DeltaFosB miðlar ónæmisglækkun á c-fos geninu eftir langvarandi útsetningu fyrir amfetamíni (2008)

Abstract

Sameindirnar, sem liggja að baki breytingunni frá lyfjum til afþreyingar í langvarandi fíkn, eru enn illa skilin. Ein sameindin sem er þátttakandi í þessu ferli er osFB, umritunarstuðull sem safnast upp í striatum eftir endurtekna váhrif á lyf og miðlar næm hegðunarviðbrögðum við geðörvandi lyfjum og öðrum misnotkun lyfja. Ekki er skilið að fullu afritunaraðferðirnar sem ΔFosB stjórnar hegðun af völdum lyfja. Við greindum frá því áður að gera litskiljunarkerfi með því að osFosB virkjar tjáningu ákveðinna gena, en fyrirkomulagið sem liggur að baki ΔFosB-miðlað genakúgun er ennþá óþekkt. Hér þekkjum við c-fos, tafarlaust snemma gen sem örvað var hratt í striatum eftir útsetningu fyrir geðörvandi áhrifum, sem skáldsaga miðstreymi sem er kúgað af ΔFosB. Við sýnum að uppsöfnun ΔFosB í striatum eftir langvarandi amfetamínmeðferð ónæmir c-fos mRNA örvun í síðari lyfjaskammt. ΔFosB afnæmir c-fos tjáningu með því að ráða histón deacetylase 1 (HDAC1) til c-fos genörvandi, sem aftur deacetylates kringum histón og dregur úr virkni gena. Í samræmi við það afnæmir staðbundið rothögg HDAC1 í striatum amfetamín afleiðingu afnæmingar á c-fos gen. Á tónleikum eykur langvarandi amfetamín histón H3 metýleringu á c-fos prótein, litskiljunarbreyting sem einnig er þekkt til að bæla virkni gena, svo og tjáningarstig H3 histónmetýltransferasa, KMT1A / SUV39H1. Þessi rannsókn leiðir í ljós skáldsögu epigenetic leið þar sem osFosB miðlar aðskildum afritunaráætlunum og að lokum hegðunarplastík við langvarandi útsetningu fyrir amfetamíni.

Leitarorð: fíkn, amfetamín, striatum, litskiljun, breyting á históni, reglugerð gena

Hvernig gengur lífið dag frá degi? Er það í jafnvægi og allt eins og það á að vera? Er jafnvægi hvort sem litið er á veraldlega stöðu eða andlega? Lífið er eins og það er. Það er ekki alltaf sólskyn. Það koma reglulega lægðir með rok og rigningu. Við vitum að í heildar samhenginu er lægð hluti af vistkerfi að leita að jafnvægi. Stundum erum við stödd í miðju lægðarinnar. Þar er logn og gott veður, sama hvað gengur á þar sem stormurinn er mestur. Sama lögmál gildir varðandi þitt eigið líf. Ef þú ert í þinn miðju, þínum sannleik þá heldur þú alltaf jafnvægi átakalaust. Sama hvað gustar mikið frá þér þegar þú lætur til þín taka. Huldufólk hefur gefið okkur hugleiðslu sem hjálpar okkur að finna þessa miðju, finna kjarna okkar og sannleikann sem í honum býr. Þegar þú veist hver þú ert og hvers vegna þú ert hér, mun líf þitt vera í flæðandi jafnvægi. Hugleiðslan virkjar þekkinguna sem er í vitund jarðar og færir hana með lífsorkunni inn í líkama okkar. Þar skoðar hún hugsana og hegðunar munstrið og athugar hvort það myndar átakalausu flæðandi jafnvægi. Hinn möguleikinn er falskt jafnvægi sem hafa þarf fyrir að viðhalda með tilheyrandi striti, áhyggjum og ótta. Síðan leiðbeinir þessi þekking okkur að því jafnvægi sem er okkur eðlilegt. Við blómstrum átakalaust, líkt og planta sem vex átakalaut frá fræi í fullþroska plöntu sem ber ávöxt.

