Спонтанная активность в нервно-мышечном синапсе личинки Drosophila melanogaster при экспрессии гена App человека

2015

ВЕСТНИК САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

Сер. 3

Вып. 2

ФИЗИОЛОГИЯ, БИОХИМИЯ, БИОФИЗИКА

УДК 577.2:576.33:612.816

Е. А. Сабурова, А. Н. Васильев, В. В. Кравцова, О. И. Большакова, С. В. Саранцева, И. И. Кривой

СПОНТАННАЯ АКТИВНОСТЬ В НЕРВНО-МЫШЕЧНОМ СИНАПСЕ ЛИЧИНКИ DROSOPHILA MELANOGASTER ПРИ ЭКСПРЕССИИ ГЕНА APP ЧЕЛОВЕКА*

Согласно гипотезе амилоидного каскада основную роль в патогенезе болезни Альцгеймера играет р-амилоидный пептид, являющийся результатом протеолитического процессинга белка-предшественника амилоида (АРР, amyloid precursor protein). Что же касается самого АРР, физиологическая роль этого белка остается малопонятной. Удобной моделью для подобных исследований является Drosophila melanogaster, у которой отсутствуют гены АРР и fi-секретазы; поэтому в трансгенных линиях дрозофилы можно независимо исследовать эффекты АРР и р-амилоида. В наших опытах на нервно-мышечном синапсе личинки Drosophila melanogaster в условиях экспрессии гена АРР человека наблюдалось снижение частоты спонтанной квантовой секреции медиатора без нарушения случайной природы этого процесса. Частота спонтанной секреции не изменялась при снижении уровня АРР и образовании р-амилоида в условиях одновременной экспрессии генов АРР и в-секретазы человека. Наблюдаемые изменения свидетельствуют о нарушении механизма экзоцитоза синаптических везикул и специфичны для АРР. Библиогр. 24 назв. Ил. 3.

Ключевые слова: нервно-мышечный синапс, Drosophila melanogaster, APP, квантовая секреция медиатора.

E. A. Saburova1, A. N. Vasiliev1, V. V. Kravtsova1, O. I. Bolshakova2, S. V. Sarantseva2, Krivoi 1.1.1 SPONTANEOUS ACTIVITY IN NEUROMUSCULAR SYNAPSE

OF DROSOPHILA MELANOGASTER LARVAE WITH HUMAN APP GENE EXPRESSION

1 St. Petersburg State University, 7/9, Universitetskaya nab., St. Petersburg, 199034, Russian Federation; ekaterina.guseva87@mail.ru, avas125@gmail.com, violettakravtsova@gmail.com, iikrivoi@gmail.com

2 B. P. Konstantinov St. Petersburg Nuclear Physics Institute, National Research Centre «Kurchatov Institute», Orlova Roscha, Gatchina, Leningrad district, 188300, Russian Federation; olya9999@yandex.ru, svesar1@yandex.ru

According to amyloid cascade hypothesis the main role in pathogenesis of Alzheimer's disease plays p-amyloid peptide, which is the product of proteolytic processing of amyloid precursor protein (APP).

Е. А. Сабурова (ekaterina.guseva87@mail.ru), А. Н. Васильев (avas125@gmail.com), В. В. Кравцова (violettakravtsova@gmail.com), И. И. Кривой (iikrivoi@gmail.com): Санкт-Петербургский государственный университет, Российская Федерация, 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7/9; О. И. Большакова (olya9999@yandex.ru), С. В. Саранцева (svesar1@yandex.ru): Федеральное государственное бюджетное учреждение «Петербургский институт ядерной физики им. Б. П. Константинова» НИЦ «Курчатовский институт», Российская Федерация, 188300, Ленинградская область, г. Гатчина, Орлова роща.

* Работа поддержана Санкт-Петербургским государственным университетом (гранты № 1.50.162 1.2013 и № 1.38.231.2014), а также РФФИ (грант № 15-04-09041).

