GRIA3의 행동 유전학: 녹아웃 마우스 연구를 통한 통찰
인간은 단백질 코딩 유전자를 20,000개 이상 가진 것으로 추정되며, 각각은 생물학적 기능에서 고유한 역할을 수행합니다. 유전자 위치에서 발생할 수 있는 다양한 돌연변이와 이러한 요인들의 상호작용을 고려할 때, 이를 종합적으로 검토하는 것은 매우 복잡한 주제가 될 수 있습니다. 관심 있는 유전자 타겟에 대한 정기적인 정보를 찾는 연구자들을 지원하기 위해, Cyagen은 주간 유전자 시리즈를 개발하여 인간 유전자 연구의 발전 추세와 미래 방향성을 소개하고 있습니다. Cyagen의 주간 유전자 시리즈는 인기 있는 연구 대상 유전자에 대한 기본 정보, 연구 개요, 그리고 응용 배경을 상세히 제공합니다. 이번 주의 주제는 흥분감과 밀접한 관련이 있는 글루타메이트 수용체, 이온성, AMPA 3 (GRIA3) 유전자입니다.
Gria3 유전자 소개
글루타메이트 수용체는 포유류 뇌에서 주로 작용하는 흥분성 신경전달물질 수용체이며, 다양한 정상적인 신경생리학적 과정에서 활성화됩니다. 이러한 수용체는 여러 서브유닛으로 구성된 이질적 단백질 복합체로, 리간드에 의해 개폐되는 이온 채널을 형성합니다. 글루타메이트 수용체는 서로 다른 약리학적 아고니스트에 의해 활성화되는 방식에 따라 분류됩니다. 이 유전자가 인코딩하는 서브유닛은 AMPA에 민감한 글루타메이트 수용체 가족에 속하며, RNA 편집을 받을 수 있습니다. 이 위치에서의 대체 스플라이싱은 서로 다른 이소형을 유도하며, 신호 전달 특성에서 차이를 보일 수 있습니다.
Gria3 녹아웃 쥐 모델
일부 보고에 따르면, 한 개의 대립유전자를 반합성으로 지닌 수컷 쥐는 생식력이 감소하고 장기적 강화가 증가하는 경향이 있습니다. 두 번째 대립유전자를 반합성으로 지닌 수컷 쥐는 열성 통각 반응이 감소하고 약물 유도 간질 발작에 대한 저항성이 있으며, 시작 반사가 감소하며, 동형합성 암컷 쥐는 체중이 감소하는 것으로 나타났습니다 [3].
실험용 쥐에서 수컷의 공격성 평가를 위해 두 가지 잘 알려진 검사가 사용되었습니다. 하나는 집 안 거주 쥐-침입 쥐 검사이고, 다른 하나는 중립적인 장소에서의 수컷-수컷 이중 상호작용 검사입니다. Gria3 -/Y 쥐에서 공격성 관련 사회적 행동을 평가하기 위해 거주 쥐-침입 쥐 검사를 수행하였습니다. 이 검사는 테스트 쥐의 개별 거주 캐비닛에서, 젊고 낯선 수컷 침입자와 10분 동안 상호작용하는 방식으로 진행되었습니다. 공격적 행동(공격), 수동적 공격(꼬리 진동), 비공격적 사회적 상호작용(냄새 맡기, 따라가기)을 기록하였습니다. WT 대비 Gria3 -/Y 쥐는 공격적 행동을 보일 가능성이 높았습니다 (Gria3 -/Y: 13마리 중 10마리, 76.9%; WT: 14마리 중 2마리, 14%; 카이제곱검정, p < 0.001) (그림 2a). 이 쥐들은 공격 행동의 총 횟수 (t(25)=2.61; p=0.015), 공격 행동 지속 시간 (t(25)=2.73; p=0.011), 그리고 첫 번째 공격까지의 지연 시간이 짧아졌습니다 (t(25)=3.19; p=0.0038) (그림 2b-2d).
(a) Gria3 -/Y (n=13) 및 WT (n=14) 집단에서 공격적 행동을 보인 쥐의 비율.
