基于 RNAi 的果蝇角质层色素沉着筛选揭示了大脑多巴胺的新型调节因子

多巴胺能系统因其在各种动物行为以及人类神经精神和神经系统疾病中的作用而被广泛研究。然而，我们对体内多巴胺水平如何受到严格调节仍然知之甚少。为了确定多巴胺水平的新调节因子，我们利用果蝇角质层色素沉积作为参数，多巴胺被用作黑色素的前体。首先，我们测量了已知对角质层色素沉着很重要的基因经典突变体中的多巴胺，以了解多巴胺水平和角质层颜色之间的关系（图 1）。 

图 1. 大多数色素沉着相关酶的操作不会对多巴胺水平产生预期的影响

然后，我们进行了基于 RNAi 的筛选，以确定角质层色素沉着的新型调节因子。我们鉴定了 153 个基因，这些基因不仅富含保守同源物和疾病相关基因，而且出乎意料地富含多种发育信号通路和线粒体相关蛋白（图 2）。

图 2. RNAi 色素沉积筛查揭示了广泛的表型和基因类别 

在测量该队列中 35 个优先候选的多巴胺后，我们发现 10 个导致头部多巴胺显著减少， 1 个导致头部多巴胺增加。虽然这 11 个基因中的大多数在果蝇大脑中表达，但只有其中两个（clu 和 mask）在多巴胺能细胞被敲低后，特别改变了大脑中的多巴胺水平（图 3，图 4）。

图 3.基于果蝇活动监视器 (DAM) 筛选出 45 个行为“异常值”基因

图 4. 对 11 个基因的分析表明 mask 和 clu 是果蝇大脑中多巴胺水平的新型调节因子

有趣的是，mask 可能充当多巴胺调节的枢纽，因为它与我们屏幕中发现的三个节点（受体酪氨酸激酶/EGF信号传导、Hippo信号传导和线粒体动力学）相关。进一步的研究表明，Mask 可能通过调节限速多巴胺合成酶酪氨酸羟化酶的转录来作用于多巴胺合成（图 5）。 

图 5. mask 和 clu 敲除不会影响细胞数量，但会影响 TH 水平

总之，该筛选鉴定了 11 个新的多巴胺水平调节因子，并提供了研究体内多巴胺水平如何控制的分子手柄，并揭示了果蝇色素沉着基因、发育信号传导与人类神经和神经发育疾病基因之间的意想不到的关系。

https://doi.org/10.1101/2023.07.20.549932