In regards to APP, physiological role of this protein itself remain incompletely understood. A convenient model for such experiments is Drosophila melanogaster, which does not contain APP and fi-secretase genes. So in transgenic lines of Drosophila melanogaster it's possible to study effects ofAPP and p-amyloid independently. In our experiments on neuromuscular synapse of Drosophila melanogaster larvae with human APP gene expression a decrease of spontaneous quantal transmitter release frequency without alteration of its random nature was demonstrated. Frequency of spontaneous transmitter release was not affected at decreased level of APP and production of p-amyloid in conditions of co-expression of human APP and fi-secretase genes. These changes give evidences for alteration of synaptic vesicle exocytosis mechanism which is specific for APP.

Keywords: neuromuscular synapse, Drosophila melanogaster, APP, quantal transmitter release.

Введение

Болезнь Альцгеймера — хроническое прогрессирующее дегенеративное заболевание головного мозга, которое сопровождается нарушениями памяти и других когнитивных функций. Согласно гипотезе амилоидного каскада основную роль в патогенезе болезни Альцгеймера играет ^-амилоидный пептид (Ap), являющийся результатом протеолитического процессинга белка-предшественника амилоида (АРР, amyloid precursor protein) [1-5]. При мутациях в гене АРР образуется наиболее нейротоксичная форма Ap, являющаяся основным компонентом амилоидных бляшек, вызывающих, как предполагают, нарушения синаптической функции. Физиологическая роль самого АРР остается малопонятной. По ряду данных АРР участвует в формировании синапсов и в регуляции их активности, играет важную роль в процессах обучения и памяти [4, 6]. По некоторым данным изменения уровня АРР вызывают нарушения синаптической и нейрональной функций [7-10].

Изучение эффектов самого АРР может быть важным для более глубокого понимания механизмов синаптической дисфункции при болезни Альцгеймера. Однако модели с использованием млекопитающих не позволяют полностью дискриминировать эффекты АРР и Ар. Удобной моделью для подобных исследований является Drosophila melanogaster, у которой отсутствуют гены АРР и /в-секретазы, которая совместно с у-секретазой участвует в образовании Ap [10, 11]. Таким образом, в трансгенных линиях дрозофилы можно независимо исследовать эффекты АРР и Ар. В таких экспериментах на дрозофиле с экспрессией гена АРР человека наблюдались нейродегенерация, нарушение процессов обучения и памяти, локомоторного поведения; ряд пресинаптических нарушений, включая механизм везикулярного эк-зоцитоза, а также многочисленные морфофункциональные изменения в нейромы-шечных соединениях [10, 12, 13]. Важно, что нервно-мышечный синапс дрозофилы является глутаматергическим, что приближает эту модель к глутаматергическим синапсам ЦНС млекопитающих [14].

Наблюдаемые при экспрессии гена АРР пресинаптические нарушения свидетельствуют о возможности соответствующих функциональных изменений, в частности, в механизме экзоцитоза синаптических везикул. Для проверки данного предположения в настоящей работе проведен анализ спонтанной квантовой секреции медиатора в нервно-мышечном синапсе личинок трансгенных линий Drosophila melanogaster различающихся уровнем АРР.

Материалы и методы

В опытах использовали трансгенные линии Drosophila melanogaster. Экспрессию трансгенов в моторных нейронах личинки проводили в системе UAS-GAL4. Линия UAS-APP/+; Gal4-D42/+ (далее линия АРР) содержала ген АРР человека. У дрозофилы у-секретаза распознает АРР человека и участвует в его протеолитическом процессинге [15]. Но поскольку у дрозофилы нет ß-секретазы (ВАСЕ), в этой линии образуется только АРР, тогда как Aß отсутствует. Линия UAS-APP/UAS-ВАСЕ; Gal4-D42/+ содержала гены АРР и BACE человека (далее линия АРР+ВАСЕ). В этой линии при действии ß- и у-секретаз происходит образование Aß, а содержание АРР по сравнению с предыдущей линией снижено. Линия Gal4-D42/+ использовалась в качестве контроля, от дикого типа ее отличало наличие конструкции, запускающей транскрипцию в мотонейронах.

