En musemodell der et induserbart mutator protein ble uttrykt i forhjernen har blitt karakterisert. Vi ønsket å se på mitokondrielle DNA (mtDNA) skader og sammenhengen mellom prematur aldring og sykdommer forbundet med dette. Over tid skjer det progressiv neurodegenerasjon i affekterte vev. Dette blir reflekteres i dyrenes atferd.Ved å mutere DNA-reparasjon enzymet UDG, har vi generert et mutator protein som har evnen til å fjerne naturlige baser (tymin) i tillegg til unaturlige baser (uracil).Vi muterte UNG1 som er den mitokondrielle versjonen av UDG, og mutator proteinet vil bli transportert eksklusivt til mitokondrier pga det sterke mitokondrielle intracellulære signalet i UNG1, og generere skader i det mitokondrielle DNAet i form av abasiske seter. Mutator proteinet ble satt under kontroll av et induserbare Tet-on systemet, som gjør det mulig å bestemme når og hvor genet skal bli uttrykt. Tet-on systemet ble igjen kontrollert av en CaMKIIa-promoter, som gjør at mutator proteinet kun uttrykkes i forhjerne strukturer hos mus, som hippocampus og caudate putamen.
Induserte transgene mus viste en progressiv reduksjon i størrelse hippocampus, neurodegenerasjon og apoptose. Det ble ikke funnet punktmutasjoner i mtDNA, men et høyt nivå av DNA skader i form av abasiske seter. Isolerte mitokondrier fra hippocampus viste lavere respirasjons aktivitet enn normalt, noe som tyder på at organellene ikke virker som de skal. Ved hjelp av elektronmikroskopi ble det oppdaget at membranlengden hos PSD (postsynaptic density) var mindre hos induserte mutator mus enn kontroller i hippocampus. PSD er en del av synpasene som her er viktig for bl.a. evnen til læring og hukommelse. PSD i andre deler av hjernen hvor mutator proteinet ikke ble uttrykt (her: cerebellum) viste ingen forskjell mellom trangene mus og kontroller. Ved diverse atferds tester ble det også vist at de induserte mutator musene hadde høyere aktivitets nivå enn kotroller. Ved hjelp av en water maze, der musene skal lære seg plasseringen av en plattform i et baseng, ble det også funnet at mutator musene hadde dårligere evne til å spatiell læring, noe som er et tegn på feil i hippocampus. Interessant nok ble det ved hjelp av en zero maze funnet at mutator mus hadde en lavere fryktrespons enn normale mus.
Dette illustrere betydningen av mtDNA, og nødvendigheten for at det er skadefritt. I dette prosjektet ble forhjerne strukturer, og særlig hippocampus, undersøkt. Det ble registrert at et økt nivå av mtDNA skader i form av abasiske seter kan føre til redusert mitokondrie respirasjon, neurodegenerasjon, apoptose og redusert membranlengde av PSD og dermed mest sannsynlig synapser som ikke fungerer optimalt. Dette vil føre til at de respektive hjernedelene ikke fungerer som de skal, og dette reflekteres her i dyrenes atferd.
eRapport er utarbeidet av Sølvi Lerfald og Reidar Thorstensen, Regionalt kompetansesenter for klinisk forskning, Helse Vest RHF, og videreutvikles av de fire RHF-ene i fellesskap, med støtte fra Helse Vest IKT