Физиолого-генетический анализ механизмов патогенеза нейродегенеративных заболеваний с привлечением моделей на дрозофиле

• Автор: Никитина, Екатерина Александровна
• Шифр специальности: 03.03.01, 03.02.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 460 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Нейродегенеративные заболевания: общая характеристика и

подходы к изучению механизмов . . . . . . .

1.1.1. Классификация нейродегенеративных заболеваний . . .

1.1.2. Общая характеристика нейродегенеративных заболеваний . .

1.1.3. Подходы к изучению механизмов нейродегенерации . . .

1.1.4. Дрозофила как модельная система для

исследования нейродегенеративных расстройств
1.1.5. Нейродегенерация и стресс
1.1.6. Связь настоящего исследования с обсуждаемой проблемой
1.2. Нейродегенеративные заболевания - болезни укладки
1.2.1. Система белков теплового шока как важнейший элемент клеточного ответа на стресс
1.2.2. Основные семейства белков теплового шока и их функции . .
1.2.3. Структура и регуляция генов БТШ .
1.2.4. Дифференциальная экспрессия генов БТШ в зависимости
от типа ткани и стадии онтогенеза
1.2.5. БТШ и нейродегенерация . . . . . . .
1.2.6. Связь настоящего исследования с обсуждаемой проблемой
1.3. Нейродегенеративные заболевания - результат эксайтотоксичности
1.3.1. Нейрокинуренины и их роль в нейродегенерации
1.3.2. Роль кинуренинов в функционировании ЦНС у насекомых. .
1.3.3. Молекулярные механизмы действия кинурениновых продуктов .
1.3.4. Связь настоящего исследования с обсуждаемой проблемой
1.4. Нейродегенеративные заболевания - болезни
актинового цитоскелета (кофилинопатии)

] .4.1. Актин-кофилиновые комплексы при нейродегенерации . .
1.4.2. LIMK1: молекулярная организация и внутриклеточный транспорт
1.4.3. Функциональная роль LIMK1
1.4.4. Регуляция LIMK1 . . . . . . . .
1.4.5. Особенности гена limkl D. melanogaster . . . . .
1.4.6. Синдром Уильямса
1.4.7. Связь настоящего исследования с обсуждаемой проблемой
1.5. Нейродегенеративные заболевания - результат
дисрегуляции некодирующих РНК. . . . . . .
1.5.1. Эпигенетические аспекты синдрома Уильямса . . . .
1.5.2. Некодирующие РНК как фактор регуляции
пластичности нервной системы . . . . . . .
1.5.3. LIMK1, кофилин и микроРНК
при нейродегенеративных заболеваниях . . . . . .
1.5.4. Связь настоящего исследования с обсуждаемой проблемой. .
1.6. Нейротрофические факторы как подход
к лечению нейродегенеративных заболеваний . . . . .
1.6.1. Классификация нейротрофических факторов
1.6.2. Функциональная роль нейротрофических факторов . . .
1.6.3. Нейротрофический фактор мозга (BDNF) и его роль в клетке .
1.6.4. Глиальный нейротрофический фактор (GDNF) и его роль в клетке
1.6.5. Применение нейротрофических факторов
в лечении нейродегенеративных заболеваний . . . . .
1.6.6. Связь настоящего исследования с обсуждаемой проблемой. .
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. . .
2.1. Материал исследования . . . . . . . .
2.2. Методы исследования . . . . . . . .
2.2.1. Предъявление теплового шока . . . . . .
2.2.2. Анализ когнитивного поведения . . . . . .
2.2.3. Изучение двигательной активности. . . . . .

2.2.4. Иммуногистохимические методы
2.2.5. Анализ распределения амилоидоподобных отложений
с помощью Конго Ред окрашивания . . . . . .
2.2.6. Молекулярно-генетические методы . . . . .
2.2.7. Биоинформационный анализ . . . . . . .
2.3. Статистическая обработка результатов . . . . .
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1. Анализ когнитивного поведения . . . . . .
3.1.1. Оценка способности к обучению и формированию памяти самцов
3.1.1.1. Оценка способности к обучению и формированию
среднесрочной памяти . . . . . . . . .
3.1.1.2. Поэлементный анализ поведения ухаживания . . .
3.1.1.3. Оценка способности к обучению и формированию
долгосрочной памяти
3.1.1.4. Характеристика поведения ухаживания. . . . .
3.1.2. Анализ параметров звукопродукции при ухаживании . .
3.2. Анализ двигательной активности . . . . . .
3.3. Анализ распределения компонентов сигнальных каскадов в различных органах дрозофилы
3.3.1. Анализ распределения Е1МК
3.3.2. Анализ распределения р-кофилина .
3.3.3. Анализ распределения рСЯЕВ
3.3.4. Анализ распределения белковых агрегатов
3.3.5. Анализ распределения белков теплового шока .
3.4. Анализ экспрессии генов, вовлеченных в функционирование
сигнальных каскадов у Drosophila melanogaster . . . .
3.4.1. Анализ экспрессии генов на уровне транскрипции . . .
3.4.2. Анализ экспрессии генов на уровне трансляции . . .
3.4.3. Анализ нуклеотидных последовательностей . . . .
3.5. Анализ экспрессии микроРНК . . . . .

5) Нервные клетки, иннервируемые терминалями КК в лопастях ГТ, проецируются в высшие центры медиального и латерального протоцеребрума (МПЦ, ЛПЦ). Последний также получает прямую иннервацию от АД.
КА взрослых дрозофил включают 3 основных типа нейронов: 1) внешние холинергические проекции ПН, каждый из которых формирует множественные синапсы на различных КК, 2) ГАМК-ергические нейроны, формирующие связи как с КК, так и с ПН, 3) собственно КК (Yasuyama et al., 2002). КА сформированы гломерулами, в центре каждой из которых локализован холинергический бутон, окруженный крошечными дендритами КК и некоторым числом ГАМК-ергических терминалей. Отдельная КК, вероятно, выполняет роль детектора совпадения сигналов от нескольких ПН (Perez-Orive et al., 2004; Périsse et al., 2013).
Постсинаптические нейроны в составе нейропиля а-лопастей ГТ посылают аксоны в верхние МПЦ и ЛПЦ, нейроны р-лопастей — в нижний МПЦ, нейроны у-лопастей — в верхний и нижний МПЦ (Ito et al., 1998). Эти отделы протоцеребрума, а также вентральные тела оказывают обратное воздействие на лопасти ГТ, преимущественно на р и у. Нейроны а-лопастей также формируют немногочисленные двусторонние связи с БР.
У ГТ отсутствуют прямые связи с отделами, регулирующими моторные функции, таким как posterior slope, структура в составе заднего подглоточного ганглия (ПГ) (Ito et al., 1998). Влияние ГТ на моторную активность может быть опосредовано отделами протоцеребрума, с которыми соседствующие лопасти ГТ формируют двусторонние связи. ГТ, предположительно, не являются высшим интегрирующим отделом ЦНС и выполняют функцию препроцессора ольфакторной и вкусовой информации, которая затем интегрируется в протоцеребруме и БР с сигналами от множества сенсорных систем, таких как зрительная и механочувствительная. Мультимодальная информация, поступающая в ГТ из протоцеребрума, может модулировать их функциональную активность в ответ на различные стимулы окружающей среды.
Нейрофизиологические механизмы, лежащие в основе рецепции и первичного анализа ольфакторных стимулов, у дрозофилы и млекопитающих сходны (Wilson