Мухи Drosophila melanogaster содержались в пробирках на стандартной питательной среде при комнатной температуре (t = 22°С) и 12-часовом световом дне. Опыты проводили на личинках 3-го возраста в физиологическом растворе HL-3 следующего состава (в мМ): NaCl — 70; KCl — 5; MgCl2 — 20; CaCl2 — 2; NaHCO3 — 10; HEPES — 5; сахароза — 115; трегалоза — 5; рН = 7,2 [16-18]. Препаровку проводили, как описано ранее [17]. В растворе для препаровки, чтобы избежать сокращения мышечных волокон, концентрация ионов кальция была снижена до 0,2мМ, раствор охлаждали до температуры 4°С. Препаровку личинки осуществляли в пластиковой чашке Петри (диаметр 35 мм), личинку фиксировали при помощи энтомологических игл на силиконовом покрытии (Sylgard). Далее чашку Петри с готовым препаратом подключали к системе перфузии проточным раствором со скоростью 0,5 мл/мин, обеспечиваемой перистальтическим насосом BT-100 (Leadfluid Co). Температуру раствора поддерживали на уровне 22°С при помощи системы термостабилизации SC-20 и нагревательного элемента CL-100 (Warner Instruments, USA). Растворы для препаровки и в ходе эксперимента аэрировали карбогеном (95% О2 и 5% СО2). Для приготовления растворов использовали соли производства SIGMA-ALDRICH.

Величину мембранного потенциала покоя (МПП) и спонтанные миниатюрные постсинаптические потенциалы (МПСП) регистрировали внутриклеточно в 6-м и 7-м мышечных волокнах. Данные волокна наиболее крупные, их легко идентифицировать, и большинство работ по исследованию нервно-мышечного синапса дрозофилы проведено именно на них [18-20]. Использовали стеклянные микроэлектроды с внутренними капиллярами (заготовки марки BF150-110-10, Sutter Instrument, Co., USA), изготовленные на микрокузнице Sutter P-97 (USA) и заполненные 3М раствором KCl. Сопротивление микроэлектродов составляло около 10 МО, собственный потенциал кончика не превышал нескольких мВ. Поиск синаптического района и введение микроэлекторода в волокно проводили под визуальным контролем с помощью микроскопа PZMTIII (WPI), оснащенного видеокамерой JVC TK-C920BE, и микроманипулятора Narishige (National Instruments).

Для регистрации и анализа МПСП применяли усилитель Axoclamp 900A с полосой пропускания от 0 до 1 кГц и систему обработки данных Digidata 1440A (Molecular devices, USA) с использованием программы AxoScop 10.4. В каждом волокне регистрировали от 300 до 600 МПСП, время регистрации составляло, как правило, от 2 до 6 мин. Статистическую обработку проводили с помощью пакетов программ

Microsoft Excel, а также Origin 6.1. Усредненные значения сравнивали с помощью критерия Стьюдента. В тексте и на рисунках приведены средние значения величин с их стандартными ошибками.

Результаты и обсуждение

Средняя величина МПП в контрольной линии составила -64,6 ± 1,1 мВ (73 волокна), что является нормальным для раствора, содержащего 2мМ Са2+ [21]. Величины МПП в линиях АРР и АРР+ВАСЕ существенно не отличались от МПП контрольной линии. Во всех случаях МПСП анализировали только в тех волокнах, где величина МПП оставалась относительно постоянной (отклонения не более 5%) в ходе регистрации.

Гистограмма распределения амплитуд МПСП всей контрольной линии (10 личинок, 32 волокна) имела вид, похожий на нормальное распределение. Однако более детальный анализ показал, что гистограмма наилучшим образом аппроксимируется двумя нормальными распределениями со средними амплитудами 0,46 мВ и 0,74 мВ (рис. 1, А). Такой характер распределения, по-видимому, объясняется особенностями иннервации 6-го и 7-го волокон, у которых терминали мотонейронов образуют малые и большие бутоны, отличающиеся размерами синаптических везикул и генерацией разных по амплитуде постсинаптических ответов [19, 20]. Мы полагаем, что именно такой характер иннервации объясняет обнаруженные нами два пика в распределении амплитуд МПСП.

В контрольной группе встречались лишь единичные гигантские МПСП с амплитудами в 2-3 раза превышающими основные две популяции ответов. Гигантские МПСП, относящиеся к атипичным спонтанным квантовым ответам, по-видимому, как и в нервно-мышечном синапсе позвоночных [22], являются результатом одновременного экзоцитоза нескольких синаптических везикул из одной активной зоны.

