本文關(guān)鍵詞：秀麗隱桿線蟲氣味感受與識別的生物物理特性與分子機(jī)制，以及抑制溶酶體釋放對膠質(zhì)瘤細(xì)胞遷移的抑制效應(yīng)的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《浙江大學(xué)》 2015年

秀麗隱桿線蟲氣味感受與識別的生物物理特性與分子機(jī)制，以及抑制溶酶體釋放對膠質(zhì)瘤細(xì)胞遷移的抑制效應(yīng)的研究

劉鈺  

【摘要】：由于短暫的生命周期、便利的基因操作、清晰的突觸聯(lián)系以及豐富的感覺能力,秀麗隱桿線蟲(C. elegans)被廣泛地應(yīng)用于感覺功能的研究。嗅覺是其最為代表性的感覺能力之一,不僅僅能感受成百上千種氣味分子,而且可以對不同濃度的同種氣味分子產(chǎn)生不同的行為學(xué)表現(xiàn),與攝食、交配等行為密切相關(guān)。之前的研究結(jié)合甲基磺酸乙酯(EMS)隨機(jī)誘變以及行為學(xué)的方法鑒定出了與其嗅覺相關(guān)的五對嗅覺神經(jīng)元,包括主要識別偏愛性氣味的AWA和AWC神經(jīng)元以及主要識別厭惡性氣味的AWB、ADL和ASH神經(jīng)元。此外,還發(fā)現(xiàn)了大量與嗅覺相關(guān)的基因。但是這些基因在具體的每個神經(jīng)元中是如何參與氣味的識別,它們在氣味信號的胞內(nèi)傳遞通路上發(fā)揮著怎樣的功能還不清楚。我們應(yīng)用在體電生理的方法結(jié)合藥理學(xué)實驗,研究了這些嗅覺受體神經(jīng)元對氣味分子的電生理反應(yīng),并鑒定了其胞內(nèi)信號通路。我們發(fā)現(xiàn)AWC神經(jīng)元在給予低濃度(10-1)或高濃度(10-2)異戊醇(IAA)時都被超極化,而在移除工從時被去極化。進(jìn)一步的實驗發(fā)現(xiàn)這種IAA引起的外向電流是由于環(huán)核苷酸門控的離子通道(CNG channel) TAX-2/TAX-4的關(guān)閉形成的。而TAX-2/TAX-4的關(guān)閉可能是通過G蛋白α亞基ODR-3和GPA-3對膜受體型的鳥苷酸環(huán)化酶(GC)ODR-1/DAF-11的抑制從而降低胞內(nèi)cGMP水平實現(xiàn)的。在AWB神經(jīng)元中,我們發(fā)現(xiàn)其對高低濃度IAA有不同的反應(yīng),低濃度引起內(nèi)向電流并且無洗脫反應(yīng),而高濃度的反應(yīng)與AWC相似。我們的實驗提示高低濃度的不同反應(yīng)是由于不同的G蛋白靶向不同的下游信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路形成。低濃度反應(yīng)是由GPA-3抑制PDE-1,2,3,5提高胞內(nèi)cGMP水平開放TAX-2形成,與沙地蜥蜴顱頂眼的感光信號通路類似；而高濃度誘導(dǎo)的超極化反應(yīng)是由于ODR-3抑制ODR-I使胞內(nèi)cGMP水平降低關(guān)閉TAX-2形成。AWA神經(jīng)元對高低濃度IAA均表現(xiàn)為內(nèi)向電流,并且是由瞬時受體勢離子通道(RP channel)OSM-9介導(dǎo)。線蟲的傷害性感受器ASH神經(jīng)元只感受高濃度IAA,也表現(xiàn)為OSM-9介導(dǎo)的內(nèi)向電流,對低濃度IAA無反應(yīng)。ADL神經(jīng)元不參與對IAA的感知。我們認(rèn)為這五對嗅覺神經(jīng)元分別表達(dá)了對IAA親和力不同的氣味受體。其中AWB表達(dá)了感受高濃度IAA的低親和力受體和感受低濃度IAA的高親和力受體,ASH只表達(dá)了感受高濃度IAA的低親和力受體,ADL中不表達(dá)IAA受體。因此,它們通過不同的受體偶聯(lián)不同的信號通路分別感受高低濃度IAA。另一方面,AWA、AWB、AWC和ASH的組合參與了高濃度IAA的感知,而低濃度IAA則是由AWA、AWB和AWC的組合實現(xiàn)�？傊�,我們第一次將膜片鉗電生理技術(shù)引入秀麗隱桿線蟲嗅覺生成的分子細(xì)胞機(jī)制研究,為揭示秀麗隱桿線蟲嗅覺感受、識別與信號傳遞過程提供了最直接的證據(jù),并初步闡明了秀麗隱桿線蟲如何通過不同組合的嗅覺神經(jīng)元和多樣化的胞內(nèi)信號通路來識別不同濃度的氣味從而引起復(fù)雜的行為。 分泌型溶酶體除了具有傳統(tǒng)溶酶體降解蛋白的功能外,還可以將其特定的效應(yīng)分子分泌到胞外參與多種生理和病理功能。在某些腫瘤細(xì)胞中,溶酶體常常從核周轉(zhuǎn)移至細(xì)胞膜周邊。溶酶體中含有多種酸性水解酶,許多研究表明這些水解酶廣泛參與了腫瘤的發(fā)生和發(fā)展,提示分泌型溶酶體可能通過分泌水解酶參與了腫瘤細(xì)胞的遷移和浸潤。我們發(fā)現(xiàn)阻斷溶酶體分泌的藥物GPN和vacuolin-1以及RNAi溶酶體分泌相關(guān)的Rab GTPase Rab27a可以在劃痕實驗和transwell實驗中有效抑制大鼠膠質(zhì)瘤細(xì)胞系C6和人膠質(zhì)瘤細(xì)胞系U251的遷移和浸潤。進(jìn)一步的研究表明溶酶體的水解酶cathepsin D的抑制劑pepstatin A也可以在劃痕實驗中抑制C6和U251的遷移,提示由Rab27a介導(dǎo)的溶酶體分泌的cathepsin D參與了膠質(zhì)瘤細(xì)胞的遷移和浸潤。細(xì)胞表面組織化學(xué)染色以及流式分析表明溶酶體標(biāo)記分子LAMPl的水平在C6細(xì)胞表面顯著高于原代培養(yǎng)的星型膠質(zhì)細(xì)胞,提示C6的溶酶體處于更高的分泌水平。我們的工作提示腫瘤細(xì)胞可以通過溶酶體分泌水解酶降解細(xì)胞外基質(zhì),從而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的遷移和浸潤。因此,抑制腫瘤細(xì)胞的溶酶體釋放可能可以做為抗腫瘤藥物的作用靶點。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：Q434
【目錄】：

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本文編號：194643