Endurtekin notkun geðörvandi lyfja eins og amfetamíns og kókaíns leiðir oft til breytinga frá eiturlyfjanotkun í tímabundið fíkn (). Einn búnaður sem felst í þessu ferli felur í sér umritunarstuðulinn ΔFosB, mjög stöðug skarðarafurð strax snemma gensins fosB, sem dimerizes með Jun fjölskyldupróteinum til að mynda virka AP-1 umritunarfléttur (). Δ FosB safnast upp margfalt í striatum eftir endurtekna váhrif á misnotkun lyfja og hefur sú uppsöfnun verið tengd aukinni umbun af kókaíni, næmingu á hreyfingu og sjálfstjórnun (; ; ), sem saman benda til hlutverks í taugakerfinu sem felst í því að skipta á milli afþreyingar og fíkniefnaneyslu. Samkvæmt þessari tilgátu virkar ΔFosB í jákvæðri endurgjöf lykkju með því að auka hegðun sem leitast við lyfjum, sem aftur vekur meiri ΔFosB. Ein lykilatriði sem er framúrskarandi er hvernig osFosB miðlar áhrifum þess á lyfjatengda hegðun. Erfðarannsóknir á örörvum í músum sem ofreyna ΔFosB í striatum veittu fyrstu innsýn í hugsanleg markmið neðansjávar (). Þessi rannsókn lagði til að ΔFosB geti þjónað sem transcriptional activator eða repressor, háð markgeninu. Rannsóknin skoðaði hins vegar afrit sem stjórnað var í ofþjöppun, svo ekki er ljóst hver þessara gena eru bein, lífeðlisfræðileg ΔFosB markmið.

Við greindum nýlega hjólbrautarháðan kinase 5 (cdk5) gen sem bein markmið fyrir innræna ΔFosB, sem stuðlar Cdk5 umritun í striatum (). Samt sem áður hafa þeir aðferðir sem taka þátt í kúgun FosB á markgenunum haldist fimmti. Einn aðlaðandi frambjóðandi er c-fos, gen sem er framkallað með dramatískum hætti af bráðum geðörvandi lyfjum en aðeins veikt eftir endurtekna váhrif (; ; ), þegar magn ΔFosB og ΔFosB sem innihalda AP-1 fléttur er hátt (, ). Þar sem c-fos genið inniheldur AP-1-svipað vefsvæði í nærliggjandi kynningarvél sinni (), það er trúverðugur frambjóðandi fyrir ΔFosB-miðlaða kúgun. Innleiðing c-fos Hefð er fyrir því að það sé snemma merki fyrir virkjun tauga, þar sem það er ört og skammvinnt til að bregðast við margvíslegu áreiti (). The c-fos gen er einnig mikilvægt fyrir hegðunarviðbrögð við kókaíni, þar sem mýs vantar c-fos í taugafrumum sem innihalda dópamín D1 viðtaka, taugafrumugerð þar sem osFosB er framkölluð af geðörvandi lyfjum (), hafa dregið úr hegðun næmi fyrir kókaíni (). Þessar niðurstöður leiddu okkur til að kanna hvort osFosB stjórni c-fos genastarfsemi eftir langvarandi útsetningu fyrir amfetamíni. Við lýsum hér nýjum epigenetic fyrirkomulagi þar sem ΔFosB uppsöfnun til að bregðast við langvarandi amfetamíni nær aftur til ónæmis c-fos örvun á síðari lyfjaskömmtum. Þessi skáldsaga samspil ΔFosB og enduruppbyggingar á litningi á litningi c-fos verkefnisstjóri getur verið mikilvægur stöðugleikakerfi til að stjórna næmi dýra fyrir endurteknum váhrifum.

Efni og aðferðir

RNA einangrun og magngreining

Frosinn heilavefur var þíddur í TriZol (Invitrogen, Carlsbad, CA) og unnið í samræmi við siðareglur framleiðanda. RNA var hreinsað með RNAesy Micro dálki (Qiagen, Valencia, CA). Heildar RNA var umritað með því að nota Superscript III (Invitrogen). PCR í rauntíma var síðan keyrt með SYBR Green (ABI, Foster City, CA) og magnbundið með ΔΔCt aðferðinni. Sjáðu Viðbótartafla fyrir tæmandi lista yfir grunnur.

Ónæmisútskilningur krómatíns (ChIP)

Krómatín var hljóðvist og síðan ónæmisframsogað (sjá Viðbótaraðferðir) með því að nota asetýleruð histón mótefni (Millipore, Billerica, MA), andstæðingur-HDAC1 eða andstæðingur-H3K9me2 frá Abcam (Cambridge, Bretlandi), andstæðingur-FosB (C-enda) (), andstæðingur-FosB (N-enda) (Santa Cruz líftækni, Santa Cruz, CA, ríki), eða kanína IgG stjórn (Millipore). IP var safnað með því að nota prótein A perlur frá Millipore. Eftir þvott var krómatíni skolað úr perlunum og öfug krossbundin í nærveru próteinasa K. DNA var síðan hreinsað og magnað með því að nota rauntíma PCR.

