MÄRKUSED: Tõendid selle kohta, et deltafosb jätab jäljed jälgi pärast sõltuvusest taastumist. Konkreetselt sõltuvus põhjustab epigeneetilisi muutusi, mis põhjustavad deltafosbi palju kiiremat induktsiooni retsidiivi tekkimisel. See selgitab, kuidas ägenemine, isegi pärast aastaid, võib kiiresti suureneda täis puhutud sõltuvusseisundiks.
J Neurosci. Autori käsikiri; saadaval PMC 2013 jaanuaris 25.
Abstraktne
ΔFosB, a Fosb geeniprodukt, indutseeritakse tuuma accumbensis (NAc) ja caudate putamenis (CPu) korduval kokkupuutel kuritarvitatavate ravimitega nagu kokaiin. See induktsioon aitab kaasa geeniekspressiooni ja käitumishäirete ebanormaalsetele mustritele, mida täheldatakse korduva ravimi ekspositsiooni korral.
Siinkohal hindasime, kas rottidel esinev ravimi ekspositsioon kaugel on muutunud Fosb kokaiiniga kokkupuutel tekkinud geen. Näitame, et eelnev krooniline kokaiini manustamine, millele järgneb pikenenud ärajätmine, suurendab Fosb NAc-s, mida tõendab ΔFosB mRNA suurem akuutne indutseerimine ja ΔFosB valgu kiirem akumuleerumine pärast korduvat kokaiini uuesti eksponeerimist. Sellist kruntimist pole Fosb indutseerimist täheldati CPu-s, tegelikult AFosB mRNA äge indutseerimine pärssis CPu-s.
Need ebanormaalsed mustrid Fosb ekspressioon on seotud kromatiini modifikatsioonidega Fosb geeni promootor. Eelnev krooniline kokaiini manustamine kutsub esile RNA polümeraasi II (Pol II) pikaajalise suurenemise Fosb promootor ainult NAc-s, mis viitab sellele, et Pol II “peatub” Fosb kokaiiniga kokkupuutumisel selles piirkonnas. Kokaiiniprobleem käivitab seejärel Pol II vabanemise geeni promootorist, võimaldades kiiremat Fosb transkriptsioon. Kokaiiniprobleem vähendab ka repressiivseid histooni modifikatsioone Fosb edendaja NAc-s, kuid suurendab selliseid repressiivseid märke ja vähendab CPu aktiveerivaid märke.
Need tulemused annavad uue ülevaate kromatiini dünaamikast Fosb promootor ja paljastada uus mehhanism kruntimiseks Fosb indutseerimine NAc-s kokaiiniga kokkupuutumisel.
Sissejuhatus
Narkomaania on iseloomulik kompulsiivne narkootikumide otsimine ja võtmine hoolimata tõsistest kahjulikest tagajärgedest (Kalivas et al., 2005; Hyman et al., 2006). Krooniline ravimi ekspositsioon põhjustab püsivaid muutusi geeniekspressioonis ventral striatum (või nucleus accumbens; NAc) ja dorsal striatum (või caudate putamen; CPu), striatali struktuurid seotud narkootikumide tasu ja sõltuvus (Freeman et al., 2001; Robinson ja Kolb, 2004; Shaham ja Hope, 2005; Maze ja Nestler, 2011). ΔFosB, kärbitud ja stabiilne valk, mida kodeerib vahetu varajane geen, Fosbon hästi iseloomustatud transkriptsioonifaktor, mis on indutseeritud NAc-s ja CPu-s kroonilise ekspositsiooniga praktiliselt kõikidele kuritarvitamise ravimitele, kus see vahendab sensibiliseeritud käitumuslikke vastuseid korduvale ravimi manustamisele. (Nestler, 2008). Siiski, kas eelnev krooniline kokkupuude narkootikumide kuritarvitamisega muudab AFosB järgnevat indutseerimist, ei ole teada.