В гистограмме распределения амплитуд МПСП линии с экспрессией гена АРР человека (12 личинок, 30 волокон) также выявлены два нормальных распределения со средними амплитудами 0,52 мВ и 0,80 мВ (рис. 1, Б), что не отличается от соответствующих пиков контрольной линии. Помимо этих двух пиков можно также выделить распределение со средней амплитудой 1,4 мВ. Причина появления этого распределения неясна. Возможно, в синапсах линии АРР увеличивается количество гигантских МПСП, однако этот вопрос требует специального анализа.

В линии с одновременной экспрессией генов АРР и ВАСЕ человека (7 личинок, 14 волокон), как и в контрольной линии, встречались лишь единичные гигантские МПСП. Гистограмма распределения амплитуд МПСП в волокнах этой линии также наилучшим образом аппроксимировалась двумя нормальными распределениями со средними амплитудами 0,47 мВ и 0,79 мВ, которые не отличались от соответствующих амплитуд в контроле (рис. 1, В).

Таким образом, существенных нарушений постсинаптического электрогенеза в линиях АРР и АРР+ВАСЕ по сравнению с контролем не обнаружено.

При анализе средней частоты МПСП учитывали все зарегистрированные ответы без разделения на популяции, отличающиеся амплитудой. Общая частота всех МПСП, оцененная таким образом, составила в контрольных волокнах 2,5 ± 0,4 с-1.

А

п

700

*

В

Рис. 1. Гистограммы распределения амплитуд МПСП в мышечных волокнах контрольной линии (А), линии АРР (Б) и линии АРР+ВАСЕ (В) личинок ВгозоркНа melanogaster

По горизонтальной оси — амплитуда МПСП (мВ); по вертикальной — число МПКП (п). Вверху — соответствующие примеры записи МПСП в отдельных мышечных волокнах. Звездочками отмечены гигантские МПСП. Калибровка длительности — 250 мс, амплитуды — 1 мВ.

Средняя частота МПСП в линии с экспрессией гена АРР человека составила 1,6 ± 0,3 с1, что было достоверно ниже (р < 0,01) по сравнению с контролем (рис. 2). Известно, что на частоту спонтанной квантовой секреции медиатора из нервных окончаний влияют самые разнообразные факторы. Один из таких факторов — запас доступных для освобождения квантов медиатора, который во многом определяется числом активных зон (бутонов). У дрозофилы с экспрессией гена АРР человека наблюдается разрастание аксонов и увеличение количества сателлитных синаптиче-ских бутонов [12]. При этом может возрастать количество активных зон, что должно увеличивать частоту спонтанной квантовой секреции медиатора и не может объяснить наши наблюдения.

Другой важнейший фактор, влияющий на частоту спонтанной секреции квантов медиатора, — вероятность освобождения квантов из отдельных активных зон, которая во многом определяется кальций-зависимыми этапами везикулярного экзоцитоза: свойствами кальциевых каналов, состоянием кальциевого сенсора си-

1_

V-

П

700

-V.

„и Чмв^Ч«^

0,6 1.0 1.5 2.0

Амплитуда, мВ

Рис. 2. Средние частоты МПСП в мышечных волокнах контрольной линии (белые столбцы); линии АРР (серые столбцы) и линии АРР + ВАСЕ (заштрихованные столбцы) личинок ВгозоркНа melanogaster

По вертикальной оси — частота (с-1). **р < 0,01 по сравнению с контролем.

наптотагмина и белков молекулярного комплекса экзоцитоза [23]. У дрозофилы с экспрессией гена АРР человека наблюдается нарушение распределения белка молекулярного комплекса экзоцитоза синаптобревина, снижение уровня синаптотагмина и нарушение экзоцитоза синаптических везикул [12, 24]. У дрозофилы этой линии отсутствует в-секретаза и не образуется Ар. Таким образом, можно предположить, что наблюдаемое нами снижение частоты спонтанной квантовой секреции медиатора обусловлено снижением вероятности экзоцитоза синап-тических везикул в результате действия АРР.

