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ショウジョウバエのGr28bDプロダクトは、新規な熱遺伝学的ツールとして使用できる非特異的なカチオンチャネルです
The Drosophila Gr28bD product is a non-specific cation channel that can be used as a novel thermogenetic tool.
PMID: 29343813 PMCID: PMC5772361. DOI: 10.1038/s41598-017-19065-4.
抄録
単一ニューロンおよびニューロン集団の外因的制御は、神経回路がどのように機能するかを理解するための強力なアプローチである。既存のオプトジェニックや他の形態の介入に新たな熱遺伝学的ツールを追加することで、対応できる問題の複雑さが増すことになる。新しい熱遺伝学的ツールを開発するための良い候補は、高温回避行動に関与しているショウジョウバエの味覚受容体ファミリーである。我々は、3つのアプローチを介して温度依存性の特性のためのGr28b遺伝子クラスターの5つのメンバーを調べました：Xenopus卵母細胞での生物物理学的特性、ショウジョウバエ運動ニューロンの機能的なカルシウムイメージング、および成体ショウジョウバエの行動アッセイ。私たちの結果は、Xenopusの卵母細胞におけるGr28bDの発現は、高温によって活性化される非特異的なカチオン電流を生成することを示しています。この電流は非活性化および非電圧依存性である。ショウジョウバエの運動ニューロンで発現すると、Gr28bDは温度依存的に個々の細胞の発火パターンを変化させるために使用することができます。最後に、我々は、Gr28bDの汎ニューロンまたは運動ニューロンの発現を使用して、温度が上昇した場合のミバエの行動を変更することができることを示しています。これらの結果は、Gr28bD遺伝子が熱遺伝学的ツールの新しいクラスの創設メンバーとしての可能性を検証しています。
Extrinsic control of single neurons and neuronal populations is a powerful approach for understanding how neural circuits function. Adding new thermogenetic tools to existing optogenetic and other forms of intervention will increase the complexity of questions that can be addressed. A good candidate for developing new thermogenetic tools is the Drosophila gustatory receptor family, which has been implicated in high-temperature avoidance behavior. We examined the five members of the Gr28b gene cluster for temperature-dependent properties via three approaches: biophysical characterization in Xenopus oocytes, functional calcium imaging in Drosophila motor neurons, and behavioral assays in adult Drosophila. Our results show that Gr28bD expression in Xenopus oocytes produces a non-specific cationic current that is activated by elevated temperatures. This current is non-inactivating and non-voltage dependent. When expressed in Drosophila motor neurons, Gr28bD can be used to change the firing pattern of individual cells in a temperature-dependent fashion. Finally, we show that pan-neuronal or motor neuron expression of Gr28bD can be used to alter fruit fly behavior with elevated temperatures. Together, these results validate the potential of the Gr28bD gene as a founding member of a new class of thermogenetic tools.