(b) Gria3 -/Y 및 WT 쥐에서 공격 행동 지속 시간의 평균 및 표준오차(SEM).
(c) Gria3 -/Y 및 WT 쥐에서 공격 빈도의 평균 및 표준오차(SEM).
(d) Gria3 -/Y 및 WT 쥐에서 첫 번째 공격까지의 지연 시간의 평균 및 표준오차(SEM).
이중 요인 분산분석(유전자형 × 일자) 결과, 마지막 10회 동안의 조건부 에탄올 자가 투여 실험에서 WT 및 GluR-C 녹아웃 쥐는 유사한 횟수의 강화된 레버 누름을 보였습니다. 따라서 일자 요인에 대해 유의미한 효과가 관찰되었습니다 (F(9, 234) = 2.78; p < 0.01), 반면 그룹 요인 또는 일자와의 상호작용은 통계적으로 유의미하지 않았습니다 (그림 4A). 소거 과정에서도 유사한 결과가 확인되었습니다. 따라서 이중 요인 분산분석(유전자형 × 일자)에서는 일자 요인에 대해 유의미한 효과만 나타났습니다 (F(14, 364) = 2.88; p < 0.01), 이는 두 집단 모두 세션을 거치며 레버 누름 횟수를 유의미하게 감소시켰음을 의미합니다. 안정적인 소거 기준이 확립된 후, 비조건부로 CS+ (조명)를 재도입하여 WT 및 GluR-C KO 쥐에서 레버 누름 행동이 재발하는지를 평가하였습니다. 이 효과는 각 집단의 마지막 소거 세션에서 관찰된 레버 누름 횟수 대비 증가율로 평가되었습니다. 독립 표본 t-검정을 통해 두 유전자형을 비교한 결과, WT 쥐에서 이전에 활성 레버에 대한 레버 누름 횟수가 GluR-C 녹아웃 쥐보다 유의미하게 높았습니다 (t(25) = 2.06; p < 0.05) (그림 4B) [6].
A, 마지막 10회 자가 투여 세션 동안 10% v/v 에탄올 강화 레버 누름 횟수의 평균 ± 표준오차(SEM).
B, 각 유전자형에서 CS+ (조명) 자극에 의해 유도된 이전에 에탄올 강화된 레버에 대한 레버 누름 횟수의 평균 ± 표준오차(SEM) (자세한 내용은 재료 및 방법 참조). 빈 원과 채워진 원은 각각 WT 및 GluR-C 녹아웃 쥐의 데이터를 나타냅니다 (*p < 0.05, 유전자형 간 비교).
요약
Gria3 유전자의 연구는 주로 탈퇴 반응 및 공격적 행동과 같은 행동 실험에 초점을 맞추고 있습니다. 그러나 일부 실험에서는 Gria3가 통증 관련 경로와 관련이 있음을 보여주며, 유전자 변이가 지적 발달 장애와 연관되어 있음을 알고 있습니다. 관련 연구 경험을 가진 연구자들은 다양한 GRIA3 이소형의 대체 스플라이싱 차이를 규명하고, 특정 돌연변이가 발달에 미치는 영향을 탐구함으로써 고품질 논문을 발표할 수 있습니다.
참고문헌
1. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/2892
2. https://www.genecards.org/cgi-bin/carddisp.pl?gene=GRIA3&keywords=gria3
3. http://www.informatics.jax.org/marker/MGI:95810
4. Sousa R D , AA Loch, Ca Rvalho A F , et al. Mood Disorders의 병리생리학 및 치료에서 삼중 글루타메이트 시냅스에 대한 유전학적 연구[J]. Neuropsychopharmacology, 2016.
5. Adamczyk A , Mejias R , Takamiya K , et al. 쥐에서 GluA3 결핍은 사회적 및 공격적 행동 증가와 스트리아텀 도파민 농도 상승과 관련 있음[J]. Behavioural Brain Research, 2012, 229(1):265-272.
6. Sanchis-Segura, C. AMPA 수용체 GluR-C 서브유닛이 알코올 탐욕 행동 및 재발에 관여함.[J]. Journal of Neuroscience, 2006, 26(4):1231-8.
