يتوسط DeltaFosB إزالة التحسس اللاجيني للجين c-fos بعد التعرض للأمفيتامين المزمن (2008)

ملخص

الآليات الجزيئية الكامنة وراء الانتقال من تعاطي المخدرات الترفيهية إلى الإدمان المزمن لا تزال غير مفهومة. أحد جزيئات المتورطة في هذه العملية هو ΔFosB ، وهو عامل النسخ الذي يتراكم في المخطط بعد التعرض المتكرر للمخدرات ويتوسط الاستجابات السلوكية الحساسة للمنبهات النفسية وغيرها من المخدرات من سوء المعاملة. آليات النسخ المتلقين للمعلومات التي ينظم ΔFosB السلوكيات التي يسببها الدواء غير مفهومة تمامًا. لقد أبلغنا سابقًا عن آليات إعادة تشكيل الكروماتين التي ينشط بواسطتها theFosB في التعبير عن جينات معينة ، ومع ذلك ، تظل الآليات الكامنة وراء قمع الجينات بوساطة ΔFosB غير معروفة. هنا ، نحدد ج-FOS، وهو جين مبكر مبكر يحدث بسرعة في المخطط بعد التعرض للمنبهات النفسية ، كهدف جديد في اتجاه المصب يتم قمعه بواسطة ΔFosB. نظهر أن تراكم ΔFosB في المخطط بعد مزيلات الحساسية علاج الأمفيتامين ج-FOS تحريض مرنا لجرعة دواء لاحقة. ensFosB مزيلات الحساسية ج-FOS التعبير عن طريق تجنيد هيستون deacetylase 1 (HDAC1) إلى ج-FOS مروج الجينات ، والذي بدوره يتحول deacetylates المحيطة الهستونات ويخفف من نشاط الجينات. تبعا لذلك ، بالضربة القاضية المحلية من HDAC1 في المخطط يلغي الحساسية التي يسببها الأمفيتامين لل ج-FOS الجينات. في حفل موسيقي ، يزيد الأمفيتامين المزمن من مثيلة هيستون H3 على ج-FOS المروج ، وهو عبارة عن تعديل للكروماتين يُعرف أيضًا بقمع نشاط الجينات ، فضلاً عن مستويات التعبير عن H3 histone methyltransferase ، KMT1A / SUV39H1. تكشف هذه الدراسة عن مسار جيني جديد من خلاله يتوسط osFosB برامج النسخ المتمايزة واللدونة السلوكية في النهاية للتعرض للأمفيتامين المزمن.

: الكلمات المفتاحية الإدمان ، الأمفيتامين ، المخطط ، الكروماتين ، تعديل هيستون ، تنظيم الجينات

المُقدّمة

غالبًا ما يؤدي الاستخدام المتكرر للمنشطات النفسية مثل الأمفيتامين والكوكايين إلى الانتقال من تعاطي المخدرات الترويحية إلى حالة مدمنة مزمنة (). تتضمن إحدى الآليات المتورطة في هذه العملية عامل النسخ ΔFosB ، وهو منتج لصق عالي الثبات للجين المبكر المباشر fosB، والذي يتلاشى مع بروتينات عائلة Jun لتشكيل مجمعات نسخية AP-1 وظيفية (). ΔFosB يتراكم عدة مرات في المخطط بعد التعرض المتكرر لعقاقير سوء المعاملة ، وقد تم ربط هذا التراكم بزيادة مكافأة الكوكايين ، والتوعية الحركية ، والإدارة الذاتية (; ; ) ، والتي تشير معًا إلى دور في الآليات العصبية المشاركة في الانتقال بين تعاطي المخدرات الترفيهي والمدمن. وفقًا لهذه الفرضية ، يعمل ΔFosB في حلقة تغذية مرتدة إيجابية عن طريق زيادة سلوكيات البحث عن المخدرات ، مما يؤدي بدوره إلى زيادة ΔFosB. أحد الأسئلة الرئيسية المعلقة هو كيف تتوسط osFosB في آثارها على السلوكيات المرتبطة بالمخدرات. قدمت دراسات ميكروأري على نطاق الجينوم في الفئران التي تعاني من إفراط في تعبير ΔFosB في المخطط أول نظرة ثاقبة للأهداف المحتملة في مجرى النهر (). اقترحت هذه الدراسة أن ΔFosB يمكن أن يكون بمثابة منشط نسعي أو مثبط ، وهذا يتوقف على الجين المستهدف. ومع ذلك ، فإن الدراسة فحصت النصوص المنظمة في إعداد مفرط التعبير ، لذلك ليس من الواضح أي من هذه الجينات هي أهداف osFosB المباشرة والفسيولوجية.

