Делеция транскрипционного фактора Satb1 приводит к нарушению поведения мышей через изменение экспрессии генов-регуляторов возбуждающего компонента нейротрансмиссии
- Авторы: Гавриш М.С.1, Целис Суэскун Х.К.1, Туровский Е.А.1,2, Варламова Е.Г.2
-
Учреждения:
- Научно-исследовательский институт нейронаук, Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского
- Институт биофизики клетки Российской академии наук «Пущинский научный центр биологических исследований Российской академии наук»
- Выпуск: Том 18, № 4 (2023)
- Страницы: 473-475
- Раздел: Материалы конференции
- URL: https://journals.rcsi.science/2313-1829/article/view/256249
- DOI: https://doi.org/10.17816/gc623456
- ID: 256249
Цитировать
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Аннотация
Транскрипционный фактор Satb1 широко экспрессирован в тканях. Его экспрессия показана в различных отделах мозга. Значительная экспрессия наблюдается в неокортексе, ядре диагональной полосы, миндалевидном теле и области покрышки. В случае вентральной части среднего мозга Satb1-позитивные нейроны наблюдаются только в небольшой части substantia nigra, вентральной области покрышки и ретрорубральном поле, но Satb1-позитивные нейроны не были обнаружены в нижнем двухолмии. Транскрипционный фактор Satb1 экстенсивно экспрессируется в SST+-, CR+- и NPY+-интернейронах, тогда как в VIP+-интернейронах экспрессия не наблюдается. Мыши с мутацией Satb1 характеризуются неполным открыванием глаз и сжимающим рефлексом.
Поведенческие тесты показали, что мыши с делецией Satb1 проявляют дефицит моторной координации, поскольку медленнее двигались по плоским перекладинам и меньшее время были способны удерживаться за металлический провод. В то же время данные мыши демонстрировали повышенную двигательную активность в новой среде и повышенную тревожность в тесте «свет-темнота». Интересно, что самцы с дефицитом Satb1 показали хорошую обучаемость в модели УРПИ, тогда как у самок время захода в тёмный отсек на этапе воспроизведения не отличалось от времени на этапе обучения, что свидетельствует о нарушении у них процесса формирования условной реакции.
Для анализа паттернов экспрессии генов, кодирующих ключевые протеинкиназы и белки, вовлечённые в нейротрансмиссию, из коры мозга взрослых самцов с неполной делецией Satb1 выделяли тотальную РНК и проводили ПЦР-анализ в реальном времени. Оказалось, что уровень экспрессии генов pik3ca, pik3cb и pic3cg, кодирующих изоформы фосфоинозитид-3-киназы, выше у мышей с дефицитом Satb1, по сравнению с мышами дикого типа. Уровень экспрессии генов, кодирующих протеинкиназу С (Prkce и Prkcg) и Са2+/кальмодулинзависимую протеинкиназу II (Camk2) оказался ниже по сравнению с мышами дикого типа. Интересно, что уровень экспрессии генов Grin1, Grin2a и Grin2b, кодирующих субъединицы NMDA-рецепторов, оказался достоверно выше у мышей с дефицитом Satb1, тогда как экспрессия Gria1, кодирующего Glua2-субъединицу АМРА-рецепторов (отвечающую за проводимость рецептора для ионов Са2+), наоборот, снижалась. Такой эффект на экспрессию возбуждающих рецепторов глутамата может приводить к повышенному состоянию гипервозбудимости животных, особенно на фоне подавления тормозной компоненты нейротрансмиссии (сниженный уровень экспрессии Gabra1 и Gad65/67), кодирующих ГАМК(А)-рецептор и глутаматдекарбоксилазу. Уровень экспрессии генов Cаlb1, Calb2 и Pvalb, кодирующих кальций-связывающие белки кальбиндин, кальретинин и парвальбумин, также снижались по сравнению с мышами дикого типа.
Таким образом, показана корреляция нарушений поведения и экспрессии генов, кодирующих белки, вовлечённые в развитие мозга и нейротрансмиссию при делеции транкрипционного фактора Satb1. Можно предполагать, что мыши с делецией Satb1 склонны к гипервозбуждению и нарушениям двигательной активности вследствие нарушений экспрессии исследованных генов.
