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2号站研究揭示了在分子水平上交配的后果

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二号站成果

虽然我们知道干细胞有能力在一个精确调节的过程中发育成所有的组织,但是环境因素如何影响干细胞的行为仍然不太清楚。在一项新的研究中,来自筑波大学的研究人员发现,产生神经递质章鱼胺的神经元会调节生殖干细胞(GSCs)对环境信号(如交配)的反应。
 
黑腹果蝇的卵巢已经成为研究环境线索和干细胞生物学之间关系的一个强健的模型系统。在果蝇中,GSCs产生卵并与体细胞紧密相连。体细胞由几种类型的细胞组成,以支持出芽的卵。与其他干细胞一样,当GSCs分裂时,一个子细胞保持其干细胞特性,而另一个分化成多个子代细胞。自我更新和分化之间的平衡受到GSCs所处环境(也称为生态位)内外线索的严格控制。交配是一种已知的增加GSCs的外部线索。
 
众所周知,二号站平台来自男性精液的一种叫做性肽的分子会激活子宫腔内的神经元。我们先前已经表明,这些神经元是必要的刺激生物合成卵巢类固醇激素,以增加数量的GSCs。我们研究的目的是研究交配信息是如何在分子和细胞水平上从这些神经元传递到GSCs的。”
 
该研究的通讯作者Niwa Ryusuke教授说
 
为了达到他们的目标,研究人员采用了一种遗传方法来研究在交配时是哪个基因导致了GSCs的增加,并发现章鱼胺受体Oamb是章鱼胺对GSCs发挥作用的受体。通过一系列的实验,研究人员发现护送细胞中的Oamb(一种与GSCs相邻的体细胞)可以调节交配后GSC的增加以及随后神经元释放的章鱼胺。
 
在分子水平上,由章鱼胺激活的Oamb导致护送细胞中钙信号的增加。钙是一个强大的生物分子和改变细胞钙水平强烈影响细胞行为。
 
因为之前已经有研究表明,卵巢类固醇激素参与了GSCs的增加,2号站研究人员下一步研究了卵巢类固醇激素与钙依赖性GSC增加之间的关系。他们的结果表明,卵巢类固醇激素确实需要增加GSCs的数量。
 
接下来,研究人员询问哪些分子在章鱼胺刺激护送细胞中起作用,发现钙依赖性GSC增加时需要蛋白质基质金属蛋白酶2。最后,研究人员表明,神经元投射到卵巢来增加GSCs,是通过一种被称为尼古丁乙酰胆碱受体的特殊蛋白质来实现的。这些结果提供了一个完整的画面,如何神经元激活导致卵巢干细胞增加。
 
丹羽教授说:“这些惊人的研究结果显示了神经系统与干细胞对环境信号(如交配)作出反应时行为耦合的分子机制。”“我们的结果可以帮助解开动物体内干细胞稳态的保守的系统和神经调节机制。”

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