A DeltaFosB a c-fos gén epigenetikus deszenzitizációját közvetíti krónikus amfetamin expozíció után (2008)

Absztrakt

A rekreációs kábítószer-használatról a krónikus függőségre való áttérés alapjául szolgáló molekuláris mechanizmusok továbbra sem tisztázottak. Az egyik ebben a folyamatban részt vevő molekula az ΔFosB, egy olyan transzkripciós faktor, amely az ismétlődő gyógyszer expozíció után felhalmozódik a striatumban és közvetíti az érzékenyített viselkedési reakciókat pszichostimulánsok és más visszaélés elleni gyógyszerek ellen. Azok a downstream transzkripciós mechanizmusok, amelyekkel az ΔFosB szabályozza a gyógyszer-indukált viselkedést, nem teljes mértékben megértettek. Korábban beszámoltuk a kromatin-átalakító mechanizmusokról, amelyekkel az ΔFosB aktiválja bizonyos gének expresszióját, ám az ΔFosB-közvetített génrepresszió alapjául szolgáló mechanizmusok továbbra sem ismertek. Itt azonosítjuk c-fos, azonnali korai gén, amely a striatumban gyorsan indukálódik pszichostimuláns expozíció után, mint új, downstream célpont, amelyet ΔFosB elnyom. Megmutatjuk, hogy az ΔFosB felhalmozódása a striatumban krónikus amfetamin kezelés után érzéketlenné válik c-fos mRNS indukció egy következő gyógyszerdózisra. Az ΔFosB érzékenyíti c-fos - expresszió az 1 (HDAC1) hiszton - dezacetiláz toborzásával a c-fos génpromóter, amely viszont dezacetilezi a hisztonokat körülvevő és gyengíti a génaktivitást. Ennek megfelelően a HDAC1 helyi kiütése a striatumban megszünteti az amfetamin által kiváltott c-fos gén. Összességében a krónikus amfetamin növeli a hiszton H3 metilezését a c-fos promoter, egy kromatin-módosítás, amelyről szintén ismert, hogy elnyomja a génaktivitást, valamint a H3 hiszton-metil-transzferáz, KMT1A / SUV39H1 expressziós szintjét. Ez a tanulmány egy új epigenetikus utat tár fel, amelyen keresztül az ΔFosB különféle transzkripciós programokat és végül viselkedési plaszticitást közvetít a krónikus amfetamin expozíciónak.

Kulcsszavak: függőség, amfetamin, striatum, kromatin, hiszton módosítása, génszabályozás

Bevezetés

A pszichostimulánsok, például az amfetamin és a kokain ismételt használata gyakran átmenetet eredményez a szabadidős kábítószer-használatról krónikusan addiktív állapotba (). Az ebben a folyamatban részt vevő egyik mechanizmus az ΔFosB transzkripciós faktor, amely a közvetlen korai gén rendkívül stabil splicing terméke. fosB, amely dimerizálódik a Jun család proteinjeivel funkcionális AP-1 transzkripciós komplexek kialakulásához (). Az ΔFosB többszörösen felhalmozódik a striatumban, miután ismételt expozíciót váltották ki a visszaélés elleni gyógyszerekkel, és ez a felhalmozódás összekapcsolódott a fokozott kokainjutalommal, a mozgásszervi szenzibilizációval és az önbeadással (; ; ), amelyek együttesen utalnak a rekreációs és addiktív droghasználat közötti átmenetben részt vevő neurális mechanizmusok szerepére. E hipotézis szerint az ΔFosB pozitív visszacsatolási körben működik azáltal, hogy növeli a gyógyszer-kereső magatartást, ami viszont több ΔFosB-t indukál. Az egyik kiemelkedő kérdés az, hogy az ΔFosB hogyan közvetíti hatásait a kábítószerrel kapcsolatos viselkedésre. Az genomszintű mikrotípusos vizsgálatok egerekben, amelyek túlzottan expresszálják az ΔFosB-t a striatumban, az első betekintést nyújtottak a potenciális downstream célokba (). Ez a tanulmány arra utalt, hogy az ΔFosB transzkripciós aktivátorként vagy represszorként szolgálhat, a célgéntől függően. A vizsgálat azonban a túlzott expresszióban szabályozott átírásokat vizsgálta, tehát nem világos, hogy ezek közül a gének közül melyek közvetlen, élettani ΔFosB célok.

