Nustatyti pagrindiniai baltymai, būtini kvapui ir išgyvenimui | Ophthacare

Neuroscience News logo for mobile.

Santrauka: Orco baltymas yra būtinas skruzdėlių uoslės neuronų išlikimui. Orco geno mutacija Harpegnathos saltator skruzdėlėse drastiškai sumažino jų uoslės neuronų skaičių, pablogindama jų socialinę sąveiką.

Šis tyrimas pabrėžia Orco svarbą skruzdėlių nervų vystymuisi ir socialiniam bendravimui. Šių mechanizmų supratimas gali padėti suprasti jutiminį socialinį elgesį tiek gyvūnams, tiek žmonėms.

Pagrindiniai faktai:

  • Orco baltymas yra būtinas skruzdėlių uoslės neuronų vystymuisi ir išlikimui.
  • Mutantinės skruzdėlės, neturinčios Orco, patyrė didelę neuronų mirtį ir sutriko socialinę sąveiką.
  • Tyrimas suteikia naujų įžvalgų apie tai, kaip gyvūnų jutimo sistemos ir socialinis elgesys yra susiję.

Šaltinis: NYU

Nors kvapas vaidina svarbų vaidmenį žmonių socialinėje sąveikoje, pavyzdžiui, signalizuoja apie baimę ar sukuria artumą skruzdėlėms, jis yra labai svarbus.

Niujorko ir Floridos universiteto mokslininkai nustatė, kad pagrindinis baltymas, vadinamas Orco, kuris yra būtinas uoslės ląstelių funkcijai, taip pat yra būtinas skruzdėlių ląstelių išlikimui.

Jų tyrimas parodė, kad mutacija orco gen i Harpegnathos saltator skruzdėlės smarkiai sumažino uoslės neuronų skaičių, o tai rodo, kad Orco yra būtinas šių ląstelių vystymuisi ir gyvenimui.

„Skruzdėlės, kaip ir žmonės, yra labai socialios ir pasižymi bendradarbiaujančiu socialiniu elgesiu, todėl yra ideali sistema jutiminiam socialiniam elgesiui tirti“, – aiškino Hua Yan. Kreditas: Neuroscience News

Rezultatai, paskelbti m Mokslo pažangasuteikia įžvalgos apie ląstelinį ir molekulinį gyvūnų socializacijos pagrindą.

„Supratimas, kaip vystosi nervų sistema, yra vienas iš aktualiausių šiuolaikinių neuromokslų iššūkių“, – sakė Bogdanas Sieriebriennikovas, Niujorko universiteto Biologijos katedros doktorantas ir pirmasis tyrimo autorius.

Jaučia kvapą ir skruzdžių mutacijas

Skruzdėlės, naudodamos feromonų ryšį, sukūrė apie 400 kvapo receptorių – tiek daug artimesnių žmonėms nei daugumai kitų vabzdžių.

„Skruzdėlės, kaip ir žmonės, yra labai socialios ir pasižymi bendradarbiaujančiu socialiniu elgesiu, todėl yra ideali sistema jutiminiam socialiniam elgesiui tirti“, – aiškino Floridos universiteto biologijos docentas Hua Yan ir tyrimo vyresnysis autorius.

„Išplėsti uoslės receptorių genai leidžia skruzdėlėms „kalbėtis“ vieni su kitais didelėje šimtų, tūkstančių ar iki milijono individų bendruomenėje.

Net žmonėms, kurie bendraudami remiasi kitais pojūčiais, kvapas yra būtinas.

„Uoslės receptorių neuronų funkcijos praradimas sukelia uoslės trūkumą ir dažnai siejamas su socialine izoliacija, neurologiniais sutrikimais, tokiais kaip šizofrenija, ir socialiniais sutrikimais, tokiais kaip autizmas“, – pridūrė Yanas.

Norėdami geriau suprasti, kaip skruzdėlių uoslė veikia jų socialinę sąveiką, NYU mokslininkai anksčiau sukūrė pirmąsias genetiškai modifikuotas skruzdėles, redaguodami naudodami CRISPR. orco gen. Šios „mutantinės“ skruzdėlės, neturinčios Orco baltymo, patyrė uoslės organų pokyčius ir sunkiai sąveikaudavo.

“Mes nustatėme, kad antenose, kurios yra skruzdėlės “nosis”, buvo labai mažai ląstelių. Jos buvo beveik tuščios, o tai rodo, kad skruzdžių mutantėse nėra ląstelių, kurios jaučia kvapą”, – sakė Yanas.

Neuronų išgyvenimas priklauso nuo Orco

Savo naujame tyrime Mokslo pažanga, tyrėjai naudojo vieno branduolio geno ekspresijos profiliavimą skruzdžių antenose ir fluorescencinę mikroskopiją, kad analizuotų uoslės ląstelių vystymąsi. Nustatyta, kad mutantiniai vabzdžiai, kuriems trūksta Orco, netenka daugumos uoslės neuronų dar nesulaukę pilnametystės.

„Atrodo, kad ląstelės gaminamos normaliai, jos pradeda vystytis – augti, keisti formą ir įjungti tam tikrus genus, kurių joms reikės vėliau, pavyzdžiui, kvapo receptorius“, – pažymėjo Sieriebriennikovas.

