秀丽隐杆线虫ASI神经元off-response的环路与分子机制

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    31600856
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    22.0万
  • 负责人：
    郭敏
  • 依托单位：
    华中农业大学
  • 学科分类：
    C0905.行为与情感神经科学
  • 结题年份：
    2019
  • 批准年份：
    2016
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

The off-response of a neurons refers to the fact that some neurons stay quiet during stimulation while get excited upon the withdrawal of the stimulation. The off-response is a ubiquitous phenomenon in both vertebrate and invertebrate, and plays an important role in fine-tuning the behavior and maintaining the internal homeostasis of the animal. The Caenorhabditis elegans is an ideal model for dissecting the stimulus input-behavior output due to its comparatively simple nervous system. Previous studies suggested ASI sensory neurons display the off-response calcium transient during the noxious stimulus, but the underlying molecular and neural circuit mechanisms are poorly understood. Here we propose to use microfluidic chip calcium imaging, optogenetics, chemical genetics and molecular biology techniques, to explore the circuit and molecular mechanisms underlying the noxious-evoked off-response of ASI neurons in Caenorhabditis elegans. This project will pave the way to better understand the mechanisms of neuronal off-response.
神经元的off-response是指神经元在刺激过程中不表现兴奋，而在刺激撤走瞬间表现兴奋。Off-response是脊椎动物和无脊椎动物神经系统中普遍存在的现象，对刺激信号应答的精细调节以及维持动物自身的稳态起着重要的作用。秀丽隐杆线虫以其神经系统相对简单成为解析刺激输入-行为输出的理想模型。我们的前期研究发现秀丽隐杆线虫ASI神经元在伤害性刺激过程中呈现off-response反应，但是隐藏在该现象下的环路机制和分子机制并不清楚。因此，本项目拟采用微流控钙成像，光遗传和化学遗传学，分子生物学等技术手段，研究秀丽隐杆线虫ASI神经元在伤害性刺激诱导的off-response的环路和分子机制。本研究将加深对神经元off-response调控机制的理解。

结项摘要

off-response类神经元表现为刺激过程中为静息状态，而刺激撤走的时候兴奋。对于隐藏在这种现象下的分子机制和环路机制并不清楚。因此我们采用off-response特性神经元ASI作为研究对象，研究在伤害性感受过程中ASI神经元所涉及到的分子和环路机制。通过在感觉神经元中表达破伤风毒素TeTx阻断神经递质的释放以及表达抑制特性的光遗传蛋白ArchT，我们发现感觉神经元ADF，ASER以及ASH对ASI神经元存在抑制作用，通过特定基因突变体的筛选，确定ADF是通过释放五羟色胺作用RIC上的SER-1受体从而促进RIC神经元的章鱼胺神经递质的释放，释放的神经递质作用于ASI神经元上的SER-3和SER-6受体，从而抑制ASI的活性；感觉神经元ASER通过旁分泌的方式促进RIC神经元的活性，活化的RIC神经元释放5-HT作用ASI神经元的受体SER-3和SER-6,从而抑制ASI的活性。ASH神经元通过紧密连接的方式激活RIC中间神经元，同样的通过章鱼胺信号通路抑制ASI神经元的活性。当同时阻断ADF,ASER以及ASH神经元后，ASI的钙反应，仍然存在延迟作用，这就说明可能存在其它分子介导ASI神经元的快速反应，通过对可能介导的的离子通道的筛选以及回复实验，我们发现阳离子选择性通道蛋白OCR-2和OSM-9介导ASI钙信号的快速反应。该课题的研究结果证明了off-response类神经元的活性是由两部分组成，第一部分是由神经环路介导的慢速反应；第而部分是由离子通道介导的快速反应。该结果为人们认识ASI神经元的兴奋特性奠定了理论基础。

项目成果

期刊论文数量（1）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Dissecting Molecular and Circuit Mechanisms for Inhibition and Delayed Response of ASI Neurons during Nociceptive Stimulus
剖析伤害性刺激期间 ASI 神经元抑制和延迟反应的分子和电路机制。
  • DOI：
    10.1016/j.celrep.2018.10.065
  • 发表时间：
    2018-11-13
  • 期刊：
    CELL REPORTS
  • 影响因子：
    8.8
  • 作者：
    Guo, Min;Ge, Minghai;Dong, Zhiqiang
  • 通讯作者：
    Dong, Zhiqiang

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其他文献

基于SWAT东北黑土区乌裕尔河流域径流模型模拟
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    2016
  • 期刊：
    水土保持研究
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    --
  • 作者：
    郭敏;方海燕;李致颖
  • 通讯作者：
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    2017
  • 期刊：
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  • 作者：
    郭敏
  • 通讯作者：
    郭敏
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  • 通讯作者：
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  • 通讯作者：
    陆林
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    2017
  • 期刊：
    中华胰腺病杂志
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    郭敏;余鹏飞;白槟;邱兆岩;王谦;赵青川;李树钧
  • 通讯作者：
    李树钧

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郭敏的其他基金

秀丽隐杆线虫响应降温速率的分子和环路机制研究
  • 批准号：
  • 批准年份：
    2021
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  • 项目类别：
    面上项目

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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