Мутация C886T в гене TH снижает активность тирозингидроксилазы в головном мозге мышей

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Тирозингидроксилаза (TH) гидроксилирует L-тирозин до L-3,4-диоксифенилаланина, что представляет собой первую и ключевую стадию синтеза дофамина, норадреналина и адреналина. Мутации в гене TH человека ассоциированы с наследственными нарушениями моторики. В гене Th мыши выявлена встречающаяся у распространённых лабораторных линий мышей мутация C886T, приводящая к замене R278H в молекуле фермента. В работе исследовали влияние данной мутации на активность TH в среднем мозге мыши. Было показано, что активность TH в мозге мышей подвида Mus musculus сastaneus (CAST), гомозиготных по аллели 886C, выше, чем у мышей инбредных линий C57BL/6 и DBA/2, гомозиготных по аллели 886T. При этом такая разница в активности фермента не связана с изменением в уровне мРНК гена Th и концентрации белка TH. В среднем мозге мышей из популяции расщепляющихся интеркроссов F2 между C57BL/6 и CAST выявлено сцепление аллели 886C с высокой активностью фермента и полное доминирование данной аллели над аллелью 886T. В то же время данная мутация не влияла на уровень белка TH в мозге. Это доказывает, что мутация C886T является основным генетическим фактором, определяющим активность TH в мозге мышей распространённых лабораторных линий. Мутация C886T является первой спонтанной распространённой мутацией в гене Th мыши, для которой показано влияние на активность фермента. Полученный результат создаёт базу для углубления представлений о роли TH в механизмах адаптивного и патологического поведения, о молекулярных механизмах регуляции активности данного фермента и поиска фармакологических средств коррекции его активности.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

И. Алсаллум

Институт цитологии и генетики Сибирского отделения РАН; Новосибирский национальный исследовательский государственный университет

Email: v_kulikov@bionet.nsc.ru
Россия, Новосибирск; Новосибирск

В. С. Москалюк

Институт цитологии и генетики Сибирского отделения РАН

Email: v_kulikov@bionet.nsc.ru
Россия, Новосибирск

И. А. Рахов

Новосибирский национальный исследовательский государственный университет

Email: v_kulikov@bionet.nsc.ru
Россия, Новосибирск

Д. В. Базовкина

Институт цитологии и генетики Сибирского отделения РАН

Email: v_kulikov@bionet.nsc.ru
Россия, Новосибирск

А. В. Куликов

Институт цитологии и генетики Сибирского отделения РАН; Новосибирский национальный исследовательский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: v_kulikov@bionet.nsc.ru
Россия, Новосибирск; Новосибирск