„Kai besivystančios ląstelės įjungia kvapo receptorius, labai greitai jų pradeda mirti didžiulis skaičius.

Šią neuronų mirtį gali sukelti stresas. Kadangi mutantinių skruzdžių kvapo receptoriai negali sudaryti komplekso su Orco, kad nukeliautų į ląstelės membraną, naujai pagaminti receptoriai užkemša organelius, sukeldami stresą ir mirtį.

Tokia neuronų mirtis taip pat gali rodyti socialiniams vabzdžiams būdingus modelius. „Kol kas šie unikalūs procesai nebuvo aptikti pavieniuose vabzdžiuose ir gali būti svarbių įrodymų apie nervų vystymosi evoliuciją prisitaikant prie uoslės receptorių genų išplitimo“, – sakė Floridos universiteto doktorantė Kayli Sieber. . – pirmasis tyrimo autorius.

Įdomu tai, kad kai kurie uoslės receptoriai išgyveno net be Orco. Ląstelės, kuriose jie buvo, taip pat išreiškė kitų tipų receptorius, o tai rodo, kad jų skatinamas aktyvumas yra būtinas neuronų vystymuisi.

“Kai kurie neuronai turi periodiškai “sudegti”, kad tinkamai vystytųsi. Be Orco uoslės ląstelės “nesudegė” ir neužbaigė savo vystymosi, todėl jie mirė”, – sakė Sieriebriennikovas.

Tyrėjai taip pat išsiaiškino, kad kai kurių kvapo receptorių yra ne uoslės ląstelėse, pavyzdžiui, mechanosensoriniai neuronai, aptinkantys judėjimą ir glia, kurie supa neuronus ir padeda jiems veikti.

Taip gali būti dėl netobulo genų reguliavimo, dėl kurio kvapo receptorius netyčia suaktyvina netoliese esantys genomo regionai, kurie paprastai reguliuoja kitus genus kitose ląstelėse. Arba receptoriai šiose ląstelėse gali atlikti naują funkciją, kaip ir uoslės receptoriai, esantys glia C. elegans kirminų ar žmogaus spermos.

„Uoslės receptorių genų įjungimas ląstelėse, kurios nėra uoslės, gali būti visiškai nenaudingos organizmui, bet vėlgi, evoliucija linkusi pasinaudoti tokiomis klaidomis, kad esamiems genams būtų suteikta nauja funkcija, todėl galbūt yra naujas įdomus uoslės receptorių vaidmuo. ne uoslės ląstelėse, kurias atrasime ateityje“, – pažymėjo Sieriebriennikovas.

“Mūsų išvados pagerina mūsų supratimą apie socialinių vabzdžių jutimo sistemas, įskaitant uoslės nervų vystymąsi, kuri sukuria socialinio bendravimo pagrindą”, – sakė Yanas.

Finansavimas: Kiti tyrimo autoriai yra Olena Kolumba, Jakub Mlejnek ir Shadi Jafari. Šį tyrimą rėmė Nacionaliniai sveikatos institutai (R01-DC020203, T32-DC015994), Nacionalinis mokslo fondo pramonės ir universitetų kooperatyvas nariuotakojų valdymo technologijų tyrimų centras (#IIP1821914) ir Human Frontier Science programa (LT000010/2020-). L).

Apie šią naujieną apie neuromokslą ir genetiką

Autorius: Rachel Harrison
Šaltinis: NYU
Kontaktas: Rachel Harrison – NYU
Vaizdas: Vaizdas įtrauktas į Neuroscience News

Originalus tyrimas: Atvira prieiga.
Nuo orko priklausomas uoslės receptorių neuronų išgyvenimas skruzdėlėse“ autorius Bogdanas Sieriebriennikovas ir kt. Mokslo pažanga


Abstraktus

Nuo orko priklausomas uoslės receptorių neuronų išgyvenimas skruzdėlėse

Kvapas yra būtinas sudėtingam socialiniam vabzdžių elgesiui. Kad atskirtų sudėtingus socialinius signalus, skruzdėlės išsivystė išplėtusį skaičių kvapo receptorius (Arba) nemalonumas.

Įpareigojančio kvapo koreceptoriaus geno mutacijos orco dėl to prarandama ~80% anteninių skilčių glomerulų šokinėjančioje skruzdėlėje Harpegnathos saltator. Tačiau ląstelių mechanizmas vis dar neaiškus.

Čia mes demonstruojame didžiulę uoslės receptorių neuronų (ORN) apoptozę vidurinėse ir vėlyvose lėliukių vystymosi stadijose, galbūt dėl ​​ER streso, kai nėra Orco.

Tolesnė masinė ir vieno branduolio transkripto analizė rodo, kad nors dauguma orco– išreiškiantys ORN miršta orco mutantai, nedidelė jų dalis išgyvena: Jie išreiškia jonotropinis receptorius (Ir) genai, kurie sudaro IR kompleksus.

Be to, mes nustatėme, kad kai kurie Arba genai yra ekspresuojami mechanosensoriniuose neuronuose ir ne neuroninėse ląstelėse, galbūt dėl ​​to, kad netoliese nėraArba nemalonumai.

Mūsų rezultatai pateikia išsamią ORN plėtros ir Arba išraiška i H. saltator.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *