قسمت 1:Efflux منیزیم از سلول های Drosophila Kenyon حیاتی است برای طبیعی و رژیم غذایی افزایش حافظه بلند مدت

برای بیشتر information:Ali.ma@wecistanche.com

Pls اینجا را کلیک کنید به قسمت 2

Yanying Wu1, Yosuke Funato2, Eleonora Meschi1, Kristijan D Jovanoski1, Hiroaki Miki2, Scott Waddell1*

1Centre for Neural Circuits and Behavior, The University of Oxford, Tinsley Building, Oxford, United Kingdom; 2 بخش تنظیم سلولی، پژوهشکده بیماری های میکروبی، دانشگاه اوساکا، کتیتا، ژاپن

چکیده منیزیم رژیم غذایی (Mg2+) مکمل می تواند افزایشحافظهدر موش های جوان و سال سن.حافظه-افزایش ظرفیت تا حد زیادی به افزایش تراکم سیناپسی هیپوکامپ و بیان بالا از زیر یونیت NR2B گیرنده گلوتامات نوع NMDA نسبت داده شد. در اینجا ما نشان می دهد که تغذیه Mg2 + نیز افزایش دراز مدتحافظهدر Drosophila. مگس طبیعی و Mg2+- افزایش یافتهحافظهبه نظر می رسد مستقل از گیرنده های NMDA در بدن قارچ و در عوض نیاز به بیان سی ان ان ام از نوع Conserved Mg2 + - efflux حمل و نقل کد گذاری شده توسط ژن غیر گسترش یافته (uex) است. UEX شامل یک حوزه هومولوژی اتصال سیکلی سیکلی پوتاتیو است و جهش آن نقش حیاتی برای uex را از یک تابع در جدا می کندحافظه. همچنین، بومی سازی UEX در سلول های کنیون بدن قارچ (KCs) درحافظه-مگس های معیوب که جهش هایی را در ژن های مرتبط با cAMP پناه می دهند. تصویربرداری عملکردی نشان می دهد که افلوکس وابسته به UEX برای نگهداری ریتمیک آهسته KC Mg2+مورد نیاز است. ما پیشنهاد می کنیم که تنظیم نورونی Mg2 + efflux حیاتی برای طبیعی و Mg2 + افزایشحافظه.

کلیک کنید بهفروشگاه ویتامین سیستانچه و سیستانچه برای حافظه

مقدمه

منیزیم (Mg2+) نقش حیاتی در سوخت و ساز سلولی دارد و برای بیش از ۳۵۰ آنزیم یک عامل ضروری محسوب می شود (رومی و اسکارپا، ۲۰؛ Vink and Nechifor, 2011). در نتیجه، تغییرات هموستاسیس Mg2+ با طیف گسترده ای از شرایط بالینی همراه است، از جمله کسانی که بر سیستم عصبی تأثیر می گذارد، مانند گلوکوم (DeToma و همکاران، 2014)، بیماری پارکینسون (هرموسورا و همکاران، 2005؛ Hermosura and Garruto, 2007; Lin et al., 2014; Shindo et al., 2016), Alzheimer's disease (Andra'si et al., 2000; Andra'si et al., 2005; Cilliler et al., 2007; Durlach et al., 1997; Glick, 1990; Lemke, 1995; Chui et al., 2011; Vural et al., 2010), anxiety (Sartori et al., 2012), depression (Whittle et al., 2011; Murck, 2002; Murck, 2013; راسموسن و همکارانش، ۱۹۹۰؛ ۱۹۹۰؛ ۱۹۹۰، Ghafari et al., 2015), and intellectual disability (Arjona et al., 2014).

