SWS/NTE-залежна нейропатія – модельна система вивчення нейродегенерації
Анотація
На сьогодні описана велика кількість нейродегенеративних мутантів D. melanogaster, які характеризуються розвитком дегенеративних змін у мозку. Одним із таких є мутант за геном swiss cheese (sws). Мутації в цьому гені зумовлюють апоптоз нейронів та гіперогортання їхньої соми гліальними клітинами, вкорочення тривалості життя та зниження рухливості. Ген sws є ортологом гена нейротоксичної естерази (NTE / PNРLA6) ссавців. NTE є нейрональним, трансмембранним білком, який має серинестеразну активність, а також може бути мішенню дії нейротоксичних фосфоорганічних сполук. Мутації у гені PNРLA6 зумовлюють низку спадкових нейродегенеративних розладів, невиліковних на цей час. Пошук терапевтичних засобів потребує використання модельних об’єктів, через те що дослідження на людині мають як методичні, так і етичні обмеження. Протягом двох останніх десятиліть D. melanogaster зарекомендувала себе хорошою моделлю для вивчення нейродегенеративних захворювань. У цьому огляді ми розглядаємо основні характеристики гена sws D. melanogaster, наслідки мутацій у ньому, та наводимо докази високої консервативності продукту гена.
Ключові слова: ген swiss cheese, нейротоксична естераза, нейродегенерація, мозок, тривалість життя.
Посилання
Reiter L., Potocki L., Chien S., Gribskov M., Bier E. A systematic analysis of human disease-associated gene sequences in Drosophila melanogaster. Genome Res. 2001. Vol. 11. P. 1114–1125. doi: 10.1101/gr.169101
Pandey U., Nichols C. Human disease models in Drosophila melanogaster and the role of the fly in therapeutic drug discovery. Pharmacological Reviews. 2011. Vol. 63(2). P. 411–436. doi: 10.1124/pr.110.003293
Partridge L. Some highlights of research on aging with invertebrates. Aging Cell. 2009. Vol. 8. P. 509–513. doi: 10.1111/j.1474-9726.2009.00498.x
Mohylyak I., Chernyk Ya. Functioning of glia and neurodegeneration in Drosophila melanogaster. Cytology and Genetics. 2017. Vol. 51. P. 202–213. doi: 10.3103/S0095452717030094
Kretzschmar D., Hasan G., Sharma S., Heisenberg M., Benzer S. The swiss cheese mutant cause glial hyperwrapping and brain degeneration in Drosophila. J. Neurosci. 1997. Vol. 17. P. 7425–7432. doi: 10.1523/JNEUROSCI.17-19-07425.1997
Ryabova E., Matiytsiv N., Trush O., Mohylyak I., Kislik G., Melentev P., Sarantseva S. Swiss Cheese, Drosophila ortholog of hereditary spastic paraplegia gene NTE, maintains neuromuscular junction development and microtubule network; in Perveen F.K. (eds): Drosophila melanogaster – Model for Recent Advances in Genetics and Therapeutics, InTech, 2018. doi: 10.5772/intechopen.73077.
Matiytsiv N.P., Mohylyak I.I., Truhs O.I., Chernik Y.I. Motor activity of Drosophila melanogaster neurodegenerative mutants. Visnyk of the Odessa University. Series Biology. 2013. Vol. 18. P. 70–76. [in Ukranian] doi: 10.18524/2077-1746.2013.2(31).44771
Dutta S., Rieche F., Eckl N., Duch C., Kretzschmar D. Glial expression of Swiss cheese (SWS), the Drosophila orthologue of neuropathy target esterase (NTE), is required for neuronal ensheathment and function. Dis. Model Mech. 2016. Vol. 9. P. 283–294. doi: 10.1242/dmm.022236.
Mühlig-Versen M., da Cruz A.B., Tschäpe J. et al. Loss of Swiss cheese/neuropathy target esterase activity causes disruption of phosphatidylcholine homeostasis and neuronal and glial death in adult Drosophila. J. Neurosci. 2005. Vol. 25. P. 2865–2873. doi: 10.1523/JNEUROSCI.5097-04.2005
da Cruz B., Wentzell J., Kretzschmar D. Swiss Cheese, a protein involved in progressive neurodegeneration, acts as a noncanonical regulatory subunit for PKA-C3. J. Neuroscience. 2008. Vol. 28. P. 10885–10892. doi: 10.1523/JNEUROSCI.3015-08.2008
Read D., Li Y., Chao M., Cavanagh J., Glynn P. Neuropathy Target Esterase Is Required for Adult Vertebrate Axon Maintenance. J. Neuroscience. 2009. Vol. 29, № 37. P. 11594–11600. doi.org/10.1523/jneurosci.3007-09.2009.
Sunderhaus E.R., Law A.D., Kretzschmar D. ER responses play a key role in Swiss-Cheese/Neuropathy Target Esterase-associated neurodegeneration. Neurobiol Dis. 2019. Vol. 130. P. 104520. doi: 10.1016/j.nbd.2019.104520.
Lush M.J., Li Y., Read D.J., Willis A.C., Glynn P. Neuropathy target esterase and a homologous Drosophila neurodegeneration-associated mutant protein contain a novel domain conserved from bacteria to man. J. Biochem. 1998. Vol. 332. P. 1–4. doi: 10.1042/bj3320001
Glynn P. Neuropathy target esterase and phospholipid deacylation. Biochim Biophys Acta. 2005. Vol. 1736. P. 87–93. doi: 10.1016/j.bbalip.2005.08.002
Synofzik M., Gonzalez M. A., Lourenco C. M., Coutelier M. et al. PNPLA6 mutations cause Boucher-Neuhauser and Gordon Holmes syndromes as part of a broad neurodegenerative spectrum. J. of Neurology Brain. 2014. Vol. 137. P. 69–77. doi: 10.1093/brain/awt326.
Rainier S., Bui M., Mark E., Thomas D., Tokarz D. et al. Neuropathy target esterase gene mutations cause motor neurondisease. Am J Hum Genet. 2008. Vol. 82. P. 780–785. doi: 10.1016/j.ajhg.2007.12.018.
