Časopis za istraživanje droga i alkohola
vol. 2 (2013), 235651, 11, XNUMX stranice
Full-Text PDF
doi: 10.4303 / jdar / 235651
Eric J. Nestler
Fishberg Odsjek za neuroznanost i Institut Friedman Brain, Medicinski fakultet Mount Sinai, Gustave L. Levy Place, Box 1065, New York, NY 10029, SAD
Primljeno 2 novembar 2012; Revidirani 10 November 2012; Prihvaćeno 20 November 2012
sažetak
ΔFosB je član Fos porodice transkripcijskih faktora. Dok su svi ostali članovi porodice indukovani brzo, ali prolazno kao odgovor na domaćin akutnih stimulusa, ΔFosB je jedinstven po tome što se akumulira kao odgovor na ponovljenu stimulaciju zbog svoje neobične stabilnosti proteina.
Takva produžena indukcija ΔFosB, unutar područja nagrađivanja mozga, uključena je u životinjske modele ovisnosti o drogama, s mnoštvom dokaza koji ukazuju da ΔFosB promovira nagradu i motivaciju i služi kao ključni mehanizam senzibilizacije za lijekove i povećanog samo-davanja lijekova . Ovo je potvrđeno kod ljudi postmortem, s povišenim nivoima ΔFosB viđenim u nagradnim regijama ovisnog mozga.
Kao faktor transkripcije, ΔFosB proizvodi ovaj bihevioralni fenotip regulacijom ekspresije specifičnih ciljnih gena. Identifikujemo takve transkripcione ciljeve ΔFosB upotrebom pristupnog genskog pristupa, kao i upotrebom genomskih metoda. Nedavni rad je analizirao remodeliranje kromatina - promene u posttranslacionim modifikacijama histona i drugih nuklearnih proteina u genima regulisanim lekovima - da bi se odredili detaljni molekularni mehanizmi pomoću kojih ΔFosB reguliše ekspresiju ciljnog gena in vivo i posreduje u sinaptickoj, neuralnoj i bihevioralnoj indukciji plastičnost. Ove studije ΔFosB pružaju novi uvid u molekularne osnove ovisnosti o drogama, koje definiraju mnoštvo novih ciljeva za mogući terapijski razvoj.
reference
- IN Alibhai, TA Green, JA Potashkin i EJ Nestler, Regulacija ekspresije fosB i fosB mRNA: in vivo i in vitro studije, Brain Res, 1143 (2007), 22 – 33.
- E. Ang, J. Chen, P. Zagouras, H. Magna, J. Holland, E. Schaeffer, et al., Indukcija nuklearnog faktora-B u nucleus accumbens od strane kronične kokainske administracije, J Neurochem, 79 (2001), 221 – 224.
- M. Asanuma i JL Cadet, Metamfetamin-inducirano povećanje aktivnosti striatne NF-B DNA-vezujuće aktivnosti se smanjuje u transgenim miševima superoksid-dismutaze, Mol Brain Res, 60 (1998), 305 – 309.
- O. Berton, HE Covington 3rd, K. Ebner, NM Tsankova, TL Carle, P. Ulery, et al., Indukcija? FosB u periaqueductal sivom od stresa promoviše aktivne reakcije suočavanja, Neuron, 55 (2007), 289-300.
- JA Bibb, J. Chen, JR Taylor, P. Svenningsson, A. Nishi, GL Snyder, et al., Efekti hronične izloženosti kokainu regulišu neuronski protein Cdk5, Priroda, 410 (2001), 376 – 380.
- Ptica, Percepcije epigenetike, Priroda, 447 (2007), 396 – 398.
- TL Carle, YN Ohnishi, YH Ohnishi, IN Alibhai, MB Wilkinson, A. Kumar, et al., Proteasom-ovisni i neovisni mehanizmi za FosB destabilizaciju: identifikacija FosB degron domena i implikacije za stabilnost?, Eur J Neurosci, 25 (2007), 3009 – 3019.
- J. Chen, MB Kelz, BT Hope, Y. Nakabeppu i EJ Nestler, Hronični Fos-povezani antigeni: stabilne varijante FosB indukovane u mozgu hroničnim tretmanima, J Neurosci, 17 (1997), 4933 – 4941.
