单酰甘油酰基转移酶通过维持离子型受体表达调控果蝇冷温度感知与回避行为

推荐 为解决环境温度感知机制及其调控问题，研究人员以果蝇为模型，探究冷温度感知神经元功能维持的分子机制。研究发现，单酰甘油酰基转移酶编码基因bishu-1通过调控离子型受体IR25a和IR21a的表达，维持冷温度感知神经元的功能。研究揭示了脂质代谢与温度感知之间的新联系，对理解感觉输入的维持机制具有重要意义。

　　

论文解读
环境温度的感知对于生物体的生存和繁殖至关重要。温度变化直接影响生物体的生理功能，包括长期生存、繁殖和行为活动。对于变温动物如昆虫，由于其较小的体型和较大的表面积与体积比，它们的核心体温容易受到外界环境的影响。因此，准确感知温度变化对于它们的生存至关重要。果蝇（Drosophila）作为模式生物，已被广泛用于研究温度感知机制。然而，温度传感器如何维持其功能以及脂质代谢在其中的作用仍不清楚。

为了解决这些问题，日本国立基础生物学研究所（National Institute for Basic Biology, NIBB）的研究人员开展了相关研究。他们发现，单酰甘油酰基转移酶编码基因bishu-1在果蝇冷温度感知神经元中起关键作用。通过一系列实验，研究人员揭示了bishu-1通过调控离子型受体IR25a和IR21a的表达，维持冷温度感知神经元的功能。这一发现揭示了脂质代谢与温度感知之间的新联系，并为理解感觉输入的维持机制提供了新的视角。

研究结果表明，bishu-1基因突变会导致果蝇在冷温度范围内的热回避行为异常。具体而言，bishu-1基因的缺失会削弱背器官冷细胞（dorsal organ cool cells, DOCCs）对冷却刺激的反应，并导致转录因子broad（br）介导的IR25a和IR21a转录水平下降。这些发现表明，脂质代谢通过维持基因表达来调节感觉神经元的功能。

为了开展这项研究，研究人员使用了多种关键技术方法。首先，他们通过热趋性筛选实验，鉴定了两个与二酰甘油（diacylglycerol, DAG）合成相关的基因bishu-1和bishu-2。接着，他们利用RNA干扰（RNAi）技术，研究了这些基因在感觉神经元中的功能。此外，研究人员还通过体内钙成像（in vivo Ca²⁺ imaging）技术，评估了DOCCs对冷却刺激的反应。最后，他们使用定量PCR（qPCR）技术，分析了相关基因的转录水平。

研究结果详细如下：

Putative acylglycerol acyltransferases are involved in cool temperature avoidance

研究人员通过热趋性筛选实验，发现bishu-1和bishu-2基因突变会导致果蝇在冷温度范围内的热回避行为异常。具体而言，bishu-1和bishu-2基因的缺失会使果蝇更倾向于分布在较低温度区域。这些结果表明，bishu-1和bishu-2在冷温度回避行为中起重要作用。

bishu-1 functions in DOCCs to mediate cool temperature avoidance

通过RNAi技术，研究人员发现bishu-1在DOCCs中起关键作用。具体而言，bishu-1基因的缺失会削弱DOCCs对冷却刺激的反应。此外，研究人员还发现，过表达bishu-1基因可以恢复bishu-1基因突变果蝇的冷温度回避行为。这些结果表明，bishu-1在DOCCs中维持冷温度感知功能。

bishu-1 regulates Ir25a mRNA levels through the transcription factor broad

研究人员通过qPCR技术，发现bishu-1基因的缺失会导致IR25a和IR21a的转录水平下降。进一步研究表明，转录因子broad（br）在bishu-1调控IR25a表达中起关键作用。具体而言，过表达br基因可以恢复bishu-1基因突变果蝇的冷温度回避行为。这些结果表明，bishu-1通过调控br基因的表达，间接影响IR25a和IR21a的转录水平。

研究结论和讨论部分强调了脂质代谢与温度感知之间的新联系。研究人员发现，bishu-1通过调控IR25a和IR21a的表达，维持冷温度感知神经元的功能。这一发现揭示了脂质代谢在感觉神经元功能维持中的重要作用，并为理解感觉输入的维持机制提供了新的视角。此外，研究结果还表明，脂质代谢与转录调控之间存在复杂的相互作用，这为进一步研究感觉系统的调控机制提供了重要的线索。

总之，这项研究通过揭示脂质代谢与温度感知之间的新联系，为理解感觉输入的维持机制提供了新的视角。研究结果不仅有助于深入理解果蝇的温度感知机制，还为其他生物体的温度感知研究提供了重要的参考。