Gepubliseer in finale geredigeerde vorm as:
PMCID: PMC2610249
NIHMSID: NIHMS66599
Abstract
Die molekulêre meganismes onderliggend aan die oorgang van ontspanningsdwelmgebruik na chroniese verslawing bly swak verstaan. Een molekule wat by hierdie proses geïmpliseer word, is ΔFosB, 'n transkripsiefaktor wat in striatum ophoop na herhaalde dwelmblootstelling en bemiddel sensitiewe gedragsreaksies op psigostimulante en ander dwelmmiddels. Die stroomaf transkripsiemeganismes waardeur ΔFosB dwelm-geïnduseerde gedrag reguleer, word onvolledig verstaan. Ons het voorheen die chromatienhermodelleringsmeganismes gerapporteer waardeur ΔFosB die uitdrukking van sekere gene aktiveer, maar die meganismes onderliggend aan ΔFosB-gemedieerde geenonderdrukking bly egter onbekend. Hier identifiseer ons c-FOS, 'n onmiddellike vroeë geen wat vinnig in striatum geïnduseer word na blootstelling aan psigostimulante, as 'n nuwe stroomaf-teiken wat deur ΔFosB onderdruk word. Ons wys dat ophoping van ΔFosB in striatum na chroniese amfetamienbehandeling desensitiseer c-FOS mRNA-induksie tot 'n daaropvolgende geneesmiddeldosis. ΔFosB desensitiseer c-FOS uitdrukking deur histoon deasetylase 1 (HDAC1) te werf na die c-FOS geenpromotor, wat op sy beurt omringende histone deasetileer en geenaktiwiteit verswak. Gevolglik skakel plaaslike uitklop van HDAC1 in striatum amfetamien-geïnduseerde desensibilisering van die c-FOS geen. In konsert, chroniese amfetamien verhoog histoon H3 metilering op die c-FOS promotor, 'n chromatienmodifikasie wat ook bekend is om geenaktiwiteit te onderdruk, sowel as uitdrukkingsvlakke van die H3 histoonmetieltransferase, KMT1A/SUV39H1. Hierdie studie onthul 'n nuwe epigenetiese pad waardeur ΔFosB verskillende transkripsionele programme en uiteindelik gedragsplastisiteit tot chroniese amfetamienblootstelling bemiddel.
Inleiding
Herhaaldelike gebruik van psigostimulante soos amfetamien en kokaïen lei dikwels tot 'n oorgang van ontspanningsdwelmgebruik na 'n chronies verslaafde toestand (Hyman et al., 2006). Een meganisme betrokke by hierdie proses behels die transkripsiefaktor ΔFosB, 'n hoogs stabiele splitsingsproduk van die onmiddellike vroeë geen fosB, wat dimeriseer met Jun-familieproteïene om funksionele AP-1 transkripsionele komplekse te vorm (McClung et al., 2004). ΔFosB akkumuleer verskeie kere in striatum na herhaalde blootstelling aan dwelmmiddels, en hierdie ophoping is gekoppel aan verhoogde kokaïenbeloning, lokomotoriese sensitisering en selfadministrasie (Kelz et al., 1999; Colby et al., 2003; McClung et al., 2004), wat saam 'n rol voorstel in die neurale meganismes wat betrokke is by die oorgang tussen ontspannings- en verslaafde dwelmgebruik. Volgens hierdie hipotese funksioneer ΔFosB in 'n positiewe terugvoerlus deur dwelm-soekende gedrag te verhoog, wat op sy beurt meer ΔFosB induseer. Een belangrike uitstaande vraag is hoe ΔFosB die uitwerking daarvan op dwelmverwante gedrag bemiddel. Genoomwye mikroskikkingstudies in muise wat ΔFosB in striatum ooruitdruk, het die eerste insig gegee in potensiële stroomaf-teikens (McClung en Nestler, 2003). Hierdie studie het voorgestel dat ΔFosB as 'n transkripsionele aktiveerder of onderdrukker kan dien, afhangende van die teikengeen. Die studie het egter transkripsies ondersoek wat in 'n ooruitdrukking-omgewing gereguleer word, so dit is nie duidelik watter van hierdie gene direkte, fisiologiese ΔFosB-teikens is nie.
