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《大脑调控进食的神经环路机制研究获进展》

  • 来源专题：中国科学院亮点监测
  • 编译者： liuzh
  • 发布时间：2018-09-07

  • 　　近日，中国科学院武汉物理与数学研究所徐富强研究团队与合作者在大脑如何调控进食的神经环路机制研究中取得新进展，首次发现了小鼠下丘脑结节核(Tuberal Nucleus, TN)的GABA能somatostatin（SST）阳性神经元在进食调控中的重要作用，提出了一个全新的进食调控的神经机制。相关研究结果发表在《科学》（Science）杂志上。

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相关报告

  • 《深圳先进院在超声神经调控领域获进展》
    • 来源专题：中国科学院亮点监测
    • 编译者：yanyf@mail.las.ac.cn
    • 发布时间：2018-07-20
    •        近日，中国科学院深圳先进技术研究院研究员郑海荣团队在超声神经调控领域获得新进展，脑神经调控和视网膜神经调控等工作成果在IEEE Transactions系列刊物上发表。 　　团队在领域内率先开展了对自由活动小鼠的超声神经调控研究。相关工作Noninvasive Ultrasonic Neuromodulation in Freely Moving Mice（《自由移动小鼠的无创超声神经调控研究》）发表于生物医学工程专业期刊IEEE Transactions on Biomedical Engineering（IEEE生物医学工程会刊，DOI：10.1109/TBME.2018.2821201)。 　　团队针对超声神经调控技术在清醒啮齿类实验动物上的应用需求，研制了体积小、重量轻的头戴式超声刺激装置。该装置不仅能满足清醒小动物对头戴装置体积、重量的苛刻要求，而且能附加安装电生理采集电极、给药导管和光纤等附件，实现超声神经调控与电生理、给药、光刺激和钙成像等多模态神经调控、评估手段的充分融合，促进超声神经调控技术在癫痫、抑郁症、帕金森病、药物成瘾以及睡眠功能障碍等疾病研究领域的应用。该研究研制了不同规格的头戴式超声刺激器，并首次成功实现对自由活动小鼠转头行为的超声调控。该研究成果为拓展超声神经调控技术在探索超声作用机制和干预脑疾病等研究领域的应用提供新工具（图1）。 　　同时，团队在视网膜超声刺激研究方面也取得新进展。相关工作Temporal Neuromodulation of Retinal Ganglion Cells by Low-frequency Focused Ultrasound Stimulation（《低频聚焦超声刺激视网膜神经节细胞的时间神经调控研究》）发表在IEEE Transactions on Neural Systems & Rehabilitation Engineering (IEEE神经系统与康复工程会刊，DOI: 10.1109/TNSRE.2018.2821194)杂志上。 　　视网膜退行性疾病包括视网膜色素变性和老年性黄斑病变，主要表现为光感受器的凋亡进而导致视觉信号输入受阻。近年来，植入式视觉假体在治疗神经性失明方面取得了重大进展。然而，植入式医疗器械具有很高的侵入性，存在许多安全性、有效性和成本问题。超声作为一种新型神经调控手段，具有无创调控的优点，在视网膜假体研究领域获得了高度关注。 　　深圳先进院超声团队首次采用频率为2.25 MHz的低频聚焦超声开展了刺激大鼠离体视网膜的研究。研究发现低频聚焦超声可有效地诱发视网膜神经节细胞产生不同类型的反应，并比较了不同超声强度下视网膜神经节细胞的时间响应特性，该研究结果将推动无创超声视网膜假体的实现（图2）。 　　上述研究工作得到了国家自然科学基金委国家重大科研仪器研制项目、广东省创新团队以及深圳市孔雀团队等项目支持。
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  • 《遗传发育所在水稻苗期耐冷基因挖掘和调控机制研究中获进展》
    • 来源专题：生物育种
    • 编译者：季雪婧
    • 发布时间：2023-11-10
    •     水稻是重要的粮食作物，对冷胁迫敏感。苗期遇到低温天气，稻苗会发生生长迟缓、黄化甚至死苗，引起水稻减产。提高水稻苗期耐冷能力，对于减少水稻苗期冷害损失、推广水稻直播种植具有重要意义。水稻耐低温胁迫是复杂的数量性状，受多基因调控，目前已克隆且有功能鉴定的苗期耐冷基因有限。因此，挖掘新的水稻耐冷调控基因并解析其耐冷机理，将为水稻耐冷育种提供帮助。     中国科学院遗传与发育生物学研究所曹晓风团队在水稻耐冷基因鉴定和耐冷机理研究中取得了新进展。该团队此前鉴定到一个水稻苗期低温敏感白化突变体ospus1。OsPUS1编码一个定位于叶绿体的假尿苷合成酶，其突变影响叶绿体核糖体生物合成，导致低温下体内超氧根阴离子（Superoxide, O2?-）的累积和叶片白化。该研究通过EMS化学诱变筛选得到一个ospus1抑制子，其编码一个定位于线粒体的PPR（pentatricopeptide repeat protein）蛋白。该PPR蛋白突变造成线粒体基因nad4、nad5转录本的内含子剪切异常，同时，降低nad2、nad6和rps4转录本的RNA编辑效率，导致线粒体复合体I活性降低。线粒体电子传递链复合体I是细胞产生O2?-的主要部位，其活性降低使得O2?-的产生减少，并恢复了叶绿体突变引起的低温白化表型。过表达不同细胞器定位的超氧化物歧化酶（SOD）不同程度的恢复了ospus1突变体中O2?-的累积及突变体低温白化表型，其中线粒体定位的Mn-SOD恢复得最好。这表明线粒体产生的O2?-的累积是引起ospus1低温白化的原因，在水稻冷响应过程中发挥重要作用。进一步，研究在不同早籼稻中敲除该线粒体PPR蛋白编码基因，降低了冷胁迫条件下O2?-的累积，从而增加了耐冷性。     该成果证明了线粒体产生的O2?-在冷响应过程中的调控作用，并鉴定到一个线粒体O2?-的调控因子，为水稻耐冷育种提供了遗传资源。该研究通过创制低温敏感叶色突变体ospus1的抑制子，获得了一个耐冷基因，表明利用水稻低温敏感叶色突变体筛选不同抑制子，可作为挖掘不同程度耐冷基因的新思路。此外，该研究中的一个线粒体蛋白的突变能够恢复由叶绿体突变引起的低温白化表型，暗示叶绿体和线粒体之间的交流可能通过调控线粒体的O2?-从而在水稻冷响应过程中发挥功能。
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