Нейроны, экспрессирующие ген factor of interpulse interval (fipi), вовлечены в регуляцию поведения ухаживания самцов Drosophila melanogaster

Авторы

DOI:

https://doi.org/10.33910/2687-1270-2020-1-4-365-378

Ключевые слова:

дрозофила, половое поведение, краткосрочная память, гамма-нейроны, подавление ухаживания, обонятельные сигналы

Аннотация

Ранее нами описан ген factor of interpulse interval (fipi, он же CG15630), снижение экспрессии которого в нервной системе приводит к изменениям параметров импульсной песни ухаживания самцов дрозофилы, в частности к укорочению межимпульсного интервала (Fedotov et al. 2014). В настоящей работе мы описали структуры нервной системы, в которых происходит экспрессия гена fipi, а также исследовали роль этого гена в реализации поведения ухаживания, включая его модификацию в результате предшествующего опыта ухаживания за нерецептивной оплодотворенной самкой. Известно, что такой опыт (обучение) снижает интенсивность последующих ухаживаний самца за другими самками. Экспрессия маркерного белка GFP под контролем промотора гена fipi была обнаружена в локальных интернейронах антеннальных долей, в гамма-нейронах Кеньона и зрительных нейронах оптических долей. Блокирование синаптической передачи от fipi-нейронов снижало эффективность подавления ухаживания, а усиление возбудимости этих нейронов способствовало более длительному сохранению эффекта подавления. Нокдаун гена fipi не вызывал отклонений в подавлении ухаживания, однако увеличивал интенсивность ухаживания у самцов без обучения. Полученные результаты показывают, что fipi нейроны вовлечены в регуляцию поведения ухаживания, и позволяют предположить, что экспрессия гена fipi в гамма-нейронах грибовидных тел участвует в механизмах формирования краткосрочной памяти в данной форме обучения.

Библиографические ссылки

Aso, Y., Hattori, D., Yu, Y. et al. (2014) The neuronal architecture of the mushroom body provides a logic for associative learning. eLife, vol. 3, article e04577. DOI: 10.7554/eLife.04577 (In English)

Auer, T. O., Benton, R. (2016) Sexual circuitry in Drosophila. Current Opinion in Neurobiology, vol. 38, pp. 18–26. DOI: 10.1016/j.conb.2016.01.004 (In English)

Bonfanti, L., Theodosis, D. T. (2009) Polysialic acid and activity-dependent synapse remodeling. Cell Adhesion & Migration, vol. 3, no. 1, pp. 43–50. DOI: 10.4161/cam.3.1.7258 (In English)

Chintapalli, V. R., Wang, J., Dow, J. A. T. (2007) Using FlyAtlas to identify better Drosophila melanogaster models of human disease. Nature Genetics, vol. 39, no. 6, pp. 715–720. DOI: 10.1038/ng2049 (In English)

Chou, Y.-H., Spletter, M. L., Yaksi, E. et al. (2010) Diversity and wiring variability of olfactory local interneurons in the Drosophila antennal lobe. Nature Neuroscience, vol. 13, no. 4, pp. 439–449. DOI: 10.1038/nn.2489 (In English)

Connolly, K. (1968) The social facilitation of preening behaviour in Drosophila melanogaster. Animal Behaviour, vol. 16, no. 2-3, pp. 385–391. DOI: 10.1016/0003-3472(68)90023-7 (In English)

Duffy, J. B. (2002) GAL4 system in Drosophila: A fly geneticist’s Swiss army knife. Genesis, vol. 34, no. 1-2, pp. 1–15. DOI: 10.1002/gene.10150 (In English)

Edgington, E. S. (1995) Randomization tests. 3rd ed., correct. and compl. New York: Marcel Dekker Publ., 409 p. (In English)

Efron, B., Tibshirani, R. J. (1993) An introduction to the bootstrap. New York: Chapman and Hall, 456 p. (In English)