- J. Chen, MB Kelz, G. Zeng, N. Sakai, C. Steffen, PE Shockett, et al., Transgene životinje sa inducibilnom ekspresijom gena u mozgu, Mol Pharmacol, 54 (1998), 495 – 503.
- J. Chen, SS Newton, L. Zeng, DH Adams, AL Dow, TM Madsen, et al., Regulacija CCAAT-poboljšavajućeg vezujućeg proteina beta u FosB transgenskim miševima i elektrokonvulzivnim napadima, Neuropsihofarmakologija, 29 (2004), 23 – 31.
- J. Chen, HE Nye, MB Kelz, N. Hiroi, Y. Nakabeppu, BT Hope, et al., Regulacija proteina sličnih FosB i FosB elektrokonvulzivnim napadima i tretmanima kokainom, Mol Pharmacol, 48 (1995), 880 – 889.
- J. Chen, Y. Zhang, MB Kelz, C. Steffen, ES Ang, L. Zeng, et al., Indukcija ciklin-zavisne kinaze 5 u hipokampusu putem hroničnih elektrokonvulzivnih napadaja: uloga FosB, J Neurosci, 20 (2000), 8965 – 8971.
- CR Colby, K. Whisler, C. Steffen, EJ Nestler i DW Self, Striatalna tipična prekomjerna ekspresija FosB pojačava poticaj za kokain, J Neurosci, 23 (2003), 2488 – 2493.
- D. Damez-Werno, Q. LaPlant, H. Sun, KN Scobie, DM Dietz, IM Walker, et al., Doziranje droge epigenetski primenjuje indukciju Fosb gena u nucleus accumbens pacova, J Neurosci, 32 (2012), 10267 – 10272.
- P. Dobrazanski, T. Noguchi, K. Kovary, CA Rizzo, PS Lazo i R. Bravo, Oba proizvoda gena fosB, FosB i njegov kratki oblik, FosB / SF, su transkripcijski aktivatori u fibroblastima, Mol Cell Biol, 11 (1991), 5470 – 5478.
- ME Ehrlich, J. Sommer, E. Canas i EM Unterwald, Periadolescentni miševi pokazuju pojačanu regulaciju FosB-a kao odgovor na kokain i amfetamin, J Neurosci, 22 (2002), 9155 – 9159.
- D. Ferguson, N. Shao, J. Koo, J. Feng, V. Vialou, D. Dietz, et al., Sledeća generacija sekvenciranja koristeći ChIP-Seq ističe bitnu ulogu SIRT1-a u emocionalnoj plastičnostiNeuroscience Meeting Planner, Program br. 778.09, Društvo za neuronauku, New Orleans, LA, 2012.
- AM Graybiel, R. Moratalla i HA Robertson, Amfetamin i kokain izazivaju aktivaciju lijeka specifičnog za c-fos u odjeljcima striosome-matriksa i limbičkim podjelama striatuma, Proc Natl Acad Sci USA, 87 (1990), 6912 – 6916.
- BA Grueter, AJ Robison, RL Neve, EJ Nestler i RC Malenka, ? FosB differentially modulira nucleus accumbens direktnu i indirektnu funkciju puta, Proc Natl Acad Sci USA.
- VL Hedges, S. Chakravarty, EJ Nestler i RL Meisel, Prekomjerna ekspresija FosB u nucleus accumbens pojačava seksualnu nagradu kod ženskih sirijskih hrčaka, Genes Brain Behav, 8 (2009), 442 – 449.
- N. Hiroi, JR Brown, CN Haile, H. Ye, ME Greenberg i EJ Nestler, Mutirani miševi FosB: gubitak hronične indukcije kokaina proteina povezanih s Fosom i povećana osjetljivost na psihomotorne i nagrađujuće učinke kokaina, Proc Natl Acad Sci USA, 94 (1997), 10397 – 10402.
- N. Hiroi, GJ Marek, JR Brown, H. Ye, F. Saudou, VA Vaidya, et al., Osnovna uloga gena fosB u molekularnim, ćelijskim i ponašajnim aktivnostima hroničnih elektrokonvulzivnih napadaja, J Neurosci, 18 (1998), 6952 – 6962.
