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生命学院张伟课题组报道营养摄入及信息素感受调节果蝇求偶的新机制

2022-03-11 16:20:59

进食和繁殖是动物生存的两大基本需求。求偶与生殖过程是消耗能量的,因此,雄性动物必须避免向错误的对象求偶,如雄性或其他物种的雌性,以减少不必要的能量损耗。尤其是在苛刻的生存条件下,动物必须在进食和求偶两者的优先级上做出选择,以保证最高的生存率。

2022年3月9日,银河国际app手机版下载 - 最新版APP Store、清华-IDG/麦戈文脑科学研究院张伟课题组,发表了题为“营养及信息素促进胰岛素释放以抑制果蝇求偶(Nutrients and pheromones promote insulin release to inhibit courtship drive)”的文章,报道了果蝇求偶行为调节的新机制。

不同于传统认知的“饱暖思淫欲”,本研究发现雄蝇在饥饿后进食糖类会短暂降低对处女雌蝇的求偶强度,且这一过程依赖于胰岛素信号通路。糖类摄入会激活大脑中胰岛素分泌细胞(IPCs),使其释放类胰岛素肽(ilp2),ilp2可以抑制果蝇大脑中“求偶中心”P1神经元的活性,从而降低果蝇的求偶强度。

有趣的是,胰岛素缺失的雄蝇会出现对错误对象,如雄蝇、非处女雌蝇或其他物种雌蝇的性亢奋。通过筛选发现,雄蝇前腿上的一群信息素感受神经元被“错误“对象身上的排斥性信息素激活,释放甲壳类心脏活性肽(CCAP)并作用于IPCs上的CCAP受体,使其分泌ilp2,进而抑制果蝇求偶。

   

图1,雄蝇前腿上的PPK23感觉神经元被排斥性信息素激活,释放甲壳类心脏活性肽(CCAP)并作用于IPCs上的CCAP受体,使其分泌ilp2,降低P1神经元活性,进而抑制果蝇求偶 (左)。同时,PPK23神经元通过mAL神经元直接抑制P1神经元(右)。另外,进食导致的血糖上升也会使ilp2释放而抑制P1神经元。

我们所发现的信息素感受神经元通过CCAP-ilp2两级信号介导的慢速求偶抑制,与之前报道的信息素感受神经元通过突触连接介导的快速求偶抑制相呼应,并且在时间上互补(Kallman BR et al., 2015),阐明了同一群外周感受神经元通过快速和慢速两条通路介导类似功能的神经环路机制(图1)。

该论文于3月9日在线发表在《科学进展》(Science Advances)。清华大学生命学院博士后张立伟(已出站)和清华大学生命学院2018级博士生郭璇为本文共同第一作者,张立伟博士和张伟研究员为本文共同通讯作者。该研究工作得到国家自然科学基金委、北京市科委、清华大学自主科研基金和清华-IDG/麦戈文脑科学研究院“Brain+X”种子基金、北京市脑科学与类脑研究中心等资助。张伟课题组受到清华-北大生命科学联合中心和清华大学-IDG/麦戈文脑科学研究院的支持。


原文链接:https://www.science.org/doi/full/10.1126/sciadv.abl6121?af=R