CC BY
123. Podgorny O. V., Gulyaeva N. V. Glucocorticoid-mediated mechanisms of hippocampal damage: Contribution of subgranular neu-rogenesis.//J Neurochem. — 2021 — Vol. 157 — PP. 370—392. doi: 10.nn/jnc.15265
УДК 575.224
Заломаева Е. С. 123, Тураева С. К.1, Медведева А. В.2, Журавлев А. В.2, Никитина Е. А.12
1 ФГБОУ ВО Российский государственный педагогический университет им. А. И. Герцена, Санкт-Петербург, Россия
2 ФГБУН Институт физиологии им. И. П. Павлова РАН, Санкт-Петербург, Россия
3 Институт биорегуляции и геронтологии СЗО РАМН, Санкт-Петербург, Россия
Zalomaeva E. S.123, Tyraeva S. K.1, Medvedeva A. V.2, Zhuravlev A. V.2, Nikitina E. A.12
1 Herzen State Pedagogical University, St. Petersburg, Russia
2 Pavlov Institute of Physiology Russian Academy of Sciences, St. Petersburg, Russia
3 Institute of Bioregulation and Gerontology of the NWO RAMS, St. Petersburg, Russia
E-mail: Zalomaeva.E@yandex.ru
ФОРМИРОВАНИЕ КРАТКОСРОЧНОЙ ПАМЯТИ У DROSOPHILA MELANOGASTER С ПОДАВЛЕНИЕМ ЭКСПРЕССИИ ГЕНА LIMK1 В ДОФАМИНЕРГИЧЕСКИХ И ХОЛИНЕРГИЧЕСКИХ НЕЙРОНАХ
SHORT-TERM MEMORY FORMATION IN DROSOPHILA MELANOGASTER WITH SUPPRESSION OF LIMK1 GENE EXPRESSION IN DOPAMINERGIC AND CHOLINERGIC
NEURONS
DOI
Аннотация: В работе исследована способность к формированию памяти у линий Drosophila melanogaster с нейроспецифическим по-
давлением экспрессии гена limk1. Ген limk1 кодирует белок LIMK1 — ключевой фермент в реорганизации актинового цитоскелета. Способность к формированию памяти оценивали с помощью метода условно-рефлекторного подавления ухаживания.
Ключевые слова: limk1; дофаминергические нейроны; холинер-гические нейроны; обучение; память
Abstract: The ability to form memory in Drosophila melanogaster strains with neurospecific suppression of limk1 gene expression was investigated. The limkl gene encodes the LIMK1 protein — a key enzyme in the reorganization of the actin cytoskeleton. The ability to form memory was evaluated using the conditioned courtship suppression paradigm.
Keywords: limkl; dopaminergic neurons; cholinergic neurons; learning; memory
На сегодняшний день одной из актуальных проблем современной науки является понимание этиологии и патогенеза различных нейродегенеративных заболеваний (НДЗ), к которым относят болезнь Альцгеймера, Хантингтона, Паркинсона и др. Данные заболевания являются результатом сложного взаимодействия неблагоприятных внешних факторов, а также индивидуальных особенностей генома, предрасполагающих к развитию болезни [1]. Один из ведущих факторов НДЗ — когнитивные нарушения. Основой обучения и памяти служит синаптическая пластичность нервной системы, в обеспечении которой важную роль играет реорганизация актинового цитоскелета. Ключевым ферментом данного процесса является LIMK1 [2]. Также известно, что изменения экспрессии гена limk1 приводят к нейрокогнитивным патологиям. Анализ нуклеотидной последовательности гена limk1 D. melanogaster выявляет 71 % гомологии с геном limk1 H. sapiens, в связи с чем D. melanogaster является наиболее удобным модельным объектом для осуществления данного исследования [3].
Цель: провести анализ формирования и динамики изменения краткосрочной памяти у самцов дрозофилы с нейроспецифиче-ским подавлением синтеза LIMK1 в дофаминергических и холинер-гических нейронах.
Методика: Для подавления экспрессии гена limk1 у самцов D. melanogaster методом РНК-интерференции применяли систему скрещивания Gal4/UAS. Исследование проводили с использованием гибридов с нарушением экспрессии гена limk1 в дофаминергических нейронах (7009х26294) и холинергических нейронах (6793х26294), а также гибридов без нарушения таковой экспрессии:
7009x36303 и 6793x36303, соответственно. Способность к обучению и формированию памяти оценивали методом условно-рефлекторного подавления ухаживания (УРПУ) самца за оплодотворенной самкой. Для выработки УРПУ 5-суточного самца, не имеющего опыта полового поведения, помещали в специальную камеру с оплодотворенной самкой линии дикого типа СаЛ:оп-8 на 30 мин. Для оценки эффективности обучения вычисляли индекс обучения (ИО) сразу после обучения и спустя 60 минут после обучения. Для статистического анализа использовали двусторонний тест рандомизации.
Результаты: Исследование показало, что ИО у гибрида с подавлением синтеза Кшк1 в дофаминергических нейронах 7009x26294 достоверно не отличался от 0, в то время, как у гибрида без подавления синтеза Кшк1 7009x36303 наблюдали достоверные отличия от 0 сразу после обучения (рис. 1). В то же время гибриды с подавлением синтеза Кшк1 в холинергических нейронах продемонстрировали высокую способность к обучению, однако сохранить память в течение 60 минут оказались способны только гибриды без подавления синтеза Кшк1 (6793х36303) (рис. 2). ИО мух линии 6793х26294 спустя 60 минут после обучения достоверно снизился по сравнению с ИО сразу после тренировки, а также достоверно отличался от ИО линии 6793х36303.
Рис. 1. Индексы обучения у гибридов с подавлением Итк1 в дофаминергических нейронах.
Рис. 2. Индексы обучения у гибридов с подавлением Итк1 в холинергических нейронах.
Примечание:
* — ИО достоверно отличается от 0 (нулевая линия), р<0,05;
О — ИО достоверно отличается от 0 мин. своей линии, р<0,05;
А — ИО достоверно отличается от контроля, р<0,05.
Заключение: Таким образом, мухи с подавлением синтеза limk1 в холинергических нейронах продемонстрировали высокую способность к формированию памяти, но низкую способность к её сохранению, в то время, как мухи с подавлением синтеза limk1 в до-фаминергических нейронах показали низкую способность к формированию памяти, но оказались способны сохранить память на том же уровне в течение часа. Полученные данные свидетельствуют о том, что процессы забывания у мух линии с нейроспецифическим подавлением синтеза limk1 в холинергических нейронах выражены в большей степени. Этот факт открывает широкие перспективы для дальнейшего изучения роли активного врождённого забывания в становлении и сохранении памяти при дефектах гена limk1.
Работа поддержана грантом РФФИ (№ 20—015—00300 A).
Список литературы:
1. Савватеева-Попова Е. В., Никитина Е. А., Медведева А. В. От ней-рогенетики к нейроэпигенетике//Генетика. 2015. Т. 51. № 5. С. 613—624.
2. Ковалева Т. С., Максимова Н. С., Жуков И. Ю., Першин В. И., Мухина И. В., Гайнуллин М. Р. Кофилин: молекулярно-клеточ-ные функции и роль в функционировании нервной системы// Нейрохимия. 2019. Т. 36. № 1. С. 14—23.
3. Reiter L. T., Potocki L., Chien S., Gribskov M., Bier E. A systematic analysis of human disease-assotiated gene sequences in Drosophila melanogaster//Genome Res. 2001. V. 11. № 6. P. 1114—1125.