Nemrégiben azonosítottuk a ciklin-függő 5 kinázt (cdk5) gén, mint az endogén ΔFosB közvetlen célpontja, amely elősegíti Cdk5 transzkripció a striatumban (). Az ΔFosB célgének elnyomásában részt vevő mechanizmusok azonban továbbra sem találhatók meg. Az egyik vonzó jelölt c-fos, egy olyan gén, amelyet akut pszichostimulánsok drasztikusan indukálnak, de csak ismétlődő expozíció után csak gyengén (; ; ), ha az ΔFosB és ΔFosB tartalmú AP-1 komplexek szintje magas (, ). Óta c-fos gén egy AP-1-szerű helyet tartalmaz proximális promóterében (), ez valószínű jelölt ΔFosB-közvetített elnyomáshoz. Indukció c-fos hagyományosan az idegi aktiválás korai markerének tekintik, mivel gyorsan és átmenetileg indukálja különféle ingerekre adott válaszként (). A c-fos A gén a kokainnal kapcsolatos viselkedési válaszok szempontjából is fontos, mivel egerek hiányoznak c-fos a dopamin D1 receptor tartalmú idegsejtekben, az a neuronális sejttípus, ahol az ΔFosB pszichostimulánsok indukálják (), csökkent a viselkedésbeli szenzibilizáció a kokainnal szemben (). Ezek a megállapítások arra késztettek minket, hogy megvizsgáljuk, hogy az ΔFosB kontrollok-e c-fos génaktivitás krónikus amfetamin expozíció után. Itt egy új epigenetikus mechanizmust írunk le, amelynek révén a ΔFosB felhalmozódása krónikus amfetamin hatására visszajut az érzékenység csökkentéséhez. c-fos indukció a következő gyógyszeradagokhoz. Ez az új kölcsönhatás az ΔFosB és a kromatin átalakulási események között a c-fos A promóter fontos homeosztatikus mechanizmus lehet az állat érzékenységének szabályozására az ismételt gyógyszer-expozícióval szemben.

Anyagok és módszerek

RNS izolálás és mennyiségi meghatározás

A fagyasztott agyszövet felolvasztották a TriZol-ban (Invitrogen, Carlsbad, Kalifornia) és a gyártó előírásainak megfelelően feldolgozták. Az RNS-t RNAesy Micro oszlopokkal (Qiagen, Valencia, CA) tisztítottuk. A teljes RNS-t reverz transzkripcióval alkalmaztuk a Superscript III (Invitrogen) alkalmazásával. A valós idejű PCR-t ezután SYBR Green (ABI, Foster City, CA) alkalmazásával futtattuk, és ΔΔCt módszerrel számszerűsítettük. Lát Kiegészítő táblázat a primerek teljes listájáért.

Kromatin immunprecipitáció (ChIP)

A kromatint ultrahanggal ultrahanggal kezeljük, majd immunprecipitátummal végezzük (lásd Kiegészítő módszerek) acetilezett hiszton antitestekkel (Millipore, Billerica, MA), anti-HDAC1 vagy anti-H3K9me2-től (Abcam (Cambridge, UK)), anti-FosB (C-terminus) (), anti-FosB (N-terminus) (Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, Kalifornia, állam) vagy nyúl IgG kontroll (Millipore). Az IP-t a Millipore-tól származó A-protein gyöngyökkel gyűjtöttük. Mosás után a kromatint a gyöngyökből eluáljuk, és fordított térhálósítással proteináz K jelenlétében tartjuk. A DNS-t ezután megtisztítottuk és mennyiségileg meghatároztuk valós idejű PCR alkalmazásával.