Hüpoteesime hiljuti, et kroonilise ravimi ekspositsioonile reageerivad kromatiini modifikatsioonid võivad mõjutada spetsiifiliste geenide indutseeritavat toimet aju sihtpiirkondades (Robison ja Nestler, 2011). Üha rohkem tõendeid on näidanud, et pärast kroonilist manustamist kuritarvitamise ravimid muudavad kromatiini struktuuri ja transkriptsioonilist ligipääsetavust mitmete modifikatsioonide, sealhulgas fosforüülimise, atsetüülimise ja histooni sabade metüülimise kaudu. Viimane töö rakukultuurisüsteemides on keskendunud RNA polümeraasi II (Pol II) värbamisele "indutseeritavate" geenide promootorile enne nende ekspressiooni, kusjuures Pol II seondus püsivalt proksimaalsete promootorpiirkondadega ja ümber transkriptsiooni alguspunkti (TSS ) "seiskunud" olekus (Core ja Lis, 2008; Nechaev ja Adelman, 2008). Arvatakse, et peatunud Pol II aktiveerimine vastutab selle põgenemise eest promootor- ja TSS-piirkondadest ning nende "krunditud" geenide transkriptsioonist (Zeitlinger et al., 2007; Saha et al., 2011; Bataille et al., 2012).
Siin näitame, et eelnevalt kroonilise kokaiiniga kokkupuutumine, millele järgneb pikenenud keeluaeg, muudab AUC indutseeritavust Fosb järgneva kokaiini manustamise geen, kus NAc on indutseeritud, samas kui CPu ei ole. Seejärel me tuvastame erinevad kromatiini allkirjad Fosb geeni promootor NAc-s ja CPu-s, mis on seotud sellise ebanormaalse indutseeritavusega Fosb geen, kaasa arvatud peatunud Pol II värbamine Fosb proksimaalne promootor ainult NAc-s, samuti muutused mitmetes aktiveerivates või repressiivsetes histooni modifikatsioonides mõlemas aju piirkonnas. Need tulemused annavad uudse ülevaate kromatiini dünaamikast Fosb geeni promootor ja näitavad esmakordselt mehhanismi, mille abil Pol II prime esineb Fosb suurema aktiveerumise jaoks NAc-s pärast kokaiiniga kokkupuutumist.
Materjalid ja meetodid
Loomad
Mees Sprague Dawley rotid (250-275 g; Charles River Laboratories), mida kasutati kõigis katsetes, hoiti paarikasutuses kliimaseadmega ruumis 12 hr valguse / pimeduse tsüklis (tuled 7 AM-s), mis võimaldas juurdepääsu toidule ja vesi ad libitum. Kõik loomad süstiti oma kodus olevates puurides kümne päeva jooksul kaks korda päevas kokaiini (15 mg / kg, ip) või soolalahusega (ip). Loomkatsed kiideti heaks Siinai mäel asuva institutsionaalse loomade hooldamise ja kasutamise komitee (IACUC) poolt.
Liikumismõõtmised
Loomi harjutati liikumiskambris esimesel päeval 1 tundi ja seejärel jälgiti liikumisaktiivsust pärast soolalahuse kasutamist, kasutades Photobeam aktiivsüsteemi (San Diego Instruments). Pärast 1 hr harjumist liikumiskambrites iga päev manustati 15i päevadel iga päev kokaiini (2 mg / kg, ip) ja loomi jälgiti taas liikumisaktiivsuse suhtes 1 hr.
Immunohistokeemia
Loomad perfundeeriti 24 tundi pärast viimast ravimi eksponeerimist. ΔFosB / FosB immunoreaktiivsus tuvastati kirjeldatud viisil (Perrotti jt, 2004). Western blotting kinnitas, et kogu ΔFosB / FosB-sarnane immunoreaktiivsus täheldas 24-i või kauem pärast kokaiini süstimist, kajastades FosB-d, kusjuures FosB ei olnud tuvastatav (ei ole näidatud).
RNA isoleerimine, pöördtranskriptsioon ja PCR
NAc ja dorsolateraalse / dorsomediaalse CPu kahepoolsed 12-gabariidid saadi vastavalt kirjeldusele (Perrotti jt, 2004), külmkuivatatud ja töödeldud vastavalt avaldatud protokollidele (\ tCovington et al., 2011). AFosB ja FosB mRNA mõõdeti kvantitatiivse PCR (qPCR) abil isoformiga spetsiifiliste AFosB ja FosB praimeritega (Alibhai jt, 2007). AFosB ja FosB mRNA tasemed normaliseeriti GAPDH mRNA tasemetele, mida ei mõjutanud kokaiini ekspositsioon (pole näidatud).
