CC BY
30
3. Ostensen M., Khamashta M., Lockshin M. Anti-inflamatory and immunosupressive drugs and reproduction // Artritis Res. 2006. (8)3, 209.
Ключевые слова: ксенобиотики, нимесулид, лектины. Keywords: xenobiotics, nimesulide, lectins.
УДК 575.21
Медведева A.B.; Никитина Е.А., Токмачева Е.В.; Каминская А.Н.; Паялина Т.Л., Савватеева-Попова Е.В.
МАТЕРИНСКИЙ ЭФФЕКТ ГЕНА LIMK1 - КЛЮЧЕВОГО ФЕРМЕНТА РЕМОДЕЛИРОВАНИЯ АКТИНА В ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ОРГАНИЗАЦИИ
ЯДРА И ПОВЕДЕНИИ22
Институт физиологии им. И.П.Павлова РАН, Санкт-Петербург
avmed56@mail. ru
При изучении причин возникновения нейродегенеративных заболеваний были выявлены в геноме "горячие точки", в которых с высокой частотой наблюдаются перестройки генетического аппарата, что влечет за собой развитие многих синдромов, в том числе изучаемого в лаборатории синдрома Уильямса. При этом оказалось, что количество симптомов заболеваний несоразмерно изначальному повреждению и захватывает метаболические процессы, связь между которыми не очевидна. Удобной моделью для сопряжения организации генетического аппарата, и физиологических последствий являются мутации с известным биохимическим проявлением, в частности, по гену для limk1 - agnostic. LIMK1 является ключевым ферментом ремоделирования актина, а также за счет наличия двух LIM-доменов и PDZ-домена, обеспечивающих белок-белковое взаимодействие, участвует в клеточной сигнализации и узнает белки семейств рецепторов и ионных каналов [1]. Оказалось, что у температурочувствительного мутанта по гену agnostic -agnts3с нарушением системы вторичных посредников, а также обучения и памяти
22
Medvedeva A.V., Nikitina E.A., Tokmacheva E.V., Kaminskaya A.N., Payalina T.L., Savvateeva-Popova E.V. The maternal effect of LIMK1 gene the key player of actin remodeling in the spatial nuclear organization and behavior
при условно-рефлекторном подавлении ухаживания у самцов, достоверно увеличена частота формирования негомологичных контактов между отдельными дисками политенных хромосом слюнных желез дрозофилы, что свидетельствует о специфичности пространственной организации ядра у данной мутантной линии
[1]. В наших исследованиях показано, что характерная для мутанта организация ядра закладывается на ранних этапах эмбриогенеза, совпадающих с формированием гетерохроматиновых районов хромосом. Согласно литературным данным известно, что между вторым и третьим часом эмбрионального развития происходит смена программ развития с материнской на зиготическую, второй этап разрушения материнских мРНК происходит через 12 часов после оплодотворения
[2]. Таким образом, при формировании негомологичных контактов у эмбриона экспрессируются и материнские, и зиготические гены. Не удивительно, что в наших экспериментах был выявлен материнский эффект наследования изучаемого признака. Настоящая работа посвящена подробному изучению вклада материнского и отцовского геномов в реципрокных скрещиваниях с линией дикого типа Berlin в эктопическую конъюгацию, с тем чтобы проследить связь между генами, вовлеченными в негомологичное спаривание с районом локализации гена agnostic - 11АВ, и особенностями двигательной активности, а также когнитивными функциями, оцениваемые методом условно рефлекторного подавления ухаживания у самцов.
Оказалось, что диски политенных хромосом неоднородны по способам регуляции эктопического спаривания. Часть из них, по-видимому, регулируется генами материнского происхождении, часть отцовского. Отдельную категорию составляют районы, в которых проявляются только гибридные свойства. В целом частота формирования негомологичных контактов достоверно выше в скрещивании agnts3 x Berlin. Кроме того, особенностью данного варианта скрещивания является широкий охват генов, контактирующих с районом 11АВ с характерной для материнского генома частотой. Известно, что у линии agnts3, по сравнению с линией Berlin, снижено содержание miR-34. Пониженный уровень miR-34 (гены-мишени TAU, CREB, HSP70) у человека является биомаркером болезни Альцгеймера [3]. У дрозофилы miR-34 обнаруживается в эмбрионах до начала зиготической редукции, также miR-34 вовлечена в перепрограммирование соматических клеток и нейрональную дифференцировку [4]. Если для микро-РНК
не показано непосредственное участие в РНК-зависимом сайленсинге ДНК, то велика вероятность опосредованного влияния miR-34 на организацию хроматина в связи с регуляцией процессов дифференцировки. По-видимому не случайно то, что в скрещивании agnts3 x Berlin район 11АВ, с характерной для материнского генома частотой, формируют негомологичные контакты с районами, содержащими гены, отвечающие за укладку ДНК - Ubc-E2H- гистон метилтрансфераза, mof-гистон ацетилтрансфераза, HDAC6 - гистон деацетилаза; skpA — конденсация хромосом, Top1 - топоизомерза DNA. В скрещивании Berlin x agnts3 аналогичными свойствами обладают только два района, содержащие гены - HDAC6 и Top1. Возможно, наследование материнского паттерна организации хроматина генов, отвечающих за укладку ДНК, обусловливает повышенную частоту эктопического спаривания в первом из скрещиваний.
