Генетически модифицированные мыши раскрывают, как феромоны управляют брачным поведением

Феромоны — химические вещества, вырабатываемые животными, — хорошо известны своим влиянием на социальное и половое поведение особей одного вида. Эти химические сигналы передают жизненно важную информацию, такую как пол и репродуктивный статус. Обнаружение феромонов вомероназальным органом (ВНО) запускает поведенческий ответ у других особей того же вида.

Вомероназальные рецепторы (VRs), сенсорные рецепторы, обнаруженные в нервных клетках ВНО, играют ключевую роль в обнаружении феромонов у наземных млекопитающих. Хотя VRs делятся на тип-1 (V1Rs) и тип-2 (V2Rs), точная роль и функция генетически консервативной последовательности гена VR, кодирующей древний рецептор типа-1 (ancV1R), оставалась плохо изученной.

Чтобы выяснить роль ancV1R в обнаружении феромонов, команда исследователей под руководством профессора Джунджи Хироты из Токийского научного института, Япония, провела серию экспериментов на мышиной модели с дефицитом ancV1R. Их результаты были опубликованы онлайн 21 ноября 2024 года в журнале Current Biology.

Хирота объясняет мотивацию исследования: «Недавний проект по секвенированию генома латимерии показал, что у этих кистепёрых рыб есть неидентифицированная генетическая последовательность, принадлежащая к семейству V1R. Интересно, что этот новый ген V1R обнаружен у самых разных организмов — от костистых и лучепёрых рыб до млекопитающих, — и мы назвали его ancV1R, обозначая его «древнее» происхождение. Эти консервативные эволюционные связи вдохновили нашу команду исследовать роль ancV1R в опосредованном ВНО обнаружении феромонов».

Используя систему CRISPR-Cas9, исследователи удалили ген ancV1R из генома мыши. В поведенческих экспериментах самки мышей с дефицитом ancV1R часто отвергали половые притязания самцов. Учёные предположили, что самки с дефицитом ancV1R не могут распознать самцов из-за нарушенного ответа на феромоны.

Для проверки гипотезы был разработан тест с двумя вариантами выбора, чтобы изучить реакцию самок с дефицитом ancV1R на мочу самцов и самок. Мыши не проявляли предпочтения к мужским мочевым феромонам. Эксперименты по активации нервных клеток в ответ на мочу самцов выявили снижение нейронной активности в ВНО у самок.

Исследователи также изучили эффекты пептида ESP1 — феромона, усиливающего половую восприимчивость самок, — как у дикого типа (с функциональным ancV1R), так и у мышей с дефицитом ancV1R. Активация сенсорных нейронов ESP1 была значительно снижена у самок с дефицитом ancV1R. Более того, даже после предварительного воздействия ESP1 эти самки продолжали отвергать ухаживания и попытки спаривания со стороны самцов.

Анализ нейронных ответов на различные феромоны подтвердил эти наблюдения. У самок с дефицитом ancV1R наблюдалась повышенная нейронная активность в латеральной перегородке — области мозга, связанной со стрессом, — после взаимодействия с самцами.

Хирота заключает: «Наши результаты продемонстрировали, что ancV1R имеет решающее значение для обнаружения феромонных сигналов в ВНО, и его потеря нарушает способность самок мышей воспринимать самцов и демонстрировать половое поведение».

Это исследование открывает путь для будущих исследований VRs, феромонного восприятия и связанного с ним социального поведения у животных с ВНО.