Scribble通过支架组装遗忘信号体,介导主动遗忘

Scribble Scaffolds a Signalosome for Active Forgetting.

作者信息Isaac Cervantes-Sandoval, Molee Chakraborty, Courtney MacMullen, Ronald L Davis
PMID27263975
期刊Neuron
发布时间2016-06-15
DOI10.1016/j.neuron.2016.05.010

实验完整度

包含行为学、遗传学、免疫共沉淀、体内成像等多个独立实验层级,并有功能验证和机制验证。

主要模型

果蝇成虫嗅觉条件化记忆模型 果蝇蘑菇体神经元(MBn) 果蝇多巴胺能神经元(DAn)

重点核对

在MBn或DAn中敲低scribble表达,使用RNAi系(如uas-scrbRNAi #100363) 使用TARGET系统在成虫期敲低scribble 行为测试时间点:训练后1、3、6、12、24小时 电击条件:12次90V电击 TrpA1热激活DAn,32°C刺激5分钟

摘要

Forgetting, one part of the brain's memory management system, provides balance to the encoding and consolidation of new information by removing unused or unwanted memories or by suppressing their expression. Recent studies identified the small G protein, Rac1, as a key player in the Drosophila mushroom bodies neurons (MBn) for active forgetting. We subsequently discovered that a few dopaminergic neurons (DAn) that innervate the MBn mediate forgetting. Here we show that Scribble, a scaffolding protein known primarily for its role as a cell polarity determinant, orchestrates the intracellular signaling for normal forgetting. Knocking down scribble expression in either MBn or DAn impairs normal memory loss. Scribble interacts physically and genetically with Rac1, Pak3, and Cofilin within MBn, nucleating a forgetting signalosome that is downstream of dopaminergic inputs that regulate forgetting. These results bind disparate molecular players in active forgetting into a single signaling pathway: Dopamine→ Dopamine Receptor→ Scribble→ Rac→ Cofilin.

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
Scribble蛋白是否参与果蝇主动遗忘的调控?
核心机制
Scribble通过支架组装Rac1、Pak3和Cofilin形成信号体,调控多巴胺信号介导的遗忘。
主要证据
行为学实验显示敲低scribble导致记忆保持增强;免疫共沉淀证实Scribble与Rac1、Pak3、Cofilin物理相互作用;遗传上位实验表明Scribble位于DAn信号下游、Rac1上游。
研究意义
该研究将主动遗忘的分子机制统一到一条信号通路,即多巴胺→多巴胺受体→Scribble→Rac→Cofilin,为理解遗忘的调控机制提供新视角。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

筛选记忆抑制基因

鉴定参与遗忘调控的基因

通过大规模遗传筛选,利用pan-neuronal driver(nsyb-gal4)表达RNAi,筛选在3小时记忆时表现高记忆指数的基因,发现scrb作为记忆抑制基因。

2

行为学表型表征

确认Scribble在记忆消退中的作用

通过记忆保持曲线、获得曲线、巩固抑制、干扰实验等行为学方法,验证敲低scribble增强记忆保持,并通过干扰实验证明其缺陷在于遗忘而非巩固。

3

脑区定位

确定Scribble在哪些神经元中发挥作用

使用多种gal4驱动RNAi在特定脑区表达,发现MBn(α/β和γ)和DAn中敲低scribble增强记忆保持;通过免疫染色确认表达模式。

4

遗传上位分析

确定Scribble与已知遗忘信号通路的关系

通过共表达Damb、Rac1、Cofilin突变体或RNAi,进行上位性实验,判断Scribble在信号通路中的位置。

5

生化相互作用验证

验证Scribble与候选蛋白是否物理结合

通过免疫共沉淀从果蝇头部提取物中检测Scribble与Rac1、Pak3、Cofilin的相互作用,并通过Western blot检测信号通路下游p-Cofilin水平。

6

体内功能成像

检测Scribble敲低对DAn自发活动的影响

使用G-CaMP3.0成像记录DAn自发钙瞬变,发现DAn中敲低scrb减少自发活动,而MBn中敲低增加MV1区域自发活动。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
抗GFP抗体(兔多克隆)Life TechnologiesA11122
抗Scribble抗体(兔多克隆)--AB_2571725
抗nc82抗体(小鼠单克隆)University of Iowa, DSHBAB_2314866
Alexa Fluor 488羊抗兔IgGLife TechnologiesA11008
Alexa Fluor 633羊抗小鼠IgGLife TechnologiesA21052
抗GFP抗体(兔多克隆)SigmaG1544
抗Rac1抗体(小鼠单克隆)BD Transduction Labs610650
抗Pak3抗体(小鼠单克隆)----
抗Cofilin抗体(兔多克隆)Signalway40769
抗磷酸化Cofilin抗体(兔多克隆)Signalway11139
抗Scribble抗体(兔多克隆)--AB_2571725
HRP标记二抗Jackson Immunoresearch111-035-144
Advansta WesternBright Quantum底物AdvanstaK-12042-D10
RIPA裂解缓冲液Cell Signalling Technology--
蛋白酶和磷酸酶抑制剂Roche--
Sepharose珠Sigma-Aldrich--
protein A珠CST2729S
抗GFP偶联Sepharose珠Abcamab69314
2× Laemmli样品缓冲液BioRad--
RNeasy脂质组织试剂盒Qiagen74804
SuperScript III第一链合成试剂盒Invitrogen18080-51
scrb的TaqMan检测Applied Biosystemsdm02151118_g1
gapdh的TaqMan检测Applied Biosystemsdm01843776_s1
Leica TCS SP5 II共聚焦显微镜Leica--
G-CaMP3.0钙指示剂----
红色荧光蛋白----
tdTomato红色荧光蛋白----
果蝇活动监测系统Trikinetics--
3-辛醇----
水杨酸甲酯----
uas-scrbRNAi (100363)VDRC--
uas-scrbRNAi2 (105412)VDRC--
uas-scrbRNAi3 (27430)VDRC--
uas-damb#3----
uas-rac1V12----
uas-rac1N17----
uas-tsrS3A----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
行为学实验
果蝇年龄(2-6天)、训练条件(12次90V电击)、测试时间点(1、3、6、12、24小时)、对照组(gal4-only和uas-only)
阅读提示:Experimental Procedures - Behavior
RNAi敲低
RNAi系(scrbRNAi #100363等)、驱动子(nsyb-gal4或组织特异性)、温度控制(TARGET系统)
阅读提示:Experimental Procedures - Drosophila husbandry
免疫沉淀
组织来源(scrb::GFPCA07683果蝇头部)、裂解缓冲液、抗体(anti-GFP、anti-Rac1)、洗涤条件
阅读提示:Experimental Procedures - Immunoprecipitation
体内成像
果蝇品系(表达G-CaMP3.0和scrbRNAi)、记录区域(α/α′、V1、MV1、aimpr)、记录时长(10分钟)
阅读提示:Experimental Procedures - Functional imaging experiments
药物处理
CXM浓度(35 mM)、给药时间(16小时)、记忆测试时间(24小时)
阅读提示:Experimental Procedures - Behavior