谷氨酸转运子对秀丽线虫感觉信号整合调控的研究

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1、东南大学硕士学位论文谷氨酸转运子对秀丽线虫感觉信号整合调控的研究姓名：杨燚超申请学位级别：硕士专业：发育生物学指导教师：王大勇20090603中文摘要谷氨酸转运子对秀丽线虫感觉信号整合调控的研究摘要背景：感觉信号整合是神经系统的重要功能，但是其具体的分子机制尚不完全了解。谷氨酸作为脊椎动物中枢神经系统中重要的兴奋性神经递质之一，广泛参与了学习、记忆等认知行为。神经系统中谷氨酸的动态平衡对于维持信号传导和避免兴奋性神经元毒性都是必需的。目的：本研究利用模式动物秀丽线虫为研究对象，试图阐释谷氨酸转运子对秀丽线虫中感觉信号调控的分子机制。方法：利用铜离子和丁二酮两种矛盾信号

2、构建的感觉信号整合模型、以及温度趋向性学习模型和化学趋向性学习模型考察转运子蛋白是否影响动物的感觉信号整合能力和学习能力。以外源施加谷氨酸和在突变体背景下表达相应基因片段考察对感觉信号整合和学习能力缺陷的恢复作用。通过在野生型背景下过表达、以及突变体背景下于ASE、AwA和AIY神经元异位表达和热激诱导基因在不同发育时期表达来对基因功能进行进一步分析。通过构建与已知感觉信号整合调控基因之间的双突变体考察基因之间的遗传通路。并通过荧光照相技术考察突变体背景下神经系统和特定感觉神经元发育状况。结果：在丁二酮和铜离子构建的矛盾信号整合模型中，表达于前突触的谷氨酸转运子基因e

3、at．4突变导致动物表现出感觉信号整合系数显著降低的表型，由于突变体对丁二酮、铜离子、饥饿的感知和运动能力不存在缺陷，确认了EAlH参与了感觉信号整合调控。同时发现eat一4突变导致温度趋向性或化学趋向性介导的学习行为缺陷。外源施加谷氨酸能部分恢复eat一4突变体感觉信号整合和学习能力。通过分段表达eat-4基因证实Pfam结构域对于该基因发挥相应功能具有核心调控作用。eat．4的过表达可以提高动物感觉信号整合能力、以及温度趋向性和化学趋向性介导的学习行为能力。eat一4异位表达在ASE和AwA神经元可以对eat一4突变体动物的感觉信号整合和学习行为缺陷起到有限的恢复

4、效应，在AIY异位表达则没有明显恢复作用。EAB4对感觉信号整合的调控经由的是一条区别于HEN．1或TTX．3的遗传通路。EAⅣ在线虫发育晚期激活可以恢复eat-4突变体动物的感觉信号整合和学习缺陷。而且，eat-4突变并不影响神经系统的发育。表达于分泌管细胞的转运子基因glt-3、glt一6和glt-7基因突变也导致动物表现出感觉信号整合系数显著降低的表型，并导致温度趋向性或化学趋向性介导的学习行为缺陷。外源施加谷氨酸能部分恢复础一3、glt-6和glt一7突变体感觉信号整合和学习能力。通过分段表达础一3、gtt．6和glt．7基因证实Pfam结构域对于该基因发挥相

5、应功能具有核心调控作用。一f．3、glt一6和glt-7的过表达可以提高动物感觉信号整合能力、以及温度趋向性和化学趋向性介导的学习行为能力。∥t-3、glt-6和glt一7异位表达在AⅣ神经元可以对glt-3、glt．6和gff．7突变体动物的感觉信号整合和学习行为缺陷起到有限的恢复效应，而异位表达于ASE和中文摘要AWA则没有明显恢复作用。遗传上，GLT-3、GLT-6和GLT-7介导不同于HEN．1或TTX一3感觉信号调控通路。GLT-3、GLT-6和GLT-7在线虫发育晚期激活可以恢复gff一3、glt-6和gtt-7突变体动物的感觉信号整合和学习缺陷。而且，g

6、ff．3、gtt一6和gtt一7突变并不影响神经系统的发育。结论：谷氨酸转运子蛋白EAT-．4、GLT-3、GLT-6和GLT-7调控动物的感觉信号整合与学习行为。关键词：秀丽线虫，谷氨酸转运子，感觉信号整合，学习英文摘要GlutamatetransportersregulatethesensointegrationinCaenorhabditiselegansAbstractBackgrounds：Sensoryintegrationisallimportantfunctionofnervoussystem，butthemolecularmechanismregul

7、atingthisprocessisstilllargelyunknown．Glutamate，oneoftheimportantexcitingneurotransmitters，participatesinthecontrolofmanyformsofcognitiveactivities．Dynamicbalanceofglutamateinthenervoussystemisnecessaryforkeepingthepropersignaltransmitionandavoidingthetoxicityfromexcessexciting