调控秀丽线虫食物气味抉择行为的神经环路和分子机制研究

摘要

感觉神经元在调节秀丽线虫对外界环境信号变化的反应中发挥非常重要的作用。最近的研究发现系列感觉神经元和秀丽线虫的食物气味抉择行为有密切关系。但是，参与动物抉择行为调控的神经环路及其分子机制尚不完全清楚。
　　目的:利用秀丽线虫的食物气味抉择行为模型来研究参与调控食物气味抉择行为的神经环路与相关分子机制。
　　方法:利用大肠杆菌OP50和病原菌PA14两种矛盾信号构建的食物抉择行为模型考察参与调控秀丽线虫食物气味抉择行为的神经环路，并且对特定神经元中GPCRs、神经肽等基因的突变体进行食物气味抉择行为的解析，再通过双突变、过表达、恢复表达等方法揭示特定神经环路中调控秀丽线虫食物气味抉择行为的分子机制，进而考察下游功能中间神经元中相关调控蛋白介导的分子信号通路。
　　结果:利用OP50和PA14两种矛盾信号构建食物抉择行为模型，在ADL和ASH两种感觉神经元中，光激活ADL感觉神经元导致秀丽线虫偏好PA14的能力显著提高，杀死ADL感觉神经元导致秀丽线虫偏好PA14的能力显著下降。和野生型秀丽线虫N2相比，GPCR衔接蛋白编码基因对应的arr-1(ok401)突变体偏好PA14的能力显著下降，并且将arr-1基因在其突变体ADL感觉神经元中表达可恢复其表型至野生型秀丽线虫N2相似的水平。进而，考察表达于ADL感觉神经元中的GPCRs发现，srh-220(RNAi)秀丽线虫偏好PA14的能力显著提高，将srh-220基因在其RNAi秀丽线虫ADL感觉神经元中表达可恢复其表型至野生型秀丽线虫N2相似的水平。而且，srh-220(RNAi)增强了Psrh-220-ChR2转基因秀丽线虫偏好PA14的能力，然而srh-220过表达则降低了Psrh-220-ChR2转基因秀丽线虫偏好PA14的能力。考察在ADL感觉神经元中影响神经肽分泌相关基因功能，发现ADL神经元特异RNAi神经肽分泌相关基因的秀丽线虫显示改变了的秀丽线虫食物抉择行为。考察ADL感觉神经元中可释放的神经肽功能，发现flp-4、nlp-10基因RNAi秀丽线虫偏好PA14的能力均显著降低，且flp-4(RNAi)秀丽线虫偏好PA14能力降低的程度更为显著。将flp-4、nlp-10基因分别在对应的RNAi秀丽线虫ADL感觉神经元中表达可恢复相应RNAi秀丽线虫表型至野生型秀丽线虫N2相似的水平。对GPCR和神经肽的遗传关系分析表明，flp-4或nlp-10基因突变可以逆转srh-220(RNAi)秀丽线虫偏好PA14的表型。接下来对神经肽FLP-4的受体NPR-4功能进行了考察，发现npr-4(RNAi秀丽线虫偏好PA14的能力显著降低，将npr-4基因在其突变体AIB神经元内表达可恢复其表型至野生型秀丽线虫N2相似的水平。
　　结论:秀丽线虫经由“ADL感觉神经元-AIB中间神经元”神经环路调控秀丽线虫的食物气味抉择行为。在ADL感觉神经元中，ARR-1、GPCR/SRH-220及下游神经肽FLP-4、NLP-10构成的信号通路调控秀丽线虫食物气味抉择行为。在AIB中间神经元中，FLP-4受体NPR-4可能正向调控秀丽线虫偏好病原菌PA14气味抉择行为。

目录

声明

摘要

前言

文献综述：秀丽线虫对细菌食物的感知及相关行为的研究进展

材料与方法

一．实验材料

二．实验方法

结果与分析

一．ADL感觉神经元影响秀丽线虫的食物气味抉择行为

二．ARR-1调控秀丽线虫的食物气味抉择行为

三．GPCR／SRH-220调控秀丽线虫的食物气味抉择行为

四．SRH-220对ADL感觉神经元活性的影响

五．ADL感觉神经元肽能活性确认

六．ADL感觉神经元中神经肽flp-4、nlp-10调控秀丽线虫的食物气味抉择行为

七．ADL感觉神经元中GPC/SRH-220和神经肽FLP-4、NLP-10遗传关系的确认

八．神经肽受体NPR-4对秀丽线虫食物气味抉择行为的调控

九．神经肽受体NPR-4功能神经元的确认

十．npr-4突变对于AIB中间神经元表达相关基因表达模式的影响

讨论

总结

参考文献

致谢