Ónæmisupptaka

PC12 frumur voru transfected með V5-merktu HDAC1 (), FosB eða ΔFosB eins og áður hefur verið lýst (). Frumulýsati var skipt og ræktað með annað hvort ónæmis-IgG (Sigma) eða and-FosB mótefni (sc-48, Santa Cruz) yfir nótt við 4 ° C. Ónæmisfrestun var framkvæmd með prótein G perlum (Sigma). Ónæmisútfelldu próteinin voru keyrð með SDS-PAGE og greind með Western blotting með því að nota sérsniðna margliða and-FosB (N-enda) mótefni () og and-V5 mótefni (Abcam). Til að ákvarða hvort HDAC1 og ΔFosB eru bindandi félagar in vivo, notuðum við endurtekin flogaflog til að örva mikið magn af osFosB próteini (). Barkabólga var krufinn úr langvarandi (7 daglegu) flogi eða meðhöndluðum með rottum, lysaðir og ónæmisfrumun eins og lýst er hér að ofan með and-HDAC1 mótefnum (Abcam).

Öryggisgreining leysir handtaka

Með því að nota stereotactic skurðaðgerð smituðust ventral striata músa af adeno-tengdum vírus (AAV) sem tjáði tilgreint gen eða GFP á gagnstæðum hliðum heilans. Eftir meðhöndlun á amfetamíni voru frosnar gáfur unnar í 8 um þykka kransæðahluta og festir á himnuslöngur (Lieca, Wetzlar, Þýskalandi). AAV-smituð svæði voru leysiskipt (Leica) til að útiloka ósmitaðar frumur og unnar með PicoPure RNA útdráttarsett (MDS, Sunnyvale, CA). RNA var magnað með RiboAmp HS búnaðinum (MDS) og snúið umritað eins og lýst er hér að ofan. Sjáðu Viðbótaraðferðir fyrir heill upplýsingar.

Niðurstöður

ΔFosB afnæmir c-fos örvun mRNA í striatum eftir langvarandi útsetningu fyrir amfetamíni

Til að kanna hvort afnæming á c-fos mRNA tjáning er frumuaðlögun stjórnað af ΔFosB, við meðhöndluðum rottum með saltvatni eða bráðu eða langvarandi amfetamíni og leyfðum þeim að draga sig út í búrinu sínu í 1 til 10 daga. Rotturnar voru síðan greindar 1 klst. Eftir saltlausn eða amfetamínskammta. Eins og áður hefur verið sýnt fram á (sjá Hvernig gengur lífið dag frá degi? Er það í jafnvægi og allt eins og það á að vera? Er jafnvægi hvort sem litið er á veraldlega stöðu eða andlega? Lífið er eins og það er. Það er ekki alltaf sólskyn. Það koma reglulega lægðir með rok og rigningu. Við vitum að í heildar samhenginu er lægð hluti af vistkerfi að leita að jafnvægi. Stundum erum við stödd í miðju lægðarinnar. Þar er logn og gott veður, sama hvað gengur á þar sem stormurinn er mestur. Sama lögmál gildir varðandi þitt eigið líf. Ef þú ert í þinn miðju, þínum sannleik þá heldur þú alltaf jafnvægi átakalaust. Sama hvað gustar mikið frá þér þegar þú lætur til þín taka. Huldufólk hefur gefið okkur hugleiðslu sem hjálpar okkur að finna þessa miðju, finna kjarna okkar og sannleikann sem í honum býr. Þegar þú veist hver þú ert og hvers vegna þú ert hér, mun líf þitt vera í flæðandi jafnvægi. Hugleiðslan virkjar þekkinguna sem er í vitund jarðar og færir hana með lífsorkunni inn í líkama okkar. Þar skoðar hún hugsana og hegðunar munstrið og athugar hvort það myndar átakalausu flæðandi jafnvægi. Hinn möguleikinn er falskt jafnvægi sem hafa þarf fyrir að viðhalda með tilheyrandi striti, áhyggjum og ótta. Síðan leiðbeinir þessi þekking okkur að því jafnvægi sem er okkur eðlilegt. Við blómstrum átakalaust, líkt og planta sem vex átakalaut frá fræi í fullþroska plöntu sem ber ávöxt.), c-fos mRNA var framkallað 4-falt í striatum með bráðum gjöf amfetamíns. Hjá rottum sem áður voru útsettar fyrir langvarandi amfetamíni er tjáning hins vegar c-fos til að bregðast við lyfjaáskoruninni var verulega dregið úr í allt að 5 daga afturköllun lyfsins (Mynd 1A), punkti þar sem osFosB er enn hækkað á þessu heilasvæði (). Að auki, hjá rottum sem voru dregnar út úr langvarandi amfetamíni í 5 daga, fundum við basal c-fos mRNA tjáning minnkaði undir stigum sem fundust í saltmeðferð sem var meðhöndluð (Mynd 1A). Mikilvægt er að stærðargráðan c-fos framköllun á amfetamín áskorun var verulega minnkuð á 1 degi fráhvarfs samanborið við saltmeðhöndluð dýr. Saman sýna þessar niðurstöður áhrif langvarandi amfetamíns á bæði basal og af völdum c-fos mRNA stig, þó með þau tvö áhrif sem eiga sér stað með flóknu tímaferli.