Immunoprecipitáció

A PC12 sejteket V5-címkével ellátott HDAC1-sel (), FosB vagy ΔFosB, a korábban leírtak szerint (). A sejtlizátumot megosztottuk és nem-immun IgG (Sigma) vagy anti-FosB antitestekkel (sc-48, Santa Cruz) inkubáltuk egy éjszakán át 4 ° C-on. Az immunprecipitációt Protein G gyöngyökkel (Sigma) végeztük. Az immunprecipitált fehérjéket SDS-PAGE-vel futtattuk és Western-blot-elemzéssel elemeztük egy egyedi poliklonális anti-FosB (N-terminális) antitest felhasználásával () és anti-V5 antitest (Abcam). Annak meghatározása, hogy a HDAC1 és az ΔFosB kötőpartnerek-e in vivo, ismételt elektrokonvulzív rohamokat használtunk magas ΔFosB fehérje szint indukálására (). A kérgi szövetet kiosztottuk a krónikus (napi 7) rohamokból vagy ál kezelt patkányokból, lizáltuk és immunprecipitáltuk a fentiekben leírtak szerint anti-HDAC1 antitestekkel (Abcam).

Lézeres rögzítésű mikrofelbontás

Sztereotaktikus műtétet alkalmazva az egerek ventrális striatáját fertőztük egy adeno-asszociált vírussal (AAV), amely a jelzett gént vagy GFP-t expresszálja az agy másik oldalán. Amfetamin kezelés után a fagyasztott agyokat 8 μm vastag koronális szakaszokká dolgozták fel és membránlemezekre rögzítették (Lieca, Wetzlar, Németország). Az AAV-fertőzött régiókat lézerrel boncoltuk (Leica), hogy kizárjuk a nem fertőzött sejteket, és a PicoPure RNS extrakciós készlettel (MDS, Sunnyvale, CA) dolgoztuk fel. Az RNS-t a RiboAmp HS készlettel (MDS) amplifikáltuk és reverz transzkripcióval hajtottuk végre, a fentiek szerint. Lát Kiegészítő módszerek részletekért.

Eredmények

Az ΔFosB érzékenyíti c-fos mRNS indukció a striatumban krónikus amfetamin expozíció után

Annak feltárása, hogy a c-fos Az mRNS expresszió egy ΔFosB által szabályozott sejtes adaptáció, sós oldattal vagy akut vagy krónikus amfetaminnal kezeltük a patkányokat, és hagytuk, hogy az otthoni ketrecükben 1-tól 10-ig visszavonuljanak. A patkányokat ezután 1 órán át elemeztük sóoldat vagy amfetamin provokációs dózis után. Amint azt korábban kimutatták (lásd Bevezetés), c-fos Az mRNS-t 4-szeresére indukálták a striatumban akut amfetamin adagolással. A korábban krónikus amfetaminnak kitett patkányokban azonban a c-fos a kábítószer-kihívásra reagálva szignifikánsan enyhült a gyógyszer abbahagyásának 5 napjain keresztül (1A ábra), azon a ponton, ahol az ΔFosB továbbra is emelkedett ezen agyi régióban (). Ezen túlmenően patkányokban, amelyeket 5 napokig kivonták a krónikus amfetaminból, azt találtuk, hogy ez az alapvető c-fos Az mRNS expressziója a sóoldattal kezelt kontrollokban talált szint alá csökkent (1A ábra). Fontos, hogy a c-fos az amfetamin-provokáció indukciója szignifikánsan csökkent volt az elvonás 1 napján, szemben a sóoldattal kezelt állatokkal. Ezek az eredmények együttesen bizonyítják a krónikus amfetaminnak mind az alap, mind az indukált hatását c-fos mRNS-szintek, bár a két hatás összetett idõben történik.

