胰岛素能提升饥饿果蝇嗅觉神经灵敏度

加州大学洛杉矶分校的研究人员发现，胰岛素能提升饥饿果蝇的嗅觉神经灵敏度，这将有助于了解人类饥饿的代谢变化和神经传递。     

OAZ在果蝇大脑发育中的功能研究

OAZ基因编码在进化上保守的C2H2型O/E相关锌指蛋白,参与基因转录的调控。TGF-β信号传导通路中OAZ通过与SMAD4/R-SMAD结合形成转录复合物发挥作用;Olf1/EBF作为转录因子与OAZ相互作用来调控嗅觉上皮细胞和B淋巴细胞的分化。此外,OAZ是JAK/STAT信号通路的下游候选靶基因。但是迄今为止OAZ在果蝇大脑发育的功能还没有研究。果蝇大脑视叶作为一个相对简易操作的模型为我们揭示早期神经干细胞的增殖和转化机制创造了条件,为加快理解哺乳动物早期神经发生过程以及进一步开展神经干细胞治疗提供可能。本研究通过RNA干扰来研究OAZ在果蝇大脑发育中的作用。我们的初步实验结果表明,OAZ对果蝇大脑视叶神经上皮细胞的维持可能不是必需的,OAZ对果蝇大脑视叶神经板和脑髓神经节的发育也可能不是必需的。     

视觉和嗅觉信号对果蝇食物搜寻行为的协同作用

为了探索视觉和嗅觉信号在昆虫食物搜寻过程中的作用, 本研究利用杨梅和橘子为引诱物, 在实验室条件下测定了嗅觉和视觉信号诱集到的黑腹果蝇Drosophila melanogaster数量, 分析了嗅觉经历对果蝇嗅觉和视觉食物搜寻的影响。发现同源性嗅觉和视觉信号存在的杨梅诱集到的果蝇数量显著大于单一的视觉信号和嗅觉信号, 但异源性嗅觉和视觉信号组合诱集到的果蝇数量和单独的嗅觉信号相似。嗅觉信号预处理不仅能够显著增加嗅觉信号诱集到的果蝇数量, 其中杨梅嗅觉信号对杨梅预处理果蝇的吸引能力与视觉和嗅觉信号存在的杨梅相似, 而且异源性嗅觉和视觉信号组合诱集到的预处理果蝇数量也不低于视觉和嗅觉信号存在的杨梅。另外杨梅嗅觉信号预处理也能够显著增强杨梅视觉信号诱集到的果蝇数量。但嗅觉预处理并不会改变同源性视觉和嗅觉信号组合诱集到的果蝇数量。本研究表明, 果蝇同时利用视觉和嗅觉信号进行食物搜寻, 因此同源性视觉和嗅觉信号在果蝇诱集过程中具有协同作用。另外果蝇具有较强的记忆和学习能力, 能够将记忆中的嗅觉信号应用于食物搜寻。本研究结果不仅有利于我们了解果蝇在自然状态下的食物搜寻机制, 而且有利于开发更有效的果蝇新型诱捕器。     

基于四臂嗅觉仪内轨迹跟踪的昆虫嗅觉行为分析体系

[目的]结合四臂嗅觉仪与轨迹跟踪分析系统,通过分析不同试验条件下黑腹果蝇Drosophila melanogaster的嗅觉行为,建立适合于果蝇等小型昆虫的嗅觉行为实验技术体系.[方法]采用Ethovision XT软件追踪黑腹果蝇在四臂嗅觉仪内的活动轨迹,分析各区域内的累计停留时长、运动速度;同时,考察气流速度和味源...     

果蝇产卵行为的偏好和可塑性实验模型

我们用经典的Sherrington模型构建了一个以食物环境为输入,果蝇产卵行为为输出的神经行为学模型,并且对这个模型的敏感性以及可塑性进行了探索性研究．通过给果蝇提供不同的食物成分和浓度,我们发现,果蝇在不同浓度的食物上产卵量有明显偏好差异,并表现出很好的敏感性和稳定性．而当阻断了果蝇的嗅觉感受神经元后,产卵的浓度偏好受到了影响．另一方面,我们用经典条件化的学习方式对果蝇的产卵行为进行训练后,发现果蝇也可以学会将光照条件和产卵行为偶联起来．这也证明了这个模型具有很好的可塑性．这个模型将为今后进一步研究果蝇食物偏好、产卵行为、条件化学习等的神经和分子机制奠定良好的基础．     

