Проекты

Изучение роли CPEB белков с прионными свойствами в формировании нейронов грибовидных тел центрального мозга Drosophila melanogaster. Вклад в долговременную память

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Курчатовский проект – от знаний к практике, от практики к результату» в секции «Поиск»

Направление работы: Нейробиология
Авторы работы: ГБОУ Школа № 429
Предметы: Биология
Классы: 11 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Курчатовский проект – от знаний к практике, от практики к результату» 2021 года

Актуальность

В настоящий момент идет бурное изучение молекулярных основ памяти. У дрозофилы был обнаружен обладающий прионными свойствами белок, который экспрессируется в нейробластах и в зрелых нейронах грибовидных тел. Грибовидные тела головного мозга дрозофилы – отдел, отвечающий за формирование долговременной памяти. Прионные белки могут выполнять полезные функции в работе нервной системы и быть патогенными для нее.

Цели

  1. Выяснить, какова роль белка Orb2 в развитии грибовидных тел дрозофилы.
  2. Отделить уже известный вклад в формирование долговременной памяти белка Orb2 на взрослой стадии развития от гипотетически возможного на личиночной стадии развития.

Задачи

  1. Освоить основные приемы работы с дрозофилой (содержание, разведение, постановка скрещиваний, анализ фенотипов).
  2. Провести сбор информации и анализ литературы по исследуемой теме.
  3. Отработать методику выделения головного мозга личинок и взрослого насекомого для последующей окраски антителами.
  4. Освоить метод выделения белков из головного мозга мух с последующим их качественным и количественным анализом с помощью вестерн-блот гибридизации.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Линия дикого типа Oregon (OR)
  • Линия мух с полной делецией гена Orb2
  • Линия с делецией 3'- нетранслируемого участка гена orb2 (обозначение Orb2R)
  • Фосфатный буфер
  • Первичные антитела FAS2, 1D4, A12, B12, EYA, PROS, 4G8, E7
  • Вторичные антитела, конъюгированные с пероксидазой хрена (RHP), связанные с красителями ALEXA 488 и 532
  • Краситель DAPI
  • 4%-й раствор параформальдегида
  • Детергент TRITON X-100
  • 4%-й раствор бычьего сывороточного альбумина
  • Микроскоп Zeiss LSM 510 meta
  • Полиакриламидный гель
  • Камера для электрофореза
  • Аппарат для мокрого переноса (Biorad)
  • Набор Fempto Get
  • Трансиллюминатор ChemiDoc

Описание

Нарушения в работе прионного белка orb2 отражаются уже на этапе личиночных нейробластов грибовидных тел. Частично неправильная локализация белков регуляторов ассиметричного клеточного деления наследуется зрелыми нейронами, в результате чего нарушается внутриклеточный транспорт в нервных клетках, а также непосредственно падает уровень белков EYA и prospero в головном мозге взрослых мух. Однако конкретный механизм, за счет которого происходит нарушение в экспрессии bicoid, роль EYA и prospero в зрелых нейронах неясен.

Результаты работы/выводы

  1. Нарушения в экспрессии прионного белка Orb2 начинают проявляться на личиночной стадии развития нейробластов грибовидных тел дрозофилы.
  2. Мутации по orb2 не влияют на распределение белков-регуляторов клеточного цикла – циклина А и циклина B, но приводят к нарушению локализации белков регуляторов ассиметричного клеточного деления EYA и prospero.
  3. Результатом мутации по orb2 во взрослых нейронах является снижение уровня белков EYA и prospero.
  4. Нарушение в локализации у части нейробластов белков EYA и prospero в результате снижения уровня прионного белка Orb2 приводит к снижению уровня транспортного белка bicoid в зрелых нейронах. Это является одной из причин в нарушении формирования долговременной памяти у дрозофил.

Перспективы использования результатов работы

Проведенное исследование позволяет раскрыть механизм работы прионных белков при переходе кратковременной памяти в долговременную. Полученные результаты имеют значение для понимания фундаментальных аспектов нейрогенеза и молекулярных основ формирования памяти, а также их взаимосвязи. Поскольку в плане процессов, протекающих на уровне отдельных молекул в нейронах, нервная система насекомых и человека очень схожа, результаты работы могут быть полезны для изучения функционирования нервной системы человека.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

Институт биологии гена РАН