ábra 1  

Az ΔFosB érzékenyíti c-fos mRNS indukció a striatumban krónikus amfetamin expozíció után

Annak meghatározása, hogy az ΔFosB felhalmozódása krónikus amfetamin után közvetlenül hozzájárul-e a c-fos expresszióval először ChIP-t végeztünk ΔFosB-re c-fos génpromoter a striatumban. Ahogy látható 1B ábra, a c-fos A promóter szignifikánsan több ΔFosB-hez kötődik krónikus amfetamin expozíció után, ezt a hatást legalább a drogmegvonás 5 napjain keresztül megfigyeltük. Ezek az adatok korrelálják a ΔFosB kihasználtságot a c-fos promoter, a redukált kinetikája mellett c-fos gén aktivitás. Ezután közvetlenül meg kell vizsgálni, hogy az ΔFosB okoz-e csökkenést c-fos Az amfetamin-kihívásra adott indukció AAV-vektort használtunk az ΔFosB vagy a GFP túlzott expressziójára kontrollként a striatumban. Ezután lézer mikrodiszekcióval izoláltuk a fertőzött striatumot (1C ábra) és elvégeztük a qRT-PCR-t a c-fos mRNS-t. Szignifikánsan kevesebbet figyeltünk meg c-fos Az AAV-ΔFosB-vel fertőzött striatális szövetben az akut amfetamin adag után indukált mRNS az AAV-GFP-vel fertőzött kontralaterális oldalhoz viszonyítva, míg a β-tubulin az mRNS változatlan maradt (1D). Ezek az adatok arra utalnak, hogy c-fos a deszenzitizációt az ΔFosB felhalmozódása a promoterén krónikus amfetamin expozíció után.

Az ΔFosB a HDAC1-t toborozza a c-fos promóter a közvetítéshez c-fos génelnyomás

Az ΔFosB közvetítésének mechanizmusainak feltárása c-fos deszenzibilizáció, arra az időpontra koncentráltunk, amelyen c-fos a legszorosabban elnyomották: 5 nap a krónikus amfetaminból való megvonás. A c-fos aktiválás válaszként számos stimulusra, beleértve a kokaint () hiszton-acetilezés. Ezért érdekelt voltunk annak meghatározásában, hogy a hiszton acetilezése-e a c-fos A génpromótort akut amfetamin is indukálta, és az ismételt gyógyszer-expozíció enyhítette-e ezt a választ. Valójában az akut amfetamin fokozta a hiszton H4 acetilációját a c-fos és a krónikus amfetamin kezelés után ezt az indukciót már nem figyelték meg (2A ábra). A H4 acetilezése specifikus volt, mivel a H3 esetében nem volt megfigyelhető hatás (nem ábrázolva). Ezek az adatok arra engednek következtetni, hogy a hiszton csökkentett acetilációja a kompaktabb és inaktív kromatin szerkezettel jár () hozzájárul a c-fos gén krónikus amfetamin expozíció után. Ennek a hipotézisnek a közvetlen tesztelésére krónikus amfetaminnal kezeltük a patkányokat, és az 5 elvonási napok után beadtuk a HDAC-gátlót, nátrium-butirátot vagy annak hordozóját. Megállapítottuk, hogy a nátrium-butirát megfordítja az amfetamin által kiváltott elnyomást c-fos kifejezés (2B ábra), közvetlenül támogatva azt az elképzelést, hogy a c-fos A promóter kulcsfontosságú mechanizmus a gén deszenzibilizációjának alapjául.

ábra 2  

A HDAC1 toborzása az ΔFosB hatást közvetíti c-fos

Annak megértése, hogy az ΔFosB gátolja a hiszton acetilezését c-fos promóterként megvizsgáltuk, hogy az ΔFosB kölcsönhatásba lép-e olyan enzimekkel, amelyek csökkentik a hiszton acetilációját, nevezetesen a HDAC-kkal. Először a HDAC1-t és a HDAC2-et vizsgáltuk, mivel ezek az enzimek komplexeket képeznek különféle transzkripciós faktorokkal a génexpresszió visszaszorításához (). Az előzetes ChIP vizsgálatok óta szignifikáns HDAC1 kötődést azonosítottak a c-fos promóter (lásd alább), de nem észlelhető HDAC2 (nem látható), együttes immunprecipitációs kísérleteket végeztünk annak meghatározására, hogy az ΔFosB fizikailag kölcsönhatásba lép-e a HDAC1-rel. Valójában azt találtuk, hogy az ΔFosB immunprecipitációja a HDAC1-et lecsökkentette a PC12 sejtekben is (2D). Fontos szempont, hogy ez az interakció az ΔFosB-re vonatkozik, mint a teljes hosszúságú FosB-re, amely nem halmozódik fel krónikus pszichostimuláns kezelés után (), nem volt kölcsönhatásban a HDAC1-szal. Végeztünk a fordított kísérletet in vivo nagy mennyiségű ΔFosB indukciójával elektrokonvulív rohamokkal. Sejttenyésztési adatainkkal összhangban a HDAC1 elleni antitesttel történő immunprecipitáció az AFosB-t lebontotta az agyszövetből (2E).

