| Инд. авторы: | Данилова А.Б., Лисачев П.Д., Гринкевич Л.Н. |
| Заглавие: | Сравнительные исследования МАРК/ERK-зависимого ацетилирования белков в ЦНС взрослых и ювенильных Helix при формировании долговременной памяти |
| Библ. ссылка: | Данилова А.Б., Лисачев П.Д., Гринкевич Л.Н. Сравнительные исследования МАРК/ERK-зависимого ацетилирования белков в ЦНС взрослых и ювенильных Helix при формировании долговременной памяти // Вавиловский журнал генетики и селекции. - 2010. - Т.14. - № 2. - С.312-319. - ISSN 2500-0462. - EISSN 2500-3259. |
| Внешние системы: | РИНЦ: 16559527; |
| Реферат: | eng: Animals with simple nervous systems are among the main model objects to study the molecular grounds of memory. It is known that the ability to form different conditioned reflexes does not maturate simultaneously in the development of vertebrate and invertebrate animals. Thus, the sensitization mechanisms underlying the plasticity of the defensive reflexes in mollusk Helix become mature as late as 3 months after birth. Therefore, the ontogenetic approach is very promising for detection of the principal units of long-term memory formation. We have shown the important role of the MAPK/ERK pathway in the formation of the conditioned food aversion reflex in the adult mollusk Helix. In juvenile animals possessing immature mechanisms of avoidance reflex plasticity, neither МАРК/ERK nor downstream TFs are activated after learning. The aim of this study is to investigate the role of the MAPK/ERK pathway in the induction of protein acetylation in Helix CNS during food aversion reflex formation. We applied here comparative ontogenetic approach. Western blot analysis indicates that МАРК/ERK-dependent induction of the 53kDa и 72kDa protein acetylation occurs in the CNS of adult animals during food aversion formation. No change in acetylation of these proteins is recorded in juvenile snails after training. Stimulation of acetylation processes by injection of histone deacetylase (HDAC) inhibitor sodium butyrate prior training induces acetylation of 72kDa proteins in juveniles and, as shown before, improves long-term memory formation. Our data suggest an important role of histone acetyltransferases (HATs) and HDACs in the regulation of protein acetylation during long-term memory formation in Helix and involvement of the МАРК/ERK regulatory pathway in these processes. rus: Животные, обладающие простой нервной системой, являются одним из основных объектов исследования молекулярно-клеточных механизмов памяти. Известно, что способность к формированию различных форм условных рефлексов как у позвоночных, так и у беспозвоночных животных созревает неравномерно в процессе онтогенеза. Так, у моллюска Helix созревание механизмов сенситизации, лежащей в основе пластичности оборонительных рефлексов, формируется после 3-месячного возраста. Поэтому для выявления критических звеньев механизмов долговременной памяти сравнительный онтогенетический подход является перспективным. Ранее нами было показано, что важную роль в формировании условного оборонительного рефлекса пищевой аверзии у взрослых Helix играет регуляторный каскад МАРК/ERK. У ювенильных животных (с незрелыми механизмами пластичности оборонительного поведения), подвергнутых процедуре обучения, активации МАРК/ERK, как и нижележащих транскрипционных факторов, не происходит. В связи с важной ролью в функционировании клетки процессов ацетилирования задачей данного исследования являлось выяснение роли МАРК/ERK в индукции ацетилирования белков в ЦНС Helix в механизмах долговременной памяти. Методом Вестерн-блот анализа показано, что при формировании рефлекса пищевой аверзии в ЦНС взрослых животных индуцируется МАРК/ERK-зависимое ацетилирование белков с ММ 53кДа и 72кДа. У ювенильных животных изменений в ацетилировании этих белков при обучении не происходит. Стимулирование процессов ацетилирования у ювенильных животных введением блокатора гистондеацетилаз бутирата натрия перед обучением индуцирует процесс ацетилирования белков с ММ 72кДа и, как показано нами ранее, приводит к улучшению формирования долговременной памяти. Полученные данные свидетельствуют о важной роли гистонацетилтрансфераз и гистондеацетилаз в регуляции ацетилирования белков в механизмах долговременной памяти у моллюска Helix и участии сигнального каскада МАРК/ERK в этих процессах. |