Ons het onlangs die siklien-afhanklike kinase 5 (cdk5) geen as 'n direkte teiken vir endogene ΔFosB, wat bevorder Cdk5 transkripsie in striatum (Kumar et al., 2005). Die meganismes betrokke by ΔFosB se onderdrukking van teikengene het egter ontwykend gebly. Een aantreklike kandidaat is c-FOS, 'n geen wat dramaties geïnduseer word deur akute psigostimulante maar slegs swak na herhaalde blootstelling (Hoop et al., 1992; Persico et al., 1993; Steiner en Gerfen, 1993), wanneer vlakke van ΔFosB en ΔFosB-bevattende AP-1 komplekse hoog is (Hoop et al., 1992, 1994). Sedert die c-FOS geen bevat 'n AP-1-agtige plek in sy proksimale promotor (Morgan en Curran, 1989), is dit 'n aanneemlike kandidaat vir ΔFosB-bemiddelde onderdrukking. Induksie van c-FOS word tradisioneel beskou as 'n vroeë merker van neurale aktivering, aangesien dit vinnig en kortstondig geïnduseer word in reaksie op 'n verskeidenheid stimuli (Morgan en Curran, 1989) Die c-FOS geen is ook belangrik vir gedragsreaksies op kokaïen, aangesien muise ontbreek c-FOS in dopamien D1-reseptorbevattende neurone, die neuronale seltipe waar ΔFosB deur psigostimulante geïnduseer word (McClung et al., 2004), het verminderde gedragsensitisering vir kokaïen (Zhang et al., 2006). Hierdie bevindinge het ons gelei om te ondersoek of ΔFosB beheer c-FOS geenaktiwiteit na chroniese amfetamienblootstelling. Ons beskryf hier 'n nuwe epigenetiese meganisme waardeur ΔFosB-akkumulasie in reaksie op chroniese amfetamien terugvoer om te desensitiseer c-FOS induksie tot daaropvolgende geneesmiddeldosisse. Hierdie nuwe wisselwerking tussen ΔFosB en chromatienhermodelleringsgebeure op die c-FOS promotor kan 'n belangrike homeostatiese meganisme wees om 'n dier se sensitiwiteit vir herhaalde geneesmiddelblootstelling te reguleer.
Materiaal en metodes
RNA isolasie en kwantifisering
Bevrore breinweefsel is in TriZol (Invitrogen, Carlsbad, CA) ontdooi en volgens die vervaardiger se protokol verwerk. RNA is gesuiwer met RNAesy Micro kolomme (Qiagen, Valencia, CA). Totale RNA is omgekeerd getranskribeer met behulp van Superscript III (Invitrogen). Intydse PCR is dan uitgevoer met behulp van SYBR Green (ABI, Foster City, CA) en gekwantifiseer met behulp van die ΔΔCt metode. Sien Aanvullende tabel vir 'n volledige lys van primers.
Chromatienimmunoprecipitatie (ChIP)
Chromatien is sonicated en dan immunopresipiteer (sien Aanvullende Metodes) deur gebruik te maak van asetileerde histoon-teenliggaampies (Millipore, Billerica, MA), anti-HDAC1, of anti-H3K9me2 van Abcam (Cambridge, VK), anti-FosB(C-terminus) (Kumar et al., 2005), anti-FosB(N-terminus) (Santa Cruz Biotegnologie, Santa Cruz, CA, Staat), of 'n konyn IgG beheer (Millipore). Die IP is versamel deur gebruik te maak van Proteïen A-krale van Millipore. Na was, is chromatien uit die krale geëlueer en omgekeerd gekruisgebind in die teenwoordigheid van proteïenase K. DNA is dan gesuiwer en gekwantifiseer deur gebruik te maak van intydse PCR.
Immunopresipitasie
PC12-selle is getransfekteer met V5-gemerkte HDAC1 (Montgomery et al., 2007), FosB, of ΔFosB soos voorheen beskryf (Carle et al., 2007). Sellisate is verdeel en geïnkubeer met óf nie-immuun IgG (Sigma) óf anti-FosB teenliggaampies (sc-48, Santa Cruz) oornag by 4°C. Immunopresipitasie is uitgevoer met Proteïen G-krale (Sigma). Die immuungepresipiteerde proteïene is met SDS-PAGE uitgevoer en geanaliseer deur Western blotting met behulp van 'n pasgemaakte poliklonale anti-FosB(N-terminus) teenliggaam (Carle et al., 2007) en anti-V5-teenliggaampies (Abcam). Om te bepaal of HDAC1 en ΔFosB bindende vennote is in vivo, het ons herhaalde elektrokonvulsiewe aanvalle gebruik om hoë vlakke van ΔFosB-proteïen te veroorsaak (Hoop et al., 1994). Kortikale weefsel is gedissekteer van chroniese (7 daaglikse) aanvalle of skyn-behandelde rotte, gelys en immuunpresipiteer soos hierbo beskryf met anti-HDAC1-teenliggaampies (Abcam).
