Časopis za istraživanje droga i alkohola
vol. 2 (2013), 235651, 11, XNUMX stranice
Puni tekst u PDF-u
doi: 10.4303 / jdar / 235651
Eric J. Nestler
Fishberg Odjel za neuroznanost i Friedman Brain Institute, Medicinski fakultet Mount Sinai, jedan Gustave L. Levy Place, Box 1065, New York, NY 10029, SAD
Primljeno 2 studenog 2012; Revidirani 10 studeni 2012; Prihvaćeno 20 studenog 2012
Sažetak
ΔFosB je član Fos obitelji transkripcijskih faktora. Dok su svi drugi članovi obitelji inducirani brzo, ali prolazno kao odgovor na domaćin akutnih podražaja, ΔFosB je jedinstven po tome što se akumulira kao odgovor na ponovljenu stimulaciju zbog svoje neobične stabilnosti proteina.
Takva produljena indukcija ΔFosB, unutar područja nagrađivanja mozga, uključena je u životinjske modele ovisnosti o drogama, s mnoštvom dokaza koji ukazuju da ΔFosB promiče nagradu i motivaciju i služi kao ključni mehanizam senzibilizacije za lijekove i povećane samo-primjene lijekova . Ovo je potvrđeno kod ljudi postmortem, s povišenim razinama ΔFosB viđenim u nagradnim regijama ovisnog mozga.
Kao faktor transkripcije, ΔFosB proizvodi ovaj fenotip ponašanja regulirajući ekspresiju specifičnih ciljnih gena. Identificiramo takve transkripcijske ciljeve ΔFosB korištenjem pristupnog genskog pristupa, kao i korištenjem genomskih metoda. Nedavni rad je analizirao remodeliranje kromatina - promjene u posttranslacijskim modifikacijama histona i drugih nuklearnih proteina u genima reguliranim lijekovima - kako bi se odredili detaljni molekularni mehanizmi pomoću kojih ΔFosB regulira ekspresiju ciljnog gena in vivo za posredovanje sinaptičke, neuronske i bihevioralne terapije plastičnost. Ove studije ΔFosB pružaju novi uvid u molekularne osnove ovisnosti o drogama, koje definiraju niz 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, Mozak Res, 1143 (2007), 22-33.
- E. Ang, J. Chen, P. Zagouras, H. Magna, J. Holland, E. Schaeffer, i sur., Indukcija nuklearnog faktora-B u nucleus accumbens kroničnom primjenom kokainaJ Neurochem, 79 (2001), 221-224.
- M. Asanuma i JL Cadet, Metamfetamin-inducirano povećanje aktivnosti striatne NF-B DNA-vezanje atenuirano je u transgenim miševima superoksid-dismutazeMol Brain Res, 60 (1998), 305-309.
- O. Berton, HE Covington 3rd, K. Ebner, NM Tsankova, TL Carle, P. Ulery i sur., Indukcija? FosB u periaqueductal sivoj od stresa potiče aktivne suočavanje odgovoraNeuron, 55 (2007), 289-300.
- JA Bibb, J. Chen, JR Taylor, P. Svenningsson, A. Nishi, GL Snyder, et al., Učinci kronične izloženosti kokainu regulirani su proteinom neurona 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, i sur., Proteasom-ovisni i neovisni mehanizmi za destabilizaciju FosB-a: identifikacija FosB-degron domena i implikacije za stabilnost?Eur. Neurosci, 25 (2007), 3009-3019.
- J. Chen, MB Kelz, BT Hope, Y. Nakabeppu i EJ Nestler, Kronični Fos-povezani antigeni: stabilne varijante F FosB inducirane u mozgu kroničnim tretmanimaJ Neurosci, 17 (1997), 4933-4941.
- J. Chen, MB Kelz, G. Zeng, N. Sakai, C. Steffen, PE Shockett, et al., Transgene životinje s inducibilnom ciljanom ekspresijom gena u mozguMol Pharmacol, 54 (1998), 495-503.