Ezen eredmények alapján az ΔFosB és a HDAC1 fizikailag kölcsönhatásba lépnek in vitro és a in vivo, feltételeztük, hogy krónikus amfetamin után ΔFosB toborozza a HDAC1-ot a c-fos gén promoter. Valójában a striatális lizátumok ChIP szignifikánsan magasabb HDAC1 szintet találtak a c-fos promoter krónikus amfetamin expozíció után (2C ábra), míg az amfetamin nem változtatta meg a HDAC1 kötődését a β-aktin gén promoter. Annak közvetlen meghatározása, hogy a HDAC1 elegendő volt-e a csillapításhoz c-fos indukcióval, a HEK293T sejteket HDAC1 vagy GFP-vel transzfektáltuk és 5% szérummal stimuláltuk (lásd: Kiegészítő módszerek). Azt találtuk, hogy a szérum indukálta c-fos az expresszió szignifikánsan tompa volt a HDAC1-et expresszáló sejtekben (2F). Ezeket a tanulmányokat kibővítették in vivo az AAV-GFP-vel fertőzött floxált HDAC1 egerek a striatum egyik oldalán és az AAV-CreGFP alkalmazásával a hdac1 gén az ellenoldali striatumban. Az AAV-CreGFP csökken Hdac1 mRNS expresszió a fertőzött szövetben (lézeres mikrodisszekcióval izolálva)> 75% -kal az AAV-GFP-vel injektált kontrollokhoz képest Hdac2 az expresszió változatlan maradt (2G). Az egereket ezután krónikus amfetaminnal kezeltük, majd a drogot 5 napon át abbahagytuk. Az egereket 30 perccel elemeztük az amfetamin provokálása után, és a fertőzött striatális régiókat mikrotizáltuk. Megállapítottuk, hogy az amfetamin szignifikánsan több indukál c-fos mRNS az AAV-CreGFP-vel fertőzött striatális szövetben, szemben az AAV-GFP-vel (2G), bemutatva, hogy a HDAC1 szükséges a krónikus amfetamin által kiváltott elnyomáshoz c-fos kifejezés. Ezek az adatok arra utalnak, hogy az ΔFosB felhalmozódása patkányokban krónikus amfetamin kezelés után több ΔFosB kötődést eredményez a c-fos promóter, a HDAC1 toborzása, kevesebb hiszton-acetiláció és végül a gén kisebb aktivitása.

A hiszton metilezése fokozott a c-fos promoter krónikus amfetamin expozíció után

A génaktivitás visszaszorítása gyakran számos epigenetikus módosítást tartalmaz, amelyek párhuzamosan fordulnak elő (; ). A csökkent génaktivitással kapcsolatos egyik legjellemzőbb hisztonmódosítás a H3 hiszton metilezése az 9 lizinnél (H3K9). Ez a hisztonmódosítás, ha a promóter régiókban található, társ-represszorok, például HP1 (heterochromatin protein 1) toborzásával társul a transzkripciós represszióval.). Ezért megvizsgáltuk, hogy a c-fos A krónikus amfetamin beadása után megfigyelt gén szintén a H3K9 metilációjának megváltozásával jár. E hipotézissel összhangban a krónikus amfetaminnal kezelt patkányok striatális szövetén végzett ChIP kiderült, hogy a metilezett H3K9 (H3K9me2) szignifikánsan növekedett a c-fos promóter (3A ábra), amelyet a β-aktin gén promoter. Az egyik kulcsfontosságú enzim, amely a H3K9 metilációt közvetíti, a KMT1A / SUV39H1, amely felvetette a kérdést, hogy ezen enzim expresszióját a krónikus amfetamin expozíció szabályozza-e. Krónikus amfetaminnal kezelt patkányok striatumán qRT-PCR-t végeztünk, és megfigyeltük a Kmt1a / Suv39h1 mRNS, míg a különálló kromatint módosító enzim, Hdac5, változatlan maradt (3B ábra). A HDAC1-szel ellentétben azonban az együtt-immunprecipitációs kísérletek nem mutattak kimutatható kölcsönhatást az ΔFosB és a KMT1A / SUV39H1 között, és a metil-transzferáz szignifikáns gazdagodását sem tudták azonosítani. c-fos a ChIP promótere (nem ábrázolva). Függetlenül attól, hogy ezek a megállapítások azt sugallják, hogy a KMT1A / SUV39H1 túlszabályozása hipermetilálhatja a H3-et c-fos és hozzájárulnak a csökkentő mechanizmusokhoz c-fos génaktivitás krónikus amfetamin expozíció után.