Fedotov, S. A., Bragina, Ju. V., Besedina, N. G. et al. (2014) The effect of neurospecific knockdown of candidate genes for locomotor behavior and sound production in Drosophila melanogaster. Fly, vol. 8, no. 3, pp. 176–187. DOI: 10.4161/19336934.2014.983389 (In English)

Fedotov, S. A., Bragina, Ju. V., Besedina, N. G. et al. (2018) Gene CG15630 (fipi) is involved in regulation of the interpulse interval in Drosophila courtship song. Journal of Neurogenetics, vol. 32, no. 1, pp. 15–26. DOI: 10.1080/01677063.2017.1405000 (In English)

Ferveur, J.-F. (2005) Cuticular hydrocarbons: Their evolution and roles in Drosophila pheromonal communication. Behavior Genetics, vol. 35, no. 3, article 279. DOI: 10.1007/s10519-005-3220-5 (In English)

Firth, L. C., Baker, N. E. (2007) Spitz from the retina regulates genes transcribed in the second mitotic wave, peripodial epithelium, glia and plasmatocytes of the Drosophila eye imaginal disc. Developmental Biology, vol. 307, no. 2, pp. 521–538. DOI: 10.1016/j.ydbio.2007.04.037 (In English)

Fore, T. R., Ojwang, A. A., Warner, M. L. et al. (2011) Mapping and application of enhancer-trap flippase expression in larval and adult Drosophila CNS. Journal of Visualized Experiments, vol. 52, article e2649. DOI: 10.3791/2649 (In English)

Goncharova, A. A., Bragina, Yu. V., Fedotov, S. A., Kamyshev, N. G. (2016) Vliyanie gruppovogo soderzhaniya na polovoe povedenie samtsov Drosophila melanogaster [Influence of group rearing on sexual behavior of Drosophila melanogaster males]. Zhurnal evolyutsionnoj biokhimii i fiziologii — Journal of Evolutionary Biochemistry and Physiology, vol. 52, no. 6, pp. 454–462. (In Russian)

Griffith, L. C., Ejima, A. (2009) Courtship learning in Drosophila melanogaster: Diverse plasticity of a reproductive behavior. Learning & Memory, vol. 16, no. 12, pp. 743–750. DOI: 10.1101/lm.956309 (In English)

Kamyshev, N. G., Iliadi, K. G., Bragina, J. V. (1999) Drosophila conditioned courtship: Two ways of testing memory. Learning & Memory, vol. 6, no. 1, pp. 1–20. (In English)

Karim, M. R., Endo, K., Moore, A. W., Taniguchi, H. (2014) Whole mount immunolabeling of olfactory receptor neurons in the Drosophila antenna. Journal of Visualized Experiments, vol. 87, article e51245. DOI: 10.3791/51245 (In English)

Keene, A. C., Waddell, S. (2007) Drosophila olfactory memory: Single genes to complex neural circuits. Nature Reviews Neuroscience, vol. 8, no. 5, pp. 341–354. DOI: 10.1038/nrn2098 (In English)

Keleman, K., Vrontou, E., Krüttner, S. et al. (2012) Dopamine neurons modulate pheromone responses in Drosophila courtship learning. Nature, vol. 489, no. 7414, pp. 145–149. DOI: 10.1038/nature11345 (In English)

Khanna, M. R., Stanley, B. A., Thomas, G. H. (2010) Towards a membrane proteome in Drosophila: A method for the isolation of plasma membrane. BMC Genomics, vol. 11, article 302. DOI: 10.1186/1471-2164-11-302 (In English)

Kurusu, M., Awasaki, T., Masuda-Nakagawa, L. M. et al. (2002) Embryonic and larval development of the Drosophila mushroom bodies: Concentric layer subdivisions and the role of fasciclin II. Development, vol. 129, no. 2, pp. 409–419. (In English)

Martin, J.-R., Keller, A., Sweeney, S. T. (2002) 1-targeted expression of tetanus toxin: A new tool to study the neurobiology of behavior. Advances in Genetics, vol. 47, pp. 1–47. DOI: 10.1016/s0065-2660(02)47001-0 (In English)

