РОЛЬ LIMK1 ДОФАМИНОВЫХ И СЕРОТОНИНОВЫХ НЕЙРОНОВ В СТАБИЛЬНОСТИ ГЕНОМА, ОБУЧЕНИИ И ПАМЯТИ У ДРОЗОФИЛЫ ПРИ СТРЕССОРНОЙ РЕАКЦИИ НА ОСЛАБЛЕНИЕ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ
Том 58 № 1 (2022), Экспериментальные статьи
Том 58 № 1 (2022)

РОЛЬ LIMK1 ДОФАМИНОВЫХ И СЕРОТОНИНОВЫХ НЕЙРОНОВ В СТАБИЛЬНОСТИ ГЕНОМА, ОБУЧЕНИИ И ПАМЯТИ У ДРОЗОФИЛЫ ПРИ СТРЕССОРНОЙ РЕАКЦИИ НА ОСЛАБЛЕНИЕ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ

Экспериментальные статьи
https://doi.org/10.31857/S0044452922010065
Опубликовано: October 27, 2021
Анна Владимировна Медведева
Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН, Санкт-Петербург
Алина Викторовна Реброва
Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена, Санкт-Петербург
Екатерина Сергеевна Заломаева
Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН, Санкт-Петербург; Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена, Санкт-Петербург
Сония Камилевна Тураева
Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена, Санкт-Петербург
Екатерина Александровна Никитина
Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН, Санкт-Петербург; Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена, Санкт-Петербург
Елена Владимировна Токмачева
Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН, Санкт-Петербург
Светлана Александровна Васильева
Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена, Санкт-Петербург
Борис Федорович Щеголев
Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН, Санкт-Петербург
Елена Владимировна Савватеева-Попова
Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН, Санкт-Петербург
PDF

Ключевые слова

LIMK1
дофамин- и серотонинэргические нейроны
двухцепочечные разрывы ДНК
ослабленное магнитное поле Земли
обучение
память

Аннотация

Работа продолжает цикл исследований эволюционной связи механизмов формирования стрессорной реакции и когнитивных функций, начатых в 1959 году М.Е. Лобашевым и В.Б. Савватеевым. Изучается роль LIMK1, ключевого фактора нейропластичности, дофаминовых и серотониновых нейронов в стабильности генома, обучении и памяти дрозофилы в норме и при развитии стрессорной реакции организма в ослабленном магнитном поле Земли (ОСМП). Показано, что низкий уровень LIMK1 способствует обучению, но не формированию среднесрочной памяти, в то же время стрессорное воздействие восстанавливает способность к обучению и формированию памяти у линии с повышенным содержанием LIMK1. Выявлены межлинейные различия частоты двухцепочечных разрывов ДНК (ДЦР) и увеличение уровня ДЦР после ОСМП. Полученные данные демонстрируют роль дофаминовых и серотониновых нейронов не только в когнитивных функциях, но и как мишени действия ОСМП при развитии стрессорной реакции.

https://doi.org/10.31857/S0044452922010065
PDF

Литература

Лобашев МЕ, Савватеев ВБ (1959) Физиология суточного ритма животных. – М.; Л.: Наука. [Lobashev ME, Savvateev VB (1959) Fiziologija sutochnogo ritma zhivotnyh. – M.; L.: Nauka. (In Russ)].

Zatsepina OG, Nikitina EA, Shilova VY, Chuvakova LN, Sorokina S, Vorontsova JE, Tokmacheva EV, Funikov SY, Rezvykh AP, Evgen’ev MB (2021) Hsp70 affects memory formation and behaviorally relevant gene expression in Drosophila melanogaster. Cell Stress and Chaperones 26 (3): 575 – 594. s://doi.org/ 10.1007/s12192-021-01203-7.