حددنا مؤخرًا كيناز 5 المعتمد على السيكلين (cdk5) الجين كهدف مباشر ل ΔFosB الذاتية ، والتي تعزز Cdk5 النسخ في المخطط (). ومع ذلك ، ظلت الآليات المشاركة في قمع ΔFosB للجينات المستهدفة بعيدة المنال. مرشح واحد جذاب هو ج-FOS، الجين الناجم عن المنشطات النفسية الحادة بشكل كبير ولكن فقط ضعيف بعد التعرض المتكرر (; ; ) ، عندما تكون مستويات مجمعي AP-1 المحتوية على ΔFosB و osFosB مرتفعة (, ). منذ ج-FOS يحتوي الجين على موقع يشبه AP-1 في مروجه القريب () ، هو مرشح معقول للقمع بوساطة osFosB. الحث من ج-FOS يُنظر إليه تقليديًا على أنه علامة مبكرة على التنشيط العصبي ، لأنه يتم إحداثه سريعًا وعابرًا استجابة لمجموعة متنوعة من المحفزات (). ال ج-FOS الجين مهم أيضا للاستجابات السلوكية للكوكايين ، حيث تفتقر الفئران ج-FOS في الخلايا العصبية التي تحتوي على مستقبلات الدوبامين D1 ، نوع الخلية العصبية حيث يتم تحفيز ΔFosB بواسطة المنشطات النفسية () ، قللت من التوعية السلوكية للكوكايين (). أدت هذه النتائج إلى التحقيق فيما إذا كانت عناصر تحكم ΔFosB ج-FOS النشاط الجيني بعد التعرض للأمفيتامين المزمن. وصفنا هنا آلية جينية جديدة والتي من خلالها يتراكم ΔFosB استجابة للأمفيتامين المزمن لإزالة الحساسية ج-FOS الحث على جرعات الدواء اللاحقة. هذا التفاعل الجديد بين betweenFosB وأحداث إعادة عرض الكروماتين على ج-FOS قد يكون المروج آلية توازنية مهمة لتنظيم حساسية الحيوان للتعرض المتكرر للعقاقير.

مواد وطرق

الحمض النووي الريبي العزلة والكمي

تم إذابة أنسجة المخ المجمدة في TriZol (Invitrogen ، كارلسباد ، كاليفورنيا) وتم معالجتها وفقًا لبروتوكول الشركة المصنعة. تم تنقية RNA بأعمدة RNAesy Micro (Qiagen ، فالنسيا ، كاليفورنيا). تم نسخ عكس الحمض النووي الريبي الكلي باستخدام الحرف الأول (Invitrogen). بعد ذلك تم تشغيل PCR في الوقت الحقيقي باستخدام SYBR Green (ABI ، Foster City ، CA) وتم قياسه باستخدام طريقة ΔΔCt. نرى الجدول التكميلي للحصول على قائمة كاملة من الاشعال.

مناعي لونين (ChIP)

تم صوتنة الكروماتين ومن ثم المانع (انظر الطرق التكميلية) باستخدام الأجسام المضادة هيستون الأسيتيل (Millipore ، Billerica ، MA) ، أو Anti-HDAC1 ، أو Anti-H3K9me2 من Abcam (Cambridge ، UK) ، anti-FosB (C-terminus) () ، anti-FosB (N-terminus) (Santa Cruz Biotechnology، Santa Cruz، CA، State)، or a Argence IgG control (Millipore). تم جمع IP باستخدام خرز Protein A من Millipore. بعد الغسيل ، تم شطف الكروماتين من الخرز وعكس الارتباط المتقاطع في وجود البروتيناز K. ثم تم تنقية الحمض النووي وكميا باستخدام PCR في الوقت الحقيقي.