Western blot
NAc ja CPu löögid koguti vastavalt ülaltoodule ja töödeldi Western blot'iga, nagu kirjeldatud (Covington et al., 2011), kasutades antikehi ERK44 / 42 [ekstratsellulaarse signaali reguleeritud kinaas-44 / 42] ja fosfoERK44 / 42 (pERK), AKT [tümoomiviiruse proto-onkogeen] ja p-AKT, SRF (seerumi reaktsioonitegur) ja pSRF, CREB [cAMP vastuselemendi siduv valk] ja pCREB. Igale sõidurajale blotitud valgu kogus normaliseeriti aktiini või tubuliini tasemeni, mida kokaiini kokkupuude ei mõjutanud.
Kromatiini immunosadestamine (ChIP)
Värskelt lõigatud NAc ja CPu punchid valmistati ChIP-ile kirjeldatud viisil (Maze et al., 2010). Iga katsetingimust analüüsiti sõltumatute loomarühmade kolmes eksemplaris. Iga ChIP proovi jaoks ühendati kahe rottiga kahepoolsed NAc ja CPu punchid (10 löögid). Konkreetsete histooni modifikatsioonide jaoks kasutatavad antikehad on samad, mis avaldati (Maze et al., 2010); selle karboksüülterminal (CTD) korduspiirkonna (Pol II-pSer5) Ser5-is fosforüülitud antikehad Pol II-ga saadi abcam 5131-lt. Selleks on kavandatud neli ChIP praimerite komplekti Fosb (Lazo et al., 1992; Mandelzys et al., 1997: 1F: GTACAGCGGAGGTCTGAAGG, 1R: GAGTGGGATGAGATGCGAGT; 2F: CATCCCACTCGGCCATAG, 2R: CCACCGAAGACAGGTACTGAG; 3F: GCTGCCTTTAGCCAATCAAC, 3R: CCAGGTCCAAAGAAAGTCCTC; 4F: GGGTGTTTGTGTGTGAGTGG, 4R: AGAGGAGGCTGGACAGAACC. Kromatiini modifikatsioonide tasemeid võrreldakse sisend-DNA-ga, nagu on kirjeldatud (Maze et al., 2010).
Statistiline analüüs
Kõik teatatud väärtused on keskmised ± sem. Liikumisaktiivsuse ja rakkude loendamise andmeid analüüsiti kahepoolsete ANOVA-de abil, teguritena töötlemine ja süstimine. qPCR katseid analüüsiti ajahetkel ühesuunaliste ANOVA-de abil, tegurina töötlemine. Kui täheldati olulisi peamisi mõjusid (p <0.05), viidi Bonferroni post-hoc testid läbi, et võrrelda neid ravimitega, kes ei olnud varem füsioloogiliselt füsioloogiliselt ravitud (^ arvudes) ja ravimiga mitte varem kokaiiniga ravitud loomadega (* joonistel). Western blot- ja ChIP-andmete jaoks kasutati paardumata kahe sabaga üliõpilaste t-teste, korrektsioone tehti mitme võrdluse jaoks.
Tulemused
Suurem Kokaiiniga kogenud rottide Fosb indutseeritavus NAc-s, kuid mitte CPu-s
Uurida eelnevalt kroonilise kokaiini kulgemise mõju, millele järgnes pikaajaline katkestusperiood. \ T Fosb geen vastuseks järgnevale kokaiiniprobleemile, anti rottidele, keda eelnevalt süstiti ip kaks korda päevas füsioloogilise lahuse või kokaiiniga (15 mg / kg) 10-i päeva jooksul, ravimi annused pärast 28-i eemaldamise päeva (Joonis 1A). Kõigepealt mõõtsime ühes loomarühmas lokomotoorseid reaktsioone, et kinnitada lokomotoorse sensibiliseerimise indutseerimist kokaiini varasema kokkupuutega, mis on ravimi manustamise eeldatav püsiv tagajärg. Kokaiiniga kogenud ja -värvitud rottidel esines samaväärne algtaseme lokomotoorne aktiivsus, kusjuures kokaiiniprobleem oli varem ravimata loomadele, suurendades nende liikumist (Joonis 1B. Korduvad meetmed kahesuunaline ANOVA, ravi: F1,66 = 30.42, p <0.0001; kokaiini väljakutse: F2,66= 58.39, p <0.0001; ravi x kokaiiniga seotud väljakutse: F2,66= 8.56, p = 0.0005, Bonferroni järeltestid ^p <0.001). See kokaiiniga seotud väljakutse põhjustas kokaiiniga kogenud rottidel oluliselt suurema liikumisaktiivsuse, st sensibiliseerimise (Bonferroni järeltestid * p <0.001).