Mynd 1  

ΔFosB afnæmir c-fos örvun mRNA í striatum eftir langvarandi útsetningu fyrir amfetamíni

Til að ákvarða hvort ΔFosB uppsöfnun eftir langvarandi amfetamín stuðli beint að afnæmingu c-fos tjáningu, gerðum við fyrst ChIP fyrir osFosB á c-fos genörvandi í striatum. Eins og sést á Mynd 1Ber c-fos verkefnisstjóri hefur marktækt meira ΔFosB bundið eftir langvarandi útsetningu fyrir amfetamíni, áhrif sem sjást í að minnsta kosti 5 daga lyfjagjöf. Þessi gögn tengjast elFosB umráð á c-fos verkefnisstjóri með hreyfiorka minnkað c-fos genastarfsemi. Næst, til að prófa beint hvort ΔFosB veldur minni c-fos örvun til að bregðast við amfetamín áskorun, við notuðum AAV vektor til að ofreyna annað hvort ΔFosB, eða GFP sem stjórn, í striatum. Við einangruðum síðan smitaða striatum með leysigeðlisgreiningu (Mynd 1C) og framkvæmdi qRT-PCR fyrir c-fos mRNA. Við sáum verulega minna c-fos mRNA af völdum eftir bráðan skammt af amfetamíni í stofnfrumuvefnum sem sýktur var með AAV-ΔFosB samanborið við hlið hliðar smituð af AAV-GFP, en stigum ß-túbúlín mRNA hélst óbreytt (Mynd 1D). Þessi gögn benda til þess c-fos ónæming er miðluð af uppsöfnun ΔFosB á örvanum eftir langvarandi útsetningu fyrir amfetamíni.

ΔFosB ræður HDAC1 til c-fos verkefnisstjóra til að miðla málum c-fos genakúgun

Að kanna fyrirkomulag sem ΔFosB miðlar c-fos desensitization, við einbeittum okkur að þeim tímapunkti sem á c-fos var bældust verulega: 5 daga fráhvarf úr langvarandi amfetamíni. Lykill fyrirkomulag þátt í c-fos örvun sem svar við margvíslegu áreiti, þar á meðal kókaíni (), er histón asetýlering. Við höfðum því áhuga á að ákvarða hvort histón asetýlering á c-fos genörvandi var einnig af völdum bráðs amfetamíns og hvort endurtekin útsetning fyrir lyfjum minnkaði þessi svörun. Reyndar jók bráð amfetamín histón H4 asetýlering á c-fos örvandi og eftir langvarandi amfetamínmeðferð sást ekki lengur þessi örvun (Mynd 2A). Acetýlering á H4 var sértæk þar sem engin áhrif komu fram á H3 (ekki sýnt). Þessar upplýsingar benda til þess að histón asetýlering hafi minnkað, í tengslum við samsærri og óvirkri krómatín uppbyggingu), stuðlar að afnæmingu á c-fos gen eftir langvarandi útsetningu fyrir amfetamíni. Til að prófa þessa tilgátu beint, meðhöndluðum við rottur með langvarandi amfetamíni og fengum HDAC hemilinn, natríumbútýrat eða burðarefni eftir 5 daga afturköllun. Við fundum að natríumbútýrat snéri við kúgun af völdum amfetamíns c-fos tjáning (Mynd 2B), styðja beint þá hugmynd að ofsöfnun á c-fos verkefnisstjóri er lykill fyrirkomulag undirliggjandi afnæmingu gensins.

