果蝇攻击行为的分子和神经机制

Aggression is an evolutionarily conserved behavior important for the survival and reproduction of most animals. Although aggression is genetically predetermined and hardwired into the nervous system, it can also be modulated by social experience and environmental stimuli. Drosophila provides an ideal system to understand the molecular and neural basis of aggression, due to the powerful genetic tools developed in the past decades and the rich repertoire of aggressive behaviors that is tractable and quantifiable. We will combine genetics, molecular biology, optogenetics and optical imaging to study the genetic and neural mechanism of aggression. In particular, we will focus on using forward genetics and reverse genetics to identify the genetic factors that specify aggression behavior. This research program will shed new insights into the molecular and neural mechanism of aggression, which may be conserved among other insects and mammals.

攻击行为在进化上对于动物的生存繁衍至关重要。攻击行为不但由先天遗传因素决定，也受后天社会经验和环境因素调控。果蝇是一种模式昆虫，积累了丰富的遗传技术工具，并且表现出可量化的攻击行为模式。我们将结合遗传学、分子生物学、光遗传学、光学成像的手段来研究果蝇攻击行为的分子和神经机制。本项目将通过正向遗传学和反向遗传学的手段明确调控攻击行为的分子机制。本项研究将增进对攻击行为分子和神经机制的理解，帮助理解其他昆虫和哺乳动物的攻击行为的分子机理。

争斗行为是动物的内在性行为，不需要后天习得，并且物种间适当的争斗行为有利于物种的进化，增强物种间的生存力。虽然过去几年的研究揭示了部分基因调控果蝇争斗行为的机制，但是尚缺乏全面系统的了解。而我们通过多维度P因遗传子筛选、转录组测序、化合物锂盐对果蝇争斗行为的调控深入解析了果蝇争斗行为的分子和神经机制。1）通过大规模 P 因子遗传筛选的方法，发现 Naa60 基因可能参与调控果蝇的攻击行为。2）通过转录组测序的方法，发现cyp4g1参与调控果蝇的争斗行为。3）果蝇的争斗行为与锂盐的浓度成正相关，而长时间锂盐处理则对果蝇的争斗行为没有显著影响。急性锂盐处理对于果蝇争斗水平的抑制还表现在会削弱雄性果蝇在建立社会等级中的竞争力，使雄蝇更容易成为败者。我们发现在所有神经元中短时间敲低GSK-3可以显著地抑制果蝇的争斗行为，也会削弱果蝇在建立社会等级中的竞争力，而长时间敲低GSK-3不影响果蝇的争斗行为。P1神经元中特异性地过表达GSK-3可以极大地促进果蝇的争斗行为，也会使果蝇在社会等级实验中表现出更强的攻击性和竞争力。本研究旨在为理解其他动物争斗行为背后的分子神经机制提供理论依据，也希望能为研发精神类疾病相关的药物提供理论指导。