Влияние нокаута гена Zbtb33 и бактериального липополисахарида на поведение в домашней клетке у мышей

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.

ген Kaiso, нокаутные мыши, PhenoMaster, домашняя клетка, LPS

1. Bali P., Im H.I., Kenny P.J. Methylation, memory and addiction. Epigenetics. 2011;6:671­674.

2. Bird A. DNA methylation patterns and epigenetic memory. Genes Dev. 2002;16:6­21.

3. Bogdanovic O., Veenstra G.J. DNA methylation and methyl­CpG binding proteins: developmental requirements and functions. Chromosoma. 2009;118:549­565.

4. Dantzer R. Cytokine, sickness behavior, and depression. Immunol. Allergy Clin. North Am. 2009;29:247­264.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. Klose R.J., Bird A.P. Genomic DNA methylation: the mark and its mediators. Trends Biochem. Sci. 2006;31:89­97.

9. 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.

10. 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)

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. 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.

16. Wade P.A. Methyl CpG­binding proteins and transcriptional repression. BioEssays. 2001;23:1131­1137.