- J. Chen, SS Newton, L. Zeng, DH Adams, AL Dow, TM Madsen, i sur., Reguliranje CCAAT-poboljšavajućeg veznog proteina beta u transgenim miševima s FosB i elektrokonvulzivnim napadajimaNeuropsihofarmakologija, 29 (2004), 23-31.
- J. Chen, HE Nye, MB Kelz, N. Hiroi, Y. Nakabeppu, BT Hope, et al., Regulacija proteina s fosB i FosB elektrokonvulzivnim napadima i liječenjem kokainomMol Pharmacol, 48 (1995), 880-889.
- J. Chen, Y. Zhang, MB Kelz, C. Steffen, ES Ang, L. Zeng, et al., Indukcija ciklin-ovisne kinaze 5 u hipokampusu pomoću kroničnih elektro konvulzivnih napadaja: uloga FosB-aJ Neurosci, 20 (2000), 8965-8971.
- CR Colby, K. Whisler, C. Steffen, EJ Nestler i DW Self, Striatalna tipična prekomjerna ekspresija FosB pojačava poticaj za kokainJ Neurosci, 23 (2003), 2488-2493.
- D. Damez-Werno, Q. LaPlant, H. Sun, KN Scobie, DM Dietz, IM Walker, i dr., Doziranje lijeka epigenetski primjenjuje indukciju gena Fosb u nukleusu štakora štakoraJ Neurosci, 32 (2012), 10267-10272.
- P. Dobrazanski, T. Noguchi, K. Kovary, CA Rizzo, PS Lazo i R. Bravo, Oba produkta fosB gena, FosB i njegov kratki oblik, FosB / SF, su transkripcijski aktivatori u fibroblastimaMol 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 amfetaminJ Neurosci, 22 (2002), 9155-9159.
- D. Ferguson, N. Shao, J. Koo, J. Feng, V. Vialou, D. Dietz i sur. Sljedeća generacija sekvenciranja pomoću ChIP-Seq ističe bitnu ulogu SIRT1-a u emocionalnoj plastičnostiNeuroscience Meeting Planner, Program br. 778.09, Društvo za neuroznanost, New Orleans, LA, 2012.
- AM Graybiel, R. Moratalla i HA Robertson, Amfetamin i kokain potiču aktivaciju c-fos gena specifičnom za lijek u odjeljcima striosome matriksa i limbičkim dijelovima striatumaProc Natl Acad Sci USA, 87 (1990), 6912-6916.
- BA Grueter, AJ Robison, RL Neve, EJ Nestler i RC Malenka, ? FosB differentially modulira nucleus accumbens izravnu i neizravnu funkciju putaProc Proc. 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 kronične indukcije kokaina proteina povezanih s Fosom i povećana osjetljivost na psihomotoričke i korisne učinke kokainaProc Natl Acad Sci USA, 94 (1997), 10397-10402.
- N. Hiroi, GJ Marek, JR Brown, H. Ye, F. Saudou, VA Vaidya i sur., Bitna uloga gena fosB u molekularnim, staničnim i ponašajnim aktivnostima kroničnih elektrokonvulzivnih napadajaJ Neurosci, 18 (1998), 6952-6962.
- B. Hope, B. Kosofsky, SE Hyman i EJ Nestler, Regulacija neposredne rane ekspresije gena i vezanja AP-1-a u nukleusu štakora accumbens kroničnim kokainomProc Natl Acad Sci USA, 89 (1992), 5764-5768.
- BT Hope, HE Nye, MB Kelz, DW Self, MJ Iadarola, Y. Nakabeppu i sur., Indukcija dugotrajnog kompleksa AP-1 sastavljenog od izmijenjenih Fos-proteina u mozgu kroničnim kokainom i drugim kroničnim tretmanimaNeuron, 13 (1994), 1235-1244.
- HJ Jorissen, PG Ulery, L. Henry, S. Gourneni, EJ Nestler i G. Rudenko, Dimerizacija i svojstva vezanja DNA faktora transkripcije? FosBBiokemija, 46 (2007), 8360-8372.