脂滴在果蝇干细胞环境中的抗氧化角色

正在神经系统发育过程中,神经干细胞由对称性分裂到非对称性分裂,会转换到不依赖营养条件的糖酵解代谢。对于神经干细胞饥饿抵抗和缺氧耐受的机制尚未完全清楚。2011年,Cheng和Bailey等人在果蝇大脑中揭示了部分饥饿抵抗的机制。在缺氧干细胞中,可发现大量的缺氧诱导因子(HIF)和活性氧(ROS),这两者使得干细胞能量代谢转变为糖酵解为主,产生大     

果蝇嗅觉分子机理研究进展

黑腹果蝇Drosophila melanogaster是生物学研究的重要模式生物,也是探索研究生物体嗅觉奥秘的理想材料。近年来,由于分子生物学技术在神经科学领域的广泛应用,黑腹果蝇嗅觉机理研究取得了许多重大突破, 对气味分子受体及其识别机理、 嗅觉神经电信号的产生和传递、嗅觉信息的加工、编码以及记忆等方面都有了深入的了解。研究表明, 果蝇约1 300个嗅神经元(olfactory receptor neurons, ORNs)共表达62种不同的气味受体蛋白（olfactory receptor proteins, ORs）, 用以检测和识别其所感受的所有化学气味分子。许多OR所识别的气味分子配体已鉴定出来,普通的气味（如水果的气味）由数种不同的OR组合来识别,而信息素（pheromone）分子则由单种特定的OR来检测。气味信息在嗅神经元内转换成神经电信号,嗅觉电信号沿嗅神经元的轴突传递到触角叶, 再经投射神经元（projection neurons, PNs）将信息送至高级中枢如蘑菇体（mushroom body, MB）和侧角（lateral horn, LH）,最终引发行为反应。在黑腹果蝇嗅觉信息传递通路中,某些蛋白如Dock,N-cadherin,Fruitless等起着重要作用,缺失这些蛋白会导致嗅觉异常。本文对这些研究进展作一综述。     

狼蛛的化学感受器在寻觅定位猎物中的作用研究

为探明蜘蛛的化学感受器在寻觅定位猎物中的作用,本研究以拟环纹豹蛛Pardosa pseudoannulata为捕食者、以果蝇为猎物,将蜘蛛饲养在室温23℃±1℃下,使其适应于当前的生长环境。以果蝇成虫饲养狼蛛,使其熟悉猎物气味。实验前,停止供给猎物,使狼蛛处于饥饿状态。一个星期后进行实验,采用Y型嗅觉仪法在黑暗条件下研究了狼蛛对猎物体液气味和体表气味的灵敏度反应。结果表明在实验距离内,狼蛛均能够正确选择有果蝇体液气味端,选择指数显著高于无果蝇体液气味端(P0.05),停留时间显著高于无果蝇体液气味端(P0.05),但当狼蛛与有果蝇体液气味端距离增大后,狼蛛对气味敏感程度下降,当狼蛛与气味源距离达到11 cm后,虽然狼蛛仍然能够正确选择有果蝇体液气味端,但选择指数显著下降(P0.05),回归分析显示,狼蛛对有果蝇体液气味端选择指数与狼蛛和气味源间距离呈高度负相关。同时,研究结果发现狼蛛对果蝇体液气味比果蝇体表气味的反应更敏感。     

嗅觉与摄食行为的相互调节及其神经机制

嗅觉与摄食相互关联和相互调节。在摄食过程中,体内的代谢信号及食物刺激产生的进食信号首先被下丘脑的弓状核及脑干的孤束核感受到,进一步投射到下丘脑室旁核,室旁核再将信号传递到与摄食相关的其他脑区,调控摄食行为。在此过程中,嗅觉信号可以通过嗅球及嗅皮层投射到下丘脑,调节摄食行为。与此同时,摄食过程中产生的胃肠激素(促生长激素释放素、胰岛素、瘦素等)和体内的一些神经递质(乙酰胆碱,去甲肾上腺素、五羟色胺、内源性大麻素等)又作用于嗅觉系统,对嗅觉功能进行调节,反过来影响摄食本身。本综述从神经调节、激素调节等方面总结了近年嗅觉与摄食之间的相互作用及其内在机制的研究进展。     

