秀麗線蟲脂肪積累的感知調控.pdf

1、對秀麗線蟲脂肪積累調控機制的研究已經(jīng)取得了一定的進展。在線蟲對環(huán)境信號的感知過程中,纖毛結構(Cilium)起了重要作用。以往研究暗示纖毛結構與功能相關基因可能參與了線蟲脂肪積累的調控。本研究旨在詳細闡明纖毛在線蟲脂肪積累中的作用,同時對溫度感知在線蟲脂肪積累調控中的作用進行研究,從而加深我們對于線蟲脂肪積累感知調控的深層次理解。 該研究工作分成兩部分： (1)纖毛結構與功能相關基因在線蟲脂肪積累中的調控作用；

2、(2)溫度感知在線蟲脂肪積累中的調控作用 針對第一部分工作,首先,通過分析參與纖毛結構與功能調節(jié)的具代表性的18個基因突變后線蟲脂肪積累情況,發(fā)現(xiàn)其中七種基因突變后線蟲脂肪積累顯著增加,這七種基因分別為:daf-19、che-13、osm-1、osm-6、daf-10、tax-2和tax-4。同時,基因che-11和osm-3突變后,線蟲脂肪積累明顯減少。daf-19、che-13、osm-1、osm-6、daf-10、che-

3、11和osm-3分別參與維持纖毛的整體、中部、末梢結構以及正常形態(tài),tax-2和tax-4參與纖毛信號的傳遞。繼而,分析這幾種基因突變對于控制脂肪酸合成或降解關鍵步驟的限速酶等編碼基因轉錄表達水平的影響,發(fā)現(xiàn)這些基因突變后,部分脂肪酸代謝過程可能受到了影響,如脂肪酸的重新合成、脂肪酸的轉運、不飽和脂肪酸的合成、乙醛酸途徑、線粒體β氧化、糖異生或糖酵解等。進一步確定所鑒定遺傳位點與已知脂肪積累核心調控基因之間的遺傳關系,發(fā)現(xiàn)所鑒定遺傳位點

4、與daf-2、daf-16、daf-7、nhr-49、sbp-1、mdt-15、tub-1、bbs-1以及kat-1存在不同程度的遺傳關系,受到這些基因不同程度的遺傳調控或不同程度地調控這些基因的功能。進而,分析所鑒定九種基因之間的遺傳關系,發(fā)現(xiàn)daf-19處于daf-10上游,tax-2和tax-4位于daf-10下游,che-11處于tax-2和tax-4下游。 此外,我們發(fā)現(xiàn),RNAi降低daf-19、che-11、daf

5、-10、osm-3的表達后,ASE神經(jīng)元纖毛變短。tax-2、tax-4及脂肪積累核心調控基因表達降低后,對ASE神經(jīng)元纖毛結構基本無影響。bbs-1、che-11和daf-10表達降低后,AFD神經(jīng)元纖毛木端熒光密度變小,尺寸變大。tax-2、tax-4及其它脂肪積累核心調控基因表達降低后,對AFD神經(jīng)元纖毛結構基本無影響。九種纖毛結構與功能相關基因突變后,對水溶性物質氯化鈉和生物素的趨向性均表現(xiàn)出較嚴重的缺陷；脂肪積累核心調控基因突

6、變后,趨向性與野生型類似。九種纖毛結構與功能相關基因突變后,對揮發(fā)性物質丁二酮和苯甲醛的趨向性趨向性均表現(xiàn)出較嚴重的缺陷；bbs-1、tub-1以及sbp-1表達量降低后,趨向性也產(chǎn)生缺陷；但bbs-1、tub-1以及sbp-1分別與九種纖毛結構與功能相關基因同時突變后,趨向性與九種基因單獨突變時類似；其它脂肪積累核心調控基因突變后,趨向性與野生型類似。九種纖毛結構與功能相關基因突變后,對NaCl形成的滲透壓基本無回避反應。以上數(shù)據(jù)暗示

7、,脂肪積累的感知調控是一個相對獨立的過程。 鑒于daf-19、che-13、osm-1、osm-6、daf-10、che-11和osm-3分別參與維持纖毛的整體、中部、末梢結構以及正常形態(tài),tax-2和tax-4參與纖毛信號的傳遞,而這些基因突變后脂肪積累會發(fā)生明顯變化,因此纖毛結構的完整性、纖毛的正常形態(tài)以及正常的信號傳遞功能對維持線蟲正常的脂肪積累是必需的。針對第二部分工作,首先,通過分析參與溫度感知的18種基因突變后線蟲脂

8、肪積累情況,發(fā)現(xiàn)其中六種基因突變后,線蟲脂肪積累顯著增加,這六種基因分別是:ttx-1、dgk-1、tax-2、tax-4、ttx-3和ncs-1。tax-6基因突變后,線蟲脂肪積累明顯減少。這些基因分別參與AFD或AIY神經(jīng)元溫度趨向性功能的發(fā)揮。繼而,分別分析這幾種基因突變對于控制脂肪酸合成或降解關鍵步驟的限速酶等編碼基因轉錄表達水平的影響,發(fā)現(xiàn)這些基因突變后,部分能量代謝過程可能受到了影響,如脂肪酸的重新合成、脂肪酸的轉運、不飽和

9、脂肪酸的合成、乙醛酸途徑、線粒體β氧化、糖異生或糖酵解等。進一步確定所鑒定遺傳位點與已知脂肪積累核心調控基因之間的遺傳關系,發(fā)現(xiàn)所鑒定遺傳位點與出daf-2、daf-16、daf-7、nhr-49、sbp-1、mdt-15、tub-1、bbs-1以及kat-1存在不同程度的遺傳關系,受到這些基因不同程度的遺傳調控或不同程度地調控這些基因的功能。 并且發(fā)現(xiàn),部分溫度感知相關基因會對AFD神經(jīng)元胞體結構產(chǎn)生影響。tax-2、tax-

10、4和ttx-1表達降低后,AFD神經(jīng)元胞體熒光密度有顯著降低,同時熒光斑點尺寸變小。部分溫度感知相關基因在調控溫度趨向性時與daf-2、和daf-7之間存在相互作用。除去daf-2和daf-7,其它脂肪積累核心調控基因對溫度趨向性不產(chǎn)生影響。以上數(shù)據(jù)暗示,脂肪積累的溫度感知調控是一個相對獨立的過程。 部分溫度感知相關基因在調控永久性幼蟲形成時與daf-2、daf-16和daf-7存在相互作用。 所鑒定溫度感知相關基因的組