北京时间2月5日(农历大年初一),清华大学生命学院、IDG/麦戈文脑科学研究院、清华-北大生命联合中心张伟课题组在Cell Reports杂志上发表题为《piezo-like基因调控果蝇幼虫的运动》(Piezo-like gene regulates locomotion in Drosophila larvae)的封面论文。该论文首次报道了piezo家族的新成员piezo-like可以通过弦音感受器(chordotonal neuron, Cho)来调控果蝇幼虫的运动,为进一步探索机械感受离子通道或蛋白在本体感受中的调控作用具有重要意义。
《Cell Reports》 封面图片:具有中国特色的剪纸风格展示“踩高跷”,寓意本体感受在调控体态与运动平衡中的重要作用,同时也表现出中国农历新年的喜庆气氛;封面图像由张伟博士与李叶菲博士共同设计。
Piezo-like通过弦音器神经元调控果蝇幼虫运动.
机械感受及传导广泛存在于生物体中,如触觉、听觉、本体感受等对于调控生物体的行为具有至关重要的作用。本体感受对于生物体控制不同身体部分以维持平衡、体态及运动至关重要。果蝇弦音感受器是调节运动的关键器官,然而弦音感受器如何感受并传递振动刺激,从而调控体位变化并产生位移仍不清楚。
最新的研究表明,与哺乳动物piezo家族高同源性的piezo-like基因缺失会导致果蝇幼虫爬行出现频繁抬头、后退及转弯超过90°的异常行为。通过光遗传学技术发现piezo-like主要表达在果蝇幼虫的弦音感受器中,将弦音感受器中的piezo-like基因进行特异敲除后,果蝇幼虫出现了同样的异常爬行,而特异地将piezo-like表达进行恢复后,行为恢复正常。同时,特异地在弦音感受体中表达哺乳动物piezo1也能消除异常的爬行行为,从而进一步证实了piezo-like基因与哺乳动物piezo1基因具有高度同源性。另外,基于piezo家族离子通道的属性,研究者对piezo-like基因进行异源表达,利用在体及离体电生理技术进行分析,发现piezo-like可能需要借助其他蛋白才能发挥离子通道的功能。
清华大学生命学院/麦戈文脑研究院研究员张伟博士为本文的通讯作者,清华大学生命学院博士生胡宇飞为文章第一作者,生命学院本科生王志林也参与了该工作。本课题受到国家自然科学基金项目、北京市科学技术委员会、清华-北大生命科学联合中心以及清华大学IDG/麦戈文脑科学研究院的资助。
全文链接:https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(19)30084-1