Nikitina EA, Medvedeva AV, Zakharov GA, Savvateeva-Popova EV (2014) The Drosophila agnostic locus: involvement into formation of cognitive defects in William`s syndrome. Acta Naturae 6(2): 53–61. s://doi.org/ 10.32607/20758251-2014-6-2-53-61.

Медведева АВ, Молотков ДА, Никитина ЕА, Попов АА, Карагодин ДА, Баричева ЕМ, Савватеева-Попова ЕВ (2008) Системная регуляция генетических и цитогенетических процессов сигнальным каскадом ремоделирования актина: локус agnostic дрозофилы. Генетика 44(6): 669–681. [Medvedeva AV, Molotkov DA, Nikitina EA, Popov AV, Karagodin DA, Baricheva EM, Savvateeva-Popova EV (2008) Systemic regulation of genetic and cytogenetic processes by a signal cascade of actin remodeling: locus agnostic in Drosophila. Russ. J. Genetics 44(6): 771--83.]. s://doi.org/ 10.1134/S1022795408060069.

Misu S, Takebayashi M, Kei M (2017) Nuclear actin in development and transcriptional reprogramming. Front Genet. 8: 27. s://doi.org/ 10.3389/fgene.2017.00027.

Никитина ЕА, Каминская АН, Молотков ДА, Попов АВ, Савватеева-Попова ЕВ (2014) Влияние теплового шока на поведение ухаживания, звукопродукцию и обучение в сопоставлении с содержанием LIMK1 в мозге самцов Drosophila melanogaster с измененной структурой гена limk1. Журнал эволюционной биохимии и физиологии. 50(2): 137-146. [Nikitina EA, Kaminskaya AN, Molotkov DA, Savvateeva-Popova EV, Popov AV (2014) Effect of heat shock on courtship behavior, sound production, and learning in comparison with the brain content of limk1 in Drosophila melanogaster males with altered structure of the limk1 gene Journal of Evolutionary Biochemistry and Physiology 50(2): 154-166]. s://doi.org/ 10.1134/S0022093014020082.

Vasilieva SA, Tokmacheva EV, Medvedeva AV, Ermilova AA, Nikitina EA, Shchegolev BF, Surma SV, Savvateeva-Popova ЕV (2020) The role of parental origin of chromosomes in the instability of the somatic genome in Drosophila brain cells and memory trace formation in norm and stress. Cell and Tissue Biology 14(3): 178 – 189. s://doi.org/ 10.1134/S1990519X20030074.

Toro-Nahuelpan M, Müller FD, Klumpp S, Plitzko JM, Bramkamp M, Schüler D. (2016) Segregation of prokaryotic magnetosomes organelles is driven by treadmilling of a dynamic actin-like MamK filament. BMC Biol. 14(1): 88. s://doi.org/ 10.1186/s12915-016-0290-1.

McCausland HC, Komeili A (2020) Magnetic genes: Studying the genetics of biomineralization in magnetotactic bacteria. PLoS Genet. 16(2): e1008499. s://doi.org/ 10.1371/journal.pgen.1008499.

Erdmann W, Idzikowski B, Kowalski W, Szymański B, Kosicki JZ, Kaczmarek L (2017) Can the tardigrade Hypsibius dujardini survive in the absence of the geomagnetic field? PLoS One 12(9): e0183380. s://doi.org/ 10.1371/journal.pone.0183380.

Никитина ЕА, Медведева АВ, Герасименко МС, Проников ВС, Сурма СВ, Щеголев БФ, Савватеева-Попова ЕВ (2017) Ослабленное магнитное поле Земли: влияние на транскрипционную активность генома, обучение и память у Dr. melanogaster. Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова 67(2): 246–256. [Nikitina ЕА, Мedvedeva AV, Gerasimenko MS, Pronikov VS, Surma SV, Shchegolev BF, Savvateeva-Popova EV (2017) Weakened geomagnetic field: impact on transcriptional activity of the genome, learning and memory formation in Dr. melanogaster. Zhurnal VND 67(2): 246—256.]. s://doi.org/ 10.7868/S0044467717020101.

