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GPCR 中的天然变异和工程突变促进了秀丽隐杆线虫的避蚊胺抗性
Nature ( IF 50.5 ) Pub Date : 2018-09-26 , DOI: 10.1038/s41586-018-0546-8
Emily J Dennis 1 , May Dobosiewicz 2 , Xin Jin 2, 3 , Laura B Duvall 1 , Philip S Hartman 4 , Cornelia I Bargmann 2, 5 , Leslie B Vosshall 1, 5, 6
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避蚊胺(N,N-二乙基-间甲苯甲酰胺)是美国农业部于 1946 年在筛选驱虫剂中发现的一种合成化学品,可保护士兵免受蚊媒疾病的侵害1,2。自发现以来,避蚊胺已成为世界上使用最广泛的节肢动物驱虫剂,对经过数百万年进化分离的无脊椎动物有效,包括咬蝇 3、蜜蜂 4、蜱 5 和陆蛭 3。在昆虫中,避蚊胺作用于嗅觉系统 5-12 并需要嗅觉受体共同受体 Orco7,9-12,但它究竟是如何工作的仍然存在争议13。在这里,我们表明线虫秀丽隐杆线虫对避蚊胺很敏感,并使用这种遗传易处理的动物来研究这种化学物质的作用机制。我们发现避蚊胺不是挥发性驱虫剂,而是选择性地干扰对各种引诱剂和驱避剂分子的趋化性。在对避蚊胺抗性蠕虫的正向遗传筛选中,我们确定了一个基因,该基因编码单个 G 蛋白偶联受体 str-217,该受体在一对对避蚊胺有反应的化学感应神经元中表达,称为 ADL 神经元。str-217 在另一个化学感应神经元中的错误表达赋予了对避蚊胺的反应。工程化的 str-217 突变体和携带 str-217 缺失的线虫野生分离物对避蚊胺具有抗性。我们发现避蚊胺可以通过增加运动过程中的平均停顿长度来干扰行为,并表明这种停顿的增加需要 str-217 和 ADL 神经元。最后,我们证明了 ADL 神经元被避蚊胺激活,并且 ADL 神经元的光遗传学激活增加了平均停顿长度。这与“混淆”假说一致,该假说认为避蚊胺不是一种简单的驱虫剂,而是调节多种嗅觉通路来扰乱行为反应 10,11。我们的结果表明避蚊胺在广泛不同的分类群中的有效性具有一致的主题:对多个化学感应神经元的影响,破坏气味刺激和行为反应之间的配对。避蚊胺选择性干扰秀丽隐杆线虫线虫的趋化性和 str-217 突变基因或表达它的一对化学感应神经元的沉默使蠕虫对避蚊胺具有抗性。这表明避蚊胺不是一种简单的驱虫剂,而是调节多种嗅觉途径来扰乱行为反应10,11。我们的结果表明避蚊胺在广泛不同的分类群中的有效性具有一致的主题:对多个化学感应神经元的影响,破坏气味刺激和行为反应之间的配对。避蚊胺选择性干扰秀丽隐杆线虫线虫的趋化性和 str-217 突变基因或表达它的一对化学感应神经元的沉默使蠕虫对避蚊胺具有抗性。这表明避蚊胺不是一种简单的驱虫剂,而是调节多种嗅觉途径来扰乱行为反应10,11。我们的结果表明避蚊胺在广泛不同的分类群中的有效性具有一致的主题:对多个化学感应神经元的影响,破坏气味刺激和行为反应之间的配对。避蚊胺选择性干扰秀丽隐杆线虫线虫的趋化性和 str-217 突变基因或表达它的一对化学感应神经元的沉默使蠕虫对避蚊胺具有抗性。



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更新日期:2018-09-26
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