線蟲水感受與趨避行為的神經環路及調控研究

《線蟲水感受與趨避行為的神經環路及調控研究》是依託華中科技大學，由吳政星擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：線蟲水感受與趨避行為的神經環路及調控研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：吳政星
• 依託單位：華中科技大學

中文摘要

水（濕度）感受與相應的趨避行為是機體重要的基本生理活動與行為，關乎機體的正常生理活動、生死與演化。對該感覺與行為的分子和神經迴路機制的深入研究具有重要的理論意義。本研究團隊以模式動物線蟲為研究對象，揭示了水感受與趨避行為這一新的感覺與行為模式的分子機制，但是神經迴路機制還有待研究。 基於申請者研究團隊的前期研究結果、掌握、建立和發展的研究方法，本項目擬採用線蟲水感受與行為分析法、基因操作與遺傳分析、神經元類型特異性和條件性基因表達技術、神經元功能操控（光和化學遺傳學方法、單神經元特異性凋亡和遞質釋放阻斷）、神經元活動的在體顯微螢光成像等技術方法，研究與揭示秀麗線蟲水感受及其調控的分子機制、研究濕度趨避行為的神經環路與調控機制，為認識該感覺與行為模式提供堅實的實驗依據。

結題摘要

水是組成機體和維持機體正常生命活動的基本物質。環境水分含量即濕度是影響動物機體的舒適程度、生理活動、行為、生存和進化的關鍵因子之一。本研究項目以模式動物秀麗線蟲為模型，採用多種水感受與趨避行為分析法、基因操作與遺傳分析、神經元類型特異性和條件性基因表達技術、神經元功能操控（光遺傳學和化學遺傳學方法、單神經元特異性凋亡和遞質釋放阻斷）和神經元活動的在體螢光顯微成像等技術方法，研究線蟲水感受及其調控的分子機制及水趨避行為的神經環路與調控機制。 項目研究取得了以下研究結果。（1） G蛋白偶聯受體—G蛋白—鳥苷酸環化酶（DAF-11）—第二信使cGMP—cGMP門控離子通道（TAX-2/TAX-4複合體）介導了線蟲對培養基質水含量感受與趨避行為；已鑑定到主要的水（高含水量）感受感覺神經元ASI、ASJ和ASK。三類神經元對水刺激的反應不同，ASI神經元為撤藥反應（off-response）、SAK和ASJ神經元為給藥反應。（2） 感覺神經元ASE參與水感受，其感覺信號轉導為鳥苷酸環化酶GCY-22–cGMP–TAX-2/TAX-4信號系統。鑑定出第一層中間神經AIB和第二層中間神經RIM介導線蟲的水迴避反應。（3） 感覺神經元中多個機械敏感通道介導線蟲對低水含量或“乾”的感受。（4） 鑑定到多種神經肽參與調控線蟲對水的感受與趨避行為。 動物對濕度（或水含量）、溫度、滲透壓等重要的內外環境的感受，通常由多個感覺模式完成。這些感覺信息在中樞和外周神經神經系統中進行功能相互作用與信號整合，藉此，對機體的生理活動與行為進行精確的調控，建立與維持機體生理功能的內穩態，保障個體的生存與種族的繁衍。目前，本項目尚未完成線蟲“濕感覺”與“乾感覺”信號整合神經迴路機制與神經肽調控線蟲水感受與趨避行為的神經迴路機制研究。項目研究組正在深入研究，以完成全部研究內容。