شاید با کمال تعجب، افزایش Mg2+ مغز از طریق رژیم غذایی می تواند پلاستیته نورونی را افزایش دهد وحافظهعملکرد جوندگان جوان و مسن، اندازه گیری شده در انواع وظایف رفتاری (Slutsky و همکاران، 2010؛ Landfield and Morgan, 1984; Mickley et al., 2013; Abumaria et al., 2013). علاوه بر این، افزایش Mg2+ کاهش کسری های شناختی در یک مدل موشی از بیماری آلزایمر (لی و همکاران، 2013) و افزایش انقراض خاطرات ترس (ابوماریا و همکاران، 2011). این اثرات ظاهرا مفید منجر به این پیشنهاد که رژیم غذایی Mg2 + ممکن است ارزش درمانی برای بیماران با انواعحافظه-مشکلات مرتبط (Billard, 2011).

با وجود تعداد زیادی از سایت های بالقوه عمل Mg2 + در مغز،حافظهافزایش ویژگی در جوندگان تا حد زیادی به افزایش تراکم سیناپسی هیپوکامپ و فعالیت گیرنده های گلوتامات N-متیل-D-آسپارتات (NMDARs) نسبت داده شده است. Extracellular Mg2+ blocks the channel pore of the NMDAR and thereby inhibits the passage of other ions (Mayer et al., 1984; digest The proverbial saying 'you are what you eat' perfectly summarizes the concept that our diet can influence both our mental and physical health. ما می دانیم که غذاهایی که برای قلب خوب هستند، مانند آجیل، ماهی روغنی، و توت نیز برای مغز خوب هستند. ما بیش از حد می دانیم که ویتامین ها و مواد معدنی برای سلامت کلی خوب ضروری است. اما آیا شواهدی وجود دارد که افزایش مصرف شما از ویتامین ها یا مواد معدنی خاص می تواند به افزایش قدرت مغز شما کمک کند؟

در حالی که ممکن است تقریبا بیش از حد خوب به نظر می رسد درست باشد، برخی از شواهد وجود دارد که این مورد برای حداقل یک ماده معدنی، منیزیم است. مطالعات در جوندگان نشان داده است که اضافه کردن مکمل های منیزیم به غذا باعث بهبود می شود که حیوانات چقدر به خوبی وظایف حافظه را انجام می دهند. هر دو حیوان جوان و پیر از منیزیم اضافی بهره مند می شوند. حتی جوندگان مسن با وضعیتی شبیه به آلزایمر کمتر نشان می دهندحافظهاز دست دادن زمانی که مکمل منیزیم داده می شود. اما گونه های دیگر چطور؟

وو و همکاران در حال حاضر نشان می دهد که مکمل های منیزیم نیز افزایش عملکرد حافظه در مگس میوه. یک گروه از مگس ها برای چند روز با گوشت ذرت استاندارد تغذیه می شدند، در حالی که گروه دیگر گوشت ذرت را به همراه منیزیم دریافت می کردند. سپس هر دو گروه آموزش دیده بودند تا بویی را با پاداش غذایی مرتبط کنند. مگس هایی که منیزیم اضافی را دریافت کرده بودند بهتر از خود نشان دادندحافظهبرای بو زمانی که تست 24 ساعت پس از آموزش.

وو و همکارانش نشان می دهند که منیزیم بهبود می یابدحافظهدر مگس ها از طریق یک مکانیسم متفاوت به آن گزارش شده قبلا برای جوندگان. در جوندگان، منیزیم سطح یک پروتئین گیرنده را برای یک ماده شیمیایی مغزی به نام گلوتامات افزایش داد. در مگس میوه، در مقابل،حافظهافزایش بستگی به پروتئینی دارد که منیزیم را از نورون ها منتقل می کند. مگس های جهش یافته ای که فاقد این انتقال کننده بودند، اختلالات حافظه ای را نشان می دادند. بر خلاف مگس های عادی، کسانی که حمل و نقل نداشتند، پس از خوردن غذای غنی شده با منیزیم هیچ بهبود حافظه ای از خود نشان دادند. نتایج نشان می دهد که انتقال کننده ممکن است به تنظیم سطح منیزیم در داخل سلول های مغزی در پاسخ به فعالیت عصبی کمک کند.