Mynd 2  

Ráðning HDAC1 miðlar actionFosB aðgerð á c-fos

Til að skilja hvernig ΔFosB hindrar histón asetýleringu á c-fos verkefnisstjóra, könnuðum við hvort ΔFosB hefur samskipti við ensím sem draga úr histón asetýleringu, nefnilega HDAC. Við könnuðum fyrst HDAC1 og HDAC2 vegna þess að þessi ensím mynda fléttur með ýmsum uppskriftarþáttum til að bæla tjáningu gena (). Þar sem forkeppni ChIP rannsókna benti til verulegs HDAC1 bindingar á c-fos verkefnisstjóra (sjá hér að neðan), en engin greinanleg HDAC2 (ekki sýnd), gerðum við sam-ónæmisframsogtilraunir til að ákvarða hvort ΔFosB hafi samskipti við HDAC1. Reyndar komumst við að því að ónæmisfrömun ofFosB dró einnig niður HDAC1 í PC12 frumum (Mynd 2D). Mikilvægt er að þetta samspil er sértækt fyrir ΔFosB, sem FosB í fullri lengd, sem safnast ekki upp eftir langvarandi lyfjagjöf með geðörvandi áhrifum (), átti ekki samskipti við HDAC1. Við gerðum hið gagnstæða tilraun in vivo með því að framkalla mikið magn af osFosB með rafsnúðar flogum. Samhliða gögnum um frumurækt okkar, var ónæmisfrestur með mótefni gegn HDAC1 dreginn niður ΔFosB úr heilavef (Mynd 2E).

Byggt á þessum niðurstöðum sem ΔFosB og HDAC1 hafa samskipti líkamlega vitro og in vivo, við komum fram að eftir langvarandi amfetamín, ΔFosB ræður HDAC1 til c-fos genörvandi. Reyndar, ChIP af rauðfædda lýsötum fannst verulega hærra magn HDAC1 á c-fos verkefnisstjóri eftir langvarandi útsetningu fyrir amfetamíni (Mynd 2C), en amfetamín breytti ekki HDAC1 bindingu við ß-aktín genörvandi. Til að ákvarða beint hvort HDAC1 nægði til að draga úr c-fos örvun, transfected við HEK293T frumur með HDAC1 eða GFP og örvuðum þær með 5% sermi (sjá Viðbótaraðferðir). Við fundum það í sermi c-fos tjáning var verulega slöppuð í frumum sem ofþjáðu HDAC1 (Mynd 2F). Þessar rannsóknir voru framlengdar in vivo með því að nota floxed HDAC1 mýs smitaðar með AAV-GFP á annarri hlið striatum þeirra og AAV-CreGFP til að framkalla staðbundið rothögg á hdac1 gen í andstæða striatum. AAV-CreGFP minnkaði Hdac1 mRNA tjáning í smituðum vefjum (einangruð með leysiröflun) með> 75% samanborið við AAV-GFP sprautað samanburðarlyf Hdac2 tjáning var óbreytt (Mynd 2G). Mýs voru síðan meðhöndlaðar með langvarandi amfetamíni og síðan lyfjagjöf hætt í 5 daga. Mýsnar voru greindar 30 mínútum eftir amfetamín áskorun og sýktu kyrtilsvæðin voru örgreind. Við fundum að amfetamín olli marktækt meira c-fos mRNA í striatal vefjum smituð af AAV-CreGFP samanborið við AAV-GFP (Mynd 2G), sem sýnir fram á að HDAC1 er nauðsynlegt við langvarandi kúgun af völdum amfetamíns c-fos tjáning. Þessar upplýsingar benda til þess að ΔFosB uppsöfnun hjá rottum eftir langvarandi amfetamínmeðferð leiði til meiri ΔFosB bindingar við c-fos verkefnisstjóri, nýliðun HDAC1, minni histón asetýlering og að lokum minni virkni gensins.

