作为一种高度保守的细胞过程,自噬一直是广泛研究的重点,因为它在维持细胞稳态及其在心血管发病机理中的影响方面的关键作用。在多种动物模型中已经认识到肌肉功能的下降以及神经元系统以及对压力的敏感性的提高。心血管结构和细胞功能障碍的自噬缺陷与哺乳动物和果蝇中心脏的生理和病理状况有关。在这篇综述中,我们系统地分析了水果层心脏中与自噬相关的途径,并旨在为为患者开发潜在治疗以及有效的农业应用策略提供全面的理解。该分析阐明了果蝇在生理和病理条件下心血管功能中自噬的分子机制,从而对心血管疾病的发展提供了显着的见解。关键自噬相关蛋白的丧失,包括跨膜蛋白ATG9及其伴侣ATG2或ATG18,以及DMSETRIN,导致心脏肥大和果蝇的结构异常,类似于年龄依赖于年龄的心脏功能功能。自噬相关(ATG)基因家族,细胞或核骨骼层粘连蛋白以及雷帕霉素(MTOR)信号途径的机械或哺乳动物靶标在果蝇中的心脏功能中具有严重影响的果蝇功能,具有自噬激活,表现为抑制心脏层板层层板层层。本评论评估了心脏自噬的功能意义,MTORC1/C2复合物以及ATG2-AMPK/SIRT1/PGC-1α途径的轴,在哺乳动物和果实中的心脏中至关重要,导致心脏发展,成长,成熟,以及心脏体内稳态的维持。几种干预措施的有益作用增强了心脏功能,包括运动和冷应激,可以影响哺乳动物和果蝇中丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶信号传导的自噬依赖性TOR活性。练习表现出可确定的自噬并在过度时会抑制自噬,从而突出了自噬在心脏健康中的双重作用。
果蝇心管似乎很简单,但它具有明显的解剖复杂性,并包含高度专业的结构。实际上,扁平心管的发育与哺乳动物心脏发育的最早阶段相似,而驱动这些过程的分子遗传机制在平流和人类之间高度保守。结合了植物的无与伦比的遗传工具和各种技术来分析活性心脏的结构和功能,这些属性使果蝇成为研究人类心脏发育和疾病的宝贵模型系统。这种观点着重于植物和人类心之间的功能和生理相似性。此外,它讨论了使用频率的当前局限性,并有望扩大果蝇作为研究人类心脏病的研究模型的能力。
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致谢:本研究由 HHMI (SLZ) NIH BRAIN 计划奖 (1RF1MH117823-01) (SLZ 和 DEK) 和 R01MH114017 (DEK) 资助。我们要感谢 Mark Dombrovskiy、Alex Kim、Juyoun Yoo、Saumya Jain 和 Zipursky 实验室的其他成员就实验和抗体选择进行的有益讨论。
成年果蝇的抽象蘑菇体(MB)具有成千上万个肯尼因神经元的核心;早期出生的G类的轴突形成一个内侧叶,而后来出生的α'β”和αβ类形成内侧和垂直叶。幼虫仅用γ神经元孵化,并使用其γ神经元的幼虫特异性轴突分支形成垂直叶“ facsimile”。MB输入(MBIN)和输出(MBON)神经元将Kenyon神经元裂片分为离散的计算室。幼虫有10个这样的隔室,而成年人有16个。我们确定了定义10个幼虫室的32个Mbons和Mbins中的28个命运。随后将七个箱子纳入成人MB;他们的四个Mbins死亡,而12个Mbins/ Mbons重塑以在成人隔室中起作用。其余三个隔间是特定于幼虫的。在变形时,它们的MBIN/MBONS跨不同分化,将MB留给其他成人脑电路。成人垂直裂片是使用从成人特异性神经元池招募的Mbons/Mbins制成的。细胞死亡,隔室转移,跨差异和募集新神经元的结合导致没有通过变质维持幼虫mbin-mbon连接。在这个简单的层面上,我们没有发现从幼虫到成人的记忆痕迹的解剖基板。反差异神经元的成年表型代表其进化的祖先表型,而其幼虫表型是幼虫阶段的衍生象征。这些细胞主要出现在也产生永久MBIN和MBON的谱系中,这表明幼虫指定因子可以允许与出生或同胞身份相关的信息以幼虫的修改方式解释,以使这些神经元获得幼虫表型修饰。变形时这种因素的丧失允许这些神经元恢复其在成年人中的祖先功能。
将父本置于各种环境操纵之下表明,在雄性对后代的投资几乎仅限于精子的物种中,父系效应也可能非常重要。然而,父系效应是否也具有遗传成分(即父系间接遗传效应 (PIGE))在此类物种中仍不清楚,这主要是因为在区分基因的间接效应和直接效应方面存在方法学困难。然而,PIGE 可能很重要,因为它们有能力促进进化变化。在这里,我们使用果蝇遗传学来构建一个育种设计,可以对几乎完整的单倍体基因组(超过 99%)进行 PIGE 测试。使用这种技术,我们估计了四个种群中由于 PIGE 导致的雄性寿命差异,并将其与总父系遗传差异(父系间接和直接遗传效应之和)进行比较。我们的结果表明,总父系遗传差异的很大一部分来自 PIGE。对从单个种群随机抽取的 38 个单倍体基因组的筛选表明,PIGE 还会影响种群内寿命的变化。总之,我们的结果表明,PIGE 可能构成了表型变异的一个未被充分重视的来源。
摘要:斑点的果蝇(果蝇苏木木松木)是东亚的原生,但已成为对水果生产的全球威胁。近年来,在该物种中建立了CRISPR/CAS9靶向,允许进行功能性基因组和遗传控制研究。在这里,我们报告了D. suzukii表达Cas9菌株的产生和表征。使用含有EGFP荧光标记基因的Piggybac构建体生成了五个独立的转基因线,而在D. melanogaster Heat Hote Hote蛋白70启动子和3'UTR的控制下,Cas9基因在CAS9基因下产生。热震(HS)处理的胚胎,揭示了转基因CAS9表达的强热诱导性。通过将靶向EGFP的GRNA注入一条选定的线中,G 0倍的50.0%显示出镶嵌的荧光表型,而G 0倍的G 0倍产生的G 1突变体没有HS。通过应用HS,这种体细胞和种系诱变率分别增加到95.4%和85.7%。接受HS的父母植物导致其后代的突变遗传(92%)。另外,针对内源基因黄色导致色素沉着和男性致死性。我们讨论了这些效率和温度依赖性CAS9菌株的潜在用途用于铃木D. suzukii中的遗传研究。
1 美国华盛顿州西雅图华盛顿大学医学院病理学系,2 美国加利福尼亚州诺瓦托巴克老龄化研究所,3 美国加利福尼亚州洛杉矶大学帕克分校南加州大学戴维斯老年学学院,4 美国加利福尼亚州圣拉斐尔加利福尼亚多米尼加大学,5 美国华盛顿州西雅图华盛顿大学麻醉学和疼痛医学系西北代谢组学研究中心,6 美国加利福尼亚州伯克利加利福尼亚大学伯克利分校植物与微生物生物学系,7 美国华盛顿州西雅图华盛顿大学统计学系,8 德国慕尼黑工业大学数学系,9 美国华盛顿州西雅图华盛顿大学生物统计学系,10 美国华盛顿州西雅图华盛顿大学生物学系
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