انسان ها چهار گونه از این انتقال کننده منیزیم را تولید می کنند که هر کدام توسط یک ژن متفاوت کدگذاری می شوند. یکی از این انتقال دهندگان در حال حاضر در تکامل مغز دخیل شده است. یافته های وو و همکارانش حاکی از آن است که انتقال دهندگان نیز ممکن است در مغز بزرگسالان عمل کنند تا بر شناخت تأثیر بگذارند. مطالعات بیشتری مورد نیاز است برای آزمایش اینکه آیا هدف قرار دادن حمل و نقل منیزیم در نهایت می تواند وعده برای درمان نگه داریدحافظهاختلالات.

Bekkers and Stevens, 1993; Jahr and Stevens, 1990; Nowak et al., 1984). مهم این است که، دپولاریزاسیون عصبی قبلی، رانده شده توسط گیرنده های فرستنده دیگر، مورد نیاز است برای آزاد کردن بلوک Mg2+ بر روی NMDAR و اجازه هجوم Glutamate-gated Ca2+ است. NMDAR، بنابراین، نقش مهمی در پلاستیته نورونی به عنوان یک آشکارساز تصادفی بالقوه هبی ایفا می کند. ارتفاع حاد غلظت Mg2+ خارج سلولی ([Mg2+]e) در محدوده فیزیولوژیک (0.8–1.2 میلی متر) می تواند القای قدرت طولانی مدت وابسته به NMDAR را خصومت کند (Dunwiddie و لینچ، 1979؛ Malenka et al., 1992; Malenka and Nicoll, 1993; Slutsky et al., 2004). در مقابل، افزایش [Mg2+]e برای چند ساعت در کشت های نورونی منجر به افزایش جریان های میانجی NMDAR و تسهیل بیان LTP می شود (Slutsky و همکاران، 2004). اثرات افزایش یافته [Mg2+]e نیز در vivo در مغز موش های صحرایی تغذیه شده با Mg2+-L-threonate مشاهده شد (Slutsky و همکاران، 2010). مدارات نورونی هیپوکامپ تحت پلاستیته همواستاتیک (Turrigiano، 2008) به جای افزایش [Mg2+]e با تنظیم بیان NR2B زیر واحد حاوی NMDARs (Slutsky و همکاران، 2004؛ Slutsky et al., 2010). تراکم بالاتر سیناپس هیپوکامپ با NR2B حاوی NMDARs اعتقاد بر این است که برای افزایش مزمن در [Mg2+]e با افزایش جریان NMDAR در طول شلیک پشت سر هم جبران. در حمایت از این مدل، موش هایی که از نظر ژنتیکی مهندسی شده اند تا نمایشگاه NR2B را بیش از حد بیان کنند، LTP هیپوکامپ و رفتاری را افزایش داده اندحافظه(تنگ و همکاران، ۱۳۷۸).

بویاییحافظهدر Drosophila شامل مکانیسم هتروسیناپتیک رانده شده توسط تقویت نورون های دوپامینرژیک, که منجر به افسردگی پیش از سی ان ای اتصالات کولینرژیک بین بدن قارچ بو فعال (MB) سلول های کنیون (KCs) و پایین دست قارچ سلول های خروجی بدن (MBONs) (Schwaerzel و همکاران, 2003; Aso et al., 2010; Aso et al., 2012; Claridge-Chang et al., 2009; Burke et al., 2012; Liu et al., 2012; Plac ̧ ais et al., 2013; Owald et al., 2015; Hige et al., 2015; Barnstedt et al., 2016; Parisse et al., 2016; Aso et al., 2014; Oswald and Waddell, 2015). علاوه بر این، اطلاعات بویایی با انتقال کولینرژیک از نورون های پروجکشن بویایی به KCs منتقل می شود (یاسویاما و همکاران، 2002؛ Leiss et al., 2009). اگرچه قابل تصور است که گلوتامات از طریق مسیری که هنوز شناسایی نشده است به شبکه MB تحویل داده می شود، اما در حال حاضر هیچ مکان آشکاری برای پلاستیستی وابسته به NMDAR در معماری شناخته شده لایه های ورودی یا خروجی کولینرژیک وجود ندارد (Barnstedt et al., 2016). مگس، بنابراین، فراهم می کند یک مدل بالقوه برای بررسی مکانیسم های دیگر که از طریق آن رژیم غذایی Mg2 + ممکن است افزایشحافظه.

