秀麗線蟲脂肪積累的感知調(diào)控.pdf

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

2、(2)溫度感知在線蟲脂肪積累中的調(diào)控作用 針對第一部分工作,首先,通過分析參與纖毛結(jié)構(gòu)與功能調(diào)節(jié)的具代表性的18個(gè)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(shí),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(jié)構(gòu)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(guān)鍵步驟的限速酶等編碼基因轉(zhuǎn)錄表達(dá)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(zhuǎn)運(yùn)、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(jìn)一步確定所鑒定遺傳位點(diǎn)與已知脂肪積累核心調(diào)控基因之間的遺傳關(guān)系,發(fā)現(xiàn)所鑒定遺傳位點(diǎn)

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(guān)系,受到這些基因不同程度的遺傳調(diào)控或不同程度地調(diào)控這些基因的功能。進(jìn)而,分析所鑒定九種基因之間的遺傳關(guān)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(dá)后,ASE神經(jīng)元纖毛變短。tax-2、tax-4及脂肪積累核心調(diào)控基因表達(dá)降低后,對ASE神經(jīng)元纖毛結(jié)構(gòu)基本無影響。bbs-1、che-11和daf-10表達(dá)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(diào)控基因表達(dá)降低后,對AFD神經(jīng)元纖毛結(jié)構(gòu)基本無影響。九種纖毛結(jié)構(gòu)與功能相關(guān)基因突變后,對水溶性物質(zhì)氯化鈉和生物素的趨向性均表現(xiàn)出較嚴(yán)重的缺陷；脂肪積累核心調(diào)控基因突

6、變后,趨向性與野生型類似。九種纖毛結(jié)構(gòu)與功能相關(guān)基因突變后,對揮發(fā)性物質(zhì)丁二酮和苯甲醛的趨向性趨向性均表現(xiàn)出較嚴(yán)重的缺陷；bbs-1、tub-1以及sbp-1表達(dá)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(jié)構(gòu)與功能相關(guān)基因同時(shí)突變后,趨向性與九種基因單獨(dú)突變時(shí)類似；其它脂肪積累核心調(diào)控基因突變后,趨向性與野生型類似。九種纖毛結(jié)構(gòu)與功能相關(guān)基因突變后,對NaCl形成的滲透壓基本無回避反應(yīng)。以上數(shù)據(jù)暗示

7、,脂肪積累的感知調(diào)控是一個(gè)相對獨(dú)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(jié)構(gòu)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(huì)發(fā)生明顯變化,因此纖毛結(jié)構(gòu)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(guān)鍵步驟的限速酶等編碼基因轉(zhuǎn)錄表達(dá)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(zhuǎn)運(yùn)、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(jìn)一步確定所鑒定遺傳位點(diǎn)與已知脂肪積累核心調(diào)控基因之間的遺傳關(guān)系,發(fā)現(xiàn)所鑒定遺傳位點(diǎn)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(guān)系,受到這些基因不同程度的遺傳調(diào)控或不同程度地調(diào)控這些基因的功能。 并且發(fā)現(xiàn),部分溫度感知相關(guān)基因會(huì)對AFD神經(jīng)元胞體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。tax-2、tax-

10、4和ttx-1表達(dá)降低后,AFD神經(jīng)元胞體熒光密度有顯著降低,同時(shí)熒光斑點(diǎn)尺寸變小。部分溫度感知相關(guān)基因在調(diào)控溫度趨向性時(shí)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(diào)控基因?qū)囟融呄蛐圆划a(chǎn)生影響。以上數(shù)據(jù)暗示,脂肪積累的溫度感知調(diào)控是一個(gè)相對獨(dú)立的過程。 部分溫度感知相關(guān)基因在調(diào)控永久性幼蟲形成時(shí)與daf-2、daf-16和daf-7存在相互作用。 所鑒定溫度感知相關(guān)基因的組