Muller, D., Wang, C., Skibo, G. et al. (1996) PSA-NCAM is required for activity-induced synaptic plasticity. Neuron, vol. 17, no. 3, pp. 413–422. DOI: 10.1016/s0896-6273(00)80174-9 (In English)

Nitabach, M. N., Wu, Y., Sheeba, V. et al. (2006) Electrical hyperexcitation of lateral ventral pacemaker neurons desynchronizes downstream circadian oscillators in the fly circadian circuit and induces multiple behavioral periods. The Journal of Neuroscience, vol. 26, no. 2, pp. 479–489. DOI: 10.1523/JNEUROSCI.3915-05.2006 (In English)

Özkan, E., Carrillo, R. A., Eastman, C. L. et al. (2013) An extracellular interactome of immunoglobulin and LRR proteins reveals receptor-ligand networks. Cell, vol. 154, no. 1, pp. 228–239. DOI: 10.1016/j.cell.2013.06.006 (In English)

Pfaffl, M. W., Horgan, G. W., Dempfle, L. (2002) Relative expression software tool (REST) for group-wise comparison and statistical analysis of relative expression results in real-time PCR. Nucleic Acids Research, vol. 30, no. 9, article 36. DOI: 10.1093/nar/30.9.e36 (In English)

Pfeiffer, B. D., Jenett, A., Hammonds, A. S. et al. (2008) Tools for neuroanatomy and neurogenetics in Drosophila. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, vol. 105, no. 28, pp. 9715–9720. DOI: 10.1073/pnas.0803697105 (In English)

Siegel, R. W., Hall, J. C. (1979) Conditioned responses in courtship behavior of normal and mutant Drosophila. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, vol. 76, no. 7, pp. 3430–3434. DOI: 10.1073/pnas.76.7.3430 (In English)

Spieth, H. T. (1974) Courtship behavior in Drosophila. Annual Review of Entomology, vol. 19, pp. 385–405. DOI: 10.1146/annurev.en.19.010174.002125 (In English)

Tompkins, L. (1984) Genetic analysis of sex appeal in Drosophila. Behavior Genetics, vol. 14, no. 5, pp. 411–440. DOI: 10.1007/BF01065443 (In English)

Trannoy, S., Redt-Clouet, C., Dura, J.-M., Preat, T. (2011) Parallel processing of appetitive short- and long-term memories in Drosophila. Current Biology, vol. 21, no. 19, pp. 1647–1653. DOI: 10.1016/j.cub.2011.08.032 (In English)

Vogt, K., Schnaitmann, C., Dylla, K. V. et al. (2014) Shared mushroom body circuits underlie visual and olfactory memories in Drosophila. eLife, vol. 3, article e02395. DOI: 10.7554/eLife.02395 (In English)

Weidmann, U. (1950) Untersuchungen zur Ethologie von Drosophila. Die Balz-und Putzhandlungen [Studies of the Drosophila ethology. Courtship and preening]. PhD dissertation (Biology) (as a manuscript). Zurich, Zurich University, 391 p. (In German)

Yamamoto, D., Sato, K., Koganezawa, M. (2014) Neuroethology of male courtship in Drosophila: From the gene to behavior. Journal of Comparative Physiology A, vol. 200, no. 4, pp. 251–264. DOI: 10.1007/s00359-014-0891-5 (In English)

Zhang, S. X., Rogulja, D., Crickmore, M. A. (2019) Recurrent circuitry sustains Drosophila courtship drive while priming itself for satiety. Current Biology, vol. 29, no. 19, pp. 3216–3228.e9. DOI: 10.1016/j.cub.2019.08.015 (In English)

Zhao, X., Lenek, D., Dag, U. et al. (2018) Persistent activity in a recurrent circuit underlies courtship memory in Drosophila. eLife, vol. 7, article e31425. DOI: 10.7554/eLife.31425 (In English)

Опубликован

2020-12-28

Выпуск

Раздел

Экспериментальные статьи