اثرات تقویت کننده دوپامین به گیرنده دوپامین نوع دوپامین Dop1R D1 بستگی دارد (Kim et al., 2007; Qin et al., 2012; Handler et al., 2019), which is positively coupled with cAMP production (Tomchik and Davis, 2009; Boto et al., 2014). همچنین مطالعات اولیه در دوسوفیلا به ترتیب دانس و روتاباگا کدگذاری شده cAMP فسفودی استراز و سیکلاز آدیلات تحریک شده با نوع I Ca2 را شناسایی کردند تا برای بویایی ضروری باشد.حافظه(Dudai et al., 1976; Byers et al., 1981; Dudai and Zvi, 1984; Chen et al., 1986; Livingstone et al., 1984; Levin et al., 1992). مطالعات در سلول های پستانداران نشان داده است که هورمون ها یا عواملی که سطح cAMP سلولی را افزایش می دهند اغلب اکستروژن قابل توجهی وابسته به Na++ Mg2+ را به فضای خارج سلولی تحریک می کنند (رومی و اسکارپا، 1990b؛ Romani and Scarpa, 1990a; Romani and Scarpa, 2000; Vink and Nechifor, 2011; Vormann and Gu ̈ nther, 1987). با این حال، معلوم نیست که آیا اکستروژن Mg2+ نقشی در پردازش حافظه دارد یا نه.

در اینجا نشان می دهیم که دروسوفیلا درازمدتحافظه(LTM) را می توان با مکمل Mg2 + رژیم غذایی افزایش یافته است. ما در می آوریم که غیر گسترش یافته (uex) (Maeda، 1984؛ Coulthard et al., 2010) gene, which encodes a functional fly ortholog of the mammalian Cyclin M2 Mg2+-efflux transporter (CNNM) proteins, is critical for theحافظه-افزایش ویژگی Mg2+. عملکرد UEX در KCs MB برای LTM مورد نیاز است و ترمیم عملکردی uex نشان می دهد MB به سایت کلیدی افزایش حافظه وابسته به Mg2+ است. تغییر مزمن متابولیسم cAMP با معرفی جهش در ژن های dnc یا rut، بومی سازی سلولی UEX را تغییر می دهد. همچنین جهش دامنه همولوژی اتصال سیکلی سیکلی حفظ شده (CNBH) در UEX نقش اساسی برای uex از عملکرد آن در حافظه را از هم می کند. UEX محور Mg2 + efflux برای نگهداری ریتمیک آهسته از سطح KC Mg2 + نشان می دهد نقش بالقوه برای پردازش Mg2 + شار در حافظه مورد نیاز است.

نتیجه

تغذیه Mg2+ LTM مگس های از نوع وحشی را افزایش می دهد

مطالعات قبلی گزارش دادند که تغذیه موش ها با مواد غذایی حاوی غلظت بالایی از Mg2+افزایش توانایی یادگیری و حافظه خود را (Slutsky و همکاران، 2010؛ Landfield and Morgan, 1984; Abumaria et al., 2011; Mickley et al., 2013; Abumaria et al., 2013). بنابراین، ما آزمایش کردیم که آیا اثرات مشابهی در مگس ها با تغذیه آنها با مواد غذایی حاوی غلظت بالای Mg2+ قبل از آموزش وجود دارد یا نه. با کمال تعجب، مگس از نوع وحشی تغذیه شده به مدت 4 روز قبل از آموزش با مواد غذایی مکمل با کلرید منیزیم اضافی (MgCl2) به نمایش گذاشته به طور قابل توجهی افزایش عملکرد حافظه 24 ساعت. افزایش حافظه بستگی به غلظت دارد و زمانی که غذا با MgCl2 80 میلی متر (شکل 1A) تکمیل شد، حداکثر بود. عملکرد حافظه فوری آشکارا افزایش نمی یابد (شکل 1B). اثر افزایش MgCl2 نیز در مگس های تغذیه شده با سولفات منیزیم (MgSO4) مشاهده شد اما نه کلرید کلسیم (CaCl2) (شکل 1C). علاوه بر این، تغذیه مگس به مدت 4 روز با مواد غذایی حاوی بین 5 تا 80 میلی متر استرنتیوم کلرید (SrCl2) منجر به سطح بالایی از مرگ و میر و مگس که زنده مانده 5 میلی متر تغذیه SrCl2 عملکرد حافظه فوری یا 24 ساعت افزایش یافته نشان نمی دهد (داده ها نشان داده نشده است). بنابراین اثرات تقویت کننده حافظه را می توان به طور خاص به مکمل غذایی Mg2 divalent نسبت داده شده است.