- B. Hope, B. Kosofsky, SE Hyman i EJ Nestler, Regulacija neposredne rane ekspresije gena i vezivanja AP-1-a u nukleusu štakora accumbens putem hroničnog kokaina, Proc Natl Acad Sci USA, 89 (1992), 5764 – 5768.
- BT Hope, HE Nye, MB Kelz, DW Self, MJ Iadarola, Y. Nakabeppu, et al., Indukcija dugotrajnog AP-1 kompleksa sastavljenog od izmenjenih Fos-proteina u mozgu hroničnim kokainom i drugim hroničnim tretmanima, Neuron, 13 (1994), 1235-1244.
- HJ Jorissen, PG Ulery, L. Henry, S. Gourneni, EJ Nestler i G. Rudenko, Dimerizacija i svojstva vezivanja DNA faktora transkripcije?, Biohemija, 46 (2007), 8360 – 8372.
- PW Kalivas i ND Volkow, Neuralna osnova zavisnosti: patologija motivacije i izbora, Am J Psychiatry, 162 (2005), 1403 – 1413.
- GB Kaplan, KA Leite-Morris, W. Fan, AJ Young i MD Guy, Senzibilizacija opijata izaziva FosB /? FosB ekspresiju u prefrontalnim kortikalnim, strijatalnim i amigdalnim područjima mozga, PLoS One, 6 (2011), e23574.
- JA Kauer i RC Malenka, Sinaptička plastičnost i ovisnost, Nat Rev Neurosci, 8 (2007), 844 – 858.
- Kelz, J. Chen, Carlezon Jr., WA, Jr., K. Whisler, L. Gilden, AM Beckmann, et al., Ekspresija transkripcijskog faktora? FosB u mozgu kontrolira osjetljivost na kokain, Priroda, 401 (1999), 272 – 276.
- A. Kumar, KH Choi, W. Renthal, NM Tsankova, DE Theobald, HT Truong, et al., Remodeliranje hromatina je ključni mehanizam koji podupire plastičnost kokaina u striatumu, Neuron, 48 (2005), 303-314.
- P. LaPlant i EJ Nestler, KRŠENJE histonskog koda: efekti kokaina na strukturu i funkciju hromatina, Horm Behav, 59 (2011), 321-330.
- KW Lee, Y. Kim, AM Kim, K. Helmin, AC Nairn i P. Greengard, Stvaranje dendritske kičme izazvane kokainom u srednjim kičastim neuronima koji sadrže D1 i D2 receptore dopamina u nucleus accumbens, Proc Natl Acad Sci USA, 103 (2006), 3399 – 3404.
- ML Lehmann i M. Herkenham, Obogaćivanje životne sredine daje otpornost na stres socijalnom porazu putem infraimbike neuroanatomske putanje ovisne o korteksu, J Neurosci, 31 (2011), 6159 – 6173.
- A. Levine, Y. Huang, B. Drisaldi, EA Griffin Jr., DD Pollak, S. Xu, et al., Molekularni mehanizam za ljekoviti lijek: epigenetske promjene inicirane ekspresijom primarnog gena nikotina pomoću kokaina, Sci Transl Med, 3 (2011), 107ra109.
- AA Levine, Z. Guan, A. Barco, S. Xu, ER Kandel i JH Schwartz, CREB-vezujući protein kontrolira odgovor na kokain tako što acetilira histone na fosB promotoru u striatumu miša, Proc Natl Acad Sci USA, 102 (2005), 19186 – 19191.
- J. Li, Y. Sun, i J. Ye, Elektroakupunktura smanjuje prekomjernu konzumaciju alkohola uključujući smanjenje nivoa FosB / B FosB u regijama mozga povezanih s nagradama, PLoS One, 7 (2012), e40347.
- HF Liu, WH Zhou, HZ Zhu, MJ Lai i WS Chen, Mikroinekcija M5 antisense oligonukleotid muskarinskog receptora u VTA inhibira FosB ekspresiju u NAc i hipokampusu heroina senzibiliziranih štakora, Neurosci Bull, 23 (2007), 1 – 8.
- I. Maze, HE Covington 3rd, DM Dietz, Q. LaPlant, W. Renthal, SJ Russo, et al., Bitna uloga histonske metiltransferaze G9a u plastičnosti izazvanoj kokainom, Nauka, 327 (2010), 213 – 216.