Для того чтобы проверить данное предположение, мы провели опыты на личинках третьей линии, в которой одновременно экс-прессируются гены АРР и ВАСЕ человека. В личинках линии АРР + ВАСЕ в отличие от предыдущей линии содержание АРР должно быть снижено при одновременном образовании Ар. Важно, что у дрозофилы линии АРР+ВАСЕ действительно продемонстрировано накопление Ар в мозгу [13]. В мышечных волокнах линии АРР+ВАСЕ, несмотря на образование Ар, общая частота МПСП составила 2,0 ± 0,3 с-1, т. е. наблюдалась тенденция к снижению частоты по сравнению с контролем, однако эффект был недостоверным (см. рис. 2).

Распределения межимпульсных интервалов МПСП во всех трех линиях наилучшим образом аппроксимировались моноэкспоненциальными функциями в соответствии с моделью Пуассона (рис. 3). Полученные данные позволяют предположить, что в исследованных линиях нет нарушения случайной природы спонтанной секреции квантов медиатора.

Полученные нами факты свидетельствуют о том, что наблюдаемые при гиперэкспрессии АРР нарушения спонтанной квантовой секреции медиатора (проявляющиеся в снижении частоты МПСП) отсутствуют при одновременной экспрессии генов АРР

и ВАСЕ человека. Таким образом, можно предположить, что данные пресинапти-ческие нарушения не связаны с образованием Ар и специфичны именно для АРР.

Рис. 3. Распределения временных интервалов между МПСП в индивидуальных волокнах контрольной линии

По вертикальной оси — количество интервалов (n). Сплошные линии представляют собой моноэкспоненциальные функции, рассчитанные с помощью программы Origin 6.1. Вертикальные стрелки — соответствующие константы спада: величина константы в контрольной линии меньше по сравнению с константой линии АРР, что отражает более высокую частоту МПСП (меньший межимпульсный интервал) в контроле. По горизонтальной оси — интервал, мс.

Это предположение подкрепляется рядом фактов. У мышей с нокаутом или нокдауном гена АРР наблюдали дисфункцию синапсов и нарушения когнитивных функций, характерные для болезни Альцгеймера [7, 8]. У мышей с гиперэкспрессией АРР наблюдали снижение частоты спонтанной квантовой секреции медиатора [9]. У дрозофилы с экспрессией гена АРР дикого типа наблюдали нейродегенерацию, снижение содержания в нервных клетках синаптобревина, нарушения обучения и памяти [13]. У дрозофилы с экспрессией гена АРР человека выявлены многочисленные морфологические и функциональные изменения в нейромышечных соединениях: разрастание аксонов и увеличение количества сателлитных бутонов; нарушение распределения синаптобревина и экзоцитоза синаптических везикул; уменьшение числа пресинаптических митохондрий [12, 24]. Таким образом, проведенный нами функциональный анализ подтверждает данные морфологических исследований.

Литература

1. Reinhard C., Hebert S. S., De Strooper B. The amyloid-p precursor protein: integrating structure with biological function // EMBO J. 2005. Vol. 24, N 2. P. 3996-4006.

2. ZhengH., Koo E. H. The amyloid precursor protein: beyond amyloid // Mol. Neurodegener. 2006. Vol. 1, N 5. P. 1-12.

3. O'Brien R. J., Wong P. C. Amyloid precursor protein processing and Alzheimer's disease // Annu. Rev. Neurosci. 2011. Vol. 34. P. 185-204.

4. Hoe H-S., Lee H-K., Pak D. T. S. The upside APP at synapses // CNS Neurosci. Ther. 2012. Vol. 18, N 1. P. 47-56.

5. Мухамедьяров М. А., Зефиров А. Л. Влияние р-амилоидного пептида на функции возбудимых тканей: физиологические и патологические аспекты // Успехи физиол. наук. 2013. Т. 44, № 1. С. 55-71.

6. Amyloid precursor protein (APP) regulates synaptic structure and function / Tyan S.-H., Shih A. Y.-J., Walsh J. J., Maruyama H., Sarsoza F., Ku L., Eggert S., Hof P. R., Koo E. H., Dickstein D. L. // Mol. Cell. Neurosci. 2012. Vol. 51, N 1-2. P. 43-52.

