基因工程小鼠揭示了信息素如何驱动交配行为

信息素——动物产生的化学物质——以影响同一物种成员的社会和性行为而闻名。这些化学信号传达了重要信息，如性别和生殖状态。犁鼻器（VNO）检测到信息素会触发同一物种其他成员的行为反应

犁鼻受体（VR）是VNO神经细胞中发现的感觉受体，是检测陆地哺乳动物信息素的关键。虽然VR分为1型（V1R）和2型（V2R），但编码古老VR 1型（ancV1R）受体的遗传保守VR基因序列的确切作用和功能仍然知之甚少

为了阐明ancV1R在信息素检测中的作用，日本东京科学研究所的Junji Hirota教授领导的一个研究小组使用ancV1R缺陷小鼠模型进行了一系列实验。他们的发现于2024年11月21日在线发表在《当代生物学》上

Hirota分享了本研究背后的动机，他说：“最近的腔棘鱼基因组计划揭示，腔棘鱼或叶鳍鱼具有属于V1R家族的未知遗传序列。有趣的是，这种新的V1R基因存在于从硬骨鱼和鳍鱼到哺乳动物的各种生物中，我们将其命名为ancV1R，表示其‘古老’起源。这些保守的进化联系激发了我们的研究团队研究ancV1R在VNO介导的信息素检测中的作用。”

最初，研究人员使用CRISPR-Cas9系统——一种基因组编辑技术——从小鼠基因组中删除ancV1R基因。然后，他们对ancV1R缺陷的雌性小鼠进行了行为实验，并观察到雄性小鼠频繁拒绝性行为。Hirota和研究小组假设，由于信息素反应受损，ancV1R缺陷的雌性无法识别雄性小鼠

为了验证他们的发现，科学家们开发了一种二选择偏好测试来研究ancV1R缺陷雌性小鼠对雄性和雌性尿液的反应。有趣的是，小鼠对雄性尿液信息素没有偏好。进一步的实验检查了神经细胞对雄性尿液的反应，结果显示雌性小鼠VNO的神经活性降低

研究人员还研究了外分泌腺分泌肽1（ESP1）对野生型雌性小鼠（具有功能性ancV1R）和ancV1R缺陷小鼠的影响，ESP1是一种已知能增强雌性性接受能力的信息素。他们观察到，在ancV1R缺陷的雌性中，ESP1对感觉神经元的激活显著减少。此外，即使在预先接触ESP1后，这些雌性仍然拒绝雄性的求爱和交配尝试

值得注意的是，对神经元对各种信息素反应的分析结果进一步支持了这些观察结果。AncV1R缺陷的雌性在与雄性小鼠相互作用后，侧隔（与压力相关的大脑区域）的神经活动增加

Hirota说：“我们的研究结果表明，ancV1R对于检测VNO中的信息素线索至关重要，它的缺失会损害雌性小鼠感知雄性和表现性行为的能力。”

这项研究为未来研究VRs、信息素感知和VNO动物的相关社会行为铺平了道路 More information: Hiro Kondo et al, Impaired pheromone detection and abnormal sexual behavior in female mice deficient for ancV1R, Current Biology (2024). DOI: 10.1016/j.cub.2024.10.077

Journal information: Current Biology