مناعي

تم نقل خلايا PC12 باستخدام HDAC5 الموسومة بـ V1 () أو FosB أو osFosB كما هو موضح سابقًا (). انقسمت خلايا الخلية وحضنتها إما الأجسام المضادة IgG (Sigma) أو الأجسام المضادة FosB (SC-48 ، سانتا كروز) طوال الليل في 4 ° C تم إجراء Immunoprec Rain مع حبات البروتين G (سيجما). تم تشغيل البروتينات المناعية باستخدام SDS-PAGE وتحليلها عن طريق النشاف الغربي باستخدام جسم مضاد مضاد للفيروسات متعدد الإكلونات (N-terminus) مخصص () والأجسام المضادة V5 (Abcam). لتحديد ما إذا كان HDAC1 و ΔFosB شريكان ملزمان في الجسم الحي، استخدمنا نوبات الصرع الكهربائي المتكررة للحث على مستويات عالية من بروتين osFosB (). تم تشريح الأنسجة القشرية من نوبات مزمنة (7 يوميًا) أو فئران مُعالجة من الشام ، مُسْتَحْمَى ، ومُسْتَحْمَات مناعة كما هو موضح أعلاه مع الأجسام المضادة لـ HDAC1 (Abcam).

التقاط الليزر الدقيق

باستخدام الجراحة التجسيميّة ، أُصيبت المخططات البطنية للفئران بفيروس مرتبط بالعدوى (AAV) معربًا عن الجين أو GFP المشار إليه على جانبي المخ. بعد علاج الأمفيتامين ، تمت معالجة العقول المجمدة إلى أقسام إكليلية بسمك 8 µm وتثبيتها على شرائح غشائية (Lieca ، Wetzlar ، ألمانيا). تم تشريح المناطق المصابة بـ AAV بالليزر (Leica) لاستبعاد الخلايا غير المصابة ومعالجتها باستخدام مجموعة استخراج PicoPure RNA (MDS ، Sunnyvale ، CA). تم تضخيم RNA باستخدام عدة RiboAmp HS (MDS) وعكس النسخ كما هو موضح أعلاه. نرى الطرق التكميلية للحصول على تفاصيل كاملة.

النتائج

ensFosB مزيلات الحساسية ج-FOS تحريض مرنا في المخطط بعد التعرض للأمفيتامين المزمن

لاستكشاف ما إذا كانت الحساسية من ج-FOS تعبير mRNA هو تكيف خلوي يتحكم فيه ΔFosB ، لقد عالجنا الفئران بمحلول ملحي أو أمفيتامين حاد أو مزمن وسمحوا لهم بالسحب في قفصهم من المنزل إلى 1 إلى أيام 10. ثم تم تحليل الفئران 1 ساعة بعد جرعة التحدي المالحة أو الأمفيتامين. كما هو موضح سابقا (انظر المُقدّمة), ج-FOS تم تحفيز مرنا 4-fold في المخطط بواسطة إعطاء الأمفيتامين الحاد. في الفئران التي سبق تعرضها للأمفيتامين المزمن ، ومع ذلك ، فإن التعبير عن ج-FOS استجابة لتحدي المخدرات تم تخفيفه بشكل كبير لمدة تصل إلى 5 يوم من سحب الدواء (الشكل شنومكسا) ، وهي النقطة التي عندها يظل elevFosB مرتفعًا في منطقة الدماغ هذه (). بالإضافة إلى ذلك ، في الفئران التي تم سحبها من الأمفيتامين المزمن لأيام 5 ، وجدنا تلك القاعدية ج-FOS تم تخفيض التعبير مرنا أدناه المستويات الموجودة في الضوابط المالحة المعالجة (الشكل شنومكسا). الأهم من ذلك ، حجم ج-FOS تم التخفيف بشكل كبير من تحريض الأمفيتامين في يوم 1 من الانسحاب مقارنة بالحيوانات المعالجة بالمياه المالحة. معا ، هذه النتائج تثبت تأثير الأمفيتامين المزمن على كل من القاعدية والمستحثة ج-FOS مستويات مرنا ، على الرغم من وجود اثنين من الآثار مع دورة زمنية معقدة.