7. Mechanisms contributing to the deficits in hippocampal synaptic plasticity in mice lacking amyloid precursor protein / Seabrook G. R., Smith D. W., Bowery B. J., Easter A., Reynolds T., Fitzjohn S. M., Morton R. A., Zheng H., Dawso G. R., Sirinathsinghji D. J. Davies C. H., Collingridge G. L., Hill R. G. // Neuropharmacology. 1999. Vol. 38, N 3. P. 349-359.

8. Senechal Y., Larmet Y., Dev K. K. Unraveling in vivo functions of amyloid precursor protein: Insights from knockout and knockdown studies // Neurodegener. Dis. 2006. Vol. 3, N 3. P. 134-147.

9. Amyloid precursor protein overexpression depresses excitatory transmission through both presynaptic and postsynaptic mechanisms / Ting J. T., Kelley B. G., Lambert J. T., Cook D. G., Sullivan J. M. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2007. Vol. 104, N 1. P. 353-358.

10. Synaptic abnormalities in a Drosophila model of Alzheimer's disease / Mhatre S. D., Satyasi V., Killen M., Paddock B. E., Moir R. D., Saunders A. J., Marenda D. R. // Dis. Model. Mech. 2014. Vol. 7. P. 373-385.

11. Characterization of a Drosophila Alzheimer's disease model: pharmacological rescue of cognitive defects / Chakraborty R., Vepuri V., Mhatre S. D., Paddock B. E., Miller S., Michelson S. J., Delvadia R., Desai A., Vinokur M., Melicharek D. J., Utreja S., Khandelwal P., Ansaloni S., Goldstein Lee E., Moir R. D., Lee J. C., Tabb L. P., Saunders A. J., Marenda D. R. // PLoS ONE. 2011. Vol. 6. e20799.

12. Морфологические и функциональные нарушения в нейромышечных контактах Drosophila me-lanogaster, вызванные экспрессией гена АРР человека / Саранцева С. В., Кислик Г. А., Ткаченко Н. А., Васильев А. Н., Шварцман А. Л. // Цитология. 2012. Т. 54, № 5. С. 421-429.

13. Apolipoprotein E-mimetics inhibit neurodegeneration and restore cognitive functions in a transgenic Drosophila model of Alzheimer's disease / Sarantseva S., Timoshenko S., Bolshakova O., Karaseva E., Rodin D., Schwarzman A. L., Vitek M. P. // PLos ONE. 2009. Vol. 4, N 12. e8191.

14. Collins C. A., DiAntonio A. Synaptic development: insights from Drosophila // Curr. Opin. Neurobiol. 2007. Vol. 17, N 1. P. 35-42.

15. Van Dam D., De Deyn P. P. Animal models in the drug discovery pipeline for Alzheimer's disease // Br. J. Pharmacol. 2011. Vol. 164, N 4. P. 1285-1300.

16. Improved stability of Drosophila larval neuromuscular preparations in haemolymph-like physiological solutions / Stewart B. A., Atwood H. L., Renger J. J., Wang J., Wu C.-F. // J. Comp. Physiol. A. 1994. Vol. 175. P. 179-191.

17. Ramachandran P., Budnik V. Dissection of Drosophila larval body-wall muscles // Cold Spring Harb. Protoc. 2010. doi 10.1101/pdb.prot5469.

18. ZhangB., Stewart B. Electrophysiological recording from Drosophila larval bodу-wall muscles // Cold Spring Harb. Protoc. 2010. doi 10.1101/pdb.prot5487.

19. Karunanithi S., Marin L., Wong K., Atwood H. L. Quantal size and variation determined by vesicle size in normal and mutant Drosophila glutamatergic synapses // J. Neurosci. 2002. Vol. 22 (23). P. 10267-10276.

20. Long-term in vitro maintenance of neuromuscular junction activity of Drosophila larval / Ball R., Xing B., Bonner P., Shearer J., Cooper R. L. // Comp. Biochem. Physiol. A Mol. Integr. Physiol. 2003. Vol. 134, N 2. P. 247-255.