حافظه Mg2+enhanced مستقل از NMDAR در بدن قارچ است

از آنجا که حافظه افزایش یافته منیزیم-L-threonate در موش ها با تنظیم مجدد NR2B زیر واحد هیپ پوکامپال حاوی NMDARs (Slutsky و همکاران، 2010) همبستگی داشت، ما برای تغییرات بیان گیرنده گلوتامات در مگس های تغذیه شده با MgCl2 آزمایش شدیم. تجزیه و تحلیل RT-qPCR تفاوت معنی داری در فراوانی mRNAs برای NMDA پوتیو (Nmdar1، Nmdar2)، AMPA (GluRIA)، و یا گیرنده های کاینات نوع (GluRIIA) در سر گرفته شده از مگس تغذیه شده به مدت 4 روز با 80 میلی متر میلی متر MgCl2 در مقابل کسانی که تغذیه با 1 میلی متر MgCl2 (شکل 1D).

ما بعد به طور مستقیم آزمایش کرد که آیا حافظه Mg2 + افزایش نیاز به عملکرد NMDAR، با ضربه زدن به پایین بیان ژن های Nmdar1 یا Nmdar2 با استفاده از تداخل RNA تراژنیک UAS محور

شکل 1. مکمل Mg2+ رژیم غذایی حافظه طولانی مدت Drosophila را افزایش می دهد. (A) مگس از نوع وحشی برای حافظه اشتها آور 24 ساعت پس از 1–5 روز از libitum آگهی تغذیه از مواد غذایی مکمل با Mg2+ آموزش دیده و آزمایش شد. حافظه به طور قابل توجهی در مگس تغذیه شده به مدت 4 روز با 80 میلی متر MgCl2 افزایش یافته بود، در مقایسه با کسانی که با 1 میلی متر تغذیه می شود. 80 میلی م MgCl2 عملکرد حاشیه ای بالاتر از 50 میلی م م یا 100 میلی متر را تولید کرد و به همین دلیل بهینه در نظر گرفته شد (ستاره denote p<0.05, t-test="" between="" 1="" mm="" and="" 80="" mm="" groups="" for="" each="" time="" point,="" n="6–8)." (b)="" 4="" days="" of="" 80="" mm="" mgcl2="" food="" did="" not="" enhance="" immediate="" memory.="" (c)="" appetitive="" 24="" hr="" memory="" was="" enhanced="" by="" feeding="" wild-type="" flies="" for="" 4="" days="" with="" mgcl2="" and="" mgso4,="" but="" not="" cacl2.="" asterisks="" denote="" significant="" differences=""><0.05, anova,="" n="6)" between="" mg2+="" fed="" and="" plain="" groups.="" (d)="" rt-qpcr="" showed="" no="" significant="" differences="" in="" glutamate="" receptor="" mrna="" expression="" between="" 1="" mm="" and="" 80="" mm="" fed="" flies="" (t-test,="" n="5)." (e)="" c739-gal4;="" uas-magfret-1="" flies="" were="" fed="" for="" 4="" days="" on="" food="" supplemented="" with="" mg2+.="" brains="" were="" dissected="" and="" fixed="" and="" a="" fluorescence="" emission="" ratio="" measurement="" (citrine/cerulean)="" was="" taken="" as="" an="" indicator="" of="" [mg2+]i.="" the="" magfret="" signal="" was="" significantly="" greater="" in="" the="" ab="" lobes="" of="" flies="" fed="" with="" 80="" mm="" mgcl2="" than="" those="" fed="" with="" 1="" mm="" mgcl2=""><0.05, t-test,="" n="52–60)." unless="" otherwise="" noted,="" all="" data="" are="" mean="" ±="" standard="" error="" of="" the="" mean="" (sem).="" asterisks="" denote="" significant="" differences=""><0.05), individual="" data="" points="" displayed="" as="" open="">

