Cell | 刘绮丽团队通过果蝇模型揭示蛋白质摄入行为的分子机制

文摘   2024-10-14 00:02   河南  

动物需要维持基本需求(如食物、水和睡眠)的稳定水平,而这些需求的目标值通常称为“设定点”。当偏离这个目标范围时,动物会通过动机性行为来消除这种差异。虽然已知负反馈系统在维持这种设定点方面起着重要作用,但设定点本身如何被编码在细胞和分子层面上仍然不明。

2024年8月20日,发表在Cell上题为Opposing GPCR signaling programs protein intake setpoint in Drosophila的研究这项研究利用果蝇作为模型,探讨了蛋白质摄取设定点的机制,特别是通过两个对立的G蛋白偶联受体(GPCR)信号通路如何调节蛋白质饥饿神经元的静息膜电位,从而设定和调整蛋白质摄取的设定点。



文章要点

1)蛋白质摄取设定点的差异:研究表明,果蝇的蛋白质摄取设定点随着性别和交配状态的不同而有所变化。雄性、未交配雌性和已交配雌性果蝇为了满足不同的蛋白质需求,表现出不同的蛋白质摄取量。这种设定点的信息存储在蛋白质饥饿神经元的静息膜电位中。

图1 不同果蝇不同时间点的蛋白质和蔗糖日摄入量


2)FMRFa-FMRFaR-PKC通路降低蛋白质摄取设定点:研究发现,FMRFa-FMRFaR-PKC信号通路通过极化蛋白质饥饿神经元的静息膜电位,从而降低了蛋白质摄取的设定点。FMRFaR激活后,通过PKC通路调节漏电钾通道(ORK1)的磷酸化水平,增加了通道的开放概率,降低了蛋白质摄取设定点。


图2 FMRFaR-PKC信号通路对果蝇蛋白质摄入设定点的影响


3)MS-MSR2-PKA通路提高蛋白质摄取设定点:与FMRFa-FMRFaR-PKC通路相反,MS-MSR2-PKA信号通路通过去极化蛋白质饥饿神经元的静息膜电位,提高了蛋白质摄取的设定点。MSR2的激活通过抑制PKA活性减少了ORK1的磷酸化,从而降低了通道开放概率,提高了蛋白质摄取设定点。


图3 MS-MSR2-PKA通路提高蛋白质摄取设定点


4)设定点调控的神经回路机制:该研究识别了FMRFa和MS神经元在调控蛋白质摄取设定点中的作用。这些上游神经元通过调节下游DA-WED神经元的静息膜电位,协调了蛋白质摄取设定点的高低变化。


小结

该文通过高通量的喂食实验,首次将蛋白质摄取的设定点归因于蛋白质饥饿神经元的静息膜电位,并揭示了两个对立的GPCR信号通路(FMRFa-FMRFaR-PKC和MS-MSR2-PKA)如何通过调控漏电钾通道的磷酸化状态来设定和调节这个设定点。

参考文献


Wu G, Ma T, Hancock CE, Gonzalez S, Aryal B, Vaz S, Chan G, Palarca-Wong M, Allen N, Chung CI, Shu X, Liu Q. Opposing GPCR signaling programs protein intake setpoint in Drosophila. Cell. 2024 Aug 20:S0092-8674(24)00841-9.

https://doi.org/10.1016/j.cell.2024.07.047.


撰文丨Little Finger
制版丨Yilia


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