الشكل 1  

ensFosB مزيلات الحساسية ج-FOS تحريض مرنا في المخطط بعد التعرض للأمفيتامين المزمن

لتحديد ما إذا كان تراكم osFosB بعد الأمفيتامين المزمن يساهم بشكل مباشر في إزالة الحساسية من ج-FOS التعبير ، أجرينا أولاً ChIP لـ ΔFosB على ج-FOS مروج الجينات في المخطط. كما هو موضح في الشكل شنومكسبأطلقت حملة ج-FOS لدى المروج ارتباطًا أكبر بكثير بـ ΔFosB بعد التعرض للأمفيتامين المزمن ، وهو تأثير شوهد لمدة لا تقل عن 5 من سحب الدواء. هذه البيانات ترتبط ΔFosB الإشغال على ج-FOS المروج مع حركية انخفاض ج-FOS نشاط الجينات. بعد ذلك ، لاختبار مباشرة ما إذا كان ΔFosB يسبب انخفاض ج-FOS الحث استجابةً لتحدي الأمفيتامين ، استخدمنا ناقل AAV لفرط التعبير إما eitherFosB ، أو GFP كعنصر تحكم ، في المخطط. ثم عزلنا المخطط المصاب بالليزرالشكل شنومك) وأداء qRT-PCR ل ج-FOS مرنا. لاحظنا أقل بكثير ج-FOS mRNA الناجم عن جرعة حادة من الأمفيتامين في الأنسجة القاتلة المصابة بـ AAV-osFosB مقارنة بالجانب المقابل المصاب بـ AAV-GFP ، بينما مستويات β تويولين مرنا دون تغيير (الشكل 1D). هذه البيانات تشير إلى ذلك ج-FOS بوساطة إزالة الحساسية عن طريق تراكم ΔFosB على مروجها بعد التعرض المزمن للأمفيتامين.

ΔFosB يعين HDAC1 إلى ج-FOS المروج للتوسط ج-FOS قمع الجينات

لاستكشاف الآليات التي يتوسط ΔFosB ج-FOS الحساسية ، ركزنا على النقطة الزمنية التي ج-FOS كان الأكثر قمعاً بشكل ملحوظ: أيام 5 من الانسحاب من الأمفيتامين المزمن. آلية رئيسية تشارك في ج-FOS التنشيط استجابة لمجموعة متنوعة من المحفزات ، بما في ذلك الكوكايين () ، هو الأسيتيل هيستون. لذلك كنا مهتمين لتحديد ما إذا كان أستون هيستون ج-FOS كما تم تحفيز المروج الجيني بواسطة الأمفيتامين الحاد وما إذا كان التعرض المتكرر للعقاقير يضعف هذه الاستجابة. في الواقع ، زادت الأمفيتامين الحاد acetylation هيستون H4 على ج-FOS مروج ، وبعد علاج الأمفيتامين المزمن ، لم يعد هذا التعريفي لاحظ (الشكل شنومكسا). كان أسيتيل H4 محددًا ، حيث لم يلاحظ أي تأثير على H3 (غير موضح). هذه البيانات تشير إلى أن انخفاض أستون هيستون ، يرتبط بهيكل كروماتين أكثر إحكاما وغير نشط () ، يساهم في إزالة الحساسية من ج-FOS الجين بعد التعرض للأمفيتامين المزمن. لاختبار هذه الفرضية مباشرة ، تعاملنا مع الفئران بالأمفيتامين المزمن ، وبعد 5 أيام من الانسحاب ، أدارنا مثبط HDAC أو بوتيرات الصوديوم أو مركبتها. وجدنا أن زبدات الصوديوم عكست القمع الناجم عن الأمفيتامين ج-FOS التعبير (الشكل شنومكسب) ، ودعم مباشرة فكرة أن hypoacetylation على ج-FOS المروج هو الآلية الرئيسية الكامنة وراء الحساسية من الجين.

الشكل 2  

توظيف HDAC1 يتوسط عمل ΔFosB ج-FOS

لفهم كيف يثبط BFosB acetylation هيستون ج-FOS المروج ، قمنا بالتحقق مما إذا كان ΔFosB يتفاعل مع الإنزيمات التي تقلل أستيل هيستون ، أي HDACs. اكتشفنا أولاً HDAC1 و HDAC2 لأن هذه الإنزيمات تشكل مجمعات مع مجموعة متنوعة من عوامل النسخ لقمع التعبير الجيني (). منذ الدراسات الأولية رقاقة حددت HDAC1 ملزمة على ج-FOS المروج (انظر أدناه) ، ولكن لا يوجد HDAC2 قابل للاكتشاف (غير مبين) ، أجرينا تجارب على الهطول المناعي المشترك لتحديد ما إذا كان ΔFosB يتفاعل فعليًا مع HDAC1. في الواقع ، وجدنا أن التسمم المناعي لـ ΔFosB قد هبط HDAC1 أيضًا في خلايا PC12 (الشكل 2D). الأهم من ذلك ، أن هذا التفاعل خاص بـ ΔFosB ، مثل FosB كامل الطول ، والذي لا يتراكم بعد إعطاء المنشطات النفسانية المزمنة () ، لم تتفاعل مع HDAC1. أجرينا تجربة عكسية في الجسم الحي عن طريق تحفيز كميات كبيرة من ΔFosB مع نوبات الصرع الكهربائي. تمشيا مع بيانات استزراعنا الخلوي ، انخفض معدل المناعة مع الأجسام المضادة ضد HDAC1 ΔFosB من أنسجة المخ (الشكل 2E).