Список литературы

  1. Chinta, S. J., and Andersen, J. K. (2005) Dopaminergic neurons, Int. J. Biochem. Cell Biol., 37, 942-946, https:// doi.org/10.1016/j.biocel.2004.09.009.
  2. Björklund, A., and Dunnett, S. B. (2007) Dopamine neuron systems in the brain: an update, Trends Neurosci., 30, 194-202, https://doi.org/10.1016/j.tins.2007.03.006.
  3. Klein, M. O., Battagello, D. S., Cardoso, A. R., Hauser, D. N., Bittencourt, J. C., and Correa, R. G. (2019) Dopamine: functions, signaling, and association with neurological diseases, Cell. Mol. Neurobiol., 39, 31-59, https://doi.org/10.1007/s10571-018-0632-3.
  4. Channer, B., Matt, S. M., Nickoloff-Bybel, E. A., Pappa, V., Agarwal, Y., Wickman, J., and Gaskill, P. J. (2023) Dopamine, immunity, and disease, Pharmacol. Rev., 75, 62-158, https://doi.org/10.1124/pharmrev.122.000618.
  5. Tripp, G., and Wickens, J. R. (2009) Neurobiology of ADHD, Neuropharmacology, 57, 579-589, https://doi.org/ 10.1016/j.neuropharm.2009.07.026.
  6. Del Campo, N., Chamberlain, S. R., Sahakian, B. J., and Robbins, T. W. (2011) The roles of dopamine and noradrenaline in the pathophysiology and treatment of attention-deficit/hyperactivity disorder, Biol. Psychiatry, 69, e145-157, https://doi.org/10.1016/j.biopsych.2011.02.036.
  7. Faraone, S. V. (2018) The pharmacology of amphetamine and methylphenidate: Relevance to the neurobiology of attention-deficit/hyperactivity disorder and other psychiatric comorbidities, Neurosci. Biobehav. Rev., 87, 255-270, https://doi.org/10.1016/j.neubiorev.2018.02.001.
  8. Ribot, B., Aupy, J., Vidailhet, M., Mazère, J., Pisani, A., Bezard, E., Guehl, D., and Burbaud, P. (2019) Dystonia and dopamine: from phenomenology to pathophysiology, Prog. Neurobiol., 182, 101678, https://doi.org/10.1016/ j.pneurobio.2019.101678.
  9. Cherian, A., Paramasivan, N. K., and Divya, K. P. (2021) Dopa-responsive dystonia, DRD-plus and DRD look-alike: a pragmatic review, Acta Neurol. Belg., 121, 613-623, https://doi.org/10.1007/s13760-020-01574-1.
  10. Scarduzio, M., Hess, E. J., Standaert, D. G., and Eskow Jaunarajs, K. L. (2022) Striatal synaptic dysfunction in dystonia and levodopa-induced dyskinesia, Neurobiol. Dis., 166, 105650, https://doi.org/10.1016/j.nbd.2022.105650.
  11. Lander, M., Bastiampillai, T., and Sareen, J. (2018) Review of withdrawal catatonia: what does this reveal about clozapine? Transl. Psychiatry, 8, 139, doi: 10.1038/s41398-018-0192-9.
  12. Slavnic, B., Barnett, B. S., McIntire, S., Becker, R., Saba, S., Vellanki, K. D., Honaker, L., Weleff, J., and Carroll, B. T. (2023) Methamphetamine-associated catatonia: case series and systematic review of the literature from 1943-2020, Ann. Clin. Psychiatry, 35, 167-177, https://doi.org/10.12788/acp.0116.
  13. Puig, M. V., Antzoulatos, E. G., and Miller, E. K. (2014) Prefrontal dopamine in associative learning and memory, Neuroscience, 282, 217-229, https://doi.org/10.1016/j.neuroscience.2014.09.026.
  14. Zafiri, D., and Duvarci, S. (2022) Dopaminergic circuits underlying associative aversive learning, Front. Behav. Neurosci., 16, 1041929, https://doi.org/10.3389/fnbeh.2022.1041929.
  15. Kourosh-Arami, M., Komaki, A., and Zarrindast, M. R. (2023) Dopamine as a potential target for learning and memory: contributing to related neurological disorders, CNS Neurol. Disord. Drug Targets, 22, 558-576, https://doi.org/10.2174/1871527321666220418115503.
  16. Baik, J. H. (2013) Dopamine signaling in reward-related behaviors, Front. Neural Circuits, 7, 152, https://doi.org/ 10.3389/fncir.2013.00152.
  17. Hou, H., Wang, C., Jia, S., Hu, S., and Tian, M. (2014) Brain dopaminergic system changes in drug addiction: a review of positron emission tomography findings, Neurosci. Bull., 30, 765-776, https://doi.org/10.1007/s12264-014-1469-5.
  18. Solinas, M., Belujon, P., Fernagut, P. O., Jaber, M., and Thiriet, N. (2019) Dopamine and addiction: what have we learned from 40 years of research, J. Neural. Transm. (Vienna), 126, 481-516, https://doi.org/10.1007/s00702-018-1957-2.
  19. Poisson, C. L., Engel, L., and Saunders, B. T. (2021) Dopamine circuit mechanisms of addiction-like behaviors, Front. Neural Circuits, 15, 752420, https://doi.org/10.3389/fncir.2021.752420.
  20. Kobayashi, K., Morita, S., Sawada, H., Mizuguchi, T., Yamada, K., Nagatsu, I., Hata, T., Watanabe, Y., Fujita, K., and Nagatsu, T. (1995) Targeted disruption of the tyrosine hydroxylase locus results in severe catecholamine depletion and perinatal lethality in mice, J. Biol. Chem., 270, 27235-27243, https://doi.org/10.1074/jbc.270.45.27235.
  21. Kobayashi, K., Noda, Y., Matsushita, N., Nishii, K., Sawada, H., Nagatsu, T., Nakahara, D., Fukabori, R., Yasoshima, Y., Yamamoto, T., Miura, M., Kano, M., Mamiya, T., Miyamoto, Y., and Nabeshima, T. (2000) Modest neuropsychological deficits caused by reduced noradrenaline metabolism in mice heterozygous for a mutated tyrosine hydroxylase gene, J. Neurosci., 20, 2418-2426, https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.20-06-02418.2000.
