О возможной роли рецепторов дофамина DOP-1 и DOP-3 в регуляции теплоустойчивости поведения Caenorhabditis elegans Maupas

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В экспериментах с нематодами линии дикого типа N2 и мутантных линий LX636 (dop-1(vs101)) и LX703 (dop-3(vs106)) с нуль-мутациями генов рецепторов дофамина DOP-1 и DOP-3 исследовалось влияние дофамина на устойчивость плавания, индуцированного механическим стимулом, к действию температуры 36°C. Показано, что в концентрациях 0,5–1,0 мМ дофамин повышает теплоустойчивость поведения C. elegans линии дикого типа N2, а в концентрациях 7,5–15,0 мМ, напротив, вызывает ее снижение. Нуль-мутация гена рецептора дофамина dop-3 предотвращает снижение теплоустойчивости C. elegans дофамином, а нуль-мутация гена рецептора дофамин dop-1, напротив, вызывает достоверное повышение чувствительности теплоустойчивости поведения к дофамину. В связи с известными представлениями о том, что причиной теплового нарушения поведения C. elegans является дефицит ацетилхолина, вызванный ингибированием его секреции гипертермией, влияние дофамина на теплоустойчивость поведения может быть объяснено действием дофамина на секрецию ацетилхолина моторными нейронами. Известно, что в моторных нейронах C. elegans происходит коэкспрессия генов рецепторов DOP-1 и DOP-3, а активация этих рецепторов, в свою очередь, вызывает противоположно направленные изменения секреции дофамина.

Об авторах

Татьяна Борисовна Калинникова

Институт проблем экологии и недропользования Академии наук Республики Татарстан

Email: tbkalinnikova@gmail.com

кандидат биологических наук, заведующий лабораторией экспериментальной экологии

Россия, Казань

Руфина Рифкатовна Колсанова

Институт проблем экологии и недропользования Академии наук Республики Татарстан

Email: rufina@kolsanova.com

кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории экспериментальной экологии

Россия, Казань

Евгения Борисовна Белова

Институт проблем экологии и недропользования Академии наук Республики Татарстан

Email: dzhesi@yandex.ru

младший научный сотрудник лаборатории экспериментальной экологии

Россия, Казань

Диляра Махмутриевна Хакимова

Казанский (Приволжский) федеральный университет

Email: diazkzn@mail.ru

кандидат медицинских наук, старший преподаватель кафедры морфологии и общей патологии

Россия, Казань

Марат Хамитович Гайнутдинов

Институт проблем экологии и недропользования Академии наук Республики Татарстан

Email: mgainutdinov@gmail.com

доктор биологических наук, профессор, старший научный сотрудник лаборатории экспериментальной экологии

Россия, Казань

Рифгат Роальдович Шагидуллин

Институт проблем экологии и недропользования Академии наук Республики Татарстан

Автор, ответственный за переписку.
Email: shagidullin_@mail.ru

доктор химических наук, член-корреспондент Академии наук Республики Татарстан, директор