Et hinnata selle kokaiini eeltöötlusrežiimi mõju ΔFosB ekspressioonile NAc-s ja CPu-s, mõõdeti ΔFosB valku immunohistokeemiliste meetoditega 24 hr pärast kokaiiniga ravimata ja kokaiiniga kogenud loomi raviti 0, 1, 3 või 6i iga päev kokaiiniga süstimine (15 mg / kg; vt Joonis 1A). Nagu varem kindlaks tehtud (Nye et al., 1995), Olid 3i kokaiinisüstid piisavad, et indutseerida ΔFosB valku oluliselt varem ravimata loomade NAc-s ja CPu-s ning selle akumulatsioon püsis pärast 6-päeva kokaiini süstimist olulisel määral (Joonis 1C. Korduvad meetmed kahesuunaline ANOVA, NAc tuum, töötlemine: F1,28= 23.5, p <0.0001; kokaiini väljakutse: F3,28= 49.16, p <0.0001; ravi x kokaiiniga seotud väljakutse: F3,28= 6.83, p = 0.0014; NAc kest, töötlemine: F1,28= 18.69, p <0.0001; kokaiini väljakutse: F3,28= 31.52, p <0.0001; ravi x kokaiiniga seotud väljakutse: F3,28= 3.21, p <0.05; CPu, ravi: F1,28= 9.47, p <0.001; kokaiini väljakutse: F3,28= 19.74, p <0.0001; ravi x kokaiiniga seotud väljakutse: F3,28= 0.94, p> 0.05. NAc südamikus, kestas ja CPu-s on Bonferroni järeltestid ^p <0.05). Kokaiiniga kogenud loomadel ei olnud tõendeid ΔFosB induktsiooni püsimisest NAc-s või CPu-s pärast 28-päevast ärajätmist, kooskõlas varasemate andmetega, et ΔFosB signaal hajub selleks ajaks täielikult (Nye et al., 1995) põhjus, miks seda aega kasutati käesolevas uuringus. Üllataval kombel näitasid kokaiini kogenud rottid, kes said 3i või 6i kokaiinipuudulikkuse süstid, oluliselt suuremat ΔFosB valgu induktsiooni NAc-s, mis ilmnes nii tuum- kui ka koorealadel (Joonis 1C. Bonferroni järeltestid * p <0.05). Seevastu sellist suuremat ΔFosB valgu induktsiooni ei täheldatud CPu-s; selle asemel täheldati selles piirkonnas ekvivalentset ΔFosB induktsiooni pärast 3 või 6 päeva kestnud kokaiiniga kokkupuute süstimist kokaiini mittesaanud ja kogenud rottidel (Joonis 1C).
Et saada kokkuvõtet NAc-s ja CPu-s esinevatest transkriptsioonilistest muutustest vastusena kokaiiniprobleemile, uurisime AFosB ja FosB mRNA transkriptide indutseeritavuse ajakava (45, 90 ja 180 min) ühe kokaiini või soolalahuse manustamisel. kokaiini saanud ja kogenud rottidele pärast 28i väljalangemise päeva (vt. \ t Joonis 1A). Seoses soolalahusega on kokaiiniprobleem põhjustanud ΔFosB ja FosB mRNA taseme kiiret tõusu kõigis kolmel ajahetkel nii NAc kui ka CPu puhul kokaiiniga mittesaanud loomadel (Joonis 1D. Korduvad mõõtmised ühe suuna ANOVA ajapunkti kohta; Bonferroni järeltestid ^p <0.05). NAc-s täheldasime kokaiiniga kogenud loomadel suuremat ΔFosB ja FosB mRNA induktsiooni võrreldes kokaiinivabade loomadega pärast kokaiiniga nakatamist, mõju oli märkimisväärne 90 minuti jooksul, samas kui ΔFosB ja FosB mRNA indutseeritavus CPu-s oli märkimisväärselt vähenenud kokaiiniga ravitud loomadel (Joonis 1D. Bonferroni järeltestid %p = 0.08, * p <0.05).
