Acta NaturaeActa NaturaeActa Naturae2075-8251Acta Naturae Ltd1055010.32607/20758251-2014-6-2-53-61Research ArticlesЭкспериментальные статьиResearch ArticleThe Drosophila agnostic Locus: Involvement in the Formation of Cognitive Defects in Williams SyndromeЛокус agnostic дрозофилы: вовлеченность в становление когнитивных нарушений при синдроме УильямсаNikitinaЕ. А.НикитинаЕ. А.
Russian Federation
21074@mail.ruMedvedevaA. V.МедведеваА. В.
Russian Federation
21074@mail.ruZakharovG. А.ЗахаровГ. А.
Russian Federation
21074@mail.ruSavvateeva-PopovaЕ. V.Савватеева-ПоповаЕ. В.
Russian Federation
21074@mail.ruPavlov Institute of Physiology RASИнститут физиологии им. И.П. Павлова РАНHerzen State Pedagogical UniversityРоссийский государственный педагогический университетSaint-Petersburg State UniversityСанкт-Петербургский государственный университет1506201462VOL 6, NO2 (2014)ТОМ 6, №2 (2014)536117012020Copyright ©; 2014, Nikitina Е.А., Medvedeva A.V., Zakharov G.А., Savvateeva-Popova Е.V.Copyright ©; 2014, Никитина Е.А., Медведева А.В., Захаров Г.А., Савватеева-Попова Е.В.2014Nikitina Е.А., Medvedeva A.V., Zakharov G.А., Savvateeva-Popova Е.V.Никитина Е.А., Медведева А.В., Захаров Г.А., Савватеева-Попова Е.В.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/10550

The molecular basis of the pathological processes that lead to genome disorders is similar both in invertebrates and mammals. Since cognitive impairments in Williams syndrome are caused by LIMK1 hemizygosity, could the spontaneous and mutant variants of the Drosophila limk1 gene serve as a model for studying two diagnostic features from three distinct cognitive defects of the syndrome? These two symptoms are the disturbance of visuospatial orientation and an unusualy strong fixation on the faces of other people during pairwise interaction with a stranger. An experimental approach to the first cognitive manifestation might be an analysis of the locomotor behavior of Drosophila larvae involving visuospatial orientation during the exploration of the surrounding environment. An approach to tackle the second manifestation might be an analysis of the most natural ways of contact between a male and a female during courtship (the first stage of this ritual is the orientation of a male towards a female and following the female with constant fixation on the female’s image). The present study of locomotor activity and cognitive repertoire in spontaneous and mutant variants of the Drosophila agnostic locus allows one to bridge alterations in the structure of the limk1 gene and behavior.

Молекулярная основа патологических процессов, влекущих развитие геномных болезней, едина у высших беспозвоночных и млекопитающих. Поскольку когнитивные расстройства при такой геномной болезни, как синдром Уильямса, вызываются гемизиготностью по гену limk1, то может ли созданная нами на дрозофиле модель этого синдрома с привлечением аллелей дикого типа и мутантов локуса agnostic, несущего ген limk1, способствовать анализу двух диагностических признаков триады когнитивных нарушений синдрома Уильямса? К ним относятся дефектность зрительно-пространственной ориентации и необычайно высокая степень сосредоточенности на лицах при внутрипарных взаимодействиях с незнакомыми. Подходом к изучению первого симптома может быть анализ локомоторного поведения личинки, при котором реализуется исследование окружающей среды, непременно вовлекающее зрительно-пространственную ориентацию. Подходом к изучению второго симптома может быть анализ самого естественного для взрослых особей дрозофилы контактов самца и самки при реализации полового ритуала, первым этапом которого является ориентация самца по отношению к самке и преследование ее при постоянной фиксации на образе преследуемой. Решению данных вопросов и посвящено данное исследование. Моделирование синдрома Уильямса с привлечением мутантных и спонтанных вариантов локуса agnostic позволило выявить влияние изменения структуры гена limk1 на локомоторные и когнитивные проявления.

