Ancient origin of the rod bipolar cell pathway in the vertebrate retina.
Ancient origin of the rod bipolar cell pathway in the vertebrate retina.
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脊椎动物视网膜中杆状双极细胞通路的古老起源。
DOI：
10.1101/2023.09.12.557433
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发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Yoshimatsu,Takeshi
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Hellevik,AyanaM;Mardoum,Philip;Hahn,Joshua;Kölsch,Yvonne;D'Orazi,FlorenceD;Suzuki,SachihiroC;Godinho,Leanne;Lawrence,Owen;Rieke,Fred;Shekhar,Karthik;Sanes,JoshuaR;Baier,Herwig;Baden,Tom;Wong,RachelO;Yoshimatsu,Takeshi
脊椎动物依靠视杆细胞在弱光条件下获得视觉。杆信号的专门下游电路，称为初级杆通路，在哺乳动物中得到了很好的表征，但在非哺乳动物中杆信号的电路在很大程度上是未知的。在这里，我们证明了哺乳动物的初级杆途径是保守的斑马鱼，从现存的哺乳动物分化约4亿年前。使用单细胞RNA测序，我们确定了两个双极细胞类型的斑马鱼，与哺乳动物杆双极细胞（RBC），唯一的双极类型，直接进行杆信号从外部到内部视网膜的主要杆通路。通过结合斑马鱼红细胞的电生理学、组织学和超微结构重建，我们发现，与哺乳动物红细胞类似，两种斑马鱼红细胞类型都与其树突状区域中的所有杆连接，并主要向无长突细胞提供输出。连接模式的无长突细胞突触后的红细胞类型是惊人的相似，哺乳动物的红细胞和他们的无长突伙伴，这表明细胞类型和电路设计的主要杆通路出现之前的分歧硬骨鱼和哺乳动物。第二种红细胞类型形成不同的通路，要么在哺乳动物中消失，要么在鱼类中出现。
Vertebrates rely on rod photoreceptors for vision in low-light conditions. The specialized downstream circuit for rod signalling, called the primary rod pathway, is well characterized in mammals, but circuitry for rod signalling in non-mammals is largely unknown. Here we demonstrate that the mammalian primary rod pathway is conserved in zebrafish, which diverged from extant mammals ~400 million years ago. Using single-cell RNA sequencing, we identified two bipolar cell types in zebrafish that are related to mammalian rod bipolar cell (RBCs), the only bipolar type that directly carries rod signals from the outer to the inner retina in the primary rod pathway. By combining electrophysiology, histology and ultrastructural reconstruction of the zebrafish RBCs, we found that, similar to mammalian RBCs, both zebrafish RBC types connect with all rods in their dendritic territory and provide output largely onto amacrine cells. The wiring pattern of the amacrine cells postsynaptic to one RBC type is strikingly similar to that of mammalian RBCs and their amacrine partners, suggesting that the cell types and circuit design of the primary rod pathway emerged before the divergence of teleost fish and mammals. The second RBC type, which forms separate pathways, was either lost in mammals or emerged in fish.
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