遺傳和藥理學(xué)操作表明，對(duì)于正常的2型多巴胺受體(D2R) 調(diào)節(jié)而言，ISR信號(hào)在CIN中是必需的。抑制ISR可以逆轉(zhuǎn)CIN發(fā)射的D2R調(diào)節(jié)信號(hào)，并誘發(fā)多巴胺釋放并改變技能學(xué)習(xí)。這項(xiàng)研究在CIN中發(fā)現(xiàn)了ISR激活的非經(jīng)典穩(wěn)態(tài)模式，并揭示了ISR在學(xué)習(xí)中的神經(jīng)調(diào)節(jié)作用,該研究于2021年4月23日發(fā)表于學(xué)術(shù)期刊《Science》。
文章來源：《science》：Volume 372 Issue 6540
影響因子(IF)：41.845文章名稱：Cholinergic neurons constitutively engage the ISR for dopamine modulation and skill learning in mice.
作者：Ashley R. Helseth.(美國(guó)杜克大學(xué)Nicole Calakos課題組)
背景介紹
整合應(yīng)激反應(yīng)(integrated stress response, ISR) 是一個(gè)高度保守的生化途徑，一旦被激活，就會(huì)明顯改變蛋白的合成。它在蛋白穩(wěn)態(tài)、突觸可塑性、學(xué)習(xí)和記憶中的作用使其成為治療系統(tǒng)性疾病和大腦疾病的一個(gè)有吸引力的靶點(diǎn)。臨床前研究已顯示，小分子ISR抑制劑能夠增強(qiáng)某些形式的學(xué)習(xí)和記憶，這進(jìn)一步突出了其轉(zhuǎn)化潛力。盡管越來越多強(qiáng)有力的證據(jù)表明ISR是不同行為模式中可塑性、學(xué)習(xí)和記憶的有效調(diào)節(jié)因子，但是ISR參與的細(xì)胞活動(dòng)部位和時(shí)間過程卻沒有被很好地理解。
基本原理
為了更好地理解ISR在大腦中的作用，研究人員開發(fā)了一種ISR激活狀態(tài)雙色報(bào)告器——SPOTlight，并將其通過病毒載體傳送到具有細(xì)胞分辨率的全腦成像。SPOTlight是基于ISR激活狀態(tài)將單個(gè)轉(zhuǎn)錄本中的綠色或紅色熒光蛋白進(jìn)行差異翻譯而設(shè)計(jì)的。首先通過免疫組化分析確定報(bào)告讀數(shù)與已知的ISR操作相符。通過免疫組化分析驗(yàn)證了紋狀體膽堿能中間神經(jīng)元(CINs) 中較高的ISR穩(wěn)態(tài)激活的SPOTlight信號(hào)。為了了解在CINs中驅(qū)動(dòng)ISR激活的因素，他們通過化學(xué)遺傳學(xué)手段抑制了CIN的活性，并評(píng)估了ISR狀態(tài)。然后，將選擇性的藥物操縱和遺傳操縱與對(duì)CIN的電生理學(xué)記錄相結(jié)合，以便建立ISR狀態(tài)影響CIN生理學(xué)的機(jī)制。用熒光多巴胺報(bào)告顯像檢測(cè)CIN中的 ISR狀態(tài)對(duì)急性腦切片中誘發(fā)紋狀體多巴胺瞬態(tài)的回路水平影響。此外，他們還采用任務(wù)訓(xùn)練法來測(cè)量CIN中ISR活動(dòng)的行為影響。
紋狀體膽堿能中間神經(jīng)元中的ISR
藥物ISR激活劑和抑制劑在體內(nèi)釋放時(shí)，不同程度的改變spotlight編碼熒光蛋白的水平，并與小鼠大腦中ISR激活的免疫組化標(biāo)記物相對(duì)應(yīng)。正如預(yù)期的那樣，在正常的成熟小鼠大腦中，SPOTlight只顯示了少量的ISR激活的細(xì)胞。出乎意料的是，作者還發(fā)現(xiàn)了一類顯示出群體范圍內(nèi)的ISR激活的神經(jīng)元：緊張性放電的紋狀體CINs。對(duì)CIN放電的化學(xué)遺傳學(xué)抑制降低了ISR的活化作用，表明這是一種活性依賴的成分。CINs在ISR的參與中也與眾不同，在對(duì)其他具有緊張性放電特性的細(xì)胞類型的SPOTlight調(diào)查中并沒有顯示出類似的較高和群體的ISR參與度。在CIN中，抑制ISR的操作是通過降低小電導(dǎo)鈣激活鉀通道電流的機(jī)制使得正常的2型多巴胺受體(D2R) 反應(yīng)發(fā)生逆轉(zhuǎn)，從延緩CIN放電切換到增加CIN放電。CINs中細(xì)胞自主的ISR抑制也反轉(zhuǎn)了D2R對(duì)誘發(fā)紋狀體多巴胺的調(diào)節(jié)，并通過增加兩個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)的運(yùn)動(dòng)速度來改變技能學(xué)習(xí)。
