vavilovВавиловский журнал генетики и селекцииVavilov Journal of Genetics and Breeding2500-3259Institute of Cytology and Genetics of Siberian Branch of the RAS10.18699/VJ17.297vavilov-1229Research ArticleФИЛОГЕНЕТИКАHIGH-THROUGHPUT PHENOTYPINGВлияние нокаута гена Zbtb33 и бактериального липополисахарида на поведение в домашней клетке у мышейEffect of Zbtb33 gene knockout and bacterial lipopolysaccharide on home cage behavior in miceХоцкинН. В.KhotskinN. V.

Новосибирск.

Novosibirsk.

khotskin@bionet.nsc.ruСорокинИ. Е.SorokinI. E.

Новосибирск.

Novosibirsk.

КуликоваЕ. А.KulikovaE. A.

Новосибирск.

Novosibirsk.

КуликовА. В. KulikovA. V.

Новосибирск.

Novosibirsk.

Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук.РоссияInstitute of Cytology and Genetics SB RAS.Russian Federation201723122017217804809Copyright © Хоцкин Н.В., Сорокин И.Е., Куликова Е.А., Куликов А.В., 20172017Хоцкин Н.В., Сорокин И.Е., Куликова Е.А., Куликов А.В.Khotskin N.V., Sorokin I.E., Kulikova E.A.,  Kulikov A.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vavilov.elpub.ru/jour/article/view/1229

Ген Zbtb33 кодирует бимодальный репрессор транскрипции Kaiso, который вызывает эпигенетическую репрессию генов посредством связывания с метилированными островками mCpG в промоторах этих генов. Несмотря на то что Kaiso интенсивно экспрессируется в центральной нервной системе, его участие в регуляции поведения изучено слабо. Так, было показано только участие Kaiso в регуляции поведенческой реакции на эмоциональный стресс в тестах «открытое поле» и «принудительное плавание». Целью данного исследования является выяснение роли, которую играет Kaiso в регуляции суточной активности, а также поведенческого ответа на стимуляцию неспецифического иммунитета. Опыты проводились на половозрелых самцах мышей с нокаутом гена Zbtb33 (KO) и животных линии C57BL/6 (дикий тип, WT). Все животные были в возрасте 11 недель, имели SPF ( specific pathogen free) статус на протяжении всего эксперимента. Животных каждого генотипа разделяли на три выравненные по весу группы по восемь животных в каждой. Вначале измеряли суточную динамику двигательной активности, сна, потребления пищи и воды интактных животных с помощью программно-аппаратного комплекса PhenoMaster. Затем животным каждой группы внутрибрюшинно вводили физиологический раствор (контроль), 0.1 или 1.0 мг/кг бактериального липополисахарида (ЛПС), растворенного в физиологическом растворе, и вновь измеряли суточную активность, потребление пищи и воды. Интактные мыши KO и WT не различались по среднесуточным двигательной активности и продолжительности сна. Однако интактные мыши KO были менее активны в темное время суток, а также потребляли меньше пищи и воды по сравнению с интактными животными WT. Обе дозы ЛПС подавляли двигательную активность, увеличивали продолжительность сна и вызывали анорексию у мышей обоих генотипов. Одна ко эффект низкой дозы ЛПС (0.1 мг/кг) на потребление пищи и воды был более выражен у мышей KO, чем у животных WT. Полученные результаты проливают свет на биологическую значимость гена Kaiso и служат обоснованием необходимости нормального функционирования этого гена в природных популяциях.

