在秀丽线虫中建立学习抉择模型以及多巴胺受体在抉择行为中的拮抗性作用

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感觉信号的整合是神经系统功能的一个重要的方面。但是对其机制的了解却十分有限。利用模式动物秀丽线虫在神经生物学研究的优势，可以对抉择行为进行更深入的分析。重金属离子对线虫有驱避作用，但是，丁二酮对线虫有诱导趋向作用。为构建两难抉择模型，在丁二酮的前面构建一个重金属离子墙，从而评价线虫对于两种矛盾的感觉信号的整合和抉择行为。为了在常见的十二个重金属离子构建的模型中筛选出切实有效的两难抉择模型，首先，对于各个重金属离子评价了对线虫的驱避性能力和在这些模型中的表型，发现重金属对线虫的驱避能力是不同的。其中，Cu<'2+>和Hg<'2+>最强。进一步的，分别对模型不同区域的线虫运动行为进行了测试，结果表明线虫仅仅在Ba<'2+>、Fe<'3+>和Pb<'2+>中构建的模型中没有明显的运动缺陷。其次，在对Ba<'2+>、Fe<'3+>和pb<'2+>中不同区域中神经元的荧光分析表明，线虫神经元活性没有受到伤害。最后，利用感觉整合缺陷的突变体hen-1(tm501)和ttx-3(ks5)对所筛选到的模型的可靠性进行了进一步的确证。综上表明，Ba<'2+>、Fe<'3+>和Pb<'2+>构建的抉择模型可以用作线虫两难抉择行为的研究。在两难抉择模型中，多巴胺受体信号通路被发现在抉择行为中可能具有重要的调控功能。线虫多巴胺受体dop-1的突变可以明显引起动物穿越重金属墙能力的提高，而dop-2和dop-3的突变可以导致动物穿越重金属墙能力的降低。双突变体的实验表明，dop-1的突变可以抑制dop-2突变的表型，而dop-3的突变则抑制dop-1的表型。在抉择行为测试中，dop-4的突变对线虫感觉信号的整合和抉择行为没有明显影响。通过铜离子和丁二酮的敏感性实验和浓度梯度实验证明多巴胺受体dop-1、dop-3的缺陷导致了线虫感觉信号整合的缺陷。同时，对于运动行为与繁殖能力等的分析排除了多巴胺受体dop-1、dop-3突变体中两难抉择行为的缺陷是由于代谢等生理因素干扰的可能。针对多巴胺受体对抉择行为调控遗传通路的研究，表明egl-30和goa-1在多巴胺受体介导的两难抉择行为中可能具有重要的作用，dop-1对抉择行为的调控可能在egl-30的上游，而dop-3对抉择行为的调控则可能在goa-1的上游。而且，dop-1对于抉择行为的调控可能依赖于hen-1、ttx-3的表达。此外，多巴胺受体的突变不会影响神经系统和感知相关神经元的活性。总之，多巴胺受体DOP-1、DOP-3参与调控线虫的两难学习抉择行为，并且这种作用具有相互拮抗的特性。

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作者
汪洋;
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作者单位

东南大学;

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授予单位东南大学;
学科发育生物学
授予学位硕士
导师姓名谢维,王大勇;
年度 2007
页码
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类神经系统;
关键词
秀丽线虫; 学习抉择模型; 多巴胺受体; G蛋白; 拮抗性作用;

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