ábra 3  

A hiszton metilezése krónikus amfetamin expozíció után

Megbeszélés

Ez a tanulmány azonosította c-fos mint új, ΔFosB célgén a striatumban krónikus amfetamin beadás után. Közvetlen bizonyítékokat szolgáltatunk arra, hogy az endogén ΔFosB kötődik a c-fos elősegítő in vivo, ahol az ΔFosB toborozza a HDAC1-et a környező hisztonok dezacilezéséhez és a transzkripciós aktivitás csökkentéséhez c-fos gén. Mind a HDAC-k farmakológiai gátlása, mind a HDAC1 indukálható kiütése elegendőek voltak a enyhítéshez c-fos deszenzibilizáció és emelés c-fos expresszió a krónikus amfetaminnal kezelt állatok striatumában. Ugyancsak észleltük a represszív hiszton metilezés egyidejű növekedését a H3K9-on a c-fos promóter, a hiszton-metil-transzferáz, amfetamin által kiváltott upregulációjához kapcsolódó adaptáció, KMT1A / SUV39H1. Ezek a megállapítások alapvetően új betekintést nyújtanak a mechanizmusokba, amelyek révén az ΔFosB visszaszorítja bizonyos gének aktivitását, és két új kulcsfontosságú útvonal újszerű kölcsönhatását szemlélteti, amelyek a pszichostimulánsok viselkedési válaszát szabályozzák: ΔFosB indukció () és a kromatin átalakítás (). Eredményeink azt mutatják, hogy ez a két út hogyan konvergál a c-fos a promoter krónikus amfetamin expozíciója után a gén megváltoztatott aktivitásának.

Először megfigyeltük a c-fos mRNS expresszió krónikus kokainkezelés után az 15 évvel ezelőtt (), de nem áll rendelkezésre mechanikus betekintés arról, hogy az alapvetően eltérő transzkripciós válaszok hogyan alakulhatnak ki az akut és a krónikus gyógyszer expozíció között. Az ΔFosB downstream tevékenységeinek megértése érdekében megismételtük az irányítást c-fos Az akut és krónikus pszichostimulánsok expozíciója közötti különbségtétel miatt. Mivel az ΔFosB többszörösére emelkedik a krónikus gyógyszer expozíció után, ez a differenciális indukció c-fos mRNS, valamint egy AP-1-szerű hely a c-fos A proximalis promoter potenciális szabályozó szerepet javasolt az ΔFosB számára. Ez szintén tette a c-fos gén vonzó jelölt, amellyel tanulmányozni lehet az ΔFosB gén expressziójára gyakorolt ​​represszív hatásait ().

