Anillin在果蝇不同的胶质细胞亚型中发挥功能以支持幼虫运动

《Neuroscience Letters》：Anillin functions in distinct glial subtypes to support larval locomotion in Drosophila

　　

摘要

联丝蛋白（Ani）/Scraps 在胞质分裂中的功能已被充分阐明，最近也被证明在神经系统中发挥作用。Ani 在果蝇幼虫神经系统的神经母细胞、轴突和神经肌肉接头中表达，泛神经元ani敲低会损害幼虫和成虫的行为。然而，尽管ani在胶质细胞中有表达，但其在这些细胞中的功能仍不清楚。因此，本研究通过进行泛胶质细胞ani敲低并评估对幼虫和成虫行为的后续影响，调查了ani在果蝇胶质细胞中的作用。

Ani 在一部分胶质细胞中表达，包括中枢和外周神经系统，且表达水平在单个细胞间存在差异。ani的泛胶质细胞敲低显著损害了幼虫和成虫的运动能力、幼虫学习能力以及成虫活动性；然而，它不影响寿命。尽管ani耗竭减少了中枢神经系统中胶质细胞的数量，但未破坏神经纤维丛的形成。在外周神经系统中，ani敲低增加了神经肌肉接头的总长度。

亚型特异性敲低分析表明，Ani 在内复制次神经鞘和包裹胶质细胞中发挥作用，以支持幼虫运动。结果还表明 Ani 可能在星形胶质细胞样细胞和鞘化胶质细胞中发挥作用，尽管证据尚不充分。相反，Ani 在皮层胶质细胞或活跃增殖的神经鞘胶质细胞中似乎对幼虫运动没有明显作用。综上所述，这些发现表明ani在果蝇胶质细胞中发挥经典和非经典作用。

引言

联丝蛋白（Ani）是一种从酵母到人类高度保守的支架蛋白，通过协调收缩装置的组织在胞质分裂中发挥关键作用 [1], [2]。最初，Ani 被鉴定为富集于分裂沟的肌动蛋白结合蛋白，并与多种胞质分裂成分相互作用，包括丝状肌动蛋白、非肌肉肌球蛋白 II、双分裂蛋白、活性 RhoA 和磷酸肌醇 [3], [4], [5], [6], [7]。通过这些相互作用，Ani 稳定收缩环，维持沟的完整性，并将皮质收缩性与膜内陷偶联 [8], [9], [10]。与其核心作用一致，Ani 的耗竭破坏收缩环稳定性，经常导致胞质分裂失败和多核化 [9], [10]。细胞周期中 Ani 的定位和功能受到严格调控。它在间期主要位于核内，但在核膜破裂后移动到分裂沟，并在后期以依赖 RhoA 的方式集中在赤道皮质 [5], [11]。

然而，最近的研究表明 Ani 也在胞质分裂之外发挥作用。在爪蟾胚胎中，Ani 通过支架化上皮细胞中的收缩性肌动肌球蛋白机器，有助于黏附连接和紧密连接的形成 [12], [13]。Ani 在人类和果蝇的神经系统中高表达 [14], [15]，并被认为与秀丽隐杆线虫的神经元迁移和小鼠的髓鞘组织有关 [16], [17], [18]。

我们最近发现 Ani 定位在果蝇幼虫神经肌肉接头（NMJ）的小泡和轴突中。由于ani缺失突变体是胚胎致死的，使用泛神经元ani敲低来研究神经元功能，结果发现运动和学习受损，伴随 NMJ 和神经纤维丛分布模式的形态缺陷 [19]。尽管 Ani 也表达在果蝇幼虫的胶质细胞中 [19]，但其在这些细胞中的作用仍不清楚。

果蝇幼虫神经系统中的胶质细胞在神经发育、稳态和电路功能中发挥重要作用 [20]。尽管它们仅占神经系统的 10–15%，但胶质细胞高度特化，可分为神经纤维丛胶质细胞、表面胶质细胞和皮层胶质细胞 [21], [22], [23], [24], [25]。神经纤维丛胶质细胞（包括星形胶质细胞样细胞和鞘化胶质细胞）调节细胞外离子和神经递质稳态、突触发育和细胞碎片清除 [26], [27], [28], [29]。表面胶质细胞（包括神经鞘胶质细胞和次神经鞘胶质细胞）通过限制细胞旁扩散和维持离子稳态形成昆虫血脑屏障（BBB）[30], [31], [32], [33]。皮层胶质细胞包裹神经元胞体和神经干细胞谱系，提供结构、代谢和营养支持 [24], [32], [34], [35]。在外周神经系统中，包裹胶质细胞包裹轴突并提供电绝缘、代谢支持和保护 [36]。

在本研究中，我们调查了ani在果蝇幼虫神经系统胶质细胞中的作用。ani敲低降低了幼虫和成虫的运动能力、成虫活动性和学习能力，影响了幼虫 NMJ 形态，并在幼虫中枢神经系统（CNS）胶质细胞数量减少后增加了神经纤维丛与脑叶的比例。此外，在次神经鞘和包裹胶质细胞中敲低ani导致幼虫运动缺陷。相反，在皮层或神经鞘胶质细胞中敲低ani未导致运动缺陷，而关于其在星形胶质细胞样或鞘化胶质细胞中作用的证据仍模棱两可。这些发现为了解ani在神经系统中的多重功能提供了见解。

章节片段

果蝇品系

果蝇在含有 10% 葡萄糖、5% 玉米粉、4% 干酵母、3% 米糠和 0.65% 琼脂的标准食物上饲养，在 25°C 下，12/12 小时光/暗（LD）周期下。果蝇品系 UAS-GFP.nls (107870), y¹v¹ (101249), NP1243-GAL4 (103953), NP2222-GAL4 (112830), NP6293-GAL4 (105188) 和 NP6520-GAL4 (105240) 来自京都股票中心（果蝇基因组学和遗传资源，日本京都）。果蝇品系 repo-GAL4 (7415), UAS-ani-IR (41841, 53358), nervana2 (nrv2)-GAL4

Ani 在幼虫神经系统的一部分胶质细胞中表达

我们之前报道 Ani 主要在果蝇幼虫神经系统中的增殖细胞中表达，具体包括神经母细胞、lamina 前体细胞和中线细胞，但在轴突和 NMJ 的细胞质中也有微弱表达 [19]。除了其神经元表达外，我们发现 Ani 也表达在表达 Repo 的一部分细胞中，Repo 是胶质细胞分化所需的转录因子 [25]，遍布幼虫神经系统，包括

讨论

我们证明 Ani 不仅表达于神经元，还表达于幼虫神经系统的一部分胶质细胞中，在那里它与 Repo 在细胞核中共定位（图 1）。此前，我们证明在幼虫中枢神经系统中几乎所有表现出核 Ani 积累的细胞都掺入了溴脱氧尿苷（BrdU）[19]。此外，据报道果蝇成虫大脑中 86% 的 BrdU 标记细胞为 Repo 阳性 [52]。这些数据表明大多数增殖的

作者贡献声明

阮安明： 。 邓明霞： 。 邓芳照： 。 吉田秀树： 写作 – 审阅与编辑，写作 – 原稿，可视化，监督，项目管理，调查，资金获取，概念构思。

资助

本研究部分由日本学术振兴会（JSPS）核心对核心项目，亚非科学平台（1202987）资助，授予 H.Y。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的竞争财务利益或个人关系，这些利益或关系可能影响本文所报道的工作。

致谢

我们感谢 Maria G. Giansanti 慷慨提供抗 Ani IgG，感谢 DGGR、BDSC 和 VDRC 提供果蝇品系。