边闻边看记得牢——科学家首次发现视嗅觉协同功效

看到汽车闻到汽油味,可以加深你对汽车的印象;而看到汽车闻到奶酪味,则不会有同样的效果。中国科学家对果蝇的最新实验证实,当果蝇同时使用嗅觉和视觉时,学习记忆的效果明显强于单一使用嗅觉或视觉。这一发现不仅朝果蝇的"认知世界"又迈近了一步,同时也可能为指导人类的学习和记忆提供新的科学依据。该成果发表在7月8日出版的《科学》杂志上。     

离子通道蛋白在果蝇大脑神经上皮干细胞发育中的功能研究

离子通道蛋白作为神经系统的重要组成部分,在早期神经细胞发育中的作用却没有被研究过。基于神经发育在果蝇与小鼠间的保守性,果蝇幼虫大脑视觉中心可作为很好的模型来筛选参与神经干细胞行为调节的基因。文章通过体内RNA干扰和失活突变体来研究重要的钙离子通道和钾离子通道蛋白对神经干细胞的调节作用。结果表明,这些蛋白表达水平降低和shaker蛋白完全失活均对果蝇幼虫大脑神经干细胞的发育无影响。     

利用黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）研究微量金属元素代谢

微量金属参与了生物体许多化学反应过程,同时也可作为蛋白质的辅基或辅因子起作用,对机体生长发育以及正常生物功能的维持具有重要作用;微量金属元素的代谢失衡与生物体许多疾病密切相关,如威尔森氏病、门克斯病、铁色素沉积、肠变性皮炎以及一些神经退行性疾病。黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）是遗传背景清楚、生活周期短、操作方便的模式生物,利用果蝇研究金属离子代谢以及金属离子代谢与疾病的联系具有独特的优势,近年来,随着果蝇基因组测序的完成以及许多转基因果蝇株的建立,果蝇也越来越多的用于金属离子代谢的研究。介绍了近年来果蝇在金属离子代谢研究领域的进展,以及其与神经退行性疾病关系研究上的一些应用。     

以果蝇模型研究人类神经退行性疾病

人类神经退行性疾病是一类以神经元退行性病变导致个体行为异常乃至死亡为主要特征的疾病.果蝇以其独特的分子遗传学优势成为研究人类神经退行性疾病的理想模型.通过对果蝇模型的研究不仅可以揭示神经退行性疾病发生的细胞分子通路,还可以研究对疾病有调控作用的基因及其表达产物,寻找可能的药物作用靶点并进行药物筛选,为防治人类神经退行性疾病提供新的方法和有效的药物.     