Laservang mikrodisseksie
Met behulp van stereotaktiese chirurgie is die ventrale striata van muise besmet met 'n adeno-geassosieerde virus (AAV) wat die aangeduide geen of GFP aan die teenoorgestelde kante van die brein uitdruk. Na amfetamienbehandeling is bevrore breine in 8 µm dik koronale afdelings verwerk en op membraanskyfies gemonteer (Lieca, Wetzlar, Duitsland). AAV-geïnfekteerde streke is laser-gedissekteer (Leica) om nie-geïnfekteerde selle uit te sluit en verwerk met PicoPure RNA ekstraksie kit (MDS, Sunnyvale, CA). RNA is geamplifiseer met die RiboAmp HS kit (MDS) en omgekeerde getranskribeer soos hierbo beskryf. Sien Aanvullende Metodes Vir volledige besonderhede.
Results
ΔFosB desensitiseer c-FOS mRNA-induksie in striatum na chroniese amfetamienblootstelling
Om te verken of die desensibilisering van c-FOS mRNA-uitdrukking is 'n sellulêre aanpassing wat deur ΔFosB beheer word, ons het rotte behandel met soutoplossing of akute of chroniese amfetamien en hulle vir 1 tot 10 dae in hul huishok laat onttrek. Die rotte is dan 1 uur na 'n sout- of amfetamienuitdagingsdosis ontleed. Soos voorheen gedemonstreer (sien Inleiding), c-FOS mRNA is 4-voudig in striatum geïnduseer deur akute amfetamientoediening. In rotte wat voorheen aan chroniese amfetamien blootgestel is, is egter die uitdrukking van c-FOS in reaksie op dwelm-uitdaging was aansienlik verswak vir tot 5 dae van dwelm-onttrekking (Figuur 1A), 'n punt waar ΔFosB verhef bly in hierdie breinstreek (Hoop et al., 1994). Daarbenewens, in rotte wat vir 5 dae aan chroniese amfetamien onttrek is, het ons gevind dat basale c-FOS mRNA uitdrukking is verminder tot onder vlakke wat gevind is in sout-behandelde kontroles (Figuur 1A). Wat belangrik is, die omvang van c-FOS induksie tot 'n amfetamien-uitdaging was aansienlik verswak op dag 1 van onttrekking in vergelyking met sout-behandelde diere. Saam toon hierdie bevindings 'n effek van chroniese amfetamien op beide basale en geïnduseerde c-FOS mRNA-vlakke, alhoewel met die twee effekte wat met 'n komplekse tydsverloop voorkom.
Om te bepaal of ΔFosB-akkumulasie na chroniese amfetamien direk bydra tot die desensibilisering van c-FOS uitdrukking, het ons eers ChIP vir ΔFosB op die c-FOS geen promotor in striatum. Soos getoon in Figuur 1B, die c-FOS promotor het aansienlik meer ΔFosB gebind na chroniese amfetamienblootstelling, 'n effek wat gesien word vir ten minste 5 dae van dwelmonttrekking. Hierdie data korreleer ΔFosB besetting op die c-FOS promotor met die kinetika van verminderde c-FOS geen aktiwiteit. Volgende, om direk te toets of ΔFosB verminderde veroorsaak c-FOS induksie in reaksie op amfetamienuitdaging, het ons 'n AAV-vektor gebruik om óf ΔFosB, óf GFP as 'n kontrole, in striatum uit te druk. Ons het toe die besmette striatum geïsoleer deur laser mikrodisseksie (Figuur 1C) en uitgevoer qRT-PCR vir c-FOS mRNA. Ons het aansienlik minder waargeneem c-FOS mRNA geïnduseer na 'n akute dosis amfetamien in die striatale weefsel wat met AAV-ΔFosB besmet is in vergelyking met die kontralaterale kant wat met AAV-GFP besmet is, terwyl vlakke van β-tubulien mRNA het onveranderd gebly (Figuur 1D). Hierdie data stel voor dat c-FOS desensibilisering word bemiddel deur akkumulasie van ΔFosB op sy promotor na chroniese amfetamienblootstelling.