21. The resting membrane potential of Drosophila melanogaster larval muscle depends strongly on external calcium concentration / Krans J. L., Parfitt K. D., Gawera K. D., Rivlin P. K., Hoy R. R. // J. Insect Physiol. 2010. Vol. 56, N 3. P. 304-313.

22. Van der Kloot W The regulation of quantal size // Prog. Neurobiol. 1991. Vol. 36, N 2. P. 93-130.

23. Зефиров А.Л., Петров А. М. Синаптическая везикула и механизм освобождения медиатора (экзо — эндоцитозный цикл). Казань: Арт-кафе, 2010. 323 с.

24. Sarantseva S. V., Rodin D. I., Schwarzman A. L. Human APP gene expression in nerve cells of Drosophila melanogaster causes alteration of synaptoptagmin 1 mRNA level // Doklady Biochemistry and Biophysics. 2012. Vol. 442. P. 19-21.

References

1. Reinhard C., Hebert S. S., De Strooper B. The amyloid-p precursor protein: integrating structure with biological function. EMBO J., 2005, vol. 24, no. 2, pp. 3996-4006.

2. Zheng H., Koo E. H. The amyloid precursor protein: beyond amyloid. Mol. Neurodegener., 2006, vol. 1, no. 5, pp. 1-12.

3. O'Brien R. J., Wong P. C. Amyloid precursor protein processing and Alzheimer's disease. Annu. Rev. Neurosci., 2011, vol. 34, pp. 185-204.

4. Hoe H-S., Lee H-K., Pak D. T. S. The upside APP at synapses. CNS Neurosci. Ther., 2012, vol. 18, no. 1, pp. 47-56.

5. Mukhamed'iarov M. A., Zefirov A. L. Vliianie p-amiloidnogo peptida na funktsii vozbudimykh tkanei: fiziologicheskie i patologicheskie aspekty [The influence of beta-amyloid peptide on the functions of excitable tissues: physiological and pathological aspects]. Uspekhi fiziol. Nauk [Advances Fiziol. sciences], 2013, vol. 44, no. 1, pp. 55-71.

6. Tyan S.-H., Shih A. Y.-J., Walsh J. J., Maruyama H., Sarsoza F., Ku L., Eggert S., Hof P. R., Koo E. H., Dickstein D. L. Amyloid precursor protein (APP) regulates synaptic structure and function. Mol. Cell. Neurosci., 2012, vol. 51, no. 1-2, pp. 43-52.

7. Seabrook G. R., Smith D. W., Bowery B. J., Easter A., Reynolds T., Fitzjohn S. M., Morton R. A., Zheng H., Dawso G. R., Sirinathsinghji D. J., Davies C. H., Collingridge G. L., Hill R. G. Mechanisms contributing to the deficits in hippocampal synaptic plasticity in mice lacking amyloid precursor protein. Neuropharmacology, 1999, vol. 38, no. 3, pp. 349-359.

8. Senechal Y., Larmet Y., Dev K. K. Unraveling in vivo functions of amyloid precursor protein: Insights from knockout and knockdown studies. Neurodegener. Dis., 2006, vol. 3, no. 3, pp. 134-147.

9. Ting J. T., Kelley B. G., Lambert J. T., Cook D. G., Sullivan J. M. Amyloid precursor protein overexpression depresses excitatory transmission through both presynaptic and postsynaptic mechanisms. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2007, vol. 104, no. 1, pp. 353-358.

10. Mhatre S. D., Satyasi V., Killen M., Paddock B. E., Moir R. D., Saunders A. J., Marenda D. R. Synaptic abnormalities in a Drosophila model of Alzheimer's disease. Dis. Model. Mech, 2014, vol. 7, pp. 373-385.

11. Chakraborty R., Vepuri V., Mhatre S. D., Paddock B. E., Miller S., Michelson S. J., Delvadia R., Desai A., Vinokur M., Melicharek D. J., Utreja S., Khandelwal P., Ansaloni S., Goldstein Lee E., Moir R. D., Lee J. C., Tabb L. P., Saunders A. J., Marenda D. R. Characterization of a Drosophila Alzheimer's disease model: pharmacological rescue of cognitive defects. PLoS ONE, 2011, vol. 6. e20799.

