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2019-05-09 12:40:36 医药科技171℃

  研究人员确定了与侵略相对应的广泛的基因活动模式

  2012年11月15日

  由于配偶和巢穴可以保护,雄性三针刺背是一种凶猛的鱼,追逐和咬其他雄性直到它们消失。

  现在,研究人员正在绘制棘爪攻击行为的遗传基础。伊利诺伊大学的一个研究小组利用可以让他们看到哪些基因被激活或停用以应对社交遭遇的工具,确定了与这种鱼的攻击相对应的广泛的基因活动模式。

  描述其作品的论文刊登在“皇家学会学报:生物科学”上。

  “攻击等复杂行为背后的分子机制是研究的挑战,因为涉及数百个基因,为了研究它们,我们必须深入研究最复杂的组织:大脑,”伊利诺伊州动物生物学教授艾莉森贝尔说,他领导了这项研究。

  研究人员在遇到入侵者后不久,在嵌套棘鱼中的四个大脑区域观察了大脑基因表达 - 被激活或失活的基因模式。他们比较了确实遇到入侵者并且没有遇到入侵者的嵌套棘背男性的大脑,以确定抵御挑战者的经历如何改变大脑中的基因表达。

  近一个世纪以来,动物行为的精明观察者已经充分研究了领土攻击和其他行为,但野生动物的复杂行为需要使用强大的工具来理解它们。贝尔说。 “直到最近,我们还没有先进的计算和基因组学工具来研究自然群体中真实生物中侵略的原因。”

  分析显示,在遇到入侵者后,数百个基因被上调(在比正常情况下更高的水平激活)或在棘突脑的不同区域中被下调。

   上调的基因被转录并转化为更高水平的蛋白质,以执行大脑内的特定任务。

  当一个棘突的男性面对入侵者时,对基因类型的分析显示许多分子和细胞过程受到影响。参与免疫,代谢和正常身体状态调节的基因被招募或上床睡觉。贝尔说,其中许多基因以前从未涉及侵略或领土防御的研究。

  一些被下调的基因与新陈代谢和性行为有关。

  “多年来,我们都知道,对于诸如豁免,侵略与其他功能(例如求偶行为)之间的冲突,存在侵略成本”。贝尔说。 “这项研究开始确定调解这些权衡的一些分子机制。”

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  基因表达的最大变化见于间脑(大脑深处涉及将感觉信息,情绪和运动信号传递到其他大脑区域并帮助调节意识,睡眠,警觉性和昼夜节律等)的区域。和小脑(接收感觉信号并在运动协调中发挥作用)。研究人员报告说,这些基因中有相当一部分在这两个大脑区域中向相反方向调节(一个在另一个区域内,另一个在另一个区域内)。

  一种编码称为CGA的蛋白质激素的基因是间脑中最高度上调的,并且是小脑中最高度下调的基因。已知CGA在生殖变化中起作用并且与男性和女性的衰老相关。

  “在不同的脑区域中相同的基因表达相同的基因表明存在复杂的基因调控模式”。贝尔说。

  研究人员还发现了一些证据,即一些称为转录因子的调节基因网络表达的蛋白质在不同的大脑区域受到不同的调节,以应对领土威胁。

  “这表明复杂的转录调控网络涉及领土动物对入侵的行为反应”。贝尔说。

  贝尔说,这项新研究提供了监管大脑对感知威胁的反应的监管机制的一瞥。

  “它奠定了踩脚石,以最终表征复杂决策的神经基因组状态,以应对社会挑战,”该论文的第一作者,博士后研究员Yibayiri Osee Sanogo说。

  “这项研究表明计算方法如何帮助解决分子生物学的复杂问题”。该研究的共同作者,计算机科学教授Saurabh Sinha说。 “只有强大的计算工具 - 结合基因组学的新方法 - 才能开始解决大脑和行为的复杂性。”

  资料来源:伊利诺伊大学厄巴纳 - 香槟分校

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