ΔFosB werf HDAC1 na die c-FOS promotor om te bemiddel c-FOS geen onderdrukking
Om die meganismes waardeur ΔFosB bemiddel te verken c-FOS desensibilisering, ons het gefokus op die tydpunt waarop c-FOS was die beduidendste onderdruk: 5 dae van onttrekking van chroniese amfetamien. 'n Sleutelmeganisme betrokke by c-FOS aktivering in reaksie op 'n verskeidenheid stimuli, insluitend kokaïen (Kumar et al., 2005), is histoon-asetilering. Ons was dus geïnteresseerd om vas te stel of histoon-asetilering op die c-FOS geen-promotor is ook deur akute amfetamien geïnduseer en of herhaalde dwelmblootstelling hierdie reaksie verswak het. Inderdaad, akute amfetamien verhoog histoon H4 asetilering op die c-FOS promotor en, na chroniese amfetamienbehandeling, is hierdie induksie nie meer waargeneem nie (Figuur 2A). Asetilering van H4 was spesifiek, aangesien geen effek vir H3 waargeneem is nie (nie getoon nie). Hierdie data dui daarop dat verminderde histoonasetilering, geassosieer met 'n meer kompakte en onaktiewe chromatienstruktuur (Kouzarides, 2007), dra by tot die desensibilisering van die c-FOS geen na chroniese amfetamienblootstelling. Om hierdie hipotese direk te toets, het ons rotte met chroniese amfetamien behandel en, na 5 dae van onttrekking, die HDAC-inhibeerder, natriumbutyraat of sy voertuig toegedien. Ons het gevind dat natriumbutyraat die amfetamien-geïnduseerde onderdrukking van c-FOS uitdrukking (Figuur 2B), wat direk die idee ondersteun dat hipoasetylering op die c-FOS promotor is 'n sleutelmeganisme onderliggend aan desensibilisering van die geen.
Om te verstaan hoe ΔFosB histoonasetilering op die c-FOS promotor, het ons ondersoek ingestel of ΔFosB interaksie het met ensieme wat histoon-asetilering verminder, naamlik HDAC's. Ons het eers HDAC1 en HDAC2 ondersoek omdat hierdie ensieme komplekse vorm met 'n verskeidenheid van transkripsiefaktore om geenuitdrukking te onderdruk (Grozinger en Schreiber, 2002). Sedert voorlopige ChIP-studies beduidende HDAC1-binding op die c-FOS promotor (sien hieronder), maar geen waarneembare HDAC2 (nie gewys nie), ons het mede-immunopresipitasie-eksperimente uitgevoer om te bepaal of ΔFosB fisies met HDAC1 in wisselwerking tree. Inderdaad, ons het gevind dat immunopresipitasie van ΔFosB ook HDAC1 in PC12-selle afgetrek het (Figuur 2D). Dit is belangrik dat hierdie interaksie spesifiek is vir ΔFosB, as vollengte FosB, wat nie ophoop na chroniese psigostimulerende toediening nie (Hoop et al., 1994), het nie interaksie met HDAC1 gehad nie. Ons het die omgekeerde eksperiment uitgevoer in vivo deur groot hoeveelhede ΔFosB met elektrokonvulsiewe aanvalle te veroorsaak. In ooreenstemming met ons selkultuurdata, het immunopresipitasie met 'n teenliggaam teen HDAC1 ΔFosB van breinweefsel afgetrek (Figuur 2E).