昆虫感觉气味的细胞与分子机制研究进展

昆虫作为地球上最为成功的类群,已经成功地进化了精细的化学感受系统,通过化学感受系统适应各种复杂的环境,保持种群的繁荣。自1991年在动物中发现嗅觉受体基因以来,关于昆虫感受化学信息的周缘神经系统的分子和细胞机制方面的进展十分迅速。文章主要就昆虫周缘神经系统的感受化学信息的分子和细胞机制进行综述。首先对昆虫感觉气味的细胞机制的研究进展进行简要介绍。昆虫嗅觉神经元在感受化学信息过程中起着极为重要的作用,昆虫嗅觉神经元上表达的嗅觉受体不同而执行着各异的功能。各种嗅觉神经元对于化学信息的感受谱有较大的区别;嗅觉神经元对化学信息类型、浓度、流动动态等产生相应的电生理特征反应。研究表明同一种神经原可以感受多种化学信息,而一种化学信息也可以被多种神经原所感受。由神经原对化学信息感受所形成的特征组合就是感受化学信息的编码。其次较为详细地论述与昆虫感受气味分子相关的一些蛋白质的研究进展。气味分子结合蛋白是一类分子量较小、水溶性的蛋白,主要位于化学感受器神经原树突周围的淋巴液中。在结构上的主要特征是具有6个保守的半光氨酸和由6个α螺旋组成的结合腔。自1981年发现以来,已经在40余种昆虫中发现上百种。由于研究手段的不断进步,已经对该类蛋白的表达特征、结合特性以及三维结构和结合位点进行了大量的研究,提出了多个可能的功能假说,在诸多的假说中,较为广泛接受的是气味分子结合蛋白在昆虫感觉气味的过程中,是与疏水性的气味分子相结合,并将气味分子运输到嗅觉神经原树突膜上的嗅觉受体上。这些处于树突膜上的嗅觉受体则是昆虫感觉气味过程中的另一个十分重要的蛋白质。目前,已经在果蝇、按蚊、蜜蜂和家蚕等10余个昆虫种类中发现上百个嗅觉受体蛋白基因。这类蛋白是跨膜蛋白,一般具有7个跨膜区,整个蛋白的氨基酸残基在400～600个。昆虫的嗅觉受体蛋白的N-端在胞内,而C-端在胞外,这与G耦联蛋白不同。而且,昆虫的一个嗅觉神经元可以表达1～3个嗅觉受体蛋白,也与哺乳动物的一个神经元只表达一种受体蛋白有所不同。每种嗅觉受体可以感受多种气味分子,而一种气味分子可以被多个嗅觉受体所感知,这样组成了感受化学信息的编码谱。最近采用基因敲除技术和膜片钳技术研究发现,昆虫的嗅觉受体蛋白在信号传导中也有特殊性,即嗅觉受体可以直接作为离子通道,而引起动作电位。还有近来的研究表明,神经膜蛋白对于果蝇的性信息素感受神经元感受性信息素cVA是必要的。实际上,昆虫对于化学信息的感受和信号的转导,并不是上述蛋白单独起作用完成的,而是多种蛋白相互作用的结果。论文最后对该领域研究内容进行了展望。     

胰岛素信号转导、昆虫发育与老化

胰岛素及其信号转导的探讨为当代生物学一大热点,研究显示:从线虫到果蝇、小鼠及其人类其胰岛素信号转导路径十分类似。昆虫胰岛素的研究开始于家蚕,在20世纪80年代,日本学者在分离家蚕促前胸腺激素(prothoracictropic hormone,简称PTTH)时,发现所纯化的为一称为家蚕素的神经激素,该激素之氨基酸排列顺序与高等动物体内的胰岛素部分相似,但是家蚕素的生理功能至今仍不是很清楚。而果蝇的分子遗传学研究则显示,胰岛素及其信号转导调控果蝇的生长、发育、寿命等许许多多的生理现象。专一性地改变果蝇前胸腺之胰岛素信号转导,会严重影响幼虫的蜕皮与变态。而作者利用家蚕所进行的研究更显示,将牛的胰岛素注射于家蚕幼虫体内可显着提高其蜕皮激素的分泌,离体培养前胸腺时加入牛胰岛素也可直接增加其激素的分泌,牛胰岛素可直接活化家蚕前胸腺细胞之胰岛素受体及信号分子Akt的磷酸化。另外,从线虫、果蝇到小鼠胰岛素及其信号转导突变体的研究结果显示了胰岛素信号转导调控寿命的重要性。利用猴子及人所进行的研究结果显示,低卡路里摄取之所以会延长寿命是因为卡路里的摄取与胰岛素信号转导的变化有关。因此,不同物种利用相同的胰岛素信号转导通路调控发育及老化机制,该发现大大鼓舞了科学家们利用低等的生物来研究复杂的生命现象。     

神经退行性疾病动物模型嗅觉障碍的研究进展

神经退行性疾病是由神经元结构或功能逐渐丧失导致认知及运动障碍的一类不可逆损伤性疾病.其病理改变主要表现为中枢神经的老年斑、神经元纤维缠结、神经元减少等.在神经退行性疾病中,嗅觉障碍通常比经典的运动和认知障碍发生的更早,故将嗅觉障碍作为神经退行性疾病的临床标志有助于此类疾病的早期发现,而其病理过程、发病机制的研究以及治疗...     