نسخه آنلاین این مقاله شامل شکل زیر مکمل (ها) برای شکل 1:

شکل مکمل 1. Knockdown گیرنده گلوتامات N-methyl-D-aspartate (NMDAR) در بدن قارچ حافظه Mg2+تقویت شده را مختل نمی کند.

(RNAi) constructs (Dietzl et al., 2007; Perkins et al., 2015). از دو خط مستقل UAS-Nmdar1R- NAi و چهار خط UAS-Nmdar2RNAi آزمایش شدیم، تنها یک Nmdar1RNAi (BDSC 25941) خط، هنگامی که در تمام سلول های عصبی توسط سیناپتوبروین نورونی (nSyb)-GAL4 رانده می شود، به طور قابل توجهی کاهش عملکرد حافظه 24 ساعت، در مقایسه با مگس کنترل هتروزیگوس (شکل 1—شکل مکمل 1A). در مقابل، بیان انتخابی تر این UAS-Nmdar1RNAi در KCs ab مرتبط با LTM با استفاده از c739-GAL4 به طور قابل توجهی عملکرد حافظه 24 ساعت را مختل نکرد (شکل 1—شکل مکمل 1B). همچنین مگس های بیان کننده Nmdar1RNAi در نورون های ab حافظه قوی Mg2+-enhanced را حفظ کردند (شکل 1—شکل مکمل 1C). این نتایج نشان می دهد که حافظه Mg2+enhanced بیان گیرنده های گلوتامات را تغییر نمی دهد، یا نیاز به عملکرد NMDAR در KCs ab دارد.

غلظت Mg2+ در نورون های ab در مگس های تغذیه شده با Mg2+ بالا بالا می رود ما از MagFRET استفاده می کنیم، اولین حسگر فلورسنت Mg2+ کدگذاری ژنتیکی (لیندنبرگ و همکاران، 2013)، برای آزمایش اینکه آیا تغذیه Mg2+ غلظت Mg2+ داخل سلولی را تغییر داده است ([Mg2+]i). ما ساخت مگس پناه UAS - MagFRET - 1 ترانسژن و ترکیب آن را با c739 - GAL4 برای بیان MagFRET - 1 در KCs ab. ما سیگنال های FRET در مغز ثابت از c739 مقایسه; UAS-MagFRET-1 مگس تغذیه شده با هر دو 1 میلی متر یا 80 میلی متر MgCl2 مواد غذایی به مدت 4 روز. سیگنال MagFRET به طور قابل توجهی در هر دو وثیقه a و b از KCs ab از مگس های تغذیه شده با 80 میلی متر، نسبت به کسانی که با 1 میلی متر تغذیه (شکل 1E) بالاتر بود. این نتیجه نشان می دهد که تغذیه Mg نورونی [Mg2+]i را بالا می برد. با توجه به قرابت MagFRET-1 (Kd = 148 میلی متر) و ~50٪ افزایش سیگنال FRET بر اتصال Mg2+ (لیندنبرگ و همکاران، 2013), ما تخمین می زنیم که ~ 8٪ افزایش سیگنال MagFRET اندازه گیری شده در مگس تغذیه 80 میلی متر MgCl2 مربوط به تقریبا به افزایش 50 میلی متر از ab KC [Mg2+]i به طور متوسط.