Gebaseer op hierdie bevindinge dat ΔFosB en HDAC1 fisies interaksie het vitro en in vivo, het ons veronderstel dat, na chroniese amfetamien, ΔFosB HDAC1 werf na die c-FOS geen promotor. Inderdaad, ChIP van striatale lysate het aansienlik hoër vlakke van HDAC1 op die c-FOS promotor na chroniese amfetamienblootstelling (Figuur 2C), terwyl amfetamien nie HDAC1-binding aan die β-aktien geen promotor. Om direk te bepaal of HDAC1 voldoende was om te verswak c-FOS induksie, het ons HEK293T-selle met HDAC1 of GFP getransfekteer en hulle gestimuleer met 5% serum (sien Aanvullende Metodes). Ons het gevind dat serum-geïnduseerde c-FOS uitdrukking was aansienlik afgestomp in selle wat HDAC1 ooruitdruk (Figuur 2F). Hierdie studies is uitgebrei in vivo deur floxed HDAC1 muise wat met AAV-GFP aan die een kant van hul striatum besmet is en AAV-CreGFP te gebruik om plaaslike uitklop van die hdac1 geen in die kontralaterale striatum. AAV-CreGFP verminder Hdac1 mRNA uitdrukking in die geïnfekteerde weefsel (geïsoleer deur laser mikrodisseksie) met >75% in vergelyking met AAV-GFP ingespuit kontroles terwyl Hdac2 uitdrukking het onveranderd gebly (Figuur 2G). Muise is daarna met chroniese amfetamien behandel, gevolg deur dwelmonttrekking vir 5 dae. Die muise is 30 minute na amfetamienuitdaging ontleed en die besmette striatale streke is gemikrodissekteer. Ons het gevind dat amfetamien aansienlik meer geïnduseer het c-FOS mRNA in striatale weefsel geïnfekteer met AAV-CreGFP in vergelyking met AAV-GFP (Figuur 2G), wat aantoon dat HDAC1 nodig is vir chroniese amfetamien-geïnduseerde onderdrukking van c-FOS uitdrukking. Hierdie data dui daarop dat ΔFosB-akkumulasie in rotte na chroniese amfetamienbehandeling lei tot meer ΔFosB-binding aan die c-FOS promotor, werwing van HDAC1, minder histoon-asetilering, en uiteindelik minder aktiwiteit van die geen.
Histoon-metilering is verhoog op die c-FOS promotor na chroniese amfetamienblootstelling
Onderdrukking van geenaktiwiteit behels dikwels verskeie epigenetiese modifikasies wat parallel plaasvind (Kouzarides, 2007; Tsankova et al., 2007). Een van die beste gekarakteriseerde histoonmodifikasies wat met verminderde geenaktiwiteit geassosieer word, is metilering van histoon H3 by lisien 9 (H3K9). Hierdie histoonmodifikasie, wanneer dit op promotorstreke gevind word, word geassosieer met transkripsionele onderdrukking deur mede-onderdrukkers soos HP1 (heterochromatienproteïen 1) te werf (Kouzarides, 2007). Ons het dus ontleed of hipoasetylering van die c-FOS geen, gesien na chroniese amfetamien toediening, word ook geassosieer met veranderinge in H3K9 metilering. In ooreenstemming met hierdie hipotese, het ChIP uitgevoer op striatale weefsel van rotte wat met chroniese amfetamien behandel is, aan die lig gebring dat gedi-metileerde H3K9 (H3K9me2) aansienlik verhoog is op die c-FOS promotor (Figuur 3A), 'n effek nie waargeneem op die β-aktien geen promotor. Een van die sleutelensieme wat H3K9-metilering bemiddel is KMT1A/SUV39H1, wat die vraag laat ontstaan het of die uitdrukking van hierdie ensiem deur chroniese amfetamienblootstelling gereguleer is. Ons het qRT-PCR uitgevoer op die striatum van rotte wat met chroniese amfetamien behandel is en 'n beduidende opregulering van Kmt1a/Suv39h1 mRNA, terwyl die duidelike chromatienmodifiserende ensiem, Hdac5, onaangeraak gebly (Figuur 3B). Anders as HDAC1, het ko-immunopresipitasie-eksperimente egter geen waarneembare interaksie tussen ΔFosB en KMT1A/SUV39H1 geopenbaar nie, en kon ons ook nie beduidende verryking van die metieltransferase op die c-FOS promotor deur Chip (nie gewys nie). Ongeag, hierdie bevindinge dui daarop dat opregulering van KMT1A/SUV39H1 H3 kan hipermetileer by c-FOS en dra daartoe by dat die meganismes verminder c-FOS geenaktiwiteit na chroniese amfetamienblootstelling.
