Reactive oxygen species drive foraging decisions in Caenorhabditis elegans

秀丽隐杆线虫 活性氧 回避反应 觅食 生物 细胞生物学 绿脓素 趋光性 神经科学 生物化学 遗传学 生态学 群体感应 毒力 基因
作者
Andrew P. Bischer,Timothy M. Baran,Andrew P. Wojtovich
出处
期刊:Redox biology [Elsevier]
卷期号:67: 102934-102934 被引量:2
标识
DOI:10.1016/j.redox.2023.102934
摘要

Environmental surveillance-mediated behavior integrates multiple cues through complex signaling mechanisms. In Caenorhabditis elegans, neurons coordinate perception and response through evolutionarily conserved molecular signaling cascades to mediate attraction and avoidance behaviors. However, despite lacking eyes, C. elegans was recently reported to perceive and react to the color blue. Here, we provide an explanation for this apparent color perception. We show that internally-generated reactive oxygen species (ROS) occurring in response to light are additive to exogenous sources of ROS, such as bacterial toxins or photosensitizers. Multiple sub-threshold sources of ROS are integrated to coordinate behavioral responses to the environment with internal physiologic cues, independent of color. We further demonstrate that avoidance behavior can be blocked by antioxidants, while ROS is both sufficient and scalable to phenocopy the avoidance response. Moreover, avoidance behavior in response to ROS is plastic and reversible, suggesting it may occur through a post-translation redox modification. Blue light affects C. elegans behavior through ROS generation by endogenous flavins in a process requiring the neuronal gustatory photoreceptor like protein, LITE-1. Our results demonstrate that LITE-1 is also required for ROS-mediated avoidance of pyocyanin and light-activated photosensitizers and this role is mediated through the modification of Cys44. Overall, these findings demonstrate that ROS and LITE-1 are central mediators of C. elegans foraging behavior through integration of multiple inputs, including light.

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