Россия, Казань

Список литературы

  1. Knable M.B., Weinberger D.R. Dopamine, the prefrontal cortex and schizophrenia // J. Psycopharmacol. 1997. Vol. 11. P. 123-131.
  2. Koob G.F., Sanna P.P., Bloom F.E. Neuroscience of addiction // Neuron. 1998. Vol. 21. P. 467-476.
  3. Lang F.E., Lozano A.M. Parkinson's disease. First of two parts // New Engl. J. Med. 1998. Vol. 339. P. 1044-1053.
  4. Robertson R.M. Modulation of neural circuit operation by prior environmental stress // Integr. Comp. Biol. 2004. Vol. 44. P. 21-27.
  5. Robertson R.M. Thermal stress and neural function: adaptive mechanisms in insect model systems // Journal of Thermal Biology. 2004. Vol. 29. P. 351-358.
  6. Bouchama A., Knochel J.P. Heat stroke // New Engl. J. Med. 2002. Vol. 346. P. 1978-1988.
  7. Kalinnikova T.B., Kolsanova R.R., Gainutdinov M.Kh. Caenorhabditis elegans as a convenient model organism for understanding heat stress effects upon intact nervous system // Heat Stress: Causes, Treatment and Prevention / Eds. S. Josipovich and E. Ludwig. NY: Nova Science Publishers, 2012. P. 113-140.
  8. Kalinnikova T.B., Shagidullin R.R., Kolsanova R.R., Osipova E.B., Zakharov S.V., Gainutdinov M.Kh. Acetylcholine deficiency in Caenorhabditis elegans induced by hyperthermia can be compensated by ACh-esterase inhibition or activation of GAR-3 mAChRs // Environ. Nat. Resour. Res. 2013. Vol. 3. P. 98-113.
  9. Kalinnikova T.B., Kolsanova R.R., Belova E.B., Shagidullin R.R., Gainutdinov M.Kh. Opposite responses of the cholinergic nervous system to moderate heat stress and hyperthermia in two soil nematodes // J. Therm. Biol. 2016. Vol. 62. P. 37-49.
  10. Vidal-Gadea A., Topper S., Young L., Crisp A., Kressin L., Elbel E., Maples T., Brauner M., Erbguth K., Axelrod A., Gottschalk A., Siegel D., Pierce-Shimomura T. Caenorhabditis elegans selects distinct crawling and swimming gaits via dopamine and serotonin // PNAS. 2011. Vol. 108. P. 17504-17509.
  11. Nurrish S., Ségalat L., Kaplan J.M. Serotonin inhibition of synaptic transmission: Gα0 decreases the abundance of UNC-13 at release site // Neuron. 1999. Vol. 24. P. 231-242.
  12. Chase D.L., Pepper J.S., Koelle M.R. Mechanism of extrasynaptic dopamine signaling in Caenorhabditis elegans // Nature Neurosci. 2004. Vol. 7. P. 1096-1103.
  13. Brenner S. The genetics of Caenorhabditis elegans // Genetics. 1974. Vol. 77. P. 71-94.
  14. Anderson G.L., Cole R.D., Williams P.L. Assessing behavioral toxicity with Caenorhabditis elegans // Environ. Toxicol. Chem. 2004. Vol. 23. P. 1235-1240.
  15. Dittmann J.S., Kaplan J.M. Behavioral impact of neurotransmitter-activated GPCRs: muscarinic and GABAb receptors regulate C. elegans locomotion // J. Neurosci. 2008. Vol. 28. P. 7104-7112.
  16. Glosh R., Mohammadi A., Kruglyak L., Ryu W.S. Multiparameter behavioral profiling reveals distinct thermal response regimes in Caenorhabditis elegans // BMC Biol. 2012. Vol. 10. P. 1-17.
  17. Sawin E.R., Ranganathan R., Horvitz H.R. C. elegans locomotory rate is modulated by the environment through a dopaminergic pathway and by experience through a serotonergic pathway // Neuron. 2000. Vol. 26. P. 619-631.
  18. Schafer W.R., Kenyon S. A calcium-channel homologue required for adaptation to dopamine and serotonin in Caenorhabditis elegans // Nature. 1995. Vol. 375. P. 73-78.
  19. Nass R., Blakely R.D. The Caenorhabditis elegans dopaminergic system: opportunities for insight into dopamine transport and neurodegeneration // Ann. Rev. Pharmacol. Toxicol. 2003. Vol. 43. P. 521-544.
  20. Sanyal S., Wintle R.F., Kindt K.S., Nuttley W.M., Arvan R., Fitzmaurice P., Bigras E., Merz D.C., Hébert T.E., van der Kooy D., Schafer W.R., Culotti J.G., van Tol H.H.M. Dopamine modulates the plasticity of mechanosensory responses in Caenorhabditis elegans // EMBO J. 2004. Vol. 23. P. 473-482.
  21. Ezak M.J., Ferkey D.M. The C. elegans D2-like dopamine receptor DOP-3 decreases behavioral sensitivity to the olfactory stimulus 1-octanol // PLoS One. 2010. Vol. 5. doi: 10.1371/journal.pone.0009487.
  22. Hoffmann A.A., Sørensen J.G., Loeschke V. Adaptation of Drosophila to temperature extremes: bringing together quantitative and molecular approaches // J. Therm. Biol. 2003. Vol. 28. P. 175-216.
  23. Kalinnikova T.B., Kolsanova R.R., Shagidullin R.R., Osipova E.B., Gaynutdinov M.Kh. On the role of gene of SER-4 serotonin receptor in thermotolerance of Caenorhabditis elegans behavior // Russian J. Genetics. 2013. Vol. 49. P. 363-366.
  24. Suo S., Ishiura S. Dopamine modulates acetylcholine release via octopamine and CREB signaling in Caenorhabditis elegans // PLoS ONE. 2013. Vol. 8. doi: 10.1371/journal.pone.0072578.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Калинникова Т.Б., Колсанова Р.Р., Белова Е.Б., Хакимова Д.М., Гайнутдинов М.Х., Шагидуллин Р.Р., 2018

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).