Районы, в которых частота эктопических контактов одинакова у реципрокных гибридов и отличается от родителей, то есть проявляются гибридные свойства, содержат множество генов, отвечающих за обеспечение моторной активности (sev, Rpt3, Gtp-bp, Klp10A, ran, nod - ATP и GTP связывание, активность микротрубочек; CanB, SK, NAAT1, inaF-D, A, B, C, Hk - связывание ионов кальция и регуляция мембранного потенциала, активность кальциевых и натриевых каналов, а также транспорт нейротрансмиттеров). Сходная локализация этих генов у гибридов, по-видимому, объясняет наблюдаемый гетерозисный эффект по многим показателям двигательной активности.
В каждом из скрещиваний существует свой паттерн районов, которые формируют контакты только у гибрида или превышают уровень родителей по частоте формирования негомологичных контактов в данном сайте. По-видимому, способность к эктопическому спариванию этими дисками обусловлена работой зиготических генов. Среди генов, локализация которых изменена у гибридов в связи с формированием негомологичных контактов с районом 11АВ, множество отвечающих за половое поведение и функционирование нервной системы. Возможно, с этим связаны особенности обучения и формировании памяти у реципрокных гибридов. Согласно нашим данным, потомки скрещивания agnts3 x Berlin не отличаются по когнитивным функциям в парадигме условно -рефлекторного подавления ухаживания от дикого типа. В данном случае изменена локализация генов tko, Tbh, cac, egh, отвечающих за половое поведение самцов,
Or7 - ольфакторный рецептор, а также egh и trol - за наведние аксонов и деление нейробластов. В скрещивании Berlin x agnts3 с частотой, значительно превышающей уровень формирования контактов у родителей, в эктопическое спаривание вступают диски 8D, 12Е, 19D, локализованные в них гены отвечают за преципитацию вкуса и запаха (Gr8a, Obp8a, dpr8 Obp19a,b,c,d) а также дифференцировку и деление клеток грибовидных тел (Muc12Ea, mud - mushroom body defect). Для потомков характерно нарушение 3-х часовой пмяти. Среди районов, которые по частоте формирования эктопических контактов наследуют свойства отца наибольший интерес вызывает наличие контакта между геном agnts3и paralytic, поскольку для гибридов характерны аномалии поведения,
ts "
сходные с проявлением мутанта parats, создающие видимость конвульсий при эпилептическом припадке (ген para ответственнен за потенциал-зависимые натриевые каналы, половое поведение самцов и звукопродукцию). Таким образом, совместная локализация в ядре генов обеспечивает их синхронную экспрессию и является основой широкого фенотипического проявления изучаемых синдромов.
Литература
1. Медведева A.B., Молотков Д.А., Никитина Е.А., Попов A.A., Карагодин Д.А., Баричева Е.М., Савватеева-Попова Е.В. Системная регуляция генетических и цитогенетических процессов сигнальным каскадом ремоделирования актина: локус agnostic дрозофилы // Генетика. - 2008. - Т.44. № 6. - С. 669-681.
2. A. F. Schier. The Maternal-Zygotic Transition: Death and Birth of RNAs // Science. -2007. - V. 316 - P. 406.
3. S. Maciotta, M. Meregalli, Y Torrente. The involvement of microRNAs in neurodegenerative diseases. Front Cell Neurosci. - 2013. - V. 7. - P. 265.
4. K. Sony, A. Choudhary, A. Patowary, A. Singh, S. Bhatia, S. Sivasubbu, S. Chandrasekaran, B. Pillai. miR-34 is maternally inherited in Drosophila melanogaster and Danio rerio. Nucleic Acids Res. - 2013. - V41(8). - P 4470-4480.