Bespreking
Hierdie studie het geïdentifiseer c-FOS as 'n nuwe stroomaf-teikengeen van ΔFosB in die striatum na chroniese amfetamientoediening. Ons verskaf direkte bewyse dat endogene ΔFosB aan die c-FOS promotor in vivo, waar ΔFosB HDAC1 werf om omliggende histone te deasetileer en die transkripsieaktiwiteit van die c-FOS geen. Beide farmakologiese inhibisie van HDAC's en die induseerbare uitklop van HDAC1 was voldoende om te verlig c-FOS desensibilisering en verhef c-FOS uitdrukking in die striatum van chroniese amfetamien-behandelde diere. Ons het ook gelyktydige toenames in onderdrukkende histoonmetilering by H3K9 op die c-FOS promotor, 'n aanpassing wat verband hou met amfetamien-geïnduseerde opregulering van die histoonmetieltransferase, KMT1A/SUV39H1. Saam verskaf hierdie bevindinge fundamenteel nuwe insig in die meganismes waardeur ΔFosB die aktiwiteit van sekere gene onderdruk en illustreer 'n nuwe wisselwerking tussen twee sleutelweë wat gedragsreaksies op psigostimulante beheer: ΔFosB-induksie (McClung et al., 2004) en chromatin remodeling (Tsankova et al., 2007). Ons bevindinge wys hoe hierdie twee paaie konvergeer op die c-FOS promotor na chroniese amfetamienblootstelling om aktiwiteit van die geen te verander.
Ons het eers desensibilisering van waargeneem c-FOS mRNA uitdrukking na chroniese kokaïenbehandeling meer as 15 jaar gelede (Hoop et al., 1992), maar geen meganistiese insig was beskikbaar in hoe sulke diep verskillende transkripsieresponse tussen akute versus chroniese geneesmiddelblootstelling kan voorkom nie. In ons poging om stroomaf-aksies van ΔFosB te verstaan, het ons weer die beheer van c-FOS uitdrukking as gevolg van hierdie differensiële regulering tussen akute en chroniese psigostimulante blootstelling. Aangesien ΔFosB verskeie maal verhoog word na chroniese geneesmiddelblootstelling, is hierdie differensiële induksie van c-FOS mRNA, sowel as 'n AP-1-agtige plek in die c-FOS proksimale promotor, het 'n potensiële regulerende rol vir ΔFosB voorgestel. Dit het ook die c-FOS geen 'n aantreklike kandidaat waarmee die onderdrukkende effekte van ΔFosB op geenuitdrukking bestudeer kan word (McClung en Nestler, 2003).
Chroniese amfetamien verswak c-FOS mRNA-induksie of sy basislynvlakke in striatum vir ongeveer 5 dae van geneesmiddelonttrekking, 'n tydsverloop wat ooreenstem met die stabiliteit van ΔFosB (Hoop et al., 1994) en sy besetting op die c-FOS promotor. Alhoewel ΔFosB opgespoor kan word na selfs langer periodes van onttrekking, neem dit geleidelik af met verloop van tyd (Hoop et al., 1994; Nye et al., 1995) en kan onvoldoende wees om onderdrukking van die te handhaaf c-FOS geen veel verder as die 5 dae tyd punt. Nietemin die tydsverloop van c-FOS desensibilisering is kompleks, met onderdrukking van sy vou-induksie deur 'n amfetamien-uitdaging maksimaal op 1 dag van onttrekking, maar onderdrukking van sy basale vlakke maksimaal by 5 dae van onttrekking. Ons ChIP-data toon dat ΔFosB gebind is aan die c-FOS promotor by beide tydpunte, wat daarop dui dat die differensiële aktiwiteit van die c-FOS geen waargeneem tussen 1 en 5 dae van onttrekking kan wees as gevolg van addisionele transkripsionele reguleerders wat na die geen gewerf is met 'n baie ingewikkelde tydsverloop. Verdere studies is nodig om die gedetailleerde meganismes betrokke te verstaan.