A krónikus amfetamin enyhült c-fos mRNS indukció vagy annak kiindulási szintje a striatumban kb. 5 nap a gyógyszer abbahagyása során, amely időtartam összhangban van az ΔFosB stabilitással () és annak kihasználtsága a c-fos promoter. Bár az ΔFosB még hosszabb elvonási periódusok után is kimutatható, az idő múlásával fokozatosan csökken (; ) és lehet, hogy nem elegendő a c-fos gén sokkal meghaladja az 5 napi időpontot. Ennek ellenére a c-fos a deszenzibilizáció összetett, amiben az amfetamin kiürülése maximálisan elnyomható annak indukciója révén, az abszorpció 1 napján, míg az alapszint maximális elnyomása az elvonás 5 napján lehetséges. ChIP adataink azt mutatják, hogy ΔFosB kötődik a c-fos mindkét időpontban, ami arra utal, hogy a c-fos Az 1 és az 5 megvonási napok között megfigyelt gén oka lehet, hogy a transzkripciós szabályozókat egy nagyon bonyolult időigénybe toborozták. További tanulmányokra van szükség a részletes mechanizmusok megértéséhez.

Az ΔFosB-mediált viselkedésbeli jelentősége c-fos a deszenzitizáció homeosztatikus lehet, mint az egereknek, amelyeknél nincs c-fos gén a dopamin D1 receptor-tartalmú idegsejtjeiben csökkent kokain viselkedési reakciókat mutat (). Ezenkívül HDAC-gátlók, amelyek gátolják a ΔFosB-közvetített deszenzibilizációját c-fos, növeli az állat érzékenységét a kokain viselkedésbeli hatásaival szemben (; ). Ezek az eredmények azt sugallják, hogy míg az ΔFosB nettó hatása elősegíti a pszichostimulánsok szenzibilizált viselkedési reakcióit (; ), ezzel egy új transzkripciós programot indít c-fos deszenzibilizáció, hogy korlátozza ugyanazon viselkedés mértékét. Az ΔFosB gyakorlatilag titrálná a pszichostimulánsok viselkedésbeli reakcióit egy downstream transzkripciós események komplex sorozatán keresztül, amely számos célgén indukcióját vagy elnyomását vonja maga után (), amelyek a c-Fos-t kódoló gén mellett, amint itt látható, az AMPA glutamátreceptor-alegység, a GluR2 (), a Cdk5 szerin-treonin-kináz () és az opioid-peptid-dinorfin (), többek között (). Ezen gének egy részét a ΔFosB aktiválja (ahol az ΔFosB transzkripciós koativátorokat toboroz fel) (), míg mások az ΔFosB elnyomják (ahol az ΔFosB, az itt bemutatott módon, transzkripciós társrepresszort toboroz). A jövőbeli kutatások egyik fő erőfeszítése azon tényezők azonosítása, amelyek meghatározzák, hogy az ΔFosB aktiválja vagy elnyomja-e a célgént, amikor kötődik a génpromóterhez.

Összegezve, eredményeink egy új epigenetikus mechanizmust azonosítanak, amelyen keresztül az ΔFosB közvetíti transzkripciós hatásainak egy részét a striatumban krónikus amfetamin expozíció után. Ez a tanulmány fontos új betekintést nyújt az alapvető transzkripciós és epigenetikus mechanizmusokba in vivo részt vesz egy pszichostimulánsok által kiváltott viselkedési reakciók szempontjából döntő fontosságú gén deszenzibilizálásában (azaz toleranciában).

 