Kokaiiniga kogenud rottide NAc ja CPu ülesvoolu signalisatsiooniteede iseloomustus
Üks võimalik selgitus selle muutunud indutseeritavuse kohta. \ T Fosb pärast eelnevat kroonilist kokaiini kulgu on NAc-s ja CPu-s geen, et kokaiini ekspositsiooni kaugjuhtimine võib põhjustada püsivaid muutusi signalisatsiooniteedel, mis on ülespoole Fosb geeni indutseerimine selliselt, et kokaiinipuudulikkus indutseerib seejärel geeni ebanormaalses ulatuses. Selle hüpoteesi uurimiseks analüüsime kahte transkriptsioonifaktorit, SRF ja CREB, mida hiljuti on näidatud ΔFosB kokaiini indutseerimiseks nendes aju piirkondades (Vialou et al., 2012) koos ülesvoolu valgu kinaasidega, ERK ja AKT, mis on seotud ka kokaiini toimega (Valjent et al., 2000; Lu et al., 2006; Boudreau jt, 2009). Me ei suutnud tuvastada nende erinevate valkude üld- või fosforüülitud tasemete muutusi, mis võiksid seletada muutunud indutseeritust. Fosb täheldatud, kaasa arvatud SRF, CREB või AKT (Joonis 2B, C). PsRF ja pCREB puudumine NAc-s vastusena kokaiiniprobleemile on kooskõlas hiljutise aruandega, mis leidis esile nii kroonilise kokaiini märkimisväärse tekke (Vialou et al., 2012).
Ravimile eelnenud loomade NAc ja CPu puhul 20 min pärast esialgset ravimi ekspositsiooni (Joonis 2A), vaid üks kokaiiniprobleem vähendab pERK42 / 44i \ tJoonis 2B, C. Kahe sabaga üliõpilase t-test: * p <0.05). Varem on teatatud pERK taseme tõusust nendes piirkondades pärast teravat kokaiini manustamist (Valjent et al., 2000). Seda on raske võrrelda teiste dokumentidega, mis uurivad ERK fosforüülimist NAc-s korduva kokaiini süstimise ajal (Boudreau jt, 2007; Shen et al., 2009), nagu meie uuringus kvantifitseeriti pärast 28i päevadest, pärast kokaiini või soolalahuse teket. Võrreldes varem ravitud ravimitega varem kokaiiniga ravitud loomadega, põhjustas kokaiiniga kokkupuutumine kokaiiniga kogenud rottidel pärast 28i väljalangemise päeva märkimisväärset suurenemist pERK42 / 44 tasemel CPu-s (Joonis 2B, C. Kahe sabaga õpilase t-test: * p <0.05).
Kromatiini maastik Fosb geeni promootor NAc-s ja CPu-s kokaiiniga kogenud rottidel
Järgnevalt uurisime, kas Fosb geeni indutseeritavus on seotud selle kromatiini struktuuri muutustega. ChIP viidi läbi NAc ja CPu-ga, kasutades antikehi, mis olid suunatud histooni modifikatsioonide kolme hästi iseloomustatud vormi vastu: geeni aktivatsiooniga seotud histooni H4 (H3K3me4) Lys3 trimetüülimine, ja H3K27me3 ja H3K9me2, mis on seotud geeni represseerimisega. Pärast 28i äravõtmise päeva analüüsiti kokaiiniga varem ja kogenemata rottidel ilma kokaiinipuudulikkuse süstimiseta või ilma, koos loomadega, keda 1 hr hiljem uuriti (Joonis 3A). NAc-s ei leitud ühtegi olulist muutust nende kolme histooni modifikatsiooni seostamisel Fosb geeni promootor kokaiiniprobleemi puudumisel, kuigi H3K9me2i vähenenud tasemel oli tendents (Joonis 3B-D. Kahe saba õpilase t-test. #p = 0.2 võrreldes vastavate ravimite Naiviga kontrollidega). See mõju muutus pärast kokaiiniprobleemi muutumist oluliseks ja oli spetsiifiline geeni proksimaalse promootori piirkonna suhtes.Joonis 3C. * p <0.05). Kui mõnel geenil on H3K9me2 tase väga madal, siis Fosb geeni promootor näitab selle märgi märgatavaid tasemeid NAc-s kontrollitingimustes (Maze et al., 2010, andmeid ei ole näidatud). Seevastu CPu-s leidsime H3K4me3-i sidumise väikese, kuid märkimisväärse vähenemise ja suurenesid H3K27me3-i sidumisel, Fosb kokaiiniprobleemi puudumise korral promootori mõju;Joonis 3D. * p <0.05).