انتقال کننده کدگذاری نشده CNNM نوع Mg2+ در حافظه نقش دارد

ما شناسایی نشده (uex; Maeda, 1984; Coulthard et al., 2010) as a gene-altering appetitive olfactory LTM, reinforced with a sucrose reward. مگس ها با درج MiMIC uexMI01943 (Venken et al., 2011) نقص قوی در حافظه ۲۴ ساعت از خود نشان دادند، اما عملکرد آن ها بلافاصله پس از آموزش از کنترل های از نوع وحشی غیرقابل تشخیص بود. تجزیه و تحلیل دقیق تر از مگس uexMI01943 نشان داد پوسیدگی ثابت از حافظه است که برای اولین بار به طور قابل توجهی متفاوت به مگس از نوع وحشی 12 ساعت پس از آموزش (شکل 2A). هیچ نقص حافظه ای در مگس های هتروزیگوس uexMI01943/+ مشهود نبود و نشان می داد که این آلل جنسی putative گوشه گیر است.

uex piqued توجه ما به دلیل آن است که ارتولوگ مگس تنها از چهار ژن CNNM انسان است که کد Mg2 + حمل و نقل (Ishii و همکاران، 2016)، و آن را نیز شامل یک دامنه CNBH putative است که از نظر ساختاری مربوط به کسانی که در کانال های چرخه ای هسته لئوتید گت (Zagotta و همکاران، 2003؛ Flynn et al., 2007; Kesters et al., 2015). همترازی توالی 834 اسید آمینه UEX با CNNM1-4 نشان می دهد به خصوص حفاظت از توالی بالا با CNNM2 و CNNM4 در DUF21، جفت سی بی اس، و CNBH دامنه (شکل 2—شکل مکمل 1A–C). بنابراین، ما این فرضیه را مطرح کردیم که UEX این پتانسیل را دارد که اثرات تقویت کننده حافظه Mg2+ رژیم غذایی را با پلاستیته نورونی وابسته به cAMP پیوند دهد.

اگر چه uexMI01943 به ژن uex اختصاص داده شده است، عنصر MiMIC به دروغ 17 کیلو بایت پایین دست از منطقه کدگذاری uex (Venken و همکاران، 2011؛ شکل 2B). RYa (Yoon et al., 2016) is the next nearest gene to uexMI01943 but is >230 kb further away. ما برای اولین بار مکان MiMIC را با PCR معکوس تایید کردیم (Attrill et al., 2016). مهم این است که هیچ درج MiMIC اضافی در این مگس ها شناسایی نشد. ما بعد آزمایش کرد که آیا uexMI01943 مسئول نقص حافظه با حذف دقیق عنصر MiMIC توسط Excision میانجی مینوس transposase (Arca' و همکاران، 1997؛ شکل 2 -- شکل مکمل 2A و ب). حذف MiMIC در uexMI01943.ex1 و مگس uexMI01943.ex2 ترمیم عملکرد حافظه طبیعی 24 ساعت، نشان می دهد که درج MiMIC برای uexMI01943 مورد نیاز استحافظهنقص (شکل 2C).

هر دو qRT-PCR از mRNA و تجزیه و تحلیل بلات غربی عصاره پروتئین از سر مگس موفق به نشان دادن تفاوت قابل توجهی در بیان uex / UEX در مگس uexMI01943. بنابراین ، استفاده از CRISPR برای معرفی کدون توقف به exon کدگذاری پنجم از لوکوس uex (شکل 2B و شکل 2 — انجیر - اوره مکمل 2C). مگس هوموزیگوس برای جهش uexD حاصل به عنوان بزرگسالان قابل دوام نبود، در مرحله لاروی در حال مرگ بود. در مقابل، مگس های هتروزیگوس uexMI01943/uexD قابل دوام بودند، اما اشتهاآور 24 ساعت آنهاحافظهبه طور معنی داری دچار اختلال شد (شکل 2D). این داده ها نشان می دهد که uex یک ژن ضروری است و uexMI01943 یک آلل هیپومورف قابل دوام uex است.

