果蝇脑内中央复合体发育的基因调控机制

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
31030037
项目类别：
重点项目
资助金额：
180.0万
负责人：
刘力
依托单位：
中国科学院生物物理研究所
学科分类：
C0902.发育与衰老神经生物学
结题年份：
2014
批准年份：
2010
项目状态：
已结题
起止时间：
2011-01-01 至2014-12-31

项目参与者：
龚海韵；李美霞；程雪波；王艺谨；韩默；孙菲；彭琼琳；吕海龙；
关键词：
发育果蝇 cbd ten-a 中央复合体

项目摘要

果蝇脑内中央复合体(Central Complex, CC)包括位于脑垂直中线处左右对称的椭球体、扇形体、小结和原脑桥等几个亚结构。CC结构主要是由神经纤维组成，其中位于两侧脑区的神经元胞体发出神经纤维伸展到中央复合体并跨过垂直中线覆盖整个结构。果蝇中央复合体结构突变体central-body-defect(cbd) 在中央复合体垂直中线处形成裂缝，从而损害了果蝇的运动控制和视觉学习记忆等功能。我们通过遗传互补实验将cbd突变定位到了果蝇X染色体的11A5-11A7区域，并初步确定为基因ten-a。本项目将首先通过基因测序确定cbd突变体在基因ten-a上的突变位点；进一步研究ten-a在果蝇中央复合体发育过程中的表达模式及对神经元发育的调控作用，并发现与Ten-a相互作用的信号分子，以期阐明ten-a在调控中央复合体发育过程中的分子机制，为揭示视觉学习记忆的神经回路提供理论和实验依依据。

结项摘要

果蝇脑内中央复合体（Central Complex, CC）具有重要的生物学功能，包括位于脑垂直中线处左右对称的椭球体、扇形体、小结和原脑桥等几个亚结构。本项目以果蝇cbd突变品系（cbd KS171, cbd KS96, cbd2254）中导致中央复合体脑结构变化为切入点，通过将cbd突变品系和X染色体上大片段缺失的果蝇进行互补杂交和DNA测序实验，将突变定位到了ten-a基因。Ten-a蛋白第1197（PL）位点的色氨酸无义突变而提前终止翻译、第1358（PL）位点的甘氨酸突变为丝氨酸或者第2481（PL）位点的精氨酸变成半光氨酸后，都造成扇形体和椭球体的畸变。通过RNA干扰的方法来调节ten-a的表达量，观察它对中央复合体发育的影响。用elav-Gal4在全神经元内降低ten-a的表达会造成与cbd 突变类似的脑结构缺陷，而在胶质细胞中降低ten-a表达，并没有对中央复合体的形态造成影响。在挽回实验中，在成蝇椭球体R1神经元、中央束和great commisure都有表达的C767-Gal4驱动ten-a转录本RL表达后，可以部分挽回由于cbd KS171点突变造成的突变表型。通过比较野生型和cbd KS171突变品系中扇形体前体的发育过程，在三龄幼虫晚期两者的脑结构才出现差异。此外，对ten-a这个分子特性的研究表明，除了目前已知的转录形式外，ten-a还存在其它多种形式的可变剪接。免疫共沉淀和Western blot的实验显示Ten-a蛋白会被蛋白酶剪切，产生多种不同大小的多肽片段。这个结果提示Ten-a蛋白可能参与复杂的信号通路。综上所述，我们的研究不但在分子层面揭示了ten-a在果蝇中央复合体形成中的作用，并且在细胞层面上发现了C767标记的神经元在扇形体形成过程中的作用。对分子特性的研究显示，ten-a基因存在多种可变剪接的方式，Ten-a蛋白可以在多个位点被蛋白酶识别切割，参与复杂的信号通路。