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beat365体育亚洲网页版 - beat365手机版客户端潘玉峰教授团队在《美国科学院院刊》上发表重要研究成果

2022-09-1910

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【东大新闻网9月19日电】(通讯员 许峰)近日,beat365体育亚洲网页版 - beat365手机版客户端生命科学与技术学院潘玉峰教授团队在《美国科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, PNAS)上发表研究论文“The doublesex gene regulates dimorphic sexual and aggressive behaviors in Drosophila”,报道了一个单基因如何控制本能性行为与攻击行为的两性差异的研究。

潘玉峰教授及其他实验室的以往研究发现,fruitless (fru)基因编码了雄性特异的蛋白FruM,很大程度上决定了雄性果蝇求偶行为的产生。但是,FruM蛋白仅在部分昆虫中存在,并未在高等动物中发现。是否存在更为保守的遗传机制决定了两性行为的差异?doublesex (dsx)就是这样一个高度保守的性别调控基因,其与同源的Dmrt基因均编码包含保守的DNA结合域的转录因子,决定了几乎所有已有研究物种的性别分化。在昆虫中,dsx基因在两性中编码性别特异的蛋白(雄性中为DsxM,雌性中为DsxF),直接决定了性别的分化。在一个性别中表达另一个性别的Dsx蛋白可以使果蝇变性。在哺乳动物中,Dmrt1决定了性腺的性别分化,进而通过性腺表达性别特异的性激素调控两性分化。

该研究发现,这样一个高度保守的基因在神经系统中调控果蝇本能行为的两性差异(图1)。针对性行为的两性差异,即雄性主动表演求偶仪式,雌性评估求偶质量之后决定接受或是拒绝雄性,该研究发现,两种截然不同的性行为均由表达在果蝇脑中的几百个Dsx神经元控制(大部分也表达FruM),DsxM在雄蝇脑中促进其发挥求偶行为的功能,而DsxF主要通过介导部分求偶神经元的凋亡进而抑制雄性行为在雌性中的产生。DsxF是否直接促进雌性接受行为还不清楚。针对攻击行为的两性差异,即雄性的攻击性较雌性强,该研究发现,DsxM和DsxF分别促进了8-10对雄性特异的P1a神经元和2对雌性特异的pC1d神经元的发育,搭建了两性攻击行为的神经环路基础;出乎意料的是,在成蝇阶段,DsxM促进了P1a神经元发挥调控攻击的的生理功能,而DsxF抑制了pC1d神经元发挥调控攻击的的生理功能,从而使得雄性更为好斗。

图1:雄性特异的DsxM和雌性特异DsxF蛋白的表达及其对两性不同攻击行为的调控。

这些发现不仅揭示了一个单基因如何调控果蝇性行为和攻击行为的两性差异,同时也提示高度保守的Dmrt蛋白可能在两个层次上调控动物行为的两性差异:(1)在发育过程中直接或间接地调控了性别特异的神经环路的发育,构建了两性行为差异的结构基础;(2)在行为过程中调控了其表达的神经环路的生理功能,进而调节相应行为的输出强弱。这些发现也进一步深化了对于人类行为调控的organizational-activational hypothesis理解。

该项目受到科技部重点研发计划和国家自然科学基金委等项目资助。论文第一作者为beat365体育亚洲网页版 - beat365手机版客户端生科院博士生韩彩虹和讲师彭琼琳博士,潘玉峰教授是唯一通讯作者。 

论文链接:https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2201513119

 

 

供稿:生命科学与技术学院

  

(责任编辑:翟梦杰 审核:宋健刚)

 


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