Влияние введения поли-L-лизина на формирование долговременной памяти у моллюска Helix

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Актуальность. К изучению эпигенетических механизмов формирования долговременной памяти приковано внимание многих ведущих лабораторий мира в связи с возможным применением полученных знаний для исправления когнитивных нарушений. Наиболее сложным звеном эпигенетической регуляции является микроРНК-зависимое подавление экспрессии генов, что связано как с огромным количеством микроРНК (десятки тысяч), так и с многообразием их мишеней. В связи с чем функции микроРНК изучены еще очень фрагментарно.

Целью исследования являлось изучение вовлечения микроРНК в формирование долговременной памяти на модели выработки условного рефлекса пищевой аверсии у моллюска Helix. Регистрировали нарушение образования зрелых микроРНК через введение поли-L-лизина гидробромида (PLL) — ингибитора активности эндонуклеазы Dicer.

Материалы и методы. PLL инъецировали животным спустя 1, 3 или 5 ч после обучения или в его процессе. Тестирование успешности формирования условных рефлексов проводили через 72 ч после обучения.

Результаты. Наблюдали значительное ухудшение долговременной памяти у животных, которым вводили PLL спустя 1 и 3 ч после окончания процедуры обучения по сравнению с животными, которым PLL не вводили и обучали аналогичным образом. Введение PLL во время тренировок или спустя 5 ч на долговременную память не влияло.

Заключение. Введение PLL, блокатора биогенеза микроРНК, нарушает формирование рефлекса пищевой аверсии у Helix. Таким образом, микроРНК вовлечены в формирование долговременной памяти у Helix. Нарушение экспрессии микроРНК критично для формирования долговременной памяти, если происходит в определенные временные интервалы (1–3 ч) после процедуры обучения. PLL может быть рекомендован для исследований в области эпигенетических механизмов долговременной памяти.

Об авторах

Лариса Николаевна Гринкевич

ФГБУН «Институт физиологии имени И.П. Павлова» РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: larisa_gr_spb@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3744-5946
SPIN-код: 4925-6575
Scopus Author ID: 80116

