Стратегія пошуку потенційних генів-партнерів гена Sws Drosophila melanogaster

  • М. Є. Горінь Львівський національний університет ім. І. Франка
  • Н. П. Матійців Львівський національний університет ім. І. Франка
DOI: https://doi.org/10.7124/FEEO.v28.1387

Анотація

Мета. Ген swiss cheese (sws) дрозофіли є ортологом нейротоксичної естерази (NTE або PNPLA6) ссавців. Цей білок задіяний у функціонуванні нервової системи і є  причиною розвитку деяких полінейропатій, механізм яких невідомий. Щоб дослідити, у яких сигнальних шляхах залучений SWS та клітинний механізм формування SWS/NTE-залежної нейропатії, необхідно знайти гени-інтерактори гена sws. Методи. Пошук здійснено у базі даних про дрозофілу – Flybase, у базі даних NCBI (Gene) для пошуку ортологів, а для ймовірних білкових взаємодій застосовано веб-ресурс String. Результати. У Flybase зазначено лише 4 гени-інтерактори, які визначені експериментально. Базуючись на даних зміни експресії 28 генів за умов сайленсингу PNPLA6, проведено теоретичний пошук відповідних ортологів у дрозофіли. Аналіз in silico спрогнозував 10 білків, які, ймовірно, функціонують в одному метаболічному шляху. Висновки. Застосовані методи дали досить широкий список генів, які можуть взаємодіяти з sws на різних рівнях: від зміни експресії до прояву фенотипу. Тому обрано 25 потенційних генів-партнерів для перевірки генетичної взаємодії цих генів in vivo.

Ключові слова: ген swiss cheese, нейротоксична естераза, нейродегенерація, in silico аналіз, взаємодія генів, Drosophila melanogaster.

Посилання

van Tienhoven M., Atkins J., Li Y., Glynn P. Human neuropathy target esterase catalyzes hydrolysis of membrane lipids. J Biol Chem. 2002. Vol. 277 (23). P. 20942–20948. doi: 10.1074/jbc.M200330200.

Glynn P. Neuropathy target esterase and phospholipid deacylation. Biochim Biophys Acta. 2005. Vol. 1736 (2). P. 87–93. doi: 10.1016/j.bbalip.2005.08.002.

Matiytsiv N.P., Mohylyak I.I., Chernik Y.I. Screening for genes that cause neurogenerative phenotype in Drosophila melanogaster mutants by X-chromosome. Visnyk of the Lviv University. Series BIology. 2011. Vol. 57. P. 111–116. [in Ukranian]

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. Biochem J. 1998. Vol. 332 (Pt 1). P. 1–4. doi: 10.1042/bj3320001.

Koh K., Kobayashi F., Miwa M., et al. Novel mutations in the PNPLA6 gene in Boucher-Neuhäuser syndrome. J Hum Genet. 2015. Vol. 60 (4). P. 217–220. doi: 10.1038/jhg.2015.3.

Rainier S., Bui M., Mark E., et al. Neuropathy target esterase gene mutations cause motor neuron disease. Am J Hum Genet. 2008. Vol. 82 (3). P. 780–785. doi: 10.1016/j.ajhg.2007.12.018.

Topaloglu A.K., Lomniczi A., Kretzschmar D. et al. Loss-of-function mutations in PNPLA6 encoding neuropathy target esterase underlie pubertal failure and neurological deficits in Gordon Holmes syndrome. J Clin Endocrinol Metab. 2014. Vol. 99 (10). P. 2067–2075. doi: 10.1210/jc.2014-1836.

Synofzik M., Gonzalez M.A., Lourenco C.M., et al. PNPLA6 mutations cause Boucher-Neuhauser and Gordon Holmes syndromes as part of a broad neurodegenerative spectrum. Brain. 2014. Vol. 137 (Pt 1). P. 69–77. doi: 10.1093/brain/awt326.

Hufnagel R.B., Arno G., Hein N.D., et al. Neuropathy target esterase impairments cause Oliver-McFarlane and Laurence-Moon syndromes. J Med Genet. 2015. Vol. 52 (2). P. 85–94. doi: 10.1136/jmedgenet-2014-102856.

Kmoch S., Majewski J., Ramamurthy V., et al. Mutations in PNPLA6 are linked to photoreceptor degeneration and various forms of childhood blindness. Nat Commun. 2015. Vol. 6. P. 5614. doi: 10.1038/ncomms6614.

FlyBase: a database for drosophila genetics and molecular biology. Retrieved from: https://flybase.org/reports/FBgn0003656.

STRING is a database of known and predicted protein-protein interactions. Retrieved from: http://string-db.org/cgi/input.pl?sessionId=gWkAWZkt86lH&input_page_show_search=on.

Gene//National Center for Biotechnology Information. Retrieved from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene.

Sunderhaus E.R., Law A.D., Kretzschmar D. Disease-associated PNPLA6 mutations maintain partial functions when analyzed in Drosophila. Front Neurosci. 2019. Vol. 13. P. 1207. doi: 10.3389/fnins.2019.01207.

Richardson R.J., Hein N.D., Wijeyesakere S.J., Fink J.K., Makhaeva G.F. Neuropathy target esterase (NTE): overview and future. Chem Biol Interact. 2013. Vol. 203 (1). P. 238–244. doi: 10.1016/j.cbi.2012.10.024.

Ayyub C., Paranjape J. Genetic interactions provide evidence for the role of integrins in specifying normal olfactory behavior in Drosophila melanogaster. J Neurogenet. 2002. Vol. 16 (3). P. 165–174. doi: 10.1080/01677060215308.

Krishnan N., Rakshit K., Chow E.S., Wentzell J.S., Kretzschmar D., Giebultowicz J.M. Loss of circadian clock accelerates aging in neurodegeneration-prone mutants. Neurobiol Dis. 2012. Vol. 45 (3). P. 1129–1135. doi: 10.1016/j.nbd.2011.12.034.

Wentzell J.S., Bolkan B.J., Carmine-Simmen K., Swanson T.L., Musashe D.T., Kretzschmar D. Amyloid precursor proteins are protective in Drosophila models of progressive neurodegeneration. Neurobiol Dis. 2012. Vol. 46 (1). P. 78–87. doi: 10.1016/j.nbd.2011.12.047.

Bettencourt da Cruz A., Wentzell J., Kretzschmar D. Swiss Cheese, a protein involved in progressive neurodegeneration, acts as a noncanonical regulatory subunit for PKA-C3. J Neurosci. 2008. Vol. 28 (43). P. 10885–10892. doi: 10.1523/JNEUROSCI.3015-08.2008.

Pamies D., Bal-Price A., Fabbri M., et al. Silencing of PNPLA6, the neuropathy target esterase (NTE) codifying gene, alters neurodifferentiation of human embryonal carcinoma stem cells (NT2). Neuroscience. 2014. Vol. 281. P. 54–67. doi: 10.1016/j.neuroscience.2014.08.031.