近日，上海科技大学生命学院童夏静课题组与澳大利亚昆士兰大学胡志涛课题组合作，在国际学术期刊Journal of Cell Biology（《细胞生物学杂志》）上发表了题为“CaMKII mediates sexually dimorphic synaptic transmission at neuromuscular junctions in C. elegans”的研究论文，报道了在秀丽隐杆线虫的神经肌肉接头突触传递存在性别差异，从而导致线虫产生性别特异性的运动行为。
自然界中各物种在很多特征上都存在着性别差异，体现在声音、体型、体色乃至行为上。性别差异有利于个体适应环境并促进种族繁衍。除此之外，很多神经和精神性疾病的发病率也存在性别差异：例如自闭症和多动症在男性中高发，而抑郁症在女性中高发。动物的生理和行为主要通过突触联系以及神经环路介导和调控，暗示突触联系和传递也可能存在性别差异。
本研究以秀丽隐杆线虫（以下简称线虫）为主要研究模型。线虫有两个性别：雄性和雌雄同体，其中雌雄同体线虫的体细胞都是雌性的。雌雄同体线虫可以通过自交产生雌雄同体后代，也可以与雄性交配产生等比例的雌雄同体和雄性后代。 本研究发现雄性线虫的运动速率比异性（雌雄同体，体细胞雌性）更高。运动行为的性别差异有利于雄性线虫与雌雄同体发生交配以繁衍后代。然而，这种性别差异的生物学基础仍然知之甚少。
本研究首次发现控制线虫运动的神经肌肉接头突触中的胆碱能突触传递存在性别差异。雄性线虫的胆碱能突触前囊泡数量更多，因此其乙酰胆碱释放频率更高以及突触传递效率比异性更高。通过分析两性线虫胆碱能神经元的转录组数据库，研究者发现雄性的胆碱能突触前聚集的钙离子/钙调素依赖性蛋白激酶CaMKII/UNC-43更多。CaMKII/UNC-43的差异聚集进一步介导了突触前囊泡数量的性别差异，从而产生胆碱能突触传递和线虫运动行为的性别差异。更有趣的是，通过遗传学手段特异性改变雌雄同体线虫神经元的性别（雌性转雄性），可以让雌雄同体线虫产生类似雄性线虫的高效胆碱能突触传递和快速运动行为。
本项工作在分子和突触和水平上解析了性别差异的运动行为。值得一提的是，突触传递的重要调控分子（包括CaMKII）在各物种中高度保守，因此本研究为神经和精神疾病发病率的性别差异提供了可能的机理。
图. 雄性线虫神经肌肉接头胆碱能突触前的CaMKII聚集比异性更高，从而导致囊泡数量更多，胆碱能突触传递增强，运动速率比异性更快。
上海科技大学生命学院2017级硕博连读研究生曾万新，2018级硕博连读研究生郝越及澳大利亚昆士兰大学博士后刘浩文为该论文的第一作者，童夏静教授和胡志涛教授为该论文通讯作者，上海科技大学为第一完成单位。
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