ведущий научный сотрудник лаборатории регуляции функций нейронов мозга

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Chen W, Qin C. General hallmarks of microRNAs in brain evolution and development. RNA Biol. 2015;12(7):701-708. https://doi.org/10.1080/15476286.2015.1048954.
  2. Liu EY, Cali CP, Lee EB. RNA metabolism in neurodegenerative disease. Dis Model Mech. 2017;10(5):509-518. https://doi.org/10.1242/dmm.028613.
  3. Swarbrick S, Wragg N, Ghosh S, Stolzing A. Systematic review of miRNA as biomarkers in Alzheimer’s Disease. Mol Neurobiol. 2019;56(9):6156-6167. https://doi.org/10.1007/s12035-019-1500-y.
  4. Aksoy-Aksel A, Zampa F, Schratt G. MicroRNAs and synaptic plasticity — a mutual relationship. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2014;369(1652). https://doi.org/10.1098/rstb.2013.0515.
  5. Rajasethupathy P, Fiumara F, Sheridan R, et al. Characterization of small RNAs in Aplysia reveals a role for miR-124 in constraining synaptic plasticity through CREB. Neuron. 2009;63(6):803-817. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2009. 05.029.
  6. Watashi K, Yeung ML, Starost MF, et al. Identification of small molecules that suppress microRNA function and reverse tumorigenesis. J Biol Chem. 2010;285(32):24707-24716. https://doi.org/10.1074/jbc.M109.062976.
  7. Konopka W, Kiryk A, Novak M, et al. MicroRNA loss enhances learning and memory in mice. J Neurosci. 2010;30(44):14835-14842. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.3030-10.2010.
  8. Babiarz JE, Hsu R, Melton C, et al. A role for noncanonical microRNAs in the mammalian brain revealed by phenotypic differences in Dgcr8 versus Dicer1 knockouts and small RNA sequencing. RNA. 2011;17(8):1489-1501. https://doi.org/10.1261/rna.2442211.
  9. Davis TH, Cuellar TL, Koch SM, et al. Conditional loss of Dicer disrupts cellular and tissue morphogenesis in the cortex and hippocampus. J Neurosci. 2008;28(17):4322-4330. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.4815-07.2008.
  10. Kandel ER. The molecular biology of memory: cAMP, PKA, CRE, CREB-1, CREB-2, and CPEB. Mol Brain. 2012;5:14. https://doi.org/10.1186/1756-6606-5-14.
  11. Balaban PM. Cellular mechanisms of behavioral plasticity in terrestrial snail. Neurosci Biobehav Rev. 2002;26(5):597-630. https://doi.org/10.1016/s0149-7634(02)00022-2.
  12. Grinkevich LN, Lisachev PD, Kharchenko OA, Vasil’ev GV. Expression of MAP/ERK kinase cascade corresponds to the ability to develop food aversion in terrestrial snail at different stages of ontogenesis. Brain Res. 2008;1187:12-19. https://doi.org/10.1016/j.brainres.2007.08.029.
  13. Nikitin VP, Solntseva SV, Kozyrev SA, et al. Different components of conditioned food aversion memory. Brain Res. 2016;1642:104-113. https://doi.org/10.1016/ j.brainres.2016.03.017.
  14. Danilova AB, Grinkevich LN. Failure of long-term memory formation in juvenile snails is determined by acetylation status of histone H3 and can be improved by NaB treatment. PLoS One. 2012;7(7):e41828. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0041828.
  15. Grinkevich LN, Vorobiova OV. Opposing roles of serotonin and neuropeptide FMRFamide in the regulation of epigenetic processes involved in the long-term memory formation. Russian Journal of Genetics: Applied Research. 2017;7(3):273-280. https://doi.org/10.1134/S2079059717030054.
  16. Гринкевич Л.Н., Зачепило Т.Г. Регуляция ацетилирования гистона Н4 в центральной нервной системе и командных нейронах оборонительного поведения моллюска Helix серотонином и нейропептидом FMRFамидом // Вавиловский журнал генетики и селекции. – 2018. – T. 22. – № 5. – C. 606–610. [Grinkevich LN, Zachepilo TG. Regulation of histone H4 acetylation in the CNS and defensive behavior command neurons of the mollusk Helix mediated by serotonin and neuropeptide FMRFamide. Vavilov journal of genetics and breeding. 2018;22(5):606-610. (In Russ.)]. https://doi.org/10.18699/VJ18.401.
  17. Korneev SA, Vavoulis DV, Naskar S, et al. A CREB2-targeting microRNA is required for long-term memory after single-trial learning. Sci Rep. 2018;8(1):3950. https://doi.org/10.1038/s41598-018-22278-w.
  18. Lugli G, Larson J, Martone ME, et al. Dicer and eIF2c are enriched at postsynaptic densities in adult mouse brain and are modified by neuronal activity in a calpain-dependent manner. J Neurochem. 2005;94(4):896-905. https://doi.org/10.1111/j.1471-4159.2005.03224.x.
  19. Fiorenza A, Lopez-Atalaya JP, Rovira V, et al. Blocking miRNABiogenesis in adult forebrain neurons enhances seizure susceptibility, fear memory, and food intake by increasing neuronal responsiveness. Cereb Cortex. 2016;26(4):1619-1633. https://doi.org/10.1093/cercor/bhu332.
  20. Fiorenza A, Barco A. Role of Dicer and the miRNA system in neuronal plasticity and brain function. Neurobiol Learn Mem. 2016;135:3-12. https://doi.org/10.1016/ j.nlm.2016.05.001.
  21. Chmielarz P, Konovalova J, Najam SS, et al. Dicer and microRNAs protect adult dopamine neurons. Cell Death Dis. 2017;8(5):e2813. https://doi.org/10.1038/cddis.2017.214.
  22. Grinkevich LN, Vorobiova OV. Role of modulatory mediator serotonin in induction of epigenetic processes during long-term memory formation in Helix. Russian Journal of Genetics: Applied Research. 2014;4(6):526-532. https://doi.org/10.1134/s2079059714060094.
  23. Wang X, Zheng G, Dong D. Coordinated action of histone modification and microRNA regulations in human genome. Gene. 2015;570(2):277-281. https://doi.org/10.1016/j.gene. 2015.06.046.
  24. Vasiliev GV, Ovchinnikov VY, Grinkevich LN. Sequencing of Helix lucorum central nervous system small RNAs. NCBI Sequence Read Archive (SRA) SRP136226. 2018.
  25. Hu S, Wang H, Chen K, et al. MicroRNA-34c downregulation ameliorates amyloid-beta-induced synaptic failure and memory deficits by targeting VAMP2. J Alzheimers Dis. 2015;48(3):673-686. https://doi.org/10.3233/JAD-150432.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Влияние поли-L-лизина, ингибитора Dicer, на формирование пищевой аверсии у моллюсков Helix. По оси ординат — латентный период консуматорной реакции животных до и после процедуры обучения. К (контроль) — животные до обучения (n = 57); О — обученные животные, которым поли-L-лизин не вводили (n = 20); ОPL1, ОPL3, ОPL5 — животные, которым поли-L-лизин вводили спустя 1 (n = 15), 3 (n = 7) и 5 (n = 8) ч после обучения соответственно. ОPL0 — животные, которым вводили поли-L-лизин в середине процедуры обучения (n = 7). Достоверное отличие от контроля — * р < 0,0003. Достоверное отличие от обученных животных, которым поли-L-лизин не вводили, — # р < 0,0002; ## р < 0,0001. Unequal N HSD test. F (5,108) = 33,703, р < 0,00001 (ANOVA)

Скачать (128KB)
Метаданные

© Гринкевич Л.Н., 2020

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».