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      在果蠅大腦中發(fā)現(xiàn)了新的光敏分子
      
			
      
				2019-06-23 14:36:45
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      稱為視紫紅質(zhì)的六種生物色素在果蠅眼中的光敏感中發(fā)揮著重要的作用。其中三個在溫度感覺方面也具有與光無關(guān)的作用。新的研究表明，第七只視紫紅質(zhì)Rh7在果蠅的大腦中表達(dá)，它調(diào)節(jié)蒼蠅的晝夜活動周期。該研究發(fā)表在“自然”雜志上，由國家眼科研究所資助，該研究所是美國國立衛(wèi)生研究院的一部分。
      

      在果蠅大腦中發(fā)現(xiàn)了新的光敏分子
      

      “Rh7是視紫紅質(zhì)的第一個例子，它通過在中央大腦而不是眼睛中表達(dá)來設(shè)定晝夜節(jié)律很重要，”Duggan分子，細(xì)胞和發(fā)育生物學(xué)教授Craig Montell博士說。加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校和該研究的資深作者。這種新發(fā)現(xiàn)的Rh7作用可能會產(chǎn)生臨床意義。“確定光敏性視蛋白的新角色對于了解退行性視網(wǎng)膜疾病和開發(fā)潛在的新療法至關(guān)重要，”國家眼科研究所項目主任Lisa Neuhold博士說。
      

      20世紀(jì)70年代發(fā)現(xiàn)的視紫紅質(zhì)因其在光敏和圖像形成中的重要作用而聞名。六種先前已知的飛鳥視紫紅質(zhì)在蠅眼中占據(jù)感光細(xì)胞的全部功能，因此雖然果蠅基因組含有第七種視紫紅質(zhì)的序列，但Rh7的作用尚不清楚。
      

      為了研究Rh7的作用，Montell和加州大學(xué)歐文分校的合作者首先證實了Rh7通過基因?qū)嶒瀬砀兄猓@些實驗用Rh7取代了蠅眼光感受器細(xì)胞中的主要光傳感器Rh1。研究人員發(fā)現(xiàn)，通過視網(wǎng)膜電圖測量，Rh7可以在缺失Rh1的蒼蠅中功能性地替代Rh1，視網(wǎng)膜電圖是蠅眼中響應(yīng)光的神經(jīng)信號的細(xì)胞外記錄。
      

      接下來，研究人員使用識別Rh7的抗體來確定其表達(dá)模式。他們發(fā)現(xiàn)它在大腦的中樞起搏器神經(jīng)元中表達(dá)，它們在調(diào)節(jié)晝夜節(jié)律中發(fā)揮作用。蒙特爾和他的團隊養(yǎng)了果蠅在12小時光照/ 12小時黑暗周期下，然后將一個光周期延長至20小時，并測量蒼蠅調(diào)整其日?；顒右耘c新的光/暗循環(huán)相匹配的速度。通過測量蒼蠅越過位于小瓶中心的紅外光束的頻率，研究人員可以追蹤每日活動模式。他們發(fā)現(xiàn)，缺少Rh7的果蠅比正常的野生型果蠅需要更長的時間進行調(diào)整。研究人員還檢查了半夜光脈沖的影響，這擾亂了正常的晝夜周期，并再次發(fā)現(xiàn)在缺少Rh7的蒼蠅中重新調(diào)整需要更長的時間。
      

      已知中心起搏器神經(jīng)元具有稱為隱花色素的光傳感器，但基因工程缺乏隱花色素以控制光/暗循環(huán)的果蠅的能力僅部分受損。因此，研究人員懷疑可能涉及另一種分子 - 結(jié)果證明是Rh7，它比隱花色更敏感。“看來Rh7提供了一種更靈敏的檢測光和設(shè)定晝夜節(jié)律的方法，”Montell解釋道。
      

      但是，仍然需要更多的研究。大腦中的光傳感器在果蠅中是有意義的，因為光可以穿過覆蓋頭部的角質(zhì)層。但是，在哺乳動物的大腦中，光可能無法有效地穿透顱骨?
      

      蒙特爾認(rèn)為，蒼蠅的中心起搏器神經(jīng)元可能對應(yīng)于哺乳動物眼中的一種細(xì)胞，而不是哺乳動物大腦中的細(xì)胞。在眼睛中，視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞(RGC)通過視神經(jīng)將來自光敏棒和視錐細(xì)胞的信號傳遞到大腦。但大約1%的RGC本質(zhì)上是光敏的(ipRGCs)。這些含有黑視蛋白(另一種光敏色素)的ipRGCs在圖像形成中沒有作用，但對于調(diào)節(jié)晝夜節(jié)律很重要。由于它們具有相似的功能和相似的分子特征，Montell認(rèn)為表達(dá)Rh7的蒼蠅的中心起搏器神經(jīng)元相當(dāng)于哺乳動物的ipRGCs。然而，一個謎仍然是為什么視蛋白也在哺乳動物的大腦和脊髓中表達(dá)，光激活。
      
			

			
        
      
			
      
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