Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора
биологических наук: 03.03.04. – клеточная биология, цитология,
гистология. — Российский государственный медицинский университет
Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию;
Центр нейронаук Университета Лондона. — Саранск, 2010. — 62 с.
Научные консультанты: доктор медицинских наук, академик РАМН,
профессор Волкова О.В., доктор биологических наук, профессор
Кругляков П.П.
Цель настоящей работы – изучить биологическую роль
ядерного транскрипционного фактора NF-κB и молекулярных механизмов,
регулирующих его активность в зрелых нейронах спинальных ганглиев
после травмы периферического нерва.
Научная новизна. Несмотря на обилие в мировой литературе данных, показывающих важную роль ядерного транскрипционного фактора κB (NF-κB) в процессах нейродегенеративных состояний нервной системы, публикации, посвященные практическим вопросам создания и экспериментального применения моделей животных с генетически модифицированной активностью NF-κB специфически в зрелых нейронах, единичны. До настоящего времени это единственная трансгенная модель, в которой целенаправленно ингибируется активность NF-κB в зрелых нервных клетках in vivo. Для создания модели Thy*IκBα-SI была использована мутантная форма ингибитора NF-κB – IκBα-SI, которая не подвержена деградации и поэтому действует как супер-репрессор NF-κB активности, удерживая и изолируя в цитоплазме каждый NF-κB/RelA комплекс, предотвращая связывание с ДНК и активацию транскрипции. Результаты анализа показали, что ген мутантной формы ингибитора NF-κB успешно экспрессируется исключительно в нейронах трансгенных мышей. Предложенная нами модель выгодно отличается тем, что Thy-1.2-промотор, под регуляторным действием которого находится ген суперингибитора NF-κB, активируется строго специфически в зрелых нейронах трансгенных мышей на 8 день постнатального развития и не затрагивает механизмы нейронального развития.
С помощью созданной нами модели впервые показано, что трансгенное репрессирование NF-κB не влияет на основные физиологические свойства чувствительных нейронов in vivo, а также на их количество в спинномозговых ганглиях в норме и не ведет к изменениям выживаемости нейронов после травмы периферического нерва in vivo.
В данной работе предлагается также новый подход к регистрации транскрипционной активности NF-κB in vivo с использованием трансгенной репортерной линии мышей NF-κB/LacZ. Полученные данные впервые показывают, что даже при активации NF-κB-ДНК-связывающей активности в чувствительных нейронах, реальная транскрипционная активность может быть репрессирована действием гистоновых деацетилаз.
Практическое и теоретическое значение работы. Важность данной работы для фундаментальной науки и практической медицины обусловлена необходимостью понимания молекулярных и генетических программ, контролирующих процессы выживаемости нейронов и нейрональной регенерации. Результаты исследования позволяют расширить представления о сложноорганизованной системе регуляции транскрипционного фактора NF-κB в чувствительных нейронах. Выявленный молекулярный механизм, опосредованный гистоновыми деацетилазами объясняет транскрипционную репрессию NF-B в нейронах спинномозговых ганглиев, что позволяет говорить об ограничении функций NF-B in vivo в зрелой ПНС в отличие от таковых в ЦНС.
Результаты наших исследований указывают на необходимость дальнейших изысканий в области раскрытия роли транскрипционных механизмов в нейрональной репарации. Так, необходимо более детально изучить процессы ацетилирования/деацетилирования гистонов в чувствительных нейронах, в частности их участие в регенерации.
Использование созданной линии мышей Thy*IκBα-SI в экспериментальных моделях травмы, стресса и др. дает широкую возможность для изучения биологической роли NF-κB в зрелых нейронах как центральной, так и периферической нервной системы.
Научная новизна. Несмотря на обилие в мировой литературе данных, показывающих важную роль ядерного транскрипционного фактора κB (NF-κB) в процессах нейродегенеративных состояний нервной системы, публикации, посвященные практическим вопросам создания и экспериментального применения моделей животных с генетически модифицированной активностью NF-κB специфически в зрелых нейронах, единичны. До настоящего времени это единственная трансгенная модель, в которой целенаправленно ингибируется активность NF-κB в зрелых нервных клетках in vivo. Для создания модели Thy*IκBα-SI была использована мутантная форма ингибитора NF-κB – IκBα-SI, которая не подвержена деградации и поэтому действует как супер-репрессор NF-κB активности, удерживая и изолируя в цитоплазме каждый NF-κB/RelA комплекс, предотвращая связывание с ДНК и активацию транскрипции. Результаты анализа показали, что ген мутантной формы ингибитора NF-κB успешно экспрессируется исключительно в нейронах трансгенных мышей. Предложенная нами модель выгодно отличается тем, что Thy-1.2-промотор, под регуляторным действием которого находится ген суперингибитора NF-κB, активируется строго специфически в зрелых нейронах трансгенных мышей на 8 день постнатального развития и не затрагивает механизмы нейронального развития.
С помощью созданной нами модели впервые показано, что трансгенное репрессирование NF-κB не влияет на основные физиологические свойства чувствительных нейронов in vivo, а также на их количество в спинномозговых ганглиях в норме и не ведет к изменениям выживаемости нейронов после травмы периферического нерва in vivo.
В данной работе предлагается также новый подход к регистрации транскрипционной активности NF-κB in vivo с использованием трансгенной репортерной линии мышей NF-κB/LacZ. Полученные данные впервые показывают, что даже при активации NF-κB-ДНК-связывающей активности в чувствительных нейронах, реальная транскрипционная активность может быть репрессирована действием гистоновых деацетилаз.
Практическое и теоретическое значение работы. Важность данной работы для фундаментальной науки и практической медицины обусловлена необходимостью понимания молекулярных и генетических программ, контролирующих процессы выживаемости нейронов и нейрональной регенерации. Результаты исследования позволяют расширить представления о сложноорганизованной системе регуляции транскрипционного фактора NF-κB в чувствительных нейронах. Выявленный молекулярный механизм, опосредованный гистоновыми деацетилазами объясняет транскрипционную репрессию NF-B в нейронах спинномозговых ганглиев, что позволяет говорить об ограничении функций NF-B in vivo в зрелой ПНС в отличие от таковых в ЦНС.
Результаты наших исследований указывают на необходимость дальнейших изысканий в области раскрытия роли транскрипционных механизмов в нейрональной репарации. Так, необходимо более детально изучить процессы ацетилирования/деацетилирования гистонов в чувствительных нейронах, в частности их участие в регенерации.
Использование созданной линии мышей Thy*IκBα-SI в экспериментальных моделях травмы, стресса и др. дает широкую возможность для изучения биологической роли NF-κB в зрелых нейронах как центральной, так и периферической нервной системы.