- CA McClung i EJ Nestler, Regulacija ekspresije gena i nagrade kokaina od strane CREB i FosB, Nat Neurosci, 6 (2003), 1208 – 1215.
- CA McClung, PG Ulery, LI Perrotti, V. Zachariou, O. Berton i EJ Nestler, FosB: molekularni prekidač za dugoročnu adaptaciju u mozgu, Mol Brain Res, 132 (2004), 146 – 154.
- J. McDaid, JE Dallimore, AR Mackie i TC Napier, Promjene u akumbalnom i pallidalnom pCREB i? FosB u štakorima osjetljivim na morfij: korelacije s elektrofiziološkim mjerama izazvanim receptorima u ventralnom palidumu, Neuropsihofarmakologija, 31 (2006), 1212 – 1226.
- J. McDaid, MP Graham i TC Napier, Senzibilizacija inducirana metamfetaminom diferencijalno mijenja pCREB i? FosB u limbičkom krugu mozga sisavaca, Mol Pharmacol, 70 (2006), 2064 – 2074.
- C. Mombereau, L. Lhuillier, K. Kaupmann i JF Cryan, GABAB receptor-pozitivna modulacija-inducirana blokada nagrađenih svojstava nikotina povezana je sa redukcijom u nucleus accumbens?, J Pharmacol Exp Ther, 321 (2007), 172-177.
- R. Moratalla, B. Elibol, M. Vallejo i AM Graybiel, Promjene na nivou mreže u ekspresiji inducibilnih Fos-Jun proteina u striatumu tokom hroničnog liječenja i povlačenja kokaina, Neuron, 17 (1996), 147-156.
- JI Morgan i T. Curran, Neposredni-rani geni: deset godina kasnije, Trendovi Neurosci, 18 (1995), 66 – 67.
- DL Muller i EM Unterwald, D1 dopamin receptori moduliraju? FosB indukciju u striatumu štakora nakon intermitentne primjene morfina, J Pharmacol Exp Ther, 314 (2005), 148-154.
- J. Muschamp, C. Nemeth, A. Robison, E. Nestler i W. Carlezon Jr., ? FosB poboljšava efekte kokaina uz istovremeno smanjenje pro-depresivnih efekata agonista kapa-opioidnih receptora U50488 \ t, Biol Psihijatrija, 71 (2012), 44 – 50.
- Y. Nakabeppu i D. Nathans, Prirodno prisutan skraćeni oblik FosB koji inhibira Fos / Jun transkripcionu aktivnost, Ćelija, 64 (1991), 751 – 759.
- EJ Nestler, Molekularna osnova dugoročne plastičnosti koja leži u osnovi ovisnosti, Nat Rev Neurosci, 2 (2001), 119 – 128.
- EJ Nestler, Transkripcijski mehanizmi ovisnosti: uloga FosB-a, Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci, 363 (2008), 3245-3255.
- EJ Nestler, MB Kelz i J. Chen, FosB: molekularni posrednik dugotrajne neuralne i bihevioralne plastičnosti, Brain Res, 835 (1999), 10 – 17.
- SD Norrholm, JA Bibb, EJ Nestler, CC Ouimet, JR Taylor i P. Greengard, Kokainom izazvana proliferacija dendritičnih spina u nucleus accumbens zavisi od aktivnosti kinaze-5 ovisne o ciklinu, Neuroznanost, 116 (2003), 19 – 22.
- Nye, B. Hope, M. Kelz, M. Iadarola i E. Nestler, Farmakološke studije regulacije kronične indukcije antigena povezane s FOS kokainom u striatumu i nucleus accumbens, J Pharmacol Exp Ther, 275 (1995), 1671-1680.
- Nye i EJ Nestler, Indukcija hroničnih antigena povezanih sa Fos u mozgu pacova putem hronične primene morfina, Mol Pharmacol, 49 (1996), 636 – 645.
- P. Olausson, JD Jentsch, N. Tronson, RL Neve, EJ Nestler i JR Taylor, FosB u nucleus accumbens regulira instrumentalno ponašanje i motivaciju ojačanu hranom, J Neurosci, 26 (2006), 9196 – 9204.