Histónmetýlering er hækkuð á c-fos verkefnisstjóri eftir langvarandi útsetningu fyrir amfetamíni

Kúgun genastarfsemi felur oft í sér nokkrar epigenetic breytingar sem eiga sér stað samhliða (; ). Ein besta einkenni histónbreytinga í tengslum við skerta genastarfsemi er metýlering á históni H3 við lýsín 9 (H3K9). Þessi breyting á históni, þegar hún er að finna á verkefnisstjórasvæðum, tengist transkriptísku kúgun með því að ráða samhliða repressors eins og HP1 (heterochromatin prótein 1) (). Við greindum því hvort hypoacetylation á c-fos gen, sem sést eftir langvarandi amfetamíngjöf, er einnig tengt breytingum á H3K9 metýleringu. Í samræmi við þessa tilgátu, leiddi ChIP á ristilvef frá rottum sem voru meðhöndlaðir með langvarandi amfetamíni að dímetýlerað H3K9 (H3K9me2) var verulega aukið á c-fos verkefnisstjóri (Mynd 3A), áhrif sem ekki hefur sést á ß-aktín genörvandi. Eitt af lykilensímunum sem miðla H3K9 metýleringu er KMT1A / SUV39H1, sem vakti spurninguna um hvort tjáningu þessa ensíms var stjórnað af langvarandi útsetningu fyrir amfetamíni. Við gerðum qRT-PCR á striatum rottna sem voru meðhöndlaðir með langvarandi amfetamíni og sáum verulega uppbyggingu á Kmt1a / Suv39h1 mRNA, meðan hið sérstaka chromatin-breytandi ensím, Hdac5, varð ekki fyrir áhrifum (Mynd 3B). Ólíkt HDAC1, sýndu samtímis ónæmisfrumunartilraunir engar greinanlegar milliverkanir á milli osFosB og KMT1A / SUV39H1 og við gátum heldur ekki greint verulega auðgun metýltransferasa á c-fos verkefnisstjóri með ChIP (ekki sýnt). Engu að síður benda þessar niðurstöður til þess að uppbygging á KMT1A / SUV39H1 geti valdið ofmetýlati H3 við c-fos og stuðla að því að minnka fyrirkomulagið c-fos genastarfsemi eftir langvarandi útsetningu fyrir amfetamíni.

Mynd 3  

Histónmetýlering eftir langvarandi útsetningu fyrir amfetamíni

Discussion

Þessi rannsókn greind c-fos sem ný downstream markgen af ​​streamFosB í striatum eftir langvarandi gjöf amfetamíns. Við leggjum fram beinar vísbendingar um að innræn ΔFosB bindist c-fos verkefnisstjóri in vivo, þar sem ΔFosB ræður HDAC1 til að deacetylate kringum históna og draga úr umritunarvirkni c-fos gen. Bæði lyfjafræðileg hömlun á HDAC og örvandi rothögg HDAC1 voru næg til að draga úr c-fos afnæming og upphækkun c-fos tjáning í striatum langvarandi amfetamínmeðhöndluðra dýra. Við fundum einnig samhliða aukningu á kúgun histónmetýleringu við H3K9 á c-fos verkefnisstjóri, aðlögun tengd amfetamínvöldum uppbyggingu histónmetýltransferasa, KMT1A / SUV39H1. Saman veita þessar niðurstöður í grundvallaratriðum nýja innsýn í þá leið sem ΔFosB bælir virkni tiltekinna gena og sýnir nýjan samspil tveggja lykilleiða sem stjórna hegðunarviðbrögðum við geðörvandi lyfjum: ΔFosB örvun () og chromatin endurgerð (). Niðurstöður okkar sýna hvernig þessar tvær leiðir fara saman á c-fos kynningarefni eftir langvarandi útsetningu fyrir amfetamíni vegna breyttrar virkni gensins.

Við fylgjumst fyrst með ofnæmingu á c-fos mRNA tjáningu eftir langvarandi kókaínmeðferð fyrir 15 árum (), en engin vélrænni innsýn hefur verið fáanleg í því hvernig svo djúpstæð afbrigðissvörun gæti komið fram á milli bráðrar eða langvinnrar váhrifa. Í viðleitni okkar til að skilja neðangreindar aðgerðir FosB, skoðuðum við stjórn á c-fos tjáningu vegna þessarar mismunandi reglugerðar milli útsetningar fyrir bráðum og langvinnum geðlyfjum. Þar sem ΔFosB er hækkað margfalt eftir langvarandi útsetningu fyrir lyfjum, er þessi mismunur framkalla c-fos mRNA, sem og AP-1-líkur staður í c-fos nálægur verkefnisstjóri, lagði til mögulegt regluverk fyrir osFosB. Þetta gerði einnig c-fos gen aðlaðandi frambjóðandi til að rannsaka bælandi áhrif ΔFosB á tjáningu gena ().