研究結(jié)論
作者的研究明確了ISR在大腦神經(jīng)調(diào)節(jié)中的獨(dú)特作用，擴(kuò)展了人們對(duì)ISR如何影響學(xué)習(xí)和記憶的理解。作者發(fā)現(xiàn)紋狀體膽堿能中間神經(jīng)元(CIN) 的穩(wěn)態(tài)ISR激活決定了它們對(duì)多巴胺能調(diào)控的反應(yīng)，形成了回路水平的多巴胺釋放，并調(diào)節(jié)了學(xué)習(xí)技能的表現(xiàn)。在這種情況下，ISR激活依賴于神經(jīng)元活動(dòng)，并影響CIN細(xì)胞的興奮性。隨著抑制ISR藥物走向臨床，作者的研究結(jié)果突出了一個(gè)未被重視的機(jī)制，即它們對(duì)習(xí)得行為的影響。鑒于膽堿能神經(jīng)調(diào)節(jié)和多巴胺能神經(jīng)調(diào)節(jié)在這一過程中的重要性，這些研究結(jié)果還促使人們進(jìn)一步研究ISR在各種形式的突觸可塑性中的作用部位。最后，SPOTlight提供了一個(gè)工具，用于探索ISR在不同狀態(tài)下，包括發(fā)育、學(xué)習(xí)相關(guān)和疾病狀態(tài)下被激活的時(shí)間和位置。
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文章相關(guān)產(chǎn)品推薦
一抗
| 英文名稱 | 產(chǎn)品編號(hào) | 已檢種屬 |
推薦 應(yīng)用 |
| Anti-ChAT | bs-24235R | Mo,Rt |
WB IHC |
| bs-24234R | Mo,Rt | IHC | |
| bs-0042R | Hu,Mo,Rt | FCM | |
| bs-20628R | Hu | FCM | |
| Anti-EGFP | bs-2194R |
Recombinant EGFP |
WB |
| Anti-Myc tag | bs-23166R | Myc Tag, | WB |
| bsm-51003M | Fusion Protein | WB | |
| Anti-Tyrosine Hydroxylase | bs-20080R | Mo,Rt | WB |
| bs-0016R | Mo | IHC | |
| Anti-p-PERK (Thr980) | bs-3330R | Mo,Rt | IHC |
二抗
| 英文名稱 | 產(chǎn)品編號(hào) | 標(biāo)記物 |
| Donkey Anti-Rabbit IgG H&L antibody | bs-0295D | AF488/AF647/FITC/PE/RBITC/HRP等29中標(biāo)記物可選 |
| Donkey Anti-Goat IgG H&L antibody | bs-0294D |
試劑
| 產(chǎn)品名稱 | 英文名稱 | 產(chǎn)品貨號(hào) |
| 1× PBS | 0.01M PBS (pH7.2-7.4) | C01-01001 |
| 10×PBS | 0.1M PBS (10×,pH7.2-7.4) | C01-01002 |
| 0.3%細(xì)胞穿膜劑 | Triton X-100, 0.3% | C03-03002 |
| 4%組織細(xì)胞固定液 | 4% paraformaldehyde | C01-06002 |
| 牛血清白蛋白標(biāo)準(zhǔn)溶液 (5mg/ml) | Protein standard solution(5mg/ml) | P0006 |
|
DAPI染色液 (即用型) |
DAPI solution (Nuclear Labeling) |
C02-04002 |