Wu JS, Luo L (2006) A protocol for dissecting Drosophila melanogaster brains for live imaging or immunostaining. Nat. protoc. 1: 2110–2115. s://doi.org/ 10.1038/nprot.2006.336.

Kamyshev NG, Iliadi KG, Bragina JV (1999) Drosophila conditioned courtship: Two ways of testing memory. Learn. Mem. Cold Spring Harb. 6: 1–20.

Trouillon R, Ewing AG (2014) Actin controls the vesicular fraction of dopamine released during extended kiss and run exocytosis. ACS Chem Biol. 21; 9(3): 812-20. https://doi.org/ 10.1021/cb400665f.

Rehmani N, Zafar A, Arif H, Hadi SM, Wani AA (2017) Copper-mediated DNA damage by the neurotransmitter dopamine and L-DOPA: A pro-oxidant mechanism. oxicol In Vitro. 40: 336–346. s://doi.org/10.1016/j.tiv.2017.01.020.

Spivak IM, Kuranova ML, Mavropulo-Stolyarenko GR, Surma SV, Shchegolеv BF, Stefanov VE (2016) Response to extremely weak static magnetic fields. Biophysics 61(3): 435–439.

Ou S, Tan MH, Weng T, Li HY, Koh CG (2018) LIM kinase1 regulates mitotic centrosome integrity via its activity on dynein light intermediate chains. Open Biol. 8:170202. http://dx.doi.org/10.1098/rsob.170202.

Estrem C, Moore JK (2020) Help or hindrance: how do microtubule-based forces contribute to genome damage and repair? Current Genetics 66: 303–311. s://doi.org/ 10.1007/s00294-019-01033-2.

Caridi CP, Plessner M, Grosse R, Chiolo I (2019) Nuclear actin filaments in DNA repair dynamics. Nat Cell Biol. 21(9): 1068–1077. s://doi.org/ 10.1038/s41556-019-0379-1.

Heo J. (2011) Redox control of GTPases: from molecular mechanisms to functional significance in health and disease. Antioxid. Redox Signal. 14: 689–724. s://doi.org/ 10.1089/ars.2009.2984.

Захаров ГА (2012) Молекулярно-генетические исследования роли компонентов сигнального каскада ремоделирования актина в генезисе поведенческих нарушений Drosophila melanogaster. Автореф. канд. дис. СПб. [Zaharov GA (2012) Molekuljarno-geneticheskie issledovanija roli komponentov signal'nogo kaskada remodelirovanija aktina v genezise povedencheskih narushenij Drosophila melanogaster. Avtoref. kand. dis. SPb. (In Russ)].

Coballase-Urrutia E, Navarro L, Ortiz JL, Verdugo-Díaz L, Gallardo JM, Hernández ME, Estrada-Rojo F (2018) Static Magnetic Fields Modulate the Response of Different Oxidative Stress Markers in a Restraint Stress Model Animal. Biomed. Res. Int. 2018: 3960408. https://doi.org/ 10.1155/2018/3960408.

Pruessner JC, Champagne F, Meaney MJ, Dagher A (2004) Dopamine release in response to a psychological stress in humans and its relationship to early life maternal care: a positron emission tomography study using raclopride. Journal of Neuroscience 24(11): 2825-2831. s://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.3422-03.2004.

Li R, Soosairajah J, Harari D, Citri A, Price J, Ng HL, Morton CJ, Parker MW, Yarden Y, Bernard O. (2006) Hsp90 increases LIM kinase activity by promoting its homo-dimerization. FASEB J 20(8):1218-20. s://doi.org/ 10.1096/fj.05-5258fje.

Karki N, Vergish S, Zoltowski BD (2021) Cryptochromes: Photochemical and structural insight into magnetoreception. Protein Sci. 30(8): 1521-1534. s://doi.org/ 10.1002/pro.4124.