ما هم نزن رو آزمايش کرديمحافظهعملکرد مگس جهش یافته uexMI01943. هموزیگوس uexMI01943 مگس به نمایش گذاشته فوریحافظهکه از کنترل های هتروزیگوس و نوع وحشی (شکل ۲E) غیرقابل تشخیص بود. با این حال ، حافظه 24 ساعت خود را ، تشکیل شده پس از هر دو پنج کارآزمایی از آموزش فاصله سخت (Tully و همکاران ، 1994 ؛ Jacob and Waddell, 2020), or one trial of fasting facilitateed training (Hirano et al., 2013), was significantly impaired (Figure 2E). این آزمایش ها حاکی از آن است که مگس های uexMI01943 به طور کلی تر در توانایی خود برای تشکیل LTM به خطر میفتند. مگر اینکه در غیر این صورت مشخص شود، تمام تحلیل های بعدیحافظهدر این مطالعه از شرطی شدن با پاداش شکر اشتها آور استفاده می شود.

شکل 2. uexMI01943 مگس جهش یافته معیوب دراز مدتحافظه(LTM). (A) حفظ حافظه اشتها آور در زمان های مختلف پس از آموزش مورد آزمایش قرار گرفت. هموزیگوس مگس برای uexMI01943 نقص قابل توجهی در حافظه از 12 ساعت پس از آموزش نشان داد، در مقایسه با عملکرد هتروزیگوس uexMI01943/+ و مگس های کنترل از نوع وحشی (p<0.05, anova,="" n="6–10)." (b)="" the="" uex="" locus="" lies="" on="" chromosome="" 2r="" between="" 3,900,285="" and="" 3,949,425="" (light="" blue="" bar).="" the="" four="" alternate="" uex="" transcripts,="" uex-re,="" uex-rg,="" uex-rh,="" and="" uex-rf,="" all="" encode="" the="" same="" protein.="" the="" uexmi01943="" mimic="" (blue="" triangle)="" resides="" ~17="" kb="" downstream="" of="" the="" uex="" coding="" region.="" the="" crispr/cas9="" edited="" uexd="" allele="" replaces="" a="" 3047="" bp="" fragment,="" including="" exon="" 7="" of="" uex="" with="" a="" stop="" signal="" (termination="" codon="" in="" all="" three="" reading="" frames)="" and="" a="" gfp="" cassette,="" truncating="" the="" uex="" reading="" frame="" (dark="" blue="" bar).="" (c)="" precise="" excision="" of="" the="" uexmi01943="" mimic="" restores="" normal="" 24="" hr="" memory="" to="" uexmi01943.ex1="" and="" uexmi01943.ex2="" flies=""><0.05, anova,="" n="8–11)." (d)="" uexd="" fails="" to="" complement="" the="" 24="" hr="">حافظهنقص uexMI01943 (p<0.05, anova,="" n="6–8)." (e)="" flies="" homozygous="" for="" uexmi01943="" showed="" a="" significant="" defect="" in="" aversive="" ltm,="" as="" figure="" 2="" continued="" on="">

شکل 2 ادامه یافت

در مقایسه با عملکرد هتروزیگوس uexMI01943/+ و مگس های کنترل از نوع وحشی (05/0p<0.05, anova,="" n="8–12)." an="" ltm="" defect="" was="" also="" observed="" following="" five="" cycles="" of="" aversive="" spaced="" training="" and="" a="" 16="" hr="" fasting="" facilitated="" one-cycle="" training="" protocol.="" immediate="" aversive="">حافظهدر uexMI01943 مگس جهش یافته هموزیگوس بی تاثیر بود.

نسخه آنلاین این مقاله شامل داده های منبع زیر و شکل مکمل (ها) برای شکل 2:

منبع داده ها 1. جدول قند و حدت حسی بویایی کنترل برای تمام آزمایش های رفتاری در این نسخه خطی.

شکل مکمل 1. حفاظت از UEX با orthologs آن.

شکل 2. طرح های ساخت و ساز برای خروج uex مینو و ایجاد آلل uexD.