它热:解开趋热性的分子基础

词作者诺埃尔考沃德曾经宣称,只有疯狗和英国人在午间太阳出去。现在,麻省理工学院的生物学家还有第三个候选人果蝇,这个果蝇在dTrpA1基因中有缺陷。

抛开民族的陈旧观念,大多数生物知道什么时候太热或太冷,需要移动。在生物学中,它被称为热趋向行为。但直到这项新的工作,没有人有一个良好的分子解释如何感知环境温度,以及如何管理行为。如果果蝇dTrpA1的这个新的作用能够起作用,那么这将是温度感受蛋白首次涉及介导动物的趋热性。

由麻省理工学院生物学助理教授Paul Garrity领导的研究将于12月8日在美国细胞生物学学会会议上介绍。 Garrity的同事是生物学研究生Mark Rosenzweig(本文的第一作者),MIT的附属公司Karen Brennan的Timothy Tayler以及Scripps研究所的Ardem Patapoutian和Novartis Research Foundation的Genomics Institute。

了解什么是热的,什么不是生物的关键,因为温度会影响行为,发育和生理。当然,高于或低于一定范围的温度对许多生物体是有害的。

为了确定控制趋热性的生物活性分子,研究人员选择了着名果蝇果蝇(Drosophila melanogaster)作为他们的实验系统,注意果蝇成虫和幼虫都知道避免极端温度。随着新一代孵化每十天,果蝇也非常适合遗传分析。

为了确定热敏行为的监管者,Garrity及其同事专注于果蝇基因,它们是离子通道瞬态受体电位(TRP)家族的成员。离子通道是蛋白质隧道,改变细胞内和细胞外离子浓度的平衡,调节神经元传播信息的能力。 TRP基因家族的几个成员已经显示在培养细胞中作为温度响应性离子通道起作用。

由于温度反应性TRP通道可以作为传感器激活神经元以响应温度变化,所以研究人员调查了与哺乳动物中温度响应性TRPs相关的7个果蝇基因的功能,以确定果蝇基因是否可能参与趋热。

当放置在一个琼脂覆盖的塑料盘的一半所产生的温度梯度,果蝇幼虫迅速从加热区域迁移到较冷的区域。在几分钟内,几乎没有幼虫甚至靠近加热区。然而,通过使用称为RNA干扰(RNAi)的实验性遗传技巧大大降低dTrpA1蛋白表达的幼虫似乎没有注意到热。相反,dTrpA1缺陷型幼虫最终随机分布在加热区和不加热区之间。

这表明,他们要么没有感觉到沿温度梯度的温度差异,要么他们不能正确地将温度的感觉转化为行为反应。有趣的是,先前的研究已经证明,dTrpA1在青蛙卵母细胞中表达时被升温激活。麻省理工学院的研究人员认为,果蝇可能使用dTrpA1来感知环境温度,激活dTrpA1触发神经元信号事件,促使幼虫 避免高温。

Rosenzweig和Garrity说:“我们的工作证明了dTrpA1在热感应行为中的重要作用,并开始了果蝇中以前未知的热感应电路的表征。”同时,我们其余的人也会向着色调倾斜。

这项工作是由雷蒙德和贝弗利萨克勒基金会,白石职业发展教授,国家科学基金会和美国国立卫生研究院资助。