Ученые Университета штата Джорджия в США использовали технологию редактирования генов CRISPR для выведения сирийских хомяков Mesocricetus auratus с усиленным агрессивным поведением. У этих животных удалили ген Avpr1a, который играет ключевую роль в социальной коммуникации. Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Ген Avpr1a кодирует рецептор Avpr1as, который чувствителен к гормону вазопрессину и принимает участие в нейрохимическом сигнальном пути, связанном с таким поведением, как агрессия, сотрудничество, образование пар и доминирование. С помощью CRISPR исследователи вывели линию хомяков с устойчивой мутацией сдвига рамки считывания. Для этой мутации характерна вставка или делеция нуклеотидов в количестве, не кратном трем, в результате ген перестает кодировать правильную последовательность аминокислот соответствующего белка.
Сначала ученые доказали, что в мозге ГМ-хомяков действительно отсутствовал рецептор вазопрессина. Например, инъекции гормона не приводили к поведенческим изменениям у модифицированных животных. Кроме того, при инъекции агониста Avpr1as, который у хомяков дикого типа вызывал повышение кровяного давления, не приводил к физиологическому эффекту у мутантных грызунов. Исследователи также применили авторадиографию, при которой определяется степень связывания радиоактивных меток с изучаемым рецептором, и показали, что такое связывание в мозге мутантных хомяков отсутствовало.
Ученые ожидали, что подавление активности рецептора приведет к уменьшению агрессии и снижению социальной активности. Вместо этого хомяки, у которых функциональный ген рецептора вазопрессина отсутствовал, наоборот, стали еще более коммуникабельными, чем их сородичи с нетронутой ДНК. Также были устранены половые различия в агрессивности: и самцы, и самки проявляли высокий уровень агрессии по отношению к особям того же пола.
По словам авторов работы, результаты указывают на ранее не известную функцию вазопрессина, который не только усиливает социальное поведение, но и оказывает тормозящее действие на поведение на более глобальном уровне.
CRISPR-Cas9 представляет собой генетические «ножницы», которые используются бактериями в борьбе с вирусами. Обычно ученые с помощью этого инструмента изменяют нуклеотидную последовательность ДНК. Белок Cas9 разрезает двойную цепочку на определенном участке гена. Это место (сайт) определяет направляющая РНК (sgРНК), которая связывается со специфическим сайтом узнавания, указывая Cas9, где нужно произвести разрез. Если рядом с разрезом находится отрезок ДНК, то он автоматически встраивается в цепочку.