  22. Bademci, G., Vance, J. M., and Wang, L. (2012) Tyrosine hydroxylase gene: another piece of the genetic puzzle of Parkinson’s disease, CNS Neurol Disord Drug Targets, 11, 469-481, https://doi.org/10.2174/187152712800792866.
  23. Nagatsu, T., Nakashima, A., Ichinose, H., and Kobayashi, K. (2019) Human tyrosine hydroxylase in Parkinson’s disease and in related disorders, J. Neural Transm. (Vienna), 126, 397-409, https://doi.org/10.1007/s00702-018-1903-3.
  24. Kobayashi, K., and Nagatsu, T. (2005) Molecular genetics of tyrosine 3-monooxygenase and inherited diseases, Biochem. Biophys. Res. Commun., 338, 267-270, https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2005.07.186.
  25. Asmus, F., and Gasser, T. (2010) Dystonia-plus syndromes, Eur. J. Neurol., 17, 37-45, https://doi.org/10.1111/j.1468-1331.2010.03049.x.
  26. Lee, W. W., and Jeon, B. S. (2014) Clinical spectrum of dopa-responsive dystonia and related disorders, Curr. Neurol Neurosci. Rep., 14, 461, doi: 10.1007/s11910-014-0461-9.
  27. Dong, H. Y., Feng, J. Y., Yue, X. J., Shan, L., and Jia, F. Y. (2020) Dopa-responsive dystonia caused by tyrosine hydroxylase deficiency: three cases report and literature review, Medicine (Baltimore), 99, e21753, doi: 10.1097/MD.0000000000021753.
  28. Craddock, N., Davé, S., and Greening, J. (2001) Association studies of bipolar disorder, Bipolar Disord., 3, 284-298, https://doi.org/10.1034/j.1399-5618.2001.30604.x.
  29. Beaulieu, J. M., Zhang, X., Rodriguiz, R. M., Sotnikova, T. D., Cools, M. J., Wetsel, W. C., Gainetdinov, R. R., and Caron, M. G. (2008) Role of GSK3 beta in behavioral abnormalities induced by serotonin deficiency, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 105, 1333-1338, https://doi.org/10.1073/pnas.0711496105.
  30. Kulikova, E. A., and Kulikov, A. V. (2019) Tryptophan hydroxylase 2 as a therapeutic target for psychiatric disorders: focus on animal models, Expert Opin. Ther. Targets, 23, 655-667, https://doi.org/10.1080/14728222. 2019.1634691.
  31. Fitzpatrick, P. F. (2023) The aromatic amino acid hydroxylases: structures, catalysis, and regulation of phenylalanine hydroxylase, tyrosine hydroxylase, and tryptophan hydroxylase, Arch. Biochem. Biophys., 735, 109518, https://doi.org/10.1016/j.abb.2023.109518.
  32. Popova, N. K., Kulikov, A. V., Kondaurova, E. M., Tsybko, A. S., Kulikova, E. A., Krasnov, I. B., Shenkman, B. S., Bazhenova, E. Y., Sinyakova, N. A., and Naumenko, V. S. (2015) Risk neurogenes for long-term spaceflight: dopamine and serotonin brain system, Mol. Neurobiol., 51, 1443-1451, https://doi.org/10.1007/s12035-014-8821-7.
  33. Naumenko, V. S., Osipova, D. V., Kostina, E. V., and Kulikov, A. V. (2008) Utilization of a two-standard system in real-time PCR for quantification of gene expression in the brain, J. Neurosci. Methods, 170, 197-203, https:// doi.org/10.1016/j.jneumeth.2008.01.008.
  34. Moskaliuk, V. S., Kozhemyakina, R. V., Bazovkina, D. V., Terenina, E., Khomenko, T. M., Volcho, K. P., Salakhutdinov, N. F., Kulikov, A. V., Naumenko, V. S., and Kulikova, E. (2022) On an association between fear-induced aggression and striatal-enriched protein tyrosine phosphatase (STEP) in the brain of Norway rats, Biomed. Pharmacother., 147, 112667, https://doi.org/10.1016/j.biopha.2022.112667.
  35. Arefieva, A. B, Komleva, P. D., Naumenko, V. S., Khotskin, N. V., and Kulikov, A. V. (2023) In vitro and in vivo chaperone effect of (R)-2-amino-6-(1R, 2S)-1,2-dihydroxypropyl)-5,6,7,8-tetrahydropterin-4(3H)-one on the C1473G mutant tryptophan hydroxylase 2, Biomolecules, 13, 1458, https://doi.org/10.3390/biom13101458.
  36. Куликов А. В., Осипова Д. В., Попова Н. К. (2007) Полиморфизм C1473G в гене tph2 – основной фактор, определяющий генетическую изменчивость активности триптофангидроксилазы-2 в головном мозге мышей, Генетика, 43, 1676-1682.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Активность TH (а), уровень мРНК гена Th (б) и уровень белка TH (в) в среднем мозге мышей инбредных линий C57BL/6 (TT), DBA/2 (TT) и подвида CAST (CC). Представлены индивидуальные значения, средние ± ошибки средних. Экспрессия гена Th калибрована на экспрессию гена Polr2а, а уровень белка TH калиброван на уровень белка GAPDH. *** p < 0,001 vs CAST

Скачать (139KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Активность (а) и уровень белка (б) TH в среднем мозге интеркроссов F2 с генотипами TT, TC и CC. Данные по самцам и самкам объединены. Представлены индивидуальные значения, средние ± ошибки средних. Уровень белка TH калиброван на уровень белка GAPDH. * p < 0,05, *** p < 0,001 vs TT

Скачать (102KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».