Kiegészítő anyag

Köszönetnyilvánítás

Ezt a munkát a NIDA támogatások támogatták

Referenciák

  • Bibb JA, Chen J, Taylor JR, Svenningsson P, Nishi A, Snyder GL, Yan Z, Sagawa ZK, Ouimet CC, Nairn AC, Nestler EJ, Greengard P. A kokain krónikus expozíciójának hatását a Cdk5 neuronális fehérje szabályozza. Természet. 2001; 410: 376-380. [PubMed]
  • Carle TL, Ohnishi YN, Ohnishi YH, Alibhai IN, Wilkinson MB, Kumar A, Nestler EJ. A FosB destabilizációjának proteaszóma-függő és független mechanizmusai: a FosB degron domének azonosítása és a DeltaFosB stabilitására gyakorolt ​​hatások. Eur J Neurosci. 2007; 25: 3009-3019. [PubMed]
  • Colby CR, Whisler K, Steffen C, Nestler EJ, Self DW. A DeltaFosB striatális sejttípus-specifikus túlexpressziója fokozza a kokain ösztönzését. J Neurosci. 2003; 23: 2488-2493. [PubMed]
  • Grozinger CM, Schreiber SL. Deacetiláz enzimek: biológiai funkciók és kismolekulájú inhibitorok használata. Chem. Biol. 2002; 9: 3-16. [PubMed]
  • Hope B, Kosofsky B, Hyman SE, Nestler EJ. Azonnali korai génexpresszió és AP-1 kötődés szabályozása a patkánymagban krónikus kokain hatására. Proc Natl Acad Sci US A. 1992, 89: 5764 – 5768. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
  • Hope BT, Nye HE, Kelz MB, Self DW, Iadarola MJ, Nakabeppu Y, Duman RS, Nestler EJ. Egy hosszú ideig tartó AP-1-komplex kialakulása, amely az agyban megváltozott Fos-szerű fehérjékből áll, krónikus kokain és más krónikus kezelések révén. Idegsejt. 1994; 13: 1235-1244. [PubMed]
  • Hyman SE, Malenka RC, Nestler EJ. A függőség neurális mechanizmusai: a jutalomhoz kapcsolódó tanulás és memória szerepe. 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, Duman RS Nestler EJ. A deltaFosB transzkripciós faktor expressziója az agyban szabályozza a kokain érzékenységét. Természet. 1999; 401: 272-276. [PubMed]
  • Kouzarides T. Chromatin módosítások és működésük. Sejt. 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. A kromatin-átalakítás a kokain által kiváltott plaszticitás egyik legfontosabb mechanizmusa a striatumban. Idegsejt. 2005; 48: 303-314. [PubMed]
  • McClung CA, Nestler EJ. A génexpresszió és a kokain jutalom szabályozása a CREB és a DeltaFosB által. Nat Neurosci. 2003; 6: 1208-1215. [PubMed]
  • McClung CA, Ulery PG, Perrotti LI, Zachariou V, Berton O, Nestler EJ. DeltaFosB: molekuláris kapcsoló az agy hosszú távú alkalmazkodásához. Brain Res Mol Brain Res. 2004; 132: 146-154. [PubMed]
  • Montgomery RL, Davis CA, Potthoff MJ, Haberland M, Fielitz J, Qi X, Hill JA, Richardson JA, Olson EN. Az 1 és az 2 hisztondezacetilázok redundánsan szabályozzák a szív morfogenezist, növekedést és összehúzódást. Genes Dev. 2007; 21: 1790-1802. [PMC ingyenes cikk] [PubMed]
  • Morgan JI, Curran T. Stimulus-transzkripció kapcsolás neuronokban: a sejtek közvetlen korai gének szerepe. Trendek Neurosci. 1989; 12: 459-462. [PubMed]
  • Nye HE, Hope BT, Kelz MB, Iadarola M, Nestler EJ. Farmakológiai tanulmányok a kokain okozta krónikus FOS-hoz kapcsolódó antigén indukció szabályozására a striatumban és a nucleus accumbensben. J Pharmacol Exp Ther. 1995; 275: 1671-1680. [PubMed]
  • Persico AM, Schindler CW, O'Hara BF, Brannock MT, Uhl GR. Az agy transzkripciós faktor expressziója: akut és krónikus amfetamin és injekciós stressz hatásai. Brain Res Mol Brain 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. A hisztondezacetiláz 5 epigenetikusan szabályozza a krónikus érzelmi ingerek viselkedésbeli alkalmazkodását. Idegsejt. 2007; 56: 517-529. [PubMed]
  • Steiner H, Gerfen CR. A kokain által indukált c-fos hírvivő RNS fordítva van a dynorfin expressziójával a striatumban. J Neurosci. 1993; 13: 5066-5081. [PubMed]
  • Tsankova N, Renthal W, Kumar A, Nestler EJ. Epigenetikus szabályozás pszichiátriai rendellenességekben. 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. A DeltaFosB lényeges szerepe a morfin hatású magban. 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 elősegíti a kokain által kiváltott tartós változások megszerzését és kihalását. J Neurosci. 2006; 26: 13287-13296. [PubMed]