Die gedragsbetekenis van ΔFosB-gemedieerde c-FOS desensitisering kan homeostaties wees, aangesien muise wat nie die c-FOS geen in dopamien D1-reseptor-bevattende neurone toon verminderde gedragsreaksies op kokaïen (Zhang et al., 2006). Verder, HDAC-inhibeerders, wat ΔFosB-gemedieerde desensibilisering van c-FOS, verhoog 'n dier se sensitiwiteit vir die gedragseffekte van kokaïen (Kumar et al., 2005; Renthal et al., 2007). Hierdie bevindinge dui daarop dat hoewel ΔFosB se netto effek is om sensitiewe gedragsreaksies op psigostimulante te bevorder (Kelz et al., 1999; Colby et al., 2003), dit begin ook 'n nuwe transkripsieprogram deur c-FOS desensibilisering om die omvang van dieselfde gedrag te beperk. ΔFosB sal in werklikheid gedragsreaksies op psigostimulante titreer deur 'n komplekse reeks stroomaf-transkripsiegebeurtenisse, wat die induksie of onderdrukking van talle teikengene behels (McClung en Nestler, 2003), wat benewens die geen wat c-Fos kodeer soos hier getoon, ook die AMPA glutamaat reseptor subeenheid GluR2 (Kelz et al., 1999), die serien-treonienkinase Cdk5 (Bibb et al., 2001), en die opioïed peptied dynorfien (Zachariou et al., 2006), onder andere (McClung en Nestler, 2003). Sommige van hierdie gene word geaktiveer deur ΔFosB (waar ΔFosB transkripsionele ko-aktiveerders werf) (Kumar et al., 2005), terwyl ander deur ΔFosB onderdruk word (waar ΔFosB, soos hier getoon, transkripsionele mede-onderdrukkers werf). 'n Groot poging van toekomstige navorsing is om die faktore te identifiseer wat bepaal of ΔFosB 'n teikengeen aktiveer of onderdruk wanneer dit aan die geenpromotor bind.
Gesamentlik identifiseer ons bevindings 'n nuwe epigenetiese meganisme waardeur ΔFosB 'n deel van sy transkripsionele effekte in die striatum bemiddel na chroniese amfetamienblootstelling. Hierdie studie verskaf ook belangrike nuwe insig in die basiese transkripsionele en epigenetiese meganismes in vivo betrokke by die desensibilisering (dws verdraagsaamheid) van 'n belangrike geen vir psigostimulant-geïnduseerde gedragsreaksies.
Verwysings
- Bibb JA, Chen J, Taylor JR, Svenningsson P, Nishi A, Snyder GL, Yan Z, Sagawa ZK, Ouimet BK, Nairn AC, Nestler EJ, Greengard P. Effekte van chroniese blootstelling aan kokaïen word deur die neuronale proteïen Cdk5 gereguleer. Aard. 2001; 410: 376-380. [PubMed]
- Carle TL, Ohnishi YN, Ohnishi YH, Alibhai IN, Wilkinson MB, Kumar A, Nestler EJ. Proteasoom-afhanklike en afhanklike meganismes vir FosB destabilisering: identifikasie van FosB degron domeine en implikasies vir DeltaFosB stabiliteit. Eur J Neurosci. 2007; 25: 3009-3019. [PubMed]
- Colby CR, Whisler K, Steffen C, Nestler EJ, Self DW. Striatale seltipe-spesifieke ooruitdrukking van DeltaFosB verhoog aansporing vir kokaïen. J Neurosci. 2003; 23: 2488-2493. [PubMed]
- Grozinger CM, Schreiber SL. Deasetylase-ensieme: biologiese funksies en die gebruik van kleinmolekule-inhibeerders. Chem Biol. 2002;9:3–16. [PubMed]
- Hoop B, Kosofsky B, Hyman SE, Nestler EJ. Regulering van onmiddellike vroeë gene-ekspressie en AP-1 binding in die ratkern as gevolg van chroniese kokaïen. Proc Natl Acad Sci VSA A. 1992; 89: 5764-5768. [PMC gratis artikel] [PubMed]
- Hoop BT, Nye HE, Kelz MB, Self DW, Iadarola MJ, Nakabeppu Y, Duman RS, Nestler EJ. Induksie van 'n langdurige AP-1-kompleks saamgestel uit veranderde Fos-agente proteïene in die brein deur chroniese kokaïen en ander chroniese behandelings. Neuron. 1994; 13: 1235-1244. [PubMed]