The Zbtb33 gene encodes the bimodal transcriptional repressor Kaiso, which causes epigenetic repression of genes by binding to methylated mCpG islets in the promoters of the genes. Despite the fact that Kaiso is intensively expressed in the central nervous system, its participation in the regulation of behavior is still poorly understood. Only the participation of Kaiso in the regulation of the behavioral response to emotional stress in the open field and forced swimming tests has been shown. The aim of this study is to elucidate the role that Kaiso plays in regulating daily activity, as well as the behavioral response to stimulation of nonspecific immunity. Experiments were performed on adult male mice with Zbtb33 gene knockout (KO) and animals of the C57BL/6 line (wild type, WT). All animals were 11 weeks old, weighed 26 ± 1 g and had SPF (specific pathogen free) status throughout the experiment. The animals of each genotype were divided into three weighted groups of 8 animals each. Initially, the daily dynamics of motor activity, sleep, food and water intake of intact animals was measured using the PhenoMaster software-hardware complex. The animals of each group were then injected with saline (control), 0.1 or 1.0 mg/kg of bacterial lipopolysaccharide (LPS) dissolved in saline, and again measured for their daily activity, food and water intake. Intact KO and WT mice did not differ in the average daily motor activity and sleep duration. However, intact KO mice were less active in the dark time, and also consumed less food and water as compared to intact WT animals. LPS at both doses suppressed motor activity, prolonged sleep duration and caused anorexia in mice of both genotypes. However, the effect of low dose of LPS (0.1 mg/kg) on the food and water intake was more pronounced in KO mice than in WT animals. The results shed light on the biological significance of the Kaiso gene and serve as a justification for the necessity of the normal functioning of this gene in natural populations.

