对蠕虫中维生素B3形式调节的环境刺激的感官反应

实验表明，过多的维生素B3-烟酰胺 - 在细胞内自然产生，可导致细胞在某些感觉细胞中死亡，并引起蠕虫(Caenorhabditis elegans)的行为改变。宾夕法尼亚州立大学科学家团队的这项研究表明，过量的烟酰胺会导致TRPV离子通道过度活跃，这种离子通过控制某些带电粒子进出细胞的运动而参与感官知觉。这项工作还提供了导致细胞死亡的机制的线索，并将这些细胞过程与行为联系起来。描述该研究的论文发表在2016年10月12日的Nature Communications期刊上。

“我们没有着手研究TRPV离子通道，但我们发现维生素B3对我们研究的蠕虫具有物理和行为影响，当我们使用遗传学追踪这些影响时，我们发现了烟酰胺形式的维生素B3对使用TRPV离子通道的某些细胞有毒，“宾夕法尼亚州立大学生物化学和分子生物学副教授，该研究的主要作者Wendy Hanna-Rose说。“我们能够证明烟酰胺是TRPV通道的激动剂 - 它导致它过度活跃 - 导致细胞死亡。这真的很酷的是TRPV离子通道参与感觉知觉 - 它可以对疼痛，触觉或温度变化做出反应 - 受到细胞自然副产物的调节

该研究小组此前已经证明，当一种与细胞内烟酰胺代谢有关的基因pnc-1在蠕虫中发生突变时，烟酰胺可以在蠕虫子宫的感觉细胞中构建高达其正常水平的10倍，从而导致细胞去死。在目前的论文中，研究人员通过实验将蠕虫暴露于过量的烟酰胺中，并鉴定出另一种类型的感觉神经细胞，这种感觉神经细胞会因TRPV通道的过度活跃而死亡。

受烟酰胺影响的两种细胞类型共同表达了编码蠕虫中TRPV离子通道亚基的几种基因的基因osm-9和ocr-4-two。研究人员用荧光标记物标记了这两个基因，结果显示细胞中过度活跃的TRPV通道由这两个基因编码的每个蛋白质组成两个拷贝。

“我们直观地了解新陈代谢可以影响感官输入 - 你的饥饿程度可能会影响某些东西的气味 - 但我们对这种情况的发生并不了解，”汉娜 - 罗斯说。“通过这项研究，我们正在打开一扇门，确定细胞代谢状态如何直接影响感觉通道的机制。”

由于TRPV离子通道参与感官知觉，研究人员接下来探讨了由于过量接触烟酰胺导致的细胞死亡是否会影响蠕虫的行为。死亡的神经细胞通过蠕虫的鼻子暴露在环境中，被蠕虫用来在觅食时感知食物。通过实验或通过突变pnc-1基因暴露于过量烟酰胺的蠕虫表达出与野生型蠕虫相比觅食时异常的头部弯曲行为。研究人员还将蠕虫中的产卵缺陷与过量的烟酰胺和过度活跃的TRPV通道联系起来。

研究人员还表明，烟酰胺过度激发TRPV通道的能力在进化上是保守的。他们将苍蝇(Drosophila melanogaster)的幼虫暴露于烟酰胺，发现幼虫对振动的反应减弱了。这反映了功能丧失突变对TRPV基因的飞行版本的影响，但它没有导致细胞死亡。

“TRPV离子通道不仅在蠕虫和苍蝇中具有进化保守性，”Hanna-Rose说。“这些感觉受体在哺乳动物中发现，例如辣椒素受体 - 以及许多其他类似感受器。我们的工作为研究这些受体起作用的机制开辟了一条新途径，表明它们可以被天然存在的产物调节。细胞新陈代谢“

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