Langvarandi amfetamín veikt c-fos örvun mRNA eða upphafsgildi þess í striatum í um það bil 5 daga afturköllun lyfja, tímabraut sem er í samræmi við stöðugleika ΔFosB () og umráð þess á c-fos verkefnisstjóri. Þó að hægt sé að greina ΔFosB eftir jafnvel lengri tímabil afturköllunar, þá minnkar það smám saman með tímanum (; ) og getur verið ófullnægjandi til að viðhalda kúgun á c-fos geni mikið fyrir utan 5 dagsstað. Engu að síður tíminn c-fos ónæmisaðgerð er flókin, með bælingu á örvun brotsins með amfetamínáskorun hámarks við 1 fráhvarfsdag, en bæling á grunnþéttni þess er hámarks við 5 daga fráhvarf. ChIP gögnin okkar sýna að osFosB er bundið við c-fos verkefnisstjóra á báðum tímapunktum, sem bendir til að mismunur virkni c-fos gen sem sést á milli 1 og 5 daga fráhvarf kann að vera vegna viðbótar eftirlitseftirlitsaðila sem eru ráðnir í genið með mjög flóknum tíma. Frekari rannsókna er þörf til að skilja ítarlegar aðferðir sem um er að ræða.

Hegðunaráhrif ΔFosB-miðlað c-fos ónæmisaðgerðir geta verið stöðugar, eins og mýs sem skortir c-fos gen í dópamíni D1 viðtaka sem innihalda viðtaka sýna minni hegðunarviðbrögð við kókaíni (). Ennfremur HDAC hemlar, sem hindra ΔFosB-miðlaða ónæmingu á c-fos, auka næmi dýra fyrir hegðunaráhrifum kókaíns (; ). Þessar niðurstöður benda til þess að þótt nettó áhrif FOSB séu að stuðla að næmri hegðunarviðbrögðum við geðörvandi lyfjum (; ), byrjar það einnig á ný skáldritunarforrit í gegnum c-fos aðlögun til að takmarka umfang þessarar sömu hegðunar. Δ FosB myndi í raun stilla hegðunarviðbrögð við geðörvandi lyfjum með flókinni röð afritunaratburða, sem felur í sér örvun eða kúgun fjölmargra markgena (), sem auk gensins sem kóðar c-Fos eins og sýnt er hér, fela einnig í sér AMPA glútamatviðtakaeininguna GluR2 (), serín-þreónín kínasa Cdk5 (), og ópíóíð peptíð dynorphin (), meðal annarra (). Sum þessara gena eru virkjuð af ΔFosB (þar sem ΔFosB ræður uppskriftarsamvirkja) (), á meðan aðrir eru kúgaðir af ΔFosB (þar sem ΔFosB, eins og sýnt er hér, ræður uppskriftarleiðbeina samhliða). Stórt átak framtíðarrannsókna er að bera kennsl á þá þætti sem ákvarða hvort osFosB virkjar eða bælir markgen þegar það binst genaörvandi.

Samanlagt þekkja niðurstöður okkar nýjan frumukerfisferli þar sem osFosB miðlar hluta afritunaráhrifa þess í striatum eftir langvarandi útsetningu fyrir amfetamíni. Þessi rannsókn veitir einnig mikilvæga nýja innsýn í grundvallar transcriptional og epigenetic kerfi in vivo þátt í afnæmingu (þ.e. umburðarlyndi) mikilvægu geni fyrir hegðunarviðbrögð af völdum geðrofsörvandi.

