Идентификация новых генетических мутаций, контролирующих пороки развития коры головного мозга, вызванных посредством ENU-индуцированного мутагенеза у мышей

Е.В. Борисова, Е.А. Епифанова, С.А. Тутукова, И.И. Белоусова, Н.М. Жидкова, А.М. Русанова, В.А. Салина, Е.А. Туровский, М.В. Туровская, V.S. Tarabykin, А.А. Бабаев

Ключевые слова: мутагенез у мышей; генетика развития мозга; фенотипический скрининг; микроцефалия; аудиогенная эпилепсия.

2018, том 10, номер 3, стр. 70.

DOI: https://doi.org/10.17691/stm2018.10.3.8

Полный текст статьи

html pdf

3548

1987

Аннотация
Список литературы
Как цитировать в References

Цель исследования — выявление новых мутаций генов, вызывающих пороки развития коры головного мозга у мышей.

Материалы и методы. Для идентификации генов, вызывающих пороки развития коры головного мозга, был проведен химический мутагенез с использованием N-этил-N-нитрозомочевины в качестве мутагена. 141 самец мышей линии С3Н был инъецирован мутагеном в возрасте 8 нед для индуцирования мутаций в сперматогониальных стволовых клетках. После периода стерильности животные были использованы в схеме скрещивания в течение трех поколений с применением обратного скрещивания, и в эту стратегию были включены Satb2-LacZ-репортерные мыши для мечения нейронов, формирующих мозолистое тело.

Результаты. Описан фенотип животного, демонстрирующий первичную микроцефалию, и 6 мутантных линий, которые демонстрируют аудиогенную эпилепсию. Фенотипы данных мутантов будут в дальнейшем представлены и прокомментированы.