- Hyman SE, Malenka RC, Nestler EJ. Neurale meganismes van verslawing: die rol van beloningsverwante leer en geheue. Annu Rev Neurosci. 2006; 29: 565-598. [PubMed]
- Kelz MB, Chen J, Carlezon WA, Jr, Whisler K, Gilden L, Beckmann AM, Steffen C, Zhang YJ, Marotti L, Self DW, Tkatch T, Baranauskas G, Surmeier DJ, Neve RL, Duman RS, Picciotto MR, Nestler EJ. Uitdrukking van die transkripsiefaktor deltaFosB in die brein beheer sensitiwiteit vir kokaïen. Aard. 1999; 401: 272-276. [PubMed]
- Kouzarides T. Chromatienmodifikasies en hul funksie. Sel. 2007;128:693–705. [PubMed]
- Kumar A, Choi KH, Renthal W, Tsankova NM, Theobald DE, Truong HT, Russo SJ, Laplant Q, Sasaki TS, Whistler KN, Neve RL, Self DW, Nestler EJ. Chromatien remodellering is 'n belangrike meganisme onderliggend aan kokaïen-geïnduseerde plastisiteit in striatum. Neuron. 2005; 48: 303-314. [PubMed]
- McClung CA, Nestler EJ. Regulering van geenuitdrukking en kokaïenbeloning deur CREB en DeltaFosB. Nat Neurosci. 2003; 6: 1208-1215. [PubMed]
- McClung CA, Ulery PG, Perrotti LI, Zachariou V, Berton O, Nestler EJ. DeltaFosB: 'n molekulêre skakelaar vir langtermyn aanpassing in die brein. Brein Res Mol Brein Res. 2004; 132: 146-154. [PubMed]
- Montgomery RL, Davis CA, Potthoff MJ, Haberland M, Fielitz J, Qi X, Hill JA, Richardson JA, Olson EN. Histoon deacetilases 1 en 2 reguleer kardiale morfogenese, groei en kontraktiliteit oorbodig. Gene Dev. 2007;21:1790–1802. [PMC gratis artikel] [PubMed]
- Morgan JI, Curran T. Stimulus-transkripsiekoppeling in neurone: rol van sellulêre onmiddellike vroeë gene. Neigings Neurosci. 1989; 12: 459-462. [PubMed]
- Nye HE, Hoop BT, Kelz MB, Iadarola M, Nestler EJ. Farmakologiese studies van die regulering van chroniese FOS-verwante antigeen-induksie deur kokaïen in die striatum- en nucleus accumbens. J Pharmacol Exp Ther. 1995; 275: 1671-1680. [PubMed]
- Persico AM, Schindler CW, O'Hara BF, Brannock MT, Uhl GR. Brein transkripsie faktor uitdrukking: effekte van akute en chroniese amfetamien en inspuiting stres. Brein Res Mol Brein Res. 1993;20:91–100. [PubMed]
- Renthal W, Maze I, Krishnan V, Covington HE, 3rd, Xiao G, Kumar A, Russo SJ, Graham A, Tsankova N, Kippin TE, Kerstetter KA, Neve RL, Haggarty SJ, McKinsey TA, Bassel-Duby R, Olson EN, Nestler EJ. Histoon deacetilase 5 beheer epigeneties gedragsaanpassings by chroniese emosionele stimuli. Neuron. 2007;56:517–529. [PubMed]
- Steiner H, Gerfen CR. Kokaïen-geïnduseerde c-fos-boodskapper-RNA is omgekeerd verwant aan dynorfien-uitdrukking in striatum. J Neurosci. 1993;13:5066–5081. [PubMed]
- Tsankova N, Renthal W, Kumar A, Nestler EJ. Epigenetiese regulering in psigiatriese versteurings. Nat Rev Neurosci. 2007;8:355–367. [PubMed]
- Zachariou V, Bolanos CA, Selley DE, Theobald D, Cassidy MP, Kelz MB, Shaw-Lutchman T, Berton O, Sim-Selley LJ, Dileone RJ, Kumar A, Nestler EJ. 'N noodsaaklike rol vir DeltaFosB in die kern accumbens in morfinaksie. Nat Neurosci. 2006; 9: 205-211. [PubMed]
- Zhang J, Zhang L, Jiao H, Zhang Q, Zhang D, Lou D, Katz JL, Xu M. c-Fos fasiliteer die verkryging en uitsterwing van kokaïen-geïnduseerde aanhoudende veranderinge. J Neurosci. 2006; 26: 13287-13296. [PubMed]
;