- MC Peakman, C. Colby, LI Perrotti, P. Tekumalla, T. Carle, P. Ulery, et al., Inducibilna ekspresija dominantnog negativnog mutanta c-Jun-a u transgenim miševima smanjuje osjetljivost na kokain, Brain Res, 970 (2003), 73 – 86.
- LI Perrotti, CA Bolan ~ os, KH Choi, SJ Russo, S. Edwards, PG Ulery, et al., FosB se akumulira u populaciji GABAergičnih ćelija u zadnjem dijelu ventralnog tegmentalnog područja nakon tretmana psihostimulansom, Eur J Neurosci, 21 (2005), 2817 – 2824.
- LI Perrotti, Y. Hadeishi, PG Ulery, M. Barrot, L. Monteggia, RS Duman, et al., Indukcija? FosB u moždanim strukturama povezanim sa nagradom nakon hroničnog stresa, J Neurosci, 24 (2004), 10594 – 10602.
- LI Perrotti, RR Weaver, B. Robison, W. Renthal, I. Maze, S. Yazdani, et al., Različiti obrasci? FosB indukcije u mozgu putem droga zloupotrebe, Synapse, 62 (2008), 358 – 369.
- EM Pich, SR Pagliusi, M. Tessari, D. Talabot-Ayer, R. Hooft van Huijsduijnen, i C. Chiamulera, Uobičajeni neuronski supstrati za zavisnost od nikotina i kokaina, Nauka, 275 (1997), 83 – 86.
- KK Pitchers, KS Frohader, V. Vialou, E. Mouzon, EJ Nestler, MN Lehman, et al., FosB u nucleus accumbens je kritičan za pojačavanje efekata seksualne nagrade, Genes Brain Behav, 9 (2010), 831 – 840.
- W. Renthal, TL Carle, I. Maze, HE Covington 3rd, HT Truong, I. Alibhai, et al., FosB posreduje epigenetsku desenzitizaciju gena c-fos nakon hronične izloženosti amfetaminu, J Neurosci, 28 (2008), 7344 – 7349.
- W. Renthal, A. Kumar, G. Xiao, M. Wilkinson, HE Covington 3rd, I. Maze, et al., Genomska analiza regulacije kromatina kokainom otkriva ulogu sirtuina, Neuron, 62 (2009), 335-348.
- W. Renthal, I. Maze, V. Krishnan, HE Covington 3rd, G. Xiao, A. Kumar, et al., Histon deacetilaza 5 epigenetički kontroliše adaptacije ponašanja na hronične emocionalne stimulanse, Neuron, 56 (2007), 517-529.
- Robinson i B. Kolb, Strukturna plastičnost povezana sa izloženošću drogama, Neurofarmakologija, 47 (2004), 33 – 46.
- AJ Robison i EJ Nestler, Transkripcijski i epigenetski mehanizmi ovisnosti, Nat Rev Neurosci, 12 (2011), 623 – 637.
- AJ Robison, V. Vialou, M. Mazei-Robison, J. Feng, S. Kourrich, M. Collins, et al., Bihevioralni i strukturalni odgovori na hronični kokain zahtevaju petlju za napajanje koja uključuje FosB i CaMKII u shellus nucleus accumbens, J Neurosci.
- SJ Russo, MB Wilkinson, MS Mazei-Robison, DM Dietz, I. Maze, V. Krishnan, et al., Signalizacija nuklearnog faktora B reguliše morfologiju neurona i nagradu za kokain, J Neurosci, 29 (2009), 3529 – 3537.
- HJ Shaffer i GB Eber, Vremenska progresija simptoma ovisnosti o kokainu u američkom Nacionalnom istraživanju komorbiditeta, Ovisnost, 97 (2002), 543 – 554.
- T. Shippenberg i W. Rea, Senzibilizacija na bihevioralne efekte kokaina: modulacija agonistima dynorphina i kapa-opioidnih receptora, Pharmacol Biochem Behav, 57 (1997), 449 – 455.
- J. Taylor, W. Lynch, H. Sanchez, P. Olausson, E. Nestler i J. Bibb, Inhibicija Cdk5 u nucleus accumbens povećava lokomotorno aktivirajuće i stimulativne-motivacione efekte kokaina, Proc Natl Acad Sci USA, 104 (2007), 4147 – 4152.