Ha S., Stottmann R.W., Furley A.J., Beier D.R. A forward genetic screen in mice identifies mutants with abnormal cortical patterning. Cereb Cortex 2015; 25(1): 167–179, https://doi.org/10.1093/cercor/bht209.
Herron B.J., Lu W., Rao C., Liu S., Peters H., Bronson R.T., Justice M.J., McDonald J.D., Beier D.R. Efficient generation and mapping of recessive developmental mutations using ENU mutagenesis. Nat Genet 2002; 30(2): 185–189, https://doi.org/10.1038/ng812.
Li H., Haurigot V., Doyon Y., Li T., Wong S.Y., Bhagwat A.S., Malani N., Anguela X.M., Sharma R., Ivanciu L., Murphy S.L., Finn J.D., Khazi F.R., Zhou S., Paschon D.E., Rebar E.J., Bushman F.D., Gregory P.D., Holmes M.C., High K.A. In vivo genome editing restores haemostasis in a mouse model of haemophilia. Nature 2011; 475(7355): 217–221, https://doi.org/10.1038/nature10177.
Wang H., Yang H., Shivalila C.S., Dawlaty M.M., Cheng A.W., Zhang F., Jaenisch R. One-step generation of mice carrying mutations in multiple genes by CRISPR/Cas-mediated genome engineering. Cell 2013; 153(4): 910–918, https://doi.org/10.1016/j.cell.2013.04.025.
Yang H., Wang H., Shivalila C.S., Cheng A.W., Shi L., Jaenisch R. One-step generation of mice carrying reporter and conditional alleles by CRISPR/Cas-mediated genome engineering. Cell 2013; 154(6): 1370–1379, https://doi.org/10.1016/j.cell.2013.08.022.
Russell W.L., Hunsicker P.R., Raymer G.D., Steele M.H., Stelzner K.F., Thompson H.M. Dose–response curve for ethylnitrosourea-induced specific-locus mutations in mouse spermatogonia. Proc Natl Acad Sci USA 1982; 79(11): 3589–3591, https://doi.org/10.1073/pnas.79.11.3589.
Nolan P.M. Generation of mouse mutants as a tool for functional genomics. Pharmacogenomics 2000; 1(3): 243–255, https://doi.org/10.1517/14622416.1.3.243.
Shedlovsky A., Guenet J.-L., Jonson L.L., Dove W.F. Induction of recessive lethal mutations in the T/t-H-2 region of the mouse genome by a point mutagen. Genet Res 1986; 47(2): 135–142, https://doi.org/10.1017/s0016672300022977.
Zarbalis K., May S.R., Shen Y., Ekker M., Rubenstein J.L., Peterson A.S. A focused and efficient genetic screening strategy in the mouse: identification of mutations that disrupt cortical development. PLoS Biol 2004; 2(8): E219, https://doi.org/10.1371/journal.pbio.0020219.
Hrabé de Angelis M.H., Flaswinkel H., Fuchs H., Rathkolb B., Soewarto D., Marschall S., Heffner S., Pargent W., Wuensch K., Jung M., Reis A., Richter T., Alessandrini F., Jakob T., Fuchs E., Kolb H., Kremmer E., Schaeble K., Rollinski B., Roscher A., Peters C., Meitinger T., Strom T., Steckler T., Holsboer F., Klopstock T., Gekeler F., Schindewolf C., Jung T., Avraham K., Behrendt H., Ring J., Zimmer A., Schughart K., Pfeffer K., Wolf E., Balling R. Genome-wide, large-scale production of mutant mice by ENU mutagenesis. Nat Genet 2000; 25(4): 444–447, https://doi.org/10.1038/78146.
Huangfu D., Anderson K.V. Cilia and Hedgehog responsiveness in the mouse. Proc Natl Acad Sci USA 2005; 102(32): 11325–11330, https://doi.org/10.1073/pnas.0505328102.
Matera I., Watkins-Chow D.E., Loftus S.K., Hou L., Incao A., Silver D.L., Rivas C., Elliott E.C., Baxter L.L., Pavan W.J. A sentized mutagenesis screen identifies Gli3 as a modifier of Sox10 neurocristopathy. Hum Mol Genet 2008; 17(14): 2118–2131, https://doi.org/10.1093/hmg/ddn110.
Stottman R., Beier D.R. ENU mutagenesis in the mouse. Curr Protoc Hum Genet 2014; 82: 15.4.1–15.4.10, https://doi.org/10.1002/0471142905.hg1504s82.
Piret S.E., Thakker R.V. Mouse models for inherited endocrine and metabolic disorders. J Endocrinol 2011; 211(3): 211–230, https://doi.org/10.1530/joe-11-0193.
Salinger A.P., Justice M.J. Mouse mutagenesis using N-Ethyl-N-Nitrosourea (ENU). CSH Protoc 2008; 2008(5): pdb.prot4985, https://doi.org/10.1101/pdb.prot4985.
Dobreva G., Dambacher J., Grosschedl R. SUMO modification of a novel MAR-binding protein, SATB2, modulates immunoglobulin mu gene expression. Genes Dev 2003; 17(24): 3048–3061, https://doi.org/10.1101/gad.1153003.
Крушинский Л.В. Некоторые этапы интеграции в формировании поведения животных. Успехи современной биологии 1948; 26: 2(5): 737–754.
Семиохина А.Ф., Федотова И.Б., Полетаева И.И. Крысы линии Крушинского–Молодкиной: исследования аудиогенной эпилепсии, сосудистой патологии и поведения. Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова 2006; 56(3): 298–316.
Faingold C.L. Neuronal networks in the genetically epilepsy-prone rat. Adv Neurol 1999; 79: 311–321.
Jobe P.C., Browning R.A. Mammalian models of genetic epilepsy characterized by sensory-evoked seizures and generalized seizure susceptibility. In: Pitkänen A., Schwartzkroin P.A., Moshé S.L. (editors). Models of seizures and epilepsy. Elsevier; 2006; p. 261–271, https://doi.org/10.1016/b978-012088554-1/50022-0.
Ross K.C., Coleman J.R. Development and genetic audiogenic seizure models: behavior and biological substrates. Neurosci Biobehav Rev 2000; 24(6): 639–653, https://doi.org/10.1016/s0149-7634(00)00029-4.
Löscher W. Animal models of seizures and epilepsy: past, present, and future role for the discovery of antiseizure drugs. Neurochem Res 2017; 42(7): 1873–1888, https://doi.org/10.1007/s11064-017-2222-z.
Крушинский Л.В. Формирование поведения животных в норме и патологии. М: Изд-во МГУ; 1960; 265 с.
Vinogradova L.V. Audiogenic kindling in Wistar and WAG/Rij rats: kindling-prone and kindling-resistant subpopulations. Epilepsia 2008; 49(10): 1665–1674, https://doi.org/10.1111/j.1528-1167.2008.01617.x.
Beier D.R., Herron B.J. Genetic mapping and ENU mutagenesis. Genetica 2004; 122(1): 65–69, https://doi.org/10.1007/s10709-004-1437-5.
Moran L.B., Duke D.C., Deprez M., Dexter D.T., Pearce R.K., Graeber M.B. Whole genome expression profiling of the medial and lateral substantia nigra in Parkinson’s disease. Neurogenetics 2006; 7(1): 1–11, https://doi.org/10.1007/s10048-005-0020-2.

Borisova Е.V., Epifanova E.A., Tutukova S.A., Belousova I.I., Zhidkova N.M., Rusanova A.M., Salina V.A., Turovsky E.A., Turovskaya M.V., Tarabykin V.S., Babaev A.A. Identification of Novel Mutations Controlling Cerebral Cortex Malformations Caused by ENU-Induced Mutagenesis in the Mouse. Sovremennye tehnologii v medicine 2018; 10(3): 70, https://doi.org/10.17691/stm2018.10.3.8