بناءً على هذه النتائج التي تتفاعل فعليًا بين ΔFosB و HDAC1 المختبر و في الجسم الحي، افترضنا أنه بعد الأمفيتامين المزمن ، يقوم ΔFosB بتجنيد HDAC1 إلى ج-FOS مروج الجينات. في الواقع ، وجدت ChIP من lysates striat مستويات أعلى بكثير من HDAC1 على ج-FOS المروج بعد التعرض للأمفيتامين المزمن (الشكل شنومك) ، في حين أن الأمفيتامين لم يغير HDAC1 ملزمة لل β-الأكتين مروج الجينات. لتحديد ما إذا كان HDAC1 كافياً للتخفيف أم لا ج-FOS الحث ، قمنا بنقل خلايا HEK293T باستخدام HDAC1 أو GFP وحفزناها مع مصل 5٪ (انظر الطرق التكميلية). وجدنا أن المصل الناجم عن ج-FOS تم تخفيف التعبير بشكل ملحوظ في الخلايا المفرطة HDAC1 (الشكل 2F). تم تمديد هذه الدراسات في الجسم الحي باستخدام الفئران HDAC1 floxed المصابة AAV-GFP على جانب واحد من المخطط و AAV-CreGFP للحث على خروج المغلوب من hdac1 الجين في المخطط المقابل. خفض AAV-CreGFP Hdac1 تعبير mRNA في الأنسجة المصابة (معزول عن طريق تشريح مجهري بالليزر) بنسبة> 75٪ مقارنة بعناصر التحكم المحقونة AAV-GFP Hdac2 بقي التعبير دون تغيير (الشكل 2G). ثم عولجت الفئران بالأمفيتامين المزمن متبوعة بسحب الدواء لأيام 5. وقد تم تحليل الفئران 30 دقيقة بعد تحدي الأمفيتامين وتشريح المناطق المصابة. وجدنا أن الأمفيتامين يسببها أكثر بكثير ج-FOS مرنا في الأنسجة القاتلة المصابة بـ AAV-CreGFP مقارنة بـ AAV-GFP (الشكل 2G) ، مما يدل على أن HDAC1 ضروري لقمع الأمفيتامين الناجم عن ج-FOS التعبير. تشير هذه البيانات إلى أن تراكم osFosB في الفئران بعد علاج الأمفيتامين المزمن ينتج عنه ارتباط bindingFosB أكثر بـ ج-FOS مروج ، توظيف HDAC1 ، أستيل أقل هيستون ، وفي نهاية المطاف نشاط أقل من الجين.

هيستون مثيلة مرتفعة على ج-FOS المروج بعد التعرض للأمفيتامين المزمن

غالبًا ما ينطوي قمع نشاط الجينات على العديد من التعديلات اللاجينية التي تحدث بالتوازي; ). واحدة من أفضل تعديلات هيستون المرتبطة بنشاط الجين المنخفض هي مثيلة هيستون H3 في ليسين 9 (H3K9). يرتبط تعديل هيستون هذا ، عند العثور عليه في مناطق المروج ، بالقمع النسخي عن طريق تجنيد القامعين المشاركين مثل HP1 (بروتين heterochromatin 1) (). لذلك قمنا بتحليل ما إذا كان hypoacetylation لل ج-FOS الجين ، الذي يظهر بعد إعطاء الأمفيتامين المزمن ، يرتبط أيضًا بالتغييرات في مثيلة H3K9. تمشيا مع هذه الفرضية ، كشفت ChIP التي أجريت على الأنسجة القاتلة من الفئران التي عولجت بالأمفيتامين المزمن أن H3K9 ثنائي الميثيل (H3K9me2) قد زاد بشكل كبير على ج-FOS المروجين (الشكل شنومكسا) ، تأثير لم يلاحظ على β-الأكتين مروج الجينات. أحد الأنزيمات الرئيسية التي تتوسط مثيلة H3K9 هو KMT1A / SUV39H1 ، مما أثار مسألة ما إذا كان التعبير عن هذا الإنزيم ينظم بالتعرض للأمفيتامين المزمن. أجرينا qRT-PCR على المخطط من الفئران تعامل مع الأمفيتامين المزمن ولاحظنا انتفاخ كبير من Kmt1a / Suv39h1 مرنا ، في حين أن إنزيم تعديل الكروماتين متميزة ، Hdac5، ظلت متأثرة (الشكل شنومكسب). على عكس HDAC1 ، لم تكشف تجارب الهطول المناعي المشترك عن أي تفاعل يمكن اكتشافه بين ΔFosB و KMT1A / SUV39H1 ، ولم نتمكن من تحديد التخصيب الكبير لميثيل ترانسفيراز ج-FOS المروج بواسطة رقاقة (لا يظهر). بغض النظر ، تشير هذه النتائج إلى أن إعادة تنظيم KMT1A / SUV39H1 قد يفرط ميثيلات H3 في ج-FOS والمساهمة في آليات الحد ج-FOS النشاط الجيني بعد التعرض للأمفيتامين المزمن.