| Ключевые слова: | обучение; ацетилирование негистоновых белков; Mollusk Helix; learning; nonhistone protein acetylation; Histone deacetylases; гистондеацетилазы; MAPK/ERK; моллюск Helix; |
| Издано: | 2010 |
| Физ. характеристика: | с.312-319 |
| Цитирование: | 1. Гринкевич Л.Н., Лисачев П. Д., Баранова К.А., Харченко О.А. Сравнительный анализ активации MAP/ERK-киназ в ЦНС животных, обладающих разной способностью к обучению // Рос. физиол. журнал им. И.М. Сеченова. 2006. Т. 87. Вып. 6. С. 762-768. 2. Alarcon J.M., Malleret G., Touzani K. et al. Chromatin acetylation, memory, and LTP are impaired in CBP +/- mice: a model for the cognitive deficit in Rubinstein-Taybi syndrome and its amelioration // Neuron. 2004. V. 42. № 6. P. 947-959. 3. Atkins C.M., Selcher J.S., Petraitis J.J. et al. The MAPK cascade is required for mammalian associative learning // №t. Neurosci. 1998. V. 1. P. 602-609. 4. Balaban P.M. Cellular mechanisms of behavioral plasticity in terrestrial snail // Neurosci. Biobehav. Rev. 2002. V. 26. № 5. P. 597-630. 5. Barbas D., Des Croseillers L., Castellucci V.F. et al. Multiple serotonergic mechanisms contributing to sensitization in Aplysia: evidence of diverse serotonin receptor subtypes // Learn. Mem. 2003. V. 10. P. 373-386. 6. Figurov A., Pozzo-Miller L.D., Olafsson P. et al. Regulation of synaptic responses to high-frequency stimulation and LTP by neurotrophins in the hippocampus // Nature. 1996. V. 381. P. 706-709. 7. Fischer A., Sananbenesi F., Wang X. et al. Recovery of learning and memory is associated with chromatin remodeling // Nature. 2007. V 447. P. 178-182. 8. Grinkevich L.N., Lisachev P.D., Merkulova T.I. Formation of AP-1 transcription factors during learning in Helix // Neurosci. Behav. Physiol. 2003. V. 33. P. 39-47. 9. Grinkevich L.N., Lisachev P.D., Kharchenko O.A., Vasil'ev G.V. Expression of MAP/ERK kinase cascade corresponds to the ability to develop food aversion in terrestrial snail at different stages of ontogenesis // Brain Res. 2008. V. 1187. P. 12-19. 10. Guan Z., Giustetto M., Lomvardas S. et al. Integration of long-term-memory-related synaptic plasticity involves bidirectional regulation of gene expression and chromatin structure // Cell. 2002. V. 111. № 4. P. 483-493. 11. Kandel E.R. The molecular biology of memory storage: a dialogue between genes and synapses // Science. 2001. V 294. P. 1030-1038. 12. Kaplan D.R., Miller F.D. Neurotrophins signal transduction in the nervous system // Curr. Opin. Neurobiol. 2000. V 10. P. 381-391. 13. Korzus E., Rosenfeld M.G., Mayford M. CBP histone acetyltransferase activity is a critical component of memory consolidation // Neuron. 2004. V. 42. № 6. P. 961-972. 14. Kyosseva S.V. Mitogen-activated protein kinase signaling // Intern. Rev. Neurobiol. 2004. V. 59. P. 201-220. 15. Levenson J.M., O'Riordan K.J., Brown K.D. et al. Regulation of histone acetylation during memory formation in the hippocampus // J. Biol. Chem. 2004. V. 279. P. 40545-40559. 16. Levenson J.M., Sweatt J.D. Epigenetic mechanisms: a common theme in vertebrate and invertebrate memory formation // Cell. Mol. Life Sci. 2006. V 63. P. 1009-1016. 17. Nolen T.G., Сarew T.J. The cellular analog of sensitization in Aplysia emerges at the same time in development as behavioral sensitization // J. Neurosi. 1988. V 8. P. 212-222. 18. Spange S., Wagner T., Heinzel T., Kramer O.H. Acetylation of non-histone proteins modulates cellular signaling at multiple levels // Intern. J. Biochem. Cell Biol. 2009. V 41. P. 185-198. 19. Stark L.L., Carew T.J. Developmental dissociation of serotonin-induced spike broadening and synaptic facilitation in Aplysia sensory neurons // J. Neurosci. 1999. V. 19. P. 334-346. 20. Swank M.W., Sweatt J.D. Increased histone acetyl-transferase and lysine acetyltransferase activity and biphasic activation of the ERK/RSK cascade in insular cortex during novel taste learning // J. Neurosci. 2001. V. 21. № 10. P. 3383-3391. 21. Sweatt J.D. Experience-dependent epigenetic modifications in the central nervous system // Biol. Psychiatry. 2009. V. 65. P. 191-197. 22. Wood M.A., Hawk J.D., Abel T. Combinatorial chromatin modifications and memory storage: A code for memory // Lern. Mem. 2006. V. 13 P. 241-244. |