Järgnevalt uurisime Pol II-ga seondumist Fosb geen, mis põhineb viimastel rakukultuuri leidudel, et Pol II katkestamine TSS-idel, mida iseloomustab selle fosforüülimine Ser 5is oma CTD korduspiirkonnas, on seotud geenide praimimisega (vt Sissejuhatus). Seega analüüsiti Pol II-pSer5i seondumist Fosb geeni neljas erinevas piirkonnas (Joonis 3B). See analüüs näitas Pol II-pSer5i olulist rikastumist Fosb kokaiiniga kogenud loomade proksimaalse promootori piirkonnas ja selle TSS-i ümbruses NAc-s, pärast pikaajalist katkestamist, kui puuduvad kokaiiniprobleemid võrreldes kontrollidega (Joonis 3E. * p <0.05). See rikastumine ei ilmnenud kahes geeni keha piirkonnas Fosb, mis on kooskõlas lihtsamates eksperimentaalsetes süsteemides kirjeldatud Pol II seiskamisega. Huvitav on, et pärast kokaiiniprobleemi ilmnemist ilmnes Pol II-pSer5-i sidumine endiselt rikastumise märke, kuigi mitte enam oluliselt. Fosb proksimaalse promootori piirkond (Joonis 3E. %p = 0.1), kuid pöördus tagasi TSS-i kontrolltase. CPu tulemused olid varieeruvamad, ilma et oleks täheldatud Pol II-pSer5 sidumise selget mustrit.
Arutelu
Käesolevas uuringus antakse uus ülevaade selle püsivast reguleerimisest Fosb nädalat pärast korduva kokaiiniga kokkupuute lõpetamist. Näitame, et eelnev krooniline kokaiini manustamine muudab Fosb NAc-s indutseeritav geen, mille tulemuseks on AFosB kiirem akumuleerumine ravimi uuesti eksponeerimisel. Arvestades tõendeid selle kohta, et ΔFosB induktsioon NAc-s vahendab sensibiliseeritud käitumuslikke vastuseid kokaiinile (Nestler, 2008), ilmneb meie tulemustest uudne mehhanism selliste sensibiliseeritud reaktsioonide kiiremaks taastamiseks pärast pikaajalist eemaldamist.
Näitame, et ΔFosB suurenenud induktsioon NAc-s on seotud kromatiini muutustega Fosb geen, mis eeldatavasti primeerib seda suurema induktsiooni saavutamiseks. Seega näitame suurenenud Pol II seondumist geeni proksimaalse promootori ja TSS-piirkondadega, mis esinevad pärast 4-i nädala möödumist eelnevast kroonilisest kokaiini manustamisest. Selline Pol II rikastamine TSS-is kaotab kiiresti kokaiini väljakutse ja Fosb induktsioon, mis on kooskõlas rakukultuuri mudeliga, mis peatas Pol II vabanemise TSS-idelt geeni aktiveerimisel (vt Sissejuhatus). Kokaiiniprobleem indutseerib ka H3K9me2 - geeni repressioonide märgi - sidumise kiire vähenemise. Fosb promootor. Seevastu me ei tuvastanud mitmete transkriptsioonifaktorite või nende ülesvoolu kinaaside püsivat induktsiooni, mis teadaolevalt vahendavad Fosb kokaiiniga. Need tulemused toetavad meie hüpoteesi, et ΔFosB suurenenud indutseerimine NAc-s on vahendatud epigeneetilise praimimise teel. Fosb geeni, mitte ülesvoolu sündmuste ülesreguleerimise kaudu.
CPu jaoks saadi väga erinevad tulemused. Pol II tõrjumise kohta polnud tõendeid Fosb kokaiiniga kogenud rottidel enne kokaiiniprobleemi tekkimist, kuigi oli väikesed, kuid olulised histooni modifikatsioonid, mis olid kooskõlas geeni represseerimisega: suurenenud H3K27me3 seondumine ja vähenenud H3K4me3 sidumine. Samuti ei muutunud vähenenud tasemega kooskõlas olevad ülesvoolu transkriptsioonifaktorid või kinaasid Fosb induktsioon. Need leiud viitavad sellele, et pärast kroonilist kokaiini manustamist nõrgendavad epigeneetilised modifikatsioonid Fosb geeni indutseeritavus CPu-s, erinevalt NAc-s täheldatud praimimisest. Kuigi need efektid represseerivad ΔFosB mRNA indutseerimist kokaiiniga kokkupuutumisel, ei kao ΔFosB valgu kogunemine. Selle paradoksi aluseks olev mehhanism nõuab nüüd täiendavat uurimist.