الشكل 3  

مثيل هيستون بعد التعرض للأمفيتامين المزمن

مناقشة

حددت هذه الدراسة ج-FOS كجينة مستهدفة في نهاية المجرى الجيني لـ ΔFosB في المخطط بعد إعطاء الأمفيتامين المزمن. نحن نقدم أدلة مباشرة على أن ΔFosB الذاتية يرتبط بـ ج-FOS متعهد في الجسم الحي، حيث تقوم ΔFosB بتجنيد HDAC1 لإلغاء الهستونات المحيطة والحد من نشاط النسخ ج-FOS الجينات. كان كل من تثبيط الدوائية من HDACs والضربة القاضية للحث على HDAC1 كافية للتخفيف ج-FOS الحساسية ورفع ج-FOS التعبير في مخطط الحيوانات المزمنة المعالجة بالأمفيتامين. وجدنا أيضا زيادات متزامنة في مثيلة هيستون المثبطة في H3K9 على ج-FOS مروج ، وهو التكيف المرتبط مع انتفاخ الناجم عن الأمفيتامين من هيستون ميثيل ترانسفيراز ، KMT1A / SUV39H1. توفر هذه النتائج معًا نظرة ثاقبة جديدة بشكل أساسي حول الآليات التي من خلالها يقوم FosB بقمع نشاط جينات معينة ويوضح تفاعلًا جديدًا بين اثنين من المسارات الرئيسية التي تتحكم في الاستجابات السلوكية للمُنشطات النفسية: تحريض ΔFosB () وإعادة عرض الكروماتين (). نتائجنا تظهر كيف تتلاقى هاتان الطريقتان على الطريق ج-FOS المروج بعد التعرض للأمفيتامين المزمن لتغيير نشاط الجين.

لاحظنا أولا الحساسية ج-FOS تعبير مرنا بعد علاج الكوكايين المزمن منذ سنوات 15 () ، ولكن لم تكن هناك رؤية آلية متاحة لكيفية حدوث مثل هذه الاستجابات النصية المختلفة تمامًا بين التعرض الحاد مقابل التعرض المزمن للمخدرات. في إطار جهودنا لفهم الإجراءات النهائية لـ ΔFosB ، قمنا بإعادة التحكم في ج-FOS تعبير بسبب هذا التنظيم التفريقي بين التعرض للمنبهات الحادة والمزمنة. نظرًا لأن ΔFosB مرتفع بعدة أضعاف بعد التعرض المزمن للمخدرات ، فإن هذا التحريض التفاضلي لـ ج-FOS مرنا ، وكذلك موقع يشبه AP-1 في ج-FOS المروج القريب ، اقترح دور تنظيمي محتمل لـ ΔFosB. وهذا أيضا جعل ج-FOS الجين مرشحًا جذابًا لدراسة الآثار القمعية لـ ΔFosB على التعبير الجيني ().

الأمفيتامين المزمن الموهن ج-FOS تحريض mRNA أو مستويات خط الأساس في المخطط لمدة 5 تقريبًا من انسحاب الدواء ، وهي دورة زمنية تتسق مع استقرار ΔFosB () وشغلها على ج-FOS المروجين. على الرغم من أنه يمكن اكتشاف ΔFosB بعد فترات أطول من الانسحاب ، إلا أنه ينخفض ​​تدريجياً بمرور الوقت (; ) وقد تكون غير كافية للحفاظ على قمع ج-FOS الجينات إلى ما هو أبعد من نقطة وقت اليوم 5. ومع ذلك الوقت بالطبع ج-FOS إن إزالة الحساسية أمر معقد ، حيث يؤدي قمع تحريضها بواسطة تحفيز الأمفيتامين إلى الحد الأقصى في يوم 1 من الانسحاب ، ولكن قمع مستوياته القاعدية القصوى في أيام 5 من الانسحاب. تظهر بيانات ChIP الخاصة بنا أن ΔFosB مرتبط بـ ج-FOS المروج في كلتا النقاط الزمنية ، مما يشير إلى أن النشاط التفاضلي لل ج-FOS الجين الذي لوحظ بين 1 و 5 يوم من الانسحاب قد يكون بسبب منظمات النسخ النصية الإضافية التي تم تجنيدها في الجين مع دورة زمنية معقدة للغاية. هناك حاجة إلى مزيد من الدراسات لفهم الآليات التفصيلية المعنية.

