科研 | Nature：果蝇中微生物-肠-脑轴对氨基酸缺乏的反应( 四 )

Gcn2-RNAi）或激活Tor（通过过度表达Tor）可以阻断氨基酸缺乏诱导的肠内CNMa表达，但不能阻断脂肪体或大脑中的CNMa表达（图2b）。 Gcn2的激活刺激激活转录因子4（Atf4），有助于维持氨基酸的细胞内代谢，而Tor信号的失活则激活了小眼症相关转录因子（Mitf），有助于调节饥饿诱导的自噬。 RNAi介导的Atf4（也称为crc）或Mitf的敲除消除了由氨基酸缺乏诱导的CNMa的表达，而对照mRFP或ninaB RNAi的表达则没有作用（图2b）。肠上皮细胞特异性失活Atf4或Mitf削弱了氨基酸缺乏时对L-EAAs的偏好性（图2c）。值得注意的是，当CNMa在肠上皮细胞中特异性表达时，上述这些果蝇中观察到的对L-EAAs偏好性减弱的情况完全恢复了正常（图2c ， d）。这些发现表明肠上皮细胞可以通过Gcn2-Atf4和Tor-Mitf途径检测到EAA缺乏，这些途径诱导CNMa表达，进而触发对EAAs的代偿性食欲。在基于异源细胞的GPCR筛选测定系统中， G蛋白偶联受体（GPCR）CG33693被推测为可能的CNMa受体（CNMaR）。我们发现，条件性失活表达CNMaR的神经元导致果蝇在氨基酸缺乏时对EAAs的偏爱减弱（图2e）。相反，条件性激活表达CNMaR的神经元即使在饱食的果蝇中也诱导了对EAAs的偏爱（图2f）。为进一步验证CNMaR的作用，我们制造了一个CNMaR突变体，发现CNMaR突变的果蝇在氨基酸缺乏时无法代偿性增加对L-EAAs的食欲（图2g）。在CNMaR突变果蝇的表达CNMaR 的细胞中表达CNMaR cDNA完全恢复了突变果蝇对L-EAAs的食欲（图2g）。此外，神经元特异性敲低CNMaR（nSyb-GAL4> UAS-CNMaR-RNAi）消除了果蝇在氨基酸缺乏时对EAAs的偏爱（图2h）。值得注意的是，由肠上皮细胞特异性表达CNMa（NP1-GAL4>UAS-CNMa）诱导的对L-EAAs的偏好在表达CNMaR的细胞失活时被完全消除（图2i）。

本文插图

图2. 肠道CNMa和神经元CNMaR组成肠脑轴促进对EAA的代偿性食欲。
a ，氨基酸缺乏的CNMa突变果蝇的偏好，其中UAS-CNMa在肠上皮细胞（NP1-Gal4），脂肪体（Cg-Gal4）或神经元（Nsyb-Gal4）中特异性表达。 b ，在CNMa-Gal4 > UAS-GFP果蝇（对照）或CNMa-Gal4 > UAS-GFP果蝇的前中肠R2区域GFP荧光的代表性共聚焦图像，其中也包含UAS-mRFP ， RNAiRNAiRNAiUAS-Tor WT或RNAi 。细胞核用DAPI（蓝色）染色。比例尺， 50μm 。 c ， d ，表达NP1-GAL4（对照）， Atf4 RNAiMitf RNAi +