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【科研动态】生命学院刘剑峰团队发现调控线虫光受体活性的新机制

时间:2020-12-25     浏览次数:

20201210日,华中科技大学亚搏在线登录刘剑峰教授研究团队在国际知名期刊PLoS Genetics上在线发表了题目为《抗氧化剂和过氧化氢对线虫的光感受的调控》 (Regulation of photosensation by hydrogen peroxide and antioxidants in C. elegans) 的研究论文 (https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1009257) ,研究揭示了秀丽隐杆线虫光受体蛋白LITE-1的调控机制。亚搏在线登录博士生张文渊和何飞腾为共同第一作者,刘剑峰教授、美国密西根大学Shawn XU教授为共同通讯作者,华中科技大学为论文第一单位。

 光感受是一个在几乎所有生物体中都普遍存在的现象,通常情况下,生活在黑暗环境中没有感光器官的动物被认为是没有进化出或在进化过程中对光失去了敏感性;或者存在一种机制,当动物接近光环境时,会引发负的趋光反应,使动物返回黑暗环境。秀丽隐杆线虫是一种实验室常用的模式生物,尽管其缺少光感受器官,但对短波长的光,尤其是紫外光具有强烈的负的趋光反应。2016年刘剑峰团队发现LITE-1是一种属于无脊椎动物味觉受体家族的特殊光受体蛋白,线虫可以通过LITE-1进行光感受,LITE-1是一种新型的感受光的受体,相关论文发表在Cell上。


图:过氧化氢和抗氧化剂调控LITE-1活性的模式图


为了探究LITE-1调控光感受的作用机制,本研究以线虫在紫外光照下产生的麻痹行为作为实验指标,通过正向遗传筛选实验获得了6个可以抑制LITE-1的光受体功能的基因突变体。其中最主要的两种lite-1的抑制因子trxr-1gsr-1,它们编码的还原酶是在生物体内两种主要的抗氧化剂——硫氧还蛋白(thioredoxin,TRX)和谷胱甘肽(glutathione,GSH)的再生过程中起重要作用,这说明了LITE-1的氧化会抑制其作为光受体的功能。后续实验证明了以过氧化氢(H2O2)为代表的氧化剂可以抑制线虫对短波长光照的产生的负向趋光性行为,以及抑制光受体神经元ASH中的光反应。并且,相较于光感受,其他的感受行为对过氧化氢的敏感性更低。相应的,抗氧化剂则可以使具有lite-1抑制因子突变体表现型的线虫的行为学反应有所恢复。由于紫外光的照射可以产生过氧化氢,通过本研究可建立一个假说:即LITE-1被紫外光照激活之后,细胞产生的过氧化氢会进而使LITE-1氧化失活,而抗氧化剂对LITE-1的光受体功能具有促进作用本研究揭示了光受体LITE-1感光效应终止的一个潜在的新机制。


 

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