Üldisemalt öeldes toetavad meie tulemused mudelit, kus kromatiini maastiku muutused spetsiifilistes geenides kroonilise kokaiini manustamise korral on mõeldud nende geenide esilekutsumiseks või nüanssiks edasiseks indutseerimiseks ravimi uuesti eksponeerimisel. Sellised kromatiini muutused, mida võib vaadelda kui “epigeneetilisi armid”, jääksid geenide püsiseisundi mRNA taseme analüüsimisel vahele. Sel moel lubab sõltuvuse epigeeni iseloomustamine avaldada värsket informatsiooni häire molekulaarse patogeneesi kohta, mida saab kaevandada uute raviviiside väljatöötamiseks.
Tehtud tööd
- Alibhai IN, Green TA, Potashkin JA, Nestler EJ. FosB ja DeltafosB mRNA ekspressiooni regulatsioon: in vivo ja in vitro uuringud. Brain Res. 2007;1143: 22-33. [PMC tasuta artikkel] [PubMed]
- Bataille AR, Jeronimo C, Jacques PE, Laramee L, Fortin ME, Forest A, Bergeron M, Hanes SD, Robert F. Universaalne RNA polümeraasi II CTD tsükkel on geenide vahel kinaasi, fosfataasi ja isomeraasi ensüümide vaheliste komplekside vahel. Mol Cell. 2012;45: 158-170. [PubMed]
- Boudreau AC, Reimers JM, Milovanovic M, Wolf ME. Rakupinna AMPA retseptorid suurenevad rottide tuumas accumbensis kokaiini ärajätmise ajal, kuid pärast kokaiiniprobleemi sisestamist, mis on seotud mitogeeni aktiveeritud proteiinkinaaside aktiveerumisega. J Neurosci. 2007;27: 10621-10635. [PMC tasuta artikkel] [PubMed]
- Boudreau AC, Ferrario CR, Glucksman MJ, Wolf ME. Signaali andmise raja kohandused ja uudsed proteiinkinaasi A substraadid, mis on seotud käitumusliku sensibiliseerimisega kokaiinile. J Neurochem. 2009;110: 363-377. [PMC tasuta artikkel] [PubMed]
- Core LJ, Lis JT. Transkriptsiooni regulatsioon RNA polümeraasi II promootor-proksimaalse pausiga. Teadus. 2008;319: 1791-1792. [PMC tasuta artikkel] [PubMed]
- Covington HE, 3rd, Maze I, Sun H, Bomze HM, DeMaio KD, Wu EY, Dietz DM, Lobo MK, Ghose S, Mouzon E, Neve RL, Tamminga CA, Nestler EJ. Repressiivse histooni metüülimise roll kokaiini põhjustatud haavatavuses stressile. Neuron. 2011;71: 656-670. [PMC tasuta artikkel] [PubMed]
- Freeman WM, Nader MA, Nader SH, Robertson DJ, Gioia L, Mitchell SM, Daunais JB, Porrino LJ, Friedman DP, Vrana KE. Kroonilise kokaiini poolt vahendatud muutused inimese primaatide tuumas accumbens geeniekspressioon. J Neurochem. 2001;77: 542-549. [PubMed]
- Hyman SE, Malenka RC, Nestler EJ. Sõltuvuse neuroloogilised mehhanismid: tasu-alase õppe ja mälu roll. Annu Rev Neurosci. 2006;29: 565-598. [PubMed]
- Kalivas PW, Volkow N, Seamans J. Häirimatu motivatsioon sõltuvuses: patoloogia prefrontal-accumbens glutamaadi ülekandes. Neuron. 2005;45: 647-650. [PubMed]
- Lazo PS, Dorfman K, Noguchi T, Mattei MG, Bravo R. FosB geeni struktuur ja kaardistamine. FosB reguleerib fosB promootori aktiivsust. Nucleic Acids Res. 1992;20: 343-350. [PMC tasuta artikkel] [PubMed]
- Lu L, Koya E, Zhai H, Hope BT, Shaham Y. ERK roll kokaiini sõltuvuses. Trends Neurosci. 2006;29: 695-703. [PubMed]