- PW Kalivas i ND Volkow, Neuralna osnova ovisnosti: patologija motivacije i izboraAm J Psychiatry, 162 (2005), 1403-1413.
- GB Kaplan, KA Leite-Morris, W. Fan, AJ Young i MD Guy, Senzibilizacija opijatima 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.
- MB Kelz, J. Chen, Carlezon Jr., WA, Jr., K. Whisler, L. Gilden, AM Beckmann i sur., 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 kromatina je ključni mehanizam koji podupire plastičnost kokaina u striatumuNeuron, 48 (2005), 303-314.
- Q. LaPlant i EJ Nestler, KRŠENJE histonskog koda: učinci kokaina na strukturu i funkciju kromatina, Hormon Behav, 59 (2011), 321-330.
- KW Lee, Y. Kim, AM Kim, K. Helmin, AC Nairn i P. Greengard, Nastanak dendritske kralježnice uzrokovan kokainom u srednjim živčanim neuronima kralježnice u D1 i D2 receptorima dopamin receptoraProc Natl Acad Sci USA, 103 (2006), 3399-3404.
- ML Lehmann i M. Herkenham, Obogaćivanje okoliša daje otpornost na stres socijalnom porazu putem neuroanatomskog puta ovisnog o infralimbičkom korteksuJ Neurosci, 31 (2011), 6159-6173.
- A. Levine, Y. Huang, B. Drisaldi, EA Griffin Jr., DD Pollak, S. Xu, et al., Molekularni mehanizam za pristupni lijek: epigenetske promjene započete ekspresijom primarnog gena nikotina pomoću kokainaSci 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 acetiliranjem histona na fosB promotoru u mišjem striatumuProc Natl Acad Sci USA, 102 (2005), 19186-19191.
- J. Li, Y. Sun i J. Ye, Elektroakupunktura smanjuje prekomjernu konzumaciju alkohola uključujući smanjenje razine FosB / F FosB u područjima mozga povezanih s nagrađivanjem, 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 ekspresiju FosB u NAc i hipokampus štakora osjetljivih na heroinNeurosci 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, Znanost, 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 dugotrajnu adaptaciju u mozguMol Brain Res, 132 (2004), 146-154.
- J. McDaid, JE Dallimore, AR Mackie i TC Napier, Promjene akumbalnog i pallidnog pCREB i? FosB u štakorima osjetljivim na morfij: korelacije s elektrofiziološkim mjerama izazvanim receptorima u ventralnom palidumuNeuropsihofarmakologija, 31 (2006), 1212-1226.
- J. McDaid, MP Graham i TC Napier, Senzibilizacija inducirana metamfetaminom diferencijalno mijenja pCREB i? FosB u limbičkom krugu mozga sisavacaMol 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 smanjenjem akumulacije nucleus accumbens?J. Pharmacol Exp Ther, 321 (2007), 172-177.
- R. Moratalla, B. Elibol, M. Vallejo i AM Graybiel, Promjene na razini mreže u ekspresiji inducibilnih Fos-Jun proteina u striatumu tijekom kroničnog liječenja i povlačenja kokainaNeuron, 17 (1996), 147-156.
- JI Morgan i T. Curran, Odmah rani geni: deset godina kasnije, Trendovi Neurosci, 18 (1995), 66 – 67.
- DL Muller i EM Unterwald, D1 dopaminski receptori moduliraju? FosB indukciju u striatumu štakora nakon intermitentne primjene morfinaJ. Pharmacol Exp Ther, 314 (2005), 148-154.
- J. Muschamp, C. Nemeth, A. Robison, E. Nestler i W. Carlezon Jr., ? FosB povećava rewarding učinke kokaina, a smanjuje pro-depresivne učinke kappa-opioidnih receptora agonist U50488?Biol Psihijatrija, 71 (2012), 44-50.
- Y. Nakabeppu i D. Nathans, Prirodno prisutan skraćeni oblik FosB koji inhibira Fos / Jun transkripcijsku aktivnost, Ćelija, 64 (1991), 751-759.
