为什么果蝇飞行离不开钙 | 诺奖得主 Michael Rosbash 论文

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为什么果蝇飞行离不开钙 | 诺奖得主 Michael Rosbash 论文9 [# M! |9 D- x1 K
来源:Nature 自然科研 / 作者: / 2017-11-17
2 A1 C: I" p" E5 P# ~3 v钙是一种重要的信号物质，对多种细胞活动起到调控作用。有研究显示，果蝇飞行能力的发育就离不开神经元中钙的调节。这一过程是如何实现的？2017 年 2 月 14 日《科学报告》发表了一篇名为 A pupal transcriptomic screen identifies Ral as a target of store-operated calcium entry in Drosophila neurons 的文章，指出钙信号在蛹阶段早期就通过调控神经元中的特定基因表达影响飞行能力的发育。
9 R' _/ H; U& w9 f- s钙进入细胞有不同模式，在时间和空间上的特征也各不相同，这就赋予了钙信号特异性。影响果蝇飞行能力的是一种名为钙池操纵性钙内流（SOCE）的钙进入模式。SOCE 在不可兴奋细胞中的转录调节已经得到很好的研究，在神经细胞这种更复杂的钙动力条件下则鲜有涉及。
/ T- ~3 s3 D) u* j9 S- J8 m为了搞清 SOCE 调节果蝇飞行能力的机制，诺奖得主 Michael Rosbash 和同事对果蝇神经系统进行了 RNA 测序，将时间范围缩小到蛹阶段早期，并发现一种关键的特定基因表达。! t! o# e9 k2 s' M# t  F
神经系统中的 SOCE 有一种主要成分名为 dStim，是内质网中的钙感受器。研究者发现，dStim 的下调节会改变 131 种基因的表达，其中包括一种名为 Ral 的小 GTP 酶。当神经元中的 Ral 遭到破坏，果蝇的飞行能力也会受到影响，而在 SOCE 受损的神经元中异位表达 Ral，飞行能力则得以重获。他们还对体外培养蛹神经元中钙的瞬时性变化进行实时成像，结果确认 Ral 并未参与 SOCE，而是在其下游发挥作用。
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在果蝇早期飞行能力发育过程中，dStim 对其神经系统是必不可少的。
  v) g" k8 D1 x% q" x) x这些结果表明，神经元 SOCE 能够在蛹神经系统发育过程中调节特定基因的表达，这种调控与飞行神经回路的成熟密切相关。5 r7 S# n5 Q# o$ M( D' B& E, g
https://www.nature.com/articles/srep42586: X4 Y: [- F1 Q