- SL Teegarden i TL Bale, Smanjenje prehrambenih preferencija dovodi do povećane emocionalnosti i rizika za povratak hrane, Biol Psihijatrija, 61 (2007), 1021 – 1029.
- SL Teegarden, EJ Nestler i TL Bale, • FosB-posredovane promjene u dopaminskoj signalizaciji normaliziraju se ukusnom dijetom s visokim udjelom masti, Biol Psihijatrija, 64 (2008), 941 – 950.
- PG Ulery, G. Rudenko i EJ Nestler, Regulacija stabilnosti fosB fosforilacijom, J Neurosci, 26 (2006), 5131 – 5142.
- PG Ulery-Reynolds, MA Castillo, V. Vialou, SJ Russo i EJ Nestler, Fosforilacija fosB posreduje njenu stabilnost in vivo, Neuroznanost, 158 (2009), 369 – 372.
- V. Vialou, J. Feng, AJ Robison, SM Ku, D. Ferguson, KN Scobie, et al., Faktor odgovora seruma i vezujući protein cAMP odgovora su potrebni za indukciju kokaina FosB, J Neurosci, 32 (2012), 7577 – 7584.
- V. Vialou, I. Maze, W. Renthal, QC LaPlant, EL Watts, E. Mouzon, et al., Faktor odgovora seruma promoviše otpornost na hronični društveni stres kroz indukciju FosB, J Neurosci, 30 (2010), 14585 – 14592.
- V. Vialou, AJ Robison, QC Laplant, HE Covington 3rd, DM Dietz, YN Ohnishi, et al., FosB u krugovima nagrađivanja mozga posreduje otpornost na stres i antidepresivne odgovore, Nat Neurosci, 13 (2010), 745 – 752.
- DL Wallace, V. Vialou, L. Rios, TL Carle-Florence, S. Chakravarty, A. Kumar, et al., Uticaj os FosB u nucleus accumbens na ponašanje vezano za prirodno nagrađivanje, J Neurosci, 28 (2008), 10272 – 10277.
- Y. Wang, TI Cesena, Y. Ohnishi, R. Burger-Caplan, V. Lam, PD Kirchhoff, et al., Mali molekulski skrining identifikuje regulatore transkripcionog faktora FosB, ACS Chem Neurosci, 3 (2012), 546 – 556.
- M. Werme, C. Messer, L. Olson, L. Gilden, P. Thorén, EJ Nestler, et al., ? FosB regulira rad kotača, J Neurosci, 22 (2002), 8133 – 8138.
- CA Winstanley, RK Bachtell, DE Theobald, S. Laali, TA Green, A. Kumar, et al., Povećana impulzivnost tokom povlačenja iz kokainske samouprave: uloga za FosB u orbitofrontalnom korteksu, Cereb Cortex, 19 (2009), 435 – 444.
- CA Winstanley, TA Green, DE Theobald, W. Renthal, Q. LaPlant, RJ DiLeone, et al., • FosB indukcija u orbitofrontalnom korteksu pojačava lokomotornu senzibilizaciju uprkos umanjenju kognitivne disfunkcije uzrokovane kokainom, Pharmacol Biochem Behav, 93 (2009), 278 – 284.
- CA Winstanley, Q. LaPlant, DE Theobald, TA Green, RK Bachtell, LI Perrotti, et al., FosB indukcija u orbitofrontalnom korteksu posreduje toleranciju na kokain-induciranu kognitivnu disfunkciju, J Neurosci, 27 (2007), 10497 – 10507.
- J. Yen, RM Wisdom, I. Tratner i IM Verma, Alternativni spojeni oblik FosB je negativni regulator transkripcijske aktivacije i transformacije Fos proteina, Proc Natl Acad Sci USA, 88 (1991), 5077 – 5081.
- ST Young, LJ Porrino i MJ Iadarola, Kokain izaziva striatalne c-fos-imunoreaktivne proteine preko dopaminergičkih D1 receptora, Proc Natl Acad Sci USA, 88 (1991), 1291 – 1295.
- V. Zachariou, CA Bolanos, DE Selley, D. Theobald, MP Cassidy, MB Kelz, et al., Bitna uloga za FosB u nucleus accumbens u morfinu, Nat Neurosci, 9 (2006), 205 – 211.