 

Viðbótarefni

Þakkir

Þessi vinna var studd af styrkjum frá NIDA

Meðmæli

  • Bibb JA, Chen J, Taylor JR, Svenningsson P, Nishi A, Snyder GL, Yan Z, Sagawa ZK, Ouimet CC, Nairn AC, Nestler EJ, Greengard P. Áhrif langvarandi útsetningar fyrir kókaíni eru stjórnað af taugafrumum Cdk5. Náttúran. 2001; 410: 376 – 380. [PubMed]
  • Carle TL, Ohnishi YN, Ohnishi YH, Alibhai IN, Wilkinson MB, Kumar A, Nestler EJ. Proteasome háð og ósjálfstætt kerfi fyrir óstöðugleika FosB: auðkenning FosB degron lén og afleiðingar fyrir DeltaFosB stöðugleika. Eur J Neurosci. 2007; 25: 3009 – 3019. [PubMed]
  • Colby CR, Whisler K, Steffen C, Nestler EJ, Self DW. Striatal frumu-sértæk yfirfækkun DeltaFosB eykur hvata fyrir kókaín. J Neurosci. 2003; 23: 2488-2493. [PubMed]
  • Grozinger CM, Schreiber SL. Deacetylase ensím: líffræðilegar aðgerðir og notkun lítilla sameindahemla. Chem Biol. 2002; 9: 3 – 16. [PubMed]
  • Hope B, Kosofsky B, Hyman SE, Nestler EJ. Reglugerð um strax snemma genatjáningu og AP-1 bindingu í rottukjarnanum með langvarandi kókaíni. Proc Natl Acad Sci US A. 1992; 89: 5764 – 5768. [PMC ókeypis grein] [PubMed]
  • Hope BT, Nye HE, Kelz MB, Self DW, Iadarola MJ, Nakabeppu Y, Duman RS, Nestler EJ. Innleiðing langvarandi AP-1 fléttu sem samanstendur af breyttum Fos-líkum próteinum í heila með langvarandi kókaíni og öðrum langvinnum meðferðum. Neuron. 1994; 13: 1235 – 1244. [PubMed]
  • Hyman SE, Malenka RC, Nestler EJ. Taugakerfi fíkniefna: hlutverk launatengdra náms og minningar. 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, Nestler EJ. Tjáning umritunarstuðils deltaFosB í heila stjórnar næmi fyrir kókaíni. Náttúran. 1999; 401: 272 – 276. [PubMed]
  • Breytingar á Kouzarides T. Chromatin og virkni þeirra. Hólf. 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. Endurgerð á krómatíni er lykillinn sem liggur til grundvallar plasti af völdum kókaíns í striatum. Neuron. 2005; 48: 303 – 314. [PubMed]
  • McClung CA, Nestler EJ. Reglugerð um genatjáningu og kókaínlaun hjá CREB og DeltaFosB. Nat Neurosci. 2003; 6: 1208 – 1215. [PubMed]
  • McClung CA, Ulery PG, Perrotti LI, Zachariou V, Berton O, Nestler EJ. DeltaFosB: sameindaskipti fyrir langtímaaðlögun í heilanum. 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. Histone deacetylases 1 og 2 stjórna umfram myndun, vöxt og samdrátt í hjarta. Gen Dev. 2007; 21: 1790 – 1802. [PMC ókeypis grein] [PubMed]
  • Morgan JI, Curran T. Stimulus-uppskrift tenging í taugafrumum: hlutverk frumu strax og snemma gena. Þróun Neurosci. 1989; 12: 459 – 462. [PubMed]
  • Nye HE, Hope BT, Kelz MB, Iadarola M, Nestler EJ. Lyfjafræðilegar rannsóknir á stjórnun langvarandi FOS-tengdum mótefnavaka framköllun með kókaíni í striatum og nucleus accumbens. J Pharmacol Exp Ther. 1995; 275: 1671 – 1680. [PubMed]
  • Persico AM, Schindler CW, O'Hara BF, Brannock MT, Uhl GR. Tjáning á heila umritunarstuðli: áhrif bráðs og langvarandi amfetamíns og sprautuálags. 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. Histone deacetylase 5 stýrir epigenetically hegðunaraðlögun að langvarandi tilfinningalegu áreiti. Neuron. 2007; 56: 517 – 529. [PubMed]
  • Steiner H, Gerfen CR. C-fos boðberi RNA af völdum kókaíns er öfugt tengt tjáningu dynorfíns í striatum. J Neurosci. 1993; 13: 5066 – 5081. [PubMed]
  • Tsankova N, Renthal W, Kumar A, Nestler EJ. Epigenetic reglugerð í geðröskun. Nat séraungur. 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. Ómissandi hlutverk DeltaFosB í kjarnanum accumbens í morfín aðgerð. 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 auðveldar öflun og útrýmingu viðvarandi breytinga á kókaíni. J Neurosci. 2006; 26: 13287 – 13296. [PubMed]