ген Kaisoнокаутные мышиPhenoMasterдомашняя клеткаLPSKaiso geneknockout micePhenoMasterhome cageLPSReferencesBali P., Im H.I., Kenny P.J. Methylation, memory and addiction. Epigenetics. 2011;6:671­674.Bali P., Im H.I., Kenny P.J. Methylation, memory and addiction. Epigenetics. 2011;6:671­674.Bird A. DNA methylation patterns and epigenetic memory. Genes Dev. 2002;16:6­21.Bird A. DNA methylation patterns and epigenetic memory. Genes Dev. 2002;16:6­21.Bogdanovic O., Veenstra G.J. DNA methylation and methyl­CpG binding proteins: developmental requirements and functions. Chromosoma. 2009;118:549­565.Bogdanovic O., Veenstra G.J. DNA methylation and methyl­CpG binding proteins: developmental requirements and functions. Chromosoma. 2009;118:549­565.Dantzer R. Cytokine, sickness behavior, and depression. Immunol. Allergy Clin. North Am. 2009;29:247­264.Dantzer R. Cytokine, sickness behavior, and depression. Immunol. Allergy Clin. North Am. 2009;29:247­264.Della Ragione F., Tiunova A., Vacca M., Strazzullo M., González E., Armstrong J., Valero R., Campanile C., Pineda M., Hulten M., Monros E., D’Esposito M., Prokhortchouk E. The X­linked methyl binding protein gene Kaiso is highly expressed in brain but is not mutated in Rett syndrome patients. Gene. 2006;373:83­89.Della Ragione F., Tiunova A., Vacca M., Strazzullo M., González E., Armstrong J., Valero R., Campanile C., Pineda M., Hulten M., Monros E., D’Esposito M., Prokhortchouk E. The X­linked methyl binding protein gene Kaiso is highly expressed in brain but is not mutated in Rett syndrome patients. Gene. 2006;373:83­89.Filion G.J., Zhenilo S., Salozhin S., Yamada D., Prokhortchouk E., Defossez P.A. A family of human zinc finger proteins that bind methylated DNA and repress transcription. Mol. Cell. Biol. 2006;26:169­181.Filion G.J., Zhenilo S., Salozhin S., Yamada D., Prokhortchouk E., Defossez P.A. A family of human zinc finger proteins that bind methylated DNA and repress transcription. Mol. Cell. Biol. 2006;26:169­181.Jiang Y., Matevossian A., Guo Y., Akbarian S. Setdb1­mediated histone H3K9 hypermethylation in neurons worsens the neurological phenotype of Mecp2­deficient mice. Neuropharmacology. 2011;60: 1088­1097.Jiang Y., Matevossian A., Guo Y., Akbarian S. Setdb1­mediated histone H3K9 hypermethylation in neurons worsens the neurological phenotype of Mecp2­deficient mice. Neuropharmacology. 2011;60: 1088­1097.Klose R.J., Bird A.P. Genomic DNA methylation: the mark and its mediators. Trends Biochem. Sci. 2006;31:89­97.Klose R.J., Bird A.P. Genomic DNA methylation: the mark and its mediators. Trends Biochem. Sci. 2006;31:89­97.Kondo M., Gray L.J., Pelka G.J., Christodoulou J., Tam P.P.L., Hannan A.J. Environmental enrichment ameliorates a motor coordination deficit in a mouse model of Rett syndrome – Mecp2 gene dosage effects and BDNF expression. Eur. J. Neurosci. 2008;27:3342­3350. DOI 10.1111/j.1460­9568.2008.06305.x.Kondo M., Gray L.J., Pelka G.J., Christodoulou J., Tam P.P.L., Hannan A.J. Environmental enrichment ameliorates a motor coordination deficit in a mouse model of Rett syndrome – Mecp2 gene dosage effects and BDNF expression. Eur. J. Neurosci. 2008;27:3342­3350. DOI 10.1111/j.1460­9568.2008.06305.x.Korostina V.S., Kulikov A.V. Behavioral phenotyping of Kaiso­deficient mice. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii = Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2015;19(4):399­403. DOI 10.18699/VJ15.051. (in Russian)Korostina V.S., Kulikov A.V. Behavioral phenotyping of Kaiso­deficient mice. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii = Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2015;19(4):399­403. DOI 10.18699/VJ15.051. (in Russian)Kulikov A.V., Korostina V.S., Kulikova E.A., Fursenko D.V., Akulov A.E., Moshkin M.P., Prokhortchouk E.B. Knockout Zbtb33 gene results in an increased locomotion, exploration and pre­pulse inhibition in mice. Behav. Brain Res. 2016;297:76­83.Kulikov A.V., Korostina V.S., Kulikova E.A., Fursenko D.V., Akulov A.E., Moshkin M.P., Prokhortchouk E.B. Knockout Zbtb33 gene results in an increased locomotion, exploration and pre­pulse inhibition in mice. Behav. Brain Res. 2016;297:76­83.Lubin F.D., Gupta S., Parrish R.R., Grissom N.M., Davis R.L. Epigenetic mechanisms: critical contributors to long­term memory formation. Neuroscientist. 2011;17:616­632.Lubin F.D., Gupta S., Parrish R.R., Grissom N.M., Davis R.L. Epigenetic mechanisms: critical contributors to long­term memory formation. Neuroscientist. 2011;17:616­632.Matt S.M., Lawson M.A., Johnson R.W. Aging and peripheral lipopolysaccharide can modulate epigenetic regulators and decrease IL­1β promoter DNA methylation in microglia. Neurobiol. Aging. 2016; 47:1­9.Matt S.M., Lawson M.A., Johnson R.W. Aging and peripheral lipopolysaccharide can modulate epigenetic regulators and decrease IL­1β promoter DNA methylation in microglia. Neurobiol. Aging. 2016; 47:1­9.Prokhortchouk A., Sansom O., Selfridge J., Caballero I.M., Salozhin S., Aithozhina D., Cerchietti L., Meng F.G., Augenlicht L.H., Mariadason J.M., Hendrich B., Melnick A., Prokhortchouk E., Clarke A., Bird A. Kaiso­deficient mice show resistance to intestinal cancer. Mol. Cell. Biol. 2006;26:199­208.Prokhortchouk A., Sansom O., Selfridge J., Caballero I.M., Salozhin S., Aithozhina D., Cerchietti L., Meng F.G., Augenlicht L.H., Mariadason J.M., Hendrich B., Melnick A., Prokhortchouk E., Clarke A., Bird A. Kaiso­deficient mice show resistance to intestinal cancer. Mol. Cell. Biol. 2006;26:199­208.Shumskaya V.S., Zhigalova N.A., Prokhorchouk A.V., Prokhorchouk E.B. Distribution of Kaiso protein in mouse tissues. Histochem. Cell Biol. 2015;143(1):29­43.Shumskaya V.S., Zhigalova N.A., Prokhorchouk A.V., Prokhorchouk E.B. Distribution of Kaiso protein in mouse tissues. Histochem. Cell Biol. 2015;143(1):29­43.Wade P.A. Methyl CpG­binding proteins and transcriptional repression. BioEssays. 2001;23:1131­1137.Wade P.A. Methyl CpG­binding proteins and transcriptional repression. BioEssays. 2001;23:1131­1137.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.