共生表皮葡萄球菌促进果蝇胚后发育

【背景】动物体定殖有多种共生微生物,这些共生微生物严重影响着宿主生理和病理,日益成为研究热点之一。【目的】分离与鉴定黑腹果蝇共生菌,探究表皮葡萄球菌对黑腹果蝇的发育影响和潜在作用机制。【方法】用CEM培养基(Carotenoid expression medium)从果蝇肠道内分离细菌,通过16SrRNA基因序列比对鉴定菌株;以发育时间和幼虫表面积检测果蝇的发育时期和生长速率;利用实时定量PCR检测果蝇促前胸腺激素与胰岛素通路的激活。【结果】从果蝇体内分离到的菌株为表皮葡萄球菌,该菌可以有效定殖于果蝇的肠道。表皮葡萄球菌通过提高果蝇生长速率而显著促进其发育。在分子水平上,表皮葡萄球菌激活PTTH和胰岛素信号以刺激宿主的生长发育。【结论】表皮葡萄球菌是果蝇的一种共生菌,可以通过调控PTTH和胰岛素信号而刺激果蝇生长发育。     

共生乳酸乳球菌加速黑腹果蝇发育（英文）

为了从果蝇肠道内分离乳酸乳球菌,并研究它对宿主发育历期的影响,用MRS培养基从果蝇肠道内分离细菌,并经16S rRNA基因序列比对确定菌种;随后,检测果蝇的发育历期和生长速率。其中,免疫荧光染色和实时定量PCR分别用于检测肠道细胞增殖和促胸腺激素与胰岛素通路的激活;葡萄糖氧化酶法用于检测葡萄糖浓度。结果显示,从果蝇体内分离到一株乳酸乳球菌,该菌可以在果蝇肠道内有效定植,并通过生长速率促进果蝇的发育历期。在细胞水平上,乳酸乳球菌相关果蝇肠道内有丝分裂细胞约是无菌果蝇的6倍。在分子水平上,乳酸乳球菌激活荷尔蒙和胰岛素信号以刺激机体全身性增长。综上所述,乳酸乳球菌是果蝇的共生菌,可以通过荷尔蒙和胰岛素信号刺激果蝇的生长和发育。     

大肠杆菌改变果蝇产卵偏嗜性

【目的】用大肠杆菌Escherichia coli和黑腹果蝇Drosophila melanogaster分别作为微生物和宿主模型,研究微生物对宿主产卵行为的影响,并探讨大肠杆菌对果蝇存活率的影响。【方法】本研究首先利用野生型果蝇在双选择食物装置分别检测果蝇对大肠杆菌发酵食物的产卵偏嗜性和位置效应;利用大肠杆菌细胞和上清液解析诱导这种行为的原因;利用视觉、味觉和嗅觉突变体果蝇检测作用的感觉系统;通过蛹和成虫存活率检验果蝇对大肠杆菌发酵食物的产卵选择后果。【结果】黑腹果蝇产卵对大肠杆菌发酵的食物具有极显著趋避行为,产卵指数为-0.89。黑腹果蝇产卵对大肠杆菌代谢产物的产卵指数为-0.52,对大肠杆菌菌体的产卵指数为0.02。Orco2突变体果蝇产卵对大肠杆菌发酵的食物趋避行为严重受损,对应的产卵指数为-0.25。大肠杆菌在食物上生长,黑腹果蝇后代的存活率不足5%,而划破食物表面可以显著地降低大肠杆菌引起的黑腹果蝇死亡,将其存活率恢复到正常水平。【结论】大肠杆菌会改变黑腹果蝇产卵行为,使黑腹果蝇避开在其发酵食物上产卵;大肠杆菌代谢产物引起黑腹果蝇产卵的趋避性,果蝇主要通过嗅觉并联合其他感觉系统感知大肠杆菌代谢产物;黑腹果蝇对大肠杆菌产卵趋避行为可提高后代存活率,因为大肠杆菌形成一层菌膜,会引起果蝇缺氧死亡。     

果蝇神经干细胞研究进展

中枢神经系统由数量庞大、类型多样的神经细胞和神经胶质细胞组成,它调节生物体各种生理活动以及学习、记忆和思维等认知功能。神经细胞和神经胶质细胞由神经干细胞产生,所以对神经干细胞的研究有十分重要的意义。果蝇作为一种经典模式生物,长期被用于神经干细胞增殖、分化、凋亡等方面的研究。本文阐述了果蝇神经干细胞的最新研究进展,包括神经干细胞的类型和起源,参与神经干细胞不对称分裂的关键蛋白质,神经干细胞的静息、激活和最终的分化或凋亡,以及神经元多样性产生的机制,希望对神经生物学的基础研究有所帮助。