12. Sarantseva S. V., Kislik G. A., Tkachenko N. A.,Vasilev A. N., Shvartsman A. L. Morfologicheskie i funktsional'nye narusheniia v neiromyshechnykh kontaktakh Drosophila melanogaster, vyzvannye ekspressiei gena APP cheloveka [Morphological and functional impairment in neuromuscular contacts Drosophila melanogaster, caused by the human APP gene expression]. Tsitologiia [Cytology], 2012, vol. 54, no. 5, pp. 421429.

13. Sarantseva S., Timoshenko S., Bolshakova O., Karaseva E., Rodin D., Schwarzman A. L., Vitek M. P. Apolipoprotein E-mimetics inhibit neurodegeneration and restore cognitive functions in a transgenic Drosophila model of Alzheimer's disease. PLos ONE, 2009, vol. 4, no. 12. e8191.

14. Collins C. A., DiAntonio A. Synaptic development: insights from Drosophila. Curr. Opin. Neurobiol., 2007, vol. 17, no. 1, pp. 35-42.

15. Van Dam D., De Deyn P. P. Animal models in the drug discovery pipeline for Alzheimer's disease. Br. J. Pharmacol., 2011, vol. 164, no. 4, pp. 1285-1300.

16. Stewart B. A., Atwood H. L., Renger J. J., Wang J., Wu C.-F. Improved stability of Drosophila larval neuromuscular preparations in haemolymph-like physiological solutions. J. Comp. Physiol. A, 1994, vol. 175, pp. 179-191.

17. Ramachandran P., Budnik V. Dissection of Drosophila larval body-wall muscles. Cold Spring Harb. Protoc., 2010. doi 10.1101/pdb.prot5469.

18. Zhang B., Stewart B. Electrophysiological recording from Drosophila larval body-wall muscles. Cold Spring Harb. Protoc., 2010. doi 10.1101/pdb.prot5487.

19. Karunanithi S., Marin L., Wong K., Atwood H. L. Quantal size and variation determined by vesicle size in normal and mutant Drosophila glutamatergic synapses. J. Neurosci., 2002, vol. 22 (23), pp. 10267-10276.

20. Ball R., Xing B., Bonner P., Shearer J., Cooper R. L. Long-term in vitro maintenance of neuromuscular junction activity of Drosophila larval. Comp. Biochem. Physiol. A Mol. Integr. Physiol., 2003, vol. 134, no. 2, pp. 247-255.

21. Krans J. L., Parfitt K. D., Gawera K. D., Rivlin P. K., Hoy R. R. The resting membrane potential of Drosophila melanogaster larval muscle depends strongly on external calcium concentration. J. Insect Physiol., 2010, vol. 56, no. 3, pp. 304-313.

22. Van der Kloot W. The regulation of quantal size. Prog. Neurobiol., 1991, vol. 36, no. 2, pp. 93-130.

23. Zefirov A. L., Petrov A. M. Sinapticheskaia vezikula i mekhanizm osvobozhdeniia mediatora

24. Sarantseva S. V., Rodin D. I., Schwarzman A. L. Human APP gene expression in nerve cells of Drosophila melanogaster causes alteration of synaptoptagmin 1 mRNA level. Doklady Biochemistry and Biophysics, 2012, vol. 442, pp. 19-21.

Статья поступила в редакцию 30 января, принята 31 марта 2015 г.

Сведения об авторах:

Сабурова Екатерина Андреевна — магистр биологии

Васильев Александр Николаевич — кандидат биологических наук, стажер-исследователь Кравцова Виолетта Васильевна — кандидат биологических наук, доцент Большакова Ольга Игоревна — кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Саранцева Светлана Владимировна — доктор биологических наук Кривой Игорь Ильич — доктор биологических наук, профессор

Saburova Ekaterina A. — Master of Biology Vasiliev Alexander N. — Ph.D., Postdoctoral Researcher Kravtsova Violetta V. — Ph.D., Associate Professor Bolshakova Olga I. — Ph.D., Senior Researcher

Sarantseva Svetlana V. — Doctor of Biology, Deputy Director for Sciences Krivoi Igor I. — Doctor of Biology, Professor