Ключевые слова
Полный текст
Транскрипционный фактор Satb1 широко экспрессирован в тканях. Его экспрессия показана в различных отделах мозга. Значительная экспрессия наблюдается в неокортексе, ядре диагональной полосы, миндалевидном теле и области покрышки. В случае вентральной части среднего мозга Satb1-позитивные нейроны наблюдаются только в небольшой части substantia nigra, вентральной области покрышки и ретрорубральном поле, но Satb1-позитивные нейроны не были обнаружены в нижнем двухолмии. Транскрипционный фактор Satb1 экстенсивно экспрессируется в SST+-, CR+- и NPY+-интернейронах, тогда как в VIP+-интернейронах экспрессия не наблюдается. Мыши с мутацией Satb1 характеризуются неполным открыванием глаз и сжимающим рефлексом.
Поведенческие тесты показали, что мыши с делецией Satb1 проявляют дефицит моторной координации, поскольку медленнее двигались по плоским перекладинам и меньшее время были способны удерживаться за металлический провод. В то же время данные мыши демонстрировали повышенную двигательную активность в новой среде и повышенную тревожность в тесте «свет-темнота». Интересно, что самцы с дефицитом Satb1 показали хорошую обучаемость в модели УРПИ, тогда как у самок время захода в тёмный отсек на этапе воспроизведения не отличалось от времени на этапе обучения, что свидетельствует о нарушении у них процесса формирования условной реакции.
Для анализа паттернов экспрессии генов, кодирующих ключевые протеинкиназы и белки, вовлечённые в нейротрансмиссию, из коры мозга взрослых самцов с неполной делецией Satb1 выделяли тотальную РНК и проводили ПЦР-анализ в реальном времени. Оказалось, что уровень экспрессии генов pik3ca, pik3cb и pic3cg, кодирующих изоформы фосфоинозитид-3-киназы, выше у мышей с дефицитом Satb1, по сравнению с мышами дикого типа. Уровень экспрессии генов, кодирующих протеинкиназу С (Prkce и Prkcg) и Са2+/кальмодулинзависимую протеинкиназу II (Camk2) оказался ниже по сравнению с мышами дикого типа. Интересно, что уровень экспрессии генов Grin1, Grin2a и Grin2b, кодирующих субъединицы NMDA-рецепторов, оказался достоверно выше у мышей с дефицитом Satb1, тогда как экспрессия Gria1, кодирующего Glua2-субъединицу АМРА-рецепторов (отвечающую за проводимость рецептора для ионов Са2+), наоборот, снижалась. Такой эффект на экспрессию возбуждающих рецепторов глутамата может приводить к повышенному состоянию гипервозбудимости животных, особенно на фоне подавления тормозной компоненты нейротрансмиссии (сниженный уровень экспрессии Gabra1 и Gad65/67), кодирующих ГАМК(А)-рецептор и глутаматдекарбоксилазу. Уровень экспрессии генов Cаlb1, Calb2 и Pvalb, кодирующих кальций-связывающие белки кальбиндин, кальретинин и парвальбумин, также снижались по сравнению с мышами дикого типа.
Таким образом, показана корреляция нарушений поведения и экспрессии генов, кодирующих белки, вовлечённые в развитие мозга и нейротрансмиссию при делеции транкрипционного фактора Satb1. Можно предполагать, что мыши с делецией Satb1 склонны к гипервозбуждению и нарушениям двигательной активности вследствие нарушений экспрессии исследованных генов.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Источник финансирования. Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РНФ № 22-24-00712.
Об авторах
М. С. Гавриш
Научно-исследовательский институт нейронаук, Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского
Автор, ответственный за переписку.
Email: mary_gavrish@mail.ru
Россия, Нижний Новгород
Х. К. Целис Суэскун
Научно-исследовательский институт нейронаук, Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского
Email: mary_gavrish@mail.ru
Россия, Нижний Новгород
Е. А. Туровский
Научно-исследовательский институт нейронаук, Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского; Институт биофизики клетки Российской академии наук «Пущинский научный центр биологических исследований Российской академии наук»
Email: mary_gavrish@mail.ru
Россия, Нижний Новгород; Пущино
Е. Г. Варламова
Институт биофизики клетки Российской академии наук «Пущинский научный центр биологических исследований Российской академии наук»
Email: mary_gavrish@mail.ru
Россия, Пущино
Список литературы
Дополнительные файлы