Williams syndromeLIMK1Drosophilalocomotor activitylearningmemoryдрозофилалокомоторная активностьобучениепамятьсиндром УильямсаLIMK1This work was supported by the Russian Foundation for Basic Research (grant № 12-04-01737-a) and the Presidium of the Russian Academy of Sciences (programs № 7 and 30).Работа поддержана РФФИ (грант № 12-04-01737-а), программами Президиума РАН (№ 7 и 30).[1] Bellugi U., Adolphs R., Cassady C., Chiles M. // Towards the neural basis for hypersociability in a genetic syndrome // Neuroreport. 1999, V.10, №8, P.1653-1657[2] Järvinen-Pasley A., Bellugi U., Reilly J., Mills D.L., Galaburda A., Reiss A.L., Korenberg J.R. // Defining the social phenotype in Williams syndrome: a model for linking gene, the brain, and behavior // Dev. Psychopathol. 2008, V.20, №1, P.1-35[3] Pober B.R., Johnson M., Urban Z. Mechanisms and treatment of cardiovascular disease in Williams-Beuren syndrome. // Mechanisms and treatment of cardiovascular disease in Williams-Beuren syndrome // J. Clin. Invest. 2008, V.118, №5, P.1606-1615[4] Savvateeva E.V., Kamyshev N.G., Rosenblum S.R. // Receiving of temperature-sensitive mutations involving cyclic adenosine-3’,5’-monophosphate metabolism in Drosophila melanogaster // DAS USSR. 1978, V.240, P.1443-1445[5] Savvateeva E.V., Kamyshev N.G. // Behavioral effects of temperature-sensitive mutations affecting metabolism of cAMP in D. melanogaster // Pharmacology, Biochemistry & Behavior. 1981, V.14, P.603-611[6] Savvateeva-Popova E.V., Peresleny A.I., Scharagina L.M., Tokmacheva E.V., Medvedeva A.V., Kamyshev N.G., Popov A.V., Ozersky P.V., Baricheva E.M., Karagodin D. // Complex study of Drosophila mutants in the agnostic locus: a model for connecting chromosomal architecture and cognitive functions // J. Evol. Biochem. Physiol. 2002, V.38, №6, P.706-733[7] Savvateeva-Popova E.V., Peresleni A.I., Sharagina L.M., Medvedeva A.V., Korochkina S.E., Grigorieva I.V., Dyuzhikova N.A., Popov A.V., BarichevaE.M. I.O., Karagodin D. // Architecture of the X Chromosome, Expression of LIM Kinase 1 and Recombination in the agnostic Mutants of Drosophila: A Model for Human Williams Syndrome // Rus. J. of Genet. 2004, V.40, №6, P.605-624[8] Medvedeva A.V., Molotkov D.A., Nikitina E.A., Popov A.V., Karagodin D.A., Baricheva E.M., Savvateeva-Popova E.V. // Systemic regulation of genetic and cytogenetic processes by a signal cascade of ac-tin remodeling: locus agnostic in Drosophila // Rus. J. of Genet. 2008, V.44, №6, P.771-783[9] Bragina Y.V., Molotova N.G., Kamysheva E.A., Soboleva S.A., Kamyshev N.G. // Identification of Drosophila genes showing late maternal effect // VOGiS Herald. 2007, V.11, №2, P.436-444[10] Kamyshev N.G., Iliadi K.G., Bragina J.V. // Drosophila conditioned courtship: Two ways of testing memory // Learn. & Mem. 1999, V.6, №1, P.1-20[11] Kamyshev N.G., Iliadi K.G., Bragina Y.V., Savvateeva-Popova E.V., Tokmacheva E.V., Preat T. // Identification of Drosophila mutant with memory defects after acquisition of conditioned reflex suppression of courtship // Neurosci. Behav. Physiol. 2000, V.30, №3, P.307-313[12] Sokal R.R., Rohlf F.J. // Biometry. New York. Freeman W.H. 1995, P.887[13] Kaminskaya A.N., Nikitina E.A., Payalina T.L., Molotkov D.A., Zakharov G.A., Popov A.V., Savvateeva-Popova E.V. // Effect of the LIM Kinase 1 Isoform Ratio on Drosophila melanogaster Courtship Behavior: A Complex Approach // Russian Journal of Genetics: Ap 2012, V.2, №5, P.367-377[14] Medvedeva A.V., Zhuravlev A.V., Savvateeva-Popova E.V. // LIMK1, the key enzyme of actin remodeling bridges spatial organization of nucleus and neural transmission: from heterochromatin via non-coding RN As to complex behavior. // Horizons in Neuroscience Research. 2010, V.1, P.161-193