- EJ Nestler, Molekularna osnova dugotrajne plastičnosti na kojoj se temelji ovisnost, Nat Rev Neurosci, 2 (2001), 119-128.
- EJ Nestler, Transkripcijski mehanizmi ovisnosti: uloga FosB-aPhilos 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, Mozak 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 ovisi o aktivnosti kinaze ovisne o ciklinu-5Neuroscience, 116 (2003), 19-22.
- Nye, B. Hope, M. Kelz, M. Iadarola i E. Nestler, Farmakološka ispitivanja regulacije kronične indukcije antigena povezanog s FOS kokainom u striatumu i nucleus accumbensJ. Pharmacol Exp Ther, 275 (1995), 1671-1680.
- Nie Nye i EJ Nestler, Indukcija kroničnih Fos-povezanih antigena u mozgu štakora primjenom kroničnog morfinaMol 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 pojačanu hranomJ Neurosci, 26 (2006), 9196-9204.
- MC Peakman, C. Colby, LI Perrotti, P. Tekumalla, T. Carle, P. Ulery, i sur., Specifična ekspresija dominantnog negativnog mutanta c-Jun-a u transgenim miševima, inducirajući moždanu regiju, smanjuje osjetljivost na kokain, Mozak 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 stanica u stražnjem dijelu ventralnog tegmentalnog područja nakon tretmana psihostimulansomEur. Neurosci, 21 (2005), 2817-2824.
- LI Perrotti, Y. Hadeishi, PG Ulery, M. Barrot, L. Monteggia, RS Duman, i sur., Indukcija? FosB u moždanim strukturama povezanim s nagrađivanjem nakon kroničnog stresaJ Neurosci, 24 (2004), 10594-10602.
- LI Perrotti, RR Weaver, B. Robison, W. Renthal, I. Maze, S. Yazdani i sur., Različiti obrasci indukcije B FosB u mozgu zbog zlouporabe droga, 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 svojstva ovisnosti o nikotinu i kokainu, Znanost, 275 (1997), 83-86.
- KK Pitchers, KS Frohmader, V. Vialou, E. Mouzon, EJ Nestler, MN Lehman i sur., FosB u nucleus accumbens je kritičan za pojačavanje učinaka seksualne nagrade, Genes Brain Behav, 9 (2010), 831-840.
- W. Renthal, TL Carle, I. Maze, HE Covington 3rd, HT Truong, I. Alibhai, i sur., FosB posreduje epigenetičku desenzibilizaciju gena c-fos nakon kronične izloženosti amfetaminuJ Neurosci, 28 (2008), 7344-7349.
- W. Renthal, A. Kumar, G. Xiao, M. Wilkinson, HE Covington 3rd, I. Maze, i sur., Genomska analiza regulacije kromatina kokainom otkriva ulogu sirtuinaNeuron, 62 (2009), 335-348.
- W. Renthal, I. Maze, V. Krishnan, HE Covington 3rd, G. Xiao, A. Kumar, i sur. Histon deacetilaza 5 epigenetički kontrolira prilagodbe ponašanja na kronične emocionalne podražajeNeuron, 56 (2007), 517-529.
- Robinson i B. Kolb, Strukturna plastičnost povezana s izlaganjem drogamaNeurofarmakologija, 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 i sur., Bihevioralni i strukturalni odgovori na kronični kokain zahtijevaju petlju za napajanje koja uključuje? FosB i CaMKII u ljusci nucleus accumbens, J Neurosci (pojaviti se).
- SJ Russo, MB Wilkinson, MS Mazei-Robison, DM Dietz, I. Maze, V. Krishnan i sur., Signalizacija nuklearnog faktora B regulira morfologiju neurona i nagradu za kokainJ Neurosci, 29 (2009), 3529-3537.
- HJ Shaffer i GB Eber, Vremenska progresija simptoma ovisnosti o kokainu u američkom Nacionalnom istraživanju o komorbiditetu, Ovisnost, 97 (2002), 543 – 554.