الأهمية السلوكية لـ ΔFosB بوساطة ج-FOS قد يكون الحساسية من التماثل الساكن ، مثل الفئران التي تفتقر إلى ج-FOS الجين في الخلايا العصبية التي تحتوي على مستقبلات الدوبامين D1 تظهر انخفاض الاستجابة السلوكية للكوكايين (). علاوة على ذلك ، مثبطات HDAC ، التي تمنع تحسس osFosB بوساطة ج-FOS، زيادة حساسية الحيوان للتأثيرات السلوكية للكوكايين (; ). تشير هذه النتائج إلى أنه في حين أن التأثير الصافي لـ ΔFosB هو تعزيز الاستجابات السلوكية الحساسة للمنبهات النفسية (; ) ، كما أنه يبدأ برنامج نسخي جديد من خلال ج-FOS إزالة الحساسية للحد من حجم هذه السلوكيات نفسها. wouldFosB من شأنه ، في الواقع ، معايرة الاستجابات السلوكية للمُنشطات النفسية من خلال سلسلة معقدة من أحداث النسخ النصية ، بما في ذلك تحريض أو قمع العديد من الجينات المستهدفة () ، بالإضافة إلى الجين الذي يشفر c-Fos كما هو موضح هنا ، يشمل أيضًا الوحدة الفرعية لمستقبلات الغلوتامات AMPA GluR2 () ، سيرين ثريونين كيناز Cdk5 () ودينورفين الببتيد الأفيوني ()، من بين أمور أخرى (). يتم تنشيط بعض هذه الجينات بواسطة ΔFosB (حيث يقوم ΔFosB بتجنيد منشطين مشاركين في النسخ) () ، في حين يتم قمع الآخرين عن طريق ΔFosB (حيث يقوم ΔFosB ، كما هو موضح هنا ، بتجنيد القائمين على المشاركة في النسخ). يتمثل أحد الجهود الرئيسية للبحث المستقبلي في تحديد العوامل التي تحدد ما إذا كان ΔFosB ينشط أو يقمع الجين المستهدف عندما يرتبط بمروج الجينات.

جمعت النتائج التي توصلنا إليها معًا آلية جديدة للتخليق اللاجيني تقوم من خلالها ΔFosB بوساطة جزء من آثاره النصية في المخطط بعد تعرض الأمفيتامين المزمن. توفر هذه الدراسة أيضًا رؤية جديدة مهمة لآليات النسخ والجينات الأساسية في الجسم الحي المشاركة في إزالة الحساسية (أي التسامح) من الجين الحاسم للاستجابات السلوكية التي يسببها المنشطات النفسية.

 

المواد التكميلية

Supp1

انقر هنا لعرض.(67K ، مستند)

