Natl Sci Rev | 李毓龙实验室开发新型探针解析章鱼胺在果蝇厌恶性学习中的时空动态变化及其扮演的重要角色

2024-06-14

临床研究

引言章鱼胺（Octopamine, OA）是无脊椎动物中关键的单胺类神经递质，其化学结构和功能类似于脊椎动物中的去甲肾上腺素（Norepinephrine）。它参与了多种生理功能，包括打斗、产卵和联想学习等。然而，关于OA在联想学习中的时空动态变化及其具体作用机理，还有许多未解之谜有待进一步解析。 2024年6月11日，北京大学李毓龙实验室在National Science Review杂志正式发表了题为An octopamine-specific GRAB sensor reveals a monoamine relay circuitry that boosts aversive learning的研究论文。该研究中灵活运用GRAB探针策略（GPCR-Activation Based Sensor），成功开发了能够特异性检测OA的荧光探针GRABOA1.0（简称OA1.0），并构建了转基因果蝇，并进一步利用该探针揭示了OA在果蝇厌恶性学习（aversive learning）中的时空动态变化以及其扮演的重要角色。此外，来自加州大学伯克利分校的Dr. Yvette E Fisher为该文撰写了Research Highlight（题为Octopamine enhances learning，2024年5月30日在线发表），评价该研究“generated an extremely useful new sensor and clarified how octopamine and dopamine signaling interact to shape aversive learning”。通过使用GRAB策略开发的OA1.0探针是一种高度选择性的基因编码荧光探针，能够以高灵敏度和时间-空间分辨率检测OA的释放。由于OA和另一种单胺类神经递质酪胺（Tyramine, TA）在结构上的差异仅为一个羟基，传统的活体检测方法通常难以区分它们。幸运的是，OA荧光探针对OA表现出较高的分子选择性。利用OA1.0，我们首次对果蝇学习记忆中心蘑菇体（Mushroom body, MB）在厌恶性学习过程中的OA释放的时空动态进行检测，并且进一步发现OA的释放依赖于MB中KC细胞（Kenyon cells）释放的乙酰胆碱（Acetylcholine, ACh）。结合实验室前期开发的多巴胺（Dopamine, DA）探针和ACh探针，该研究发现OA通过作用于多巴胺能神经元上的Octβ1R受体增强非条件刺激引起的DA的释放，从而增强突触可塑性变化，促进厌恶性学习。综上所述，该研究不仅开发了新型OA荧光探针，还解析了OA影响DA信号从而调控厌恶性学习的分子机理，提供了关于OA和DA之间相互作用的全新见解，为理解复杂的神经递质交互作用提供了新的框架。图文摘要（Credit: National Science Review）原文链接 https://doi-org.libproxy1.nus.edu.sg/10.1093/nsr/nwae112 责编|探索君排版|探索君文章来源|“BioArt” End 往期精选围观一文读透细胞死亡(Cell Death) | 24年Cell重磅综述（长文收藏版）热文 Cell | 是什么决定了细胞的大小？热文 Nature | 2024年值得关注的七项技术热文 Nature | 自身免疫性疾病能被治愈吗？科学家们终于看到了希望热文 CRISPR技术进化史 | 24年Cell综述

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