Мутация единственного гена сделала мышей умными и смелыми

Международная группа генетиков обнаружила, что мыши, мутантные по гену PDE4B (кодирующему фермент фосфодиэстеразу 4В) демонстрируют значительное увеличение когнитивных способностей (прежде всего памяти) и склонности к поисковому поведению. При этом у них снижается тревожность, они перестают бояться открытых и ярко освещенных мест, а выработанные рефлексы опасения (contextual fear memory) исчезают за 7 дней, что сопоставимо с эффектом от воздействия психотропных препаратов. Работа принята к печати в журнале Neuropsychopharmacology.

Ученые использовали библиотеку геномной ДНК мышей-самцов, которых подвергали воздействию сильного мутагена. После изучения ДНК 7776 животных у одной из мышей была обнаружена необходимая мутация в гене PDE4B (Y358C - замена в положении 358 остатка аминокислоты тирозина на цистеин). мутация делала фермент менее активным, в результате чего уровень цАМФ в клетках, где экспрессируется PDE4B, повышался по сравнению с нормой. При этом в других частях мозга, где синтезируется другой вариант PDE, уровень сигнальной молекулы не менялся. Затем ученым с помощью серии скрещиваний удалось вывести гомозиготных мутантов – мышей, обладающих идентичными аллелями гена-мутанта в гомологичных хромосомах.

У всех мутантных мышей были обнаружены одни и те же поведенческие особенности. Они перестали предпочитать темные, закрытые пространства и смело выходили и исследовали ярко освещенные и открытые площадки. Также, в отличие от обычных мышей, они не проявляли страха, почувствовав запах мочи кота и были склонны к риску.

Однако самым впечатляющим открытием стало значительное усиление интеллектуальных способностей мышей. Они легко запоминали и могли отличить уже виденных мышей. А также показали высокие результаты в прохождении водного лабиринта Морриса. Аналогичные высокие (по сравнению с обычными мышами) результаты были показаны и в других экспериментах на память и научение.

Фосфодиэстеразы – ферменты, участвующие в регуляции сигнальных путей путем деградации циклических аденозинмонофосфатов – внутриклеточных сигнальных молекул, запускающих различные процессы в клетках.  Считается, что измененная активность фосфодиэстеразы 4B может быть связана с основными психическими заболеваниями: шизофренией и биполярным расстройством. В настоящий момент ученые пытаются найти фармакологический аналог, способный таким же образом ингибировать действие фосфодиэстеразы 4B. Если он будет найден, то, потенциально, он может стать многообещающим препаратом для лечения психических заболеваний, в том числе и посттравматического стрессового расстройства.