生命科学学院闫致强教授课题组合作研究 在Brv1基因对触觉的作用方面取得新发现
近日,复旦大学生命科学学院闫致强教授课题组与浙江大学医学院神经科学研究中心李月舟教授课题组合作研究发现,TRP离子通道家族成员Brv1基因能放大感受机械力敏感触觉的初级电流,并为适应时间的决定提供了可能的分子机制见解。4月3日,研究成果以Brv1 Is Required for
Drosophila Larvae to Sense Gentle Touch为题在线发表于《细胞报道》( Cell Reports )。
机械压力下触觉信号传导示意图
复旦大学生命科学学院闫致强教授长期致力于听觉、触觉的分子转导机制的研究,于2013年鉴定了介导触觉信号传输的首要离子通道,即TRP家族的NompC (Yan et al., Nature, 2013)。一直以来,研究人员对由触觉导致的电信号是如何放大的机理并不清楚。课题组利用果蝇行为筛选,发现
TRP通道成员Brv1突变的果蝇幼虫对触觉刺激的反应有显著降低。利用免疫组化技术,进一步确认
Brv1在第三类多突触神经元表达,发现Brv1突变的果蝇中第三类多突触神经元的对触觉刺激的钙成像反应有明显下降。通过Brv1在培养细胞的表达发现,Brv1表现出了典型的单通道特性,其电导在正电压时大约是65皮西门子(pico Simens),当对其孔道区的关键氨基酸位点进行突变后,其通道活性如预期有显著的下降。在S2细胞表达Brv1后,Brv1对压力有电流反应。纯化的Brv1蛋白也表现出了通道活性和机械敏感性。NompC单独转染S2细胞时,可以检测到快速的失活电流;当研究人员把
NompC和Brv1一起转染时,发现这个电流的失活时间增加了近30倍,极大地放大了信号。综合上述,课题组发现,TRP通道成员Brv1是一个在触觉中有起放大电信号作用的阳离子通道。
该研究首次报道了位于果蝇III型感觉神经元上的Brv1蛋白是果蝇幼虫感知触觉所必须,Brv1敲除的果蝇表现为严重的触觉功能丧失。进一步通过电生理分析表明Brv1可以形成机械敏感性阳离子通道参与触觉感知, 并且Brv1蛋白同时可以通过非离子通道的方式调节同在III型感觉神经元上的另一个机械敏感性离子通道NOMPC对触觉刺激的响应。该工作扩展了对触觉感知分子机制的了解,是在此前发表的NompC相关研究工作基础上的推进,为理解触觉转导提供了深刻见解。
复旦大学生命科学学院闫致强教授、浙江大学医学院神经科学研究中心李月舟教授为本文的共同通讯作者,复旦大学生命科学学院闫致强教授实验室章明锋、浙江大学医学院神经科学研究中心李夏为本文的共同第一作者。据悉,闫致强教授得到中组部千人计划(青年)、科技部重大研究计划、国家基金委、上海市教委东方学者、上海市科委启明星计划的支持。