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Lee(Tzumin)实验室

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目前的研究
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蝇脑发育和进化的遗传基础

我们用果蝇作为研究复杂大脑发展的遗传模型系统。苍蝇大脑具有许多不同的神经元,这是由于有限数量的神经祖细胞引起的。我们旨在描述从祖细胞神经细胞(NB)到单个成熟神经元的每个细胞谱系。我们将进一步确定各种神经元谱系发展的基因调节网络。在细胞和分子水平上发现谱系的相似性和差异应揭示苍蝇脑发育和进化的遗传原理。

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成人果蝇大脑的“完整”细胞发育图:

成人果蝇大脑从约100对NB中发展出来,每个NB都形成一个特征性谱系,这是一组形成NB克隆的不同神经元。通过随机克隆标签,我们绘制了成人的100个NB克隆果蝇Brain(Yu,Awasaki等,2013)。完成整个细胞谱系分析果蝇大脑,我们使用的是Twin Spot Marcm(Yu等,2009)来绘制由100个左右nbs中的每一个串行的单个神经元(Yu等,2010; Lin等,Lin等,2012,Wang等人。,2014年)。基于特定神经元类别的分子读数特征,我们将确定具有共同功能特性的神经元。我们将确定各种神经元与谱系,形态和功能的相关性。该数据将奠定阐明指导许多不同但相关神经元类型的机制的基础。

神经元多样化的遗传分子机制:

遵循细胞表征,我们将揭示从不同NB的不同神经元谱系发展的基因调节网络。我们进行了技术创新,以实现谱系特异性NB的实时跟踪和RNA测序(Awasaki等,2014)。使用这些技术,我们正在识别以不同的NB和基因差异表达的基因,这些基因通过其扩展的神经源寿命在给定的NB中动态表达。通过对相关神经元类型的RNA测序,我们将进一步确定定义特定神经特性的末端选择器基因。我们最终寻求解决在前体细胞中起作用的动态基因调节网络,以根据发育起源指定不同的神经元类型。

苍蝇大脑的发展可塑性和进化:

我们还希望解决大脑的发育可塑性和脑多态性的遗传基础,即脑进化的底物。我们已经表明,不同的NB谱系对生物体发育中相同的扰动的反应不同(Lin等,2013)。我们计划建立进一步的复杂遗传工具来检测脑多态性并阐明其遗传基础。使用增强的基因靶向系统Golic+(Chen等,2015),我们可以编辑Fly基因组来测试我们发现的遗传原理,该原理控制了神经元规范,发育可塑性和/或进化。通过重新编程NB谱系,可以通过新的神经网络和功能来建立不同的苍蝇大脑。