Vplyv potravovej odmeny na expresiu hodinových génov a korešpondujúcich miRNA v prefrontálnom kortexe potkana

Authors: Barbora Tesáková 1    Iveta Herichová 1   
1 Prírodovedecká fakulta Univerzity Komenského, Katedra živočíšnej fyziológie a etológie, Bratislava, Slovensko   
Year: 2020
Section: Cellular metabolism, physiology, molecular biology and genetics
Abstract No.: 1973
ISBN: 978-80-972360-6-9

Cirkadiánne rytmy sú fyziologické a behaviorálne cykly, prebiehajúce s periódou trvajúcou približne 24 hodín (Challet a Mendoza, 2010). Molekulárnou podstatou generovania cirkadiánnych rytmov je transkripčno-translačná spätnoväzobná slučka. U cicavcov sú v tomto molekulárnom mechanizme zahrnuté transkripčné faktory - CLOCK a BMAL1a hodinové gény - period (per) a kryptochróm (cry) (Harfmann a kol., 2015).

Prefrontálny kortex (PFC) je prepojený s mnohými kortikálnymi a subkortikálnymi oblasťami mozgu (Fujisawa a Buzsáki, 2011). Mediálny prefrontálny kortex, koordinuje správanie prostredníctvom uvoľňovania dopamínu v nucleus accumbens (Yonemochi a kol., 2019). Príjem chutného jedla ovplyvňuje expresiu hodinových génov v mozgových oblastiach participujúcich pri spracovávaní potravovej odmeny (Blancas-Velazquez a kol., 2018), ktoré môžu ovplyvňovať hodinami kontrolované gény.

Micro RNA (miRNA) je triedou krátkych nekódujúcich RNA molekúl, ktoré kontrolujú expresiu cieľových génov na postranskripčnej úrovni. Zohrávajú nezastupiteľnú úlohu v rôznych biologických procesoch a môžu zasahovať aj do modulácie cirkadiánnych rytmov (Simion a kol.,2016; Bhadra a kol.,2018).

V rámci nášho experimentu sme pracovali s tkanivami prefrontálneho kortexu (PFC) 10 týždňových samcov potkanov kmeňa Wistar, ktoré boli rozdelené na kontrolnú a odmeňovanú skupinu. Odmeňovanej skupine bola, okrem štandardného krmiva, podávaná aj potravová odmena vo forme ½ detskej piškóty. Kontrolná skupina dostávala iba klasické chovné krmivo. Potkany boli nasynchronizované na L (svetlo): D (tma) režim 12h:12h. Odber vzoriek mozgu prebiehal po 16 dňoch. Odobraté vzorky boli zmrazené na suchom ľade a uskladnené pri teplote -80OC. Výskum bol schválený etickou komisiou PRIF UK v Bratislave a Štátnou veterinárnou a potravinovou správou Slovenskej republiky, pričom boli dodržané ustanovenia smernice Európskeho parlamentu a Rady (2010/63/EU).

V rámci nášho experimentu sme použili 50 vzoriek rozdelených do dvoch skupín-kontrola (n=25) a odmena (n=25). Samotnú experimentálnu časť sme začali izoláciou mRNA a miRNA. Vyizolované vzorky sme prepísali pomocou reverznej transkripcie. Na finálne stanovenie expresie hodinových génov a na analýzu miRNA sme použili metódu Real time PCR. Na záver sme získané dáta štatisticky vyhodnotili Kosinorovou analýzou.

Cieľom našej práce bolo stanoviť expresiu mRNA vybraných hodinových génov v PFC potkana a stanoviť miRNA, ktoré interagujú s meranými mRNA, ktoré vykazovali zmeny vo vzťahu k potravovej odmene.

Na základe získaných dát môžeme tvrdiť, že potravová odmena môže ovplyvňovať cirkadiánny rytmus niektorých hodinových génov. Najvýraznejšie zmeny sme pozorovali u clockmiR30c-5p. Potravová odmena indukovala denný rytmus mRNA clock. Expresia mRNA génu bmal1per2 bola u oboch skupín (odmena aj kontrola) rytmická. U miR-30c-5p sme v skupine „odmena“ pozorovali trend denného rytmu a na základe in silico analýzy sme zistili, že clock môže byť cieľovým génom miR-30c-5p

Práca bola podporená grantami VEGA 1/0679/19, APVV-16-0209.