- T. Shippenberg i W. Rea, Senzibilizacija na učinke kokaina u ponašanju: modulacija agonistima dynorphina i kapa-opioidnih receptoraPharmacol Biochem Behav, 57 (1997), 449-455.
- J. Taylor, W. Lynch, H. Sanchez, P. Olausson, E. Nestler i J. Bibb, Inhibicija Cdk5 u nucleus accumbens poboljšava lokomotorno aktivirajuće i poticajno-motivacijske učinke kokainaProc Natl Acad Sci USA, 104 (2007), 4147-4152.
- SL Teegarden i TL Bale, Smanjenje prehrambenih preferencija dovodi do povećane emocionalnosti i rizika za povratak prehraniBiol Psihijatrija, 61 (2007), 1021-1029.
- SL Teegarden, EJ Nestler i TL Bale, • FosB-posredovane promjene dopaminskog signaliziranja normaliziraju se ukusnom dijetom s visokim udjelom mastiBiol Psihijatrija, 64 (2008), 941-950.
- PG Ulery, G. Rudenko i EJ Nestler, Regulacija stabilnosti fosB fosforilacijomJ Neurosci, 26 (2006), 5131-5142.
- PG Ulery-Reynolds, MA Castillo, V. Vialou, SJ Russo i EJ Nestler, Fosforilacija fosB posreduje njegovu stabilnost in vivoNeuroscience, 158 (2009), 369-372.
- V. Vialou, J. Feng, AJ Robison, SM Ku, D. Ferguson, KN Scobie i sur., Faktor odgovora seruma i vezni protein cAMP odgovora potrebni su za indukciju kokaina FosBJ Neurosci, 32 (2012), 7577-7584.
- V. Vialou, I. Maze, W. Renthal, QC LaPlant, EL Watts, E. Mouzon i sur., Faktor odgovora seruma potiče otpornost na kronični društveni stres kroz indukciju FosBJ Neurosci, 30 (2010), 14585-14592.
- V. Vialou, AJ Robison, QC Laplant, HE Covington 3rd, DM Dietz, YN Ohnishi, i sur., 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, i sur., Utjecaj os FosB u nucleus accumbens na ponašanje vezano uz prirodno nagrađivanjeJ Neurosci, 28 (2008), 10272-10277.
- Y. Wang, TI Cesena, Y. Ohnishi, R. Burger-Caplan, V. Lam, PD Kirchhoff i sur., Probir malih molekula identificira regulatore transkripcijskog faktora? FosBACS Chem Neurosci, 3 (2012), 546-556.
- M. Werme, C. Messer, L. Olson, L. Gilden, P. Thorén, EJ Nestler i sur., FosB regulira rad kotačaJ Neurosci, 22 (2002), 8133-8138.
- CA Winstanley, RK Bachtell, DE Theobald, S. Laali, TA Green, A. Kumar, i sur., Povećana impulzivnost tijekom 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 unatoč ublažavanju kognitivne disfunkcije uzrokovane kokainomPharmacol Biochem Behav, 93 (2009), 278-284.
- CA Winstanley, Q. LaPlant, DE Theobald, TA Green, RK Bachtell, LI Perrotti i sur., FosB indukcija u orbitofrontalnom korteksu posreduje u toleranciji kokainom izazvanih kognitivnih disfunkcijaJ 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 proteinaProc Natl Acad Sci USA, 88 (1991), 5077-5081.
- ST Young, LJ Porrino i MJ Iadarola, Kokain inducira striatalne c-fos-imunoreaktivne proteine preko dopaminergičkih D1 receptoraProc Natl Acad Sci USA, 88 (1991), 1291-1295.
- V. Zachariou, CA Bolanos, DE Selley, D. Theobald, MP Cassidy, MB Kelz, i sur., Bitna uloga za FosB u nucleus accumbens u djelovanju morfija, Nat Neurosci, 9 (2006), 205-211.