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睡眠是一种在许多物种中都普遍存在的生理现象,对动物的认知和健康都有重要的影响。关于睡眠的起因及其调控机制一直以来众说纷纭,对这些问题的研究不仅有利于解开未知的睡眠之谜,而且具有重要的现实意义-能够帮助许多患者摆脱失眠和抑郁的困扰。在研究睡眠的各种模式生物中,果蝇具有非常好的优势,不仅由于其相对简单的神经结构和强大的遗传操作工具,而且在于果蝇的周期节律机制和学习认知机制已经研究得相对透彻-这两者都和睡眠过程紧密相关。
本文利用ElavGeneswitch/UAS系统建立起筛选范式来寻找调控果蝇睡眠的潜在信号通路,并成功找到三个能促进果蝇睡眠的目标蛋白质:一氧化氮合成酶,钙调蛋白激酶Ⅱ和Go蛋白。我们主要研究Go通路在果蝇睡眠中的作用。在成年果蝇中,Go三聚体蛋白质广泛的表达在神经系统里,然而目前的研究主要集中在其发育功能上,Go在果蝇成年时期的作用并没有得到深入的研究。本研究发现,在神经系统中上调Go信号通路改善果蝇的睡眠保持能力,同时伴随着提高了的觉醒阈值,使果蝇对外界的刺激不敏感。通过筛选在不同脑区限制性表达的GAL4品系,我们把调控睡眠的内源Go信号通路定位在果蝇的两簇神经元里,其中一簇位于果蝇蘑菇体的α/β叶。在成年果蝇的这簇神经元里阻断Go信号通路会抑制雄蝇的睡眠,并且损害了雄蝇睡眠的稳态调节。而在另外一簇c309标记的非蘑菇体神经元内抑制内源的Go通路则会可逆性的促进果蝇的睡眠。进一步的研究表明Go信号通路调控睡眠不依赖于rutabaga编码的腺苷酸环化酶通路。综上所述,我们的研究证明Go是一种新的调控睡眠的信号通路,并且内源的Go通路同时在果蝇的睡眠促进型和睡眠抑制型神经元内起作用。