شكر وتقدير

وأيد هذا العمل من المنح المقدمة من NIDA

مراجع حسابات

  • Bibb JA، Chen J، Taylor JR، Svenningsson P، Nishi A، Snyder GL، Yan Z، Sagawa ZK، Ouimet CC، Nairn AC، Nestler EJ، Greengard P. يتم تنظيم تأثيرات التعرض المزمن للكوكايين من قبل البروتين العصبي Cdk5. طبيعة. 2001، 410: 376-380. [مجلات]
  • Carle TL، Ohnishi YN، Ohnishi YH، Alibhai IN، Wilkinson MB، Kumar A، Nestler EJ. الآليات المعتمدة على Proteasome والمستقلة لزعزعة FosB: تحديد مجالات FosB degron والتأثيرات على استقرار DeltaFosB. Eur J Neurosci. 2007، 25: 3009-3019. [مجلات]
  • Colby CR، Whisler K، Steffen C، Nestler EJ، Self DW. يعزز overexpression من نوع DeltaRosB الخاص بالخلية القابلة للإستزاف من الحافز للكوكايين. ي Neurosci. 2003، 23: 2488-2493. [مجلات]
  • Grozinger CM، Schreiber SL. إنزيمات Deacetylase: الوظائف البيولوجية واستخدام مثبطات الجزيء الصغير. كيم بيول 2002، 9: 3-16. [مجلات]
  • Hope B، Kosofsky B، Hyman SE، Nestler EJ. تنظيم التعبير الجيني الفوري المبكر وربط AP-1 في نواة الفئران المتكئة بالكوكايين المزمن. Proc Natl Acad Sci US A. 1992؛ 89: 5764 – 5768. [بك المادة الحرة] [مجلات]
  • Hope BT، Nye HE، Kelz MB، Self DW، Iadarola MJ، Nakabeppu Y، Duman RS، Nestler EJ. تحريض مركب AP-1 طويل الأمد يتألف من بروتينات شبيهة بفيروس Fos في الدماغ عن طريق الكوكايين المزمن وغيرها من العلاجات المزمنة. الخلايا العصبية. 1994، 13: 1235-1244. [مجلات]
  • Hyman SE، Malenka RC، Nestler EJ. الآليات العصبية للإدمان: دور التعلم والذاكرة المتعلقة بالجوائز. انو ريف نيوروسكي. 2006، 29: 565-598. [مجلات]
  • 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. التعبير عن عامل النسخ deltaFosB في الدماغ يتحكم في الحساسية للكوكايين. طبيعة. 1999، 401: 272-276. [مجلات]
  • تعديلات Kouzarides T. Chromatin ووظائفها. زنزانة. 2007، 128: 693-705. [مجلات]
  • كومار 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. إعادة تشكيل الكروماتين هي آلية رئيسية وراء اللدونة التي يسببها الكوكايين في المخطط. الخلايا العصبية. 2005، 48: 303-314. [مجلات]
  • McClung CA، Nestler EJ. تنظيم التعبير الجيني ومكافأة الكوكايين من قبل CREB و DeltaFosB. نات نيوروسكي. 2003، 6: 1208-1215. [مجلات]
  • McClung CA، Ulery PG، Perrotti LI، Zachariou V، Berton O، Nestler EJ. DeltaFosB: مفتاح جزيئي للتكيف على المدى الطويل في الدماغ. دماغ الدقة مول 2004، 132: 146-154. [مجلات]
  • Montgomery RL، Davis CA، Potthoff MJ، Haberland M، Fielitz J، Qi X، Hill JA، Richardson JA، Olson EN. ينظم كل من 1 و 2 هيستون تكوين الأورام القلبية ونموها وانقباضها. الجينات ديف. 2007، 21: 1790-1802. [بك المادة الحرة] [مجلات]
  • Morgan JI، Curran T. Stimulus-transcription coupling in neurons: role of cellular instant-early genes. اتجاهات neurosci. 1989، 12: 459-462. [مجلات]
  • Nye HE، Hope BT، Kelz MB، Iadarola M، Nestler EJ. الدراسات الدوائية لتنظيم التحريض المستضد ذات الصلة FOS المزمنة من الكوكايين في المخطط والنواة المتكئة. J Pharmacol Exp Ther. 1995، 275: 1671-1680. [مجلات]
  • Persico AM ، Schindler CW ، O'Hara BF ، Brannock MT ، Uhl GR. تعبير عامل نسخ الدماغ: آثار الأمفيتامين الحاد والمزمن وإجهاد الحقن. Res Mol Brain Res. 1993 ؛ 20: 91-100. [مجلات]
  • 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. يتحكم هيستون ديسيتيلاز 5 جينيًا في التكيفات السلوكية مع المنبهات العاطفية المزمنة. الخلايا العصبية. 2007، 56: 517-529. [مجلات]
  • شتاينر اتش ، جيرفن سي. يرتبط الحمض النووي الريبي الناجم عن الكوكايين RNA عكسيا بعبارة الدينورفين في المخطط. J Neurosci. 1993، 13: 5066-5081. [مجلات]
  • Tsankova N ، Renthal W ، كومار A ، Nestler EJ. التنظيم اللاجيني في الاضطرابات النفسية. نات ريف نيوروسي. 2007، 8: 355-367. [مجلات]
  • 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. دور أساسي للدلتا فوسب في النواة المتكئة في عمل المورفين. نات نيوروسكي. 2006، 9: 205-211. [مجلات]
  • تشانغ جيه ، تشانغ ل ، جياو إتش ، تشانغ كيو ، تشانغ دى ، لو د ، كاتز جي أل ، شو إم سي-فوس تسهل اكتساب وانقراض التغيرات المستمرة من الكوكايين. ي Neurosci. 2006، 26: 13287-13296. [مجلات]