Verëffentlecht am endgeleformt Form wéi:
PMCID: PMC2610249
NIHMSID: NIHMS66599
mythologesch
Déi molekulare Mechanismen, déi ënner dem Iwwergang vu rekreativem Drogekonsum a chronescher Sucht stinn, bleiwen schlecht verstanen. Ee Molekül, dee bei dësem Prozess implizéiert ass, ass ΔFosB, en Transkriptiounsfaktor deen an der Stratum accumuléiert ass no widderholl Drogenbelaaschtung a vermëttelt sensibiliséiert Verhalensreaktiounen op Psychostimulanten an aner Drogen vu Mëssbrauch. Déi niddereg Transkriptiounsmechanismen, duerch déi ΔFosB Drogeninduséiert Verhalen reguléiert sinn onkomplett verstan. Mir hu virdru d'Chromatin-Remodelingmechanismen gemellt, duerch déi ΔFosB den Ausdrock vu bestëmmte Genen aktivéiert, awer d'Mechanismen, déi ënner ΔFosB-mediéiert Gene Repressioun aktiv sinn, bleiwen onbekannt. Hei, identifizéiere mir c-fos, en direkten fréien Gen séier induzéiert an Striatum no psychostimulant Belaaschtung, als e Roman downstream Zil dat vun ΔFosB represséiert gëtt. Mir weisen datt d'Akkumulatioun vun ΔFosB am Striatum no der chronescher Amphetaminbehandlung desensibiliséiert c-fos mRNA Induktioun zu enger spéider Drogendosis. ΔFosB desensitiséiert c-fos Ausdrock andeems Histone deacetylase 1 (HDAC1) an de c-fos Genpromotor, deen ofwiesselt deacetyléiert Ëmgéigend Histonen a verzwäert d'Genaktivitéit. Deementspriechend huet d'lokal