SCOPUS
SCIE
A sensory-motor neuron type mediates proprioceptive coordination of steering in <i>C</i> . <i>elegans</i> via two TRPC channels
저자
Yeon, Jihye ; Kim, Jinmahn ; Kim, Do-Young ; Kim, Hyunmin ; Kim, Jungha ; Du, Eun Jo ; Kang, KyeongJin ; Lim, Hyun-Ho ; Moon, Daewon ; Kim, Kyuhyung
발행기관
학술지명
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발행연도
2018
작성언어
-등재정보
SCOPUS,SCIE
자료형태
학술저널
수록면
e2004929
제공처
<▼1><P>Animal locomotion is mediated by a sensory system referred to as proprioception. Defects in the proprioceptive coordination of locomotion result in uncontrolled and inefficient movements. However, the molecular mechanisms underlying proprioception are not fully understood. Here, we identify two transient receptor potential cation (TRPC) channels, <I>trp-1</I> and <I>trp-2</I>, as necessary and sufficient for proprioceptive responses in <I>C</I>. <I>elegans</I> head steering locomotion. Both channels are expressed in the SMDD neurons, which are required and sufficient for head bending, and mediate coordinated head steering by sensing mechanical stretches due to the contraction of head muscle and orchestrating dorsal head muscle contractions. Moreover, the SMDD neurons play dual roles to sense muscle stretch as well as to control muscle contractions. These results demonstrate that distinct locomotion patterns require dynamic and homeostatic modulation of feedback signals between neurons and muscles.</P></▼1><▼2><P><B>Author summary</B></P><P>Proprioception provides the nervous system with feedback about body posture in animals and is essential for the generation of coherent locomotive behaviors, such as walking, running, or crawling. However, little is known about the identity of proprioceptive receptors that sense body movement to regulate locomotion and the extent to which proprioception modulates sensorimotor coordination. Here, we analyze the molecular mechanisms that control head steering locomotion of <I>Caenorhabditis elegans</I>. We show that this movement is regulated by the transient receptor potential cation (TRPC) channels TRP-1 and TRP-2 and the SMDD proprioceptive neurons. We observe that mutant animals for both channels are defective in head steering locomotion and that ectopic expression of TRP-1 or TPR-2 in a <I>C</I>. <I>elegans</I> chemosensory neuron confers head bending–dependent responses, suggesting roles for these channels in proprioception. We also find that SMDD neurons are both necessary and sufficient to generate head steering locomotion via the two channels. Moreover, we demonstrate that the proprioceptive system mediates locomotion coordination by desynchronizing activities in motor systems. We conclude that two TRPC channels in collaboration with the proprioceptive receptor SMDD neurons control head steering in worms during forward locomotion.</P></▼2>
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