- Mandelzys A, Gruda MA, Bravo R, Morgan JI. Püsivalt suurenenud 37 kDa fos-seotud antigeeni ja AP-1-sarnase DNA-ga seondumise aktiivsuse puudumine kakahappega töödeldud fosB null hiirte ajus. J Neurosci. 1997;17: 5407-5415. [PubMed]
- Maze I, Nestler EJ. Sõltuvuse epigeneetiline maastik. Ann NY ACAD Sci. 2011;1216: 99-113. [PMC tasuta artikkel] [PubMed]
- Maze I, Covington HE, 3rd, Dietz DM, LaPlant Q, Renthal W, Russo SJ, Mechanic M, Mouzon E, Neve RL, Haggarty SJ, Ren Y, Sampath SC, Hurd YL, Greengard P, Tarakhovsky A, Schaefer A, Nestler EJ. Histooni metüültransferaasi G9a oluline roll kokaiiniga indutseeritud plastilisuses. Teadus. 2010;327: 213-216. [PMC tasuta artikkel] [PubMed]
- Nechaev S, Adelman K. Promootor-proksimaalne Pol II: kui seiskumine kiirendab asju. Rakutsükkel. 2008;7: 1539-1544. [PubMed]
- Nestler EJ. Ülevaade. Sõltuvuse transkriptsioonimehhanismid: DeltaFosB roll. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2008;363: 3245-3255. [PMC tasuta artikkel] [PubMed]
- Nye HE, Hope BT, Kelz MB, Iadarola M, Nestler EJ. Farmakoloogilised uuringud kroonilise FOS-ga seotud antigeeni indutseerimise kohta kokaiiniga striatumis ja tuumasõlmedes. J Pharmacol Exp Ther. 1995;275: 1671-1680. [PubMed]
- Perrotti LI, Hadeishi Y, Ulery PG, Barrot M, Monteggia L, Duman RS, Nestler EJ. DeltaFosB indutseerimine tasuliste aju struktuuridega pärast kroonilist stressi. J Neurosci. 2004;24: 10594-10602. [PubMed]
- Robinson TE, Kolb B. Struktuurne plastiilsus, mis on seotud kuritarvitamisega seotud ravimitega. Neurofarmakoloogia 47 Suppl. 2004;1: 33-46. [PubMed]
- Robison AJ, Nestler EJ. Sõltuvuse transkriptsioonilised ja epigeneetilised mehhanismid. Nat Rev Neurosci. 2011;12: 623-637. [PMC tasuta artikkel] [PubMed]
- Saha RN, Wissink EM, Bailey ER, Zhao M, Fargo DC, Hwang JY, Daigle KR, Fenn JD, Adelman K, Dudek SM. Arci ja teiste IEG-de kiire aktiivsuse poolt indutseeritud transkriptsioon sõltub RNA polümeraasi valmisolekust. Nat Neurosci. 2011;14: 848-856. [PMC tasuta artikkel] [PubMed]
- Shaham Y, Hope BT. Neuroadaptatsioonide roll retsidiivis narkootikumide otsimisel. Nat Neurosci. 2005;8: 1437-1439. [PubMed]
- Shen HW, Toda S, Moussawi K, Bouknight A, Zahm DS, Kalivas PW. Muutunud dendriitrakkude plastilisus kokaiinist eemaldatud rottidel. J Neurosci. 2009;29: 2876-2884. [PMC tasuta artikkel] [PubMed]
- Valjent E, Corvol JC, leheküljed C, Besson MJ, Maldonado R, Caboche J. Kaasaegse signaaliga reguleeritud kinaasi kaskaadi kaasamine kokaiini rahuldavate omaduste jaoks. J Neurosci. 2000;20: 8701-8709. [PubMed]
- Zeitlinger J, Stark A, Kellis M, Hong JW, Nechaev S, Adelman K, Levine M, Young RA. RNA polümeraas, mis peatub Drosophila melanogasteri embrüo arengu kontrollgeenide juures. Nat Genet. 2007;39: 1512-1516. [PMC tasuta artikkel] [PubMed]
- Vialou VF, Feng J, Robison AJ, Ferguson D, Scobie KN, Mazei-Robison M, Mouzon E, Nestler EJ. ΔFosB kokaiini indutseerimiseks on mõlemad vajalikud seerumi reaktsiooniteguri ja cAMP-vastuse elementi siduva valgu jaoks. J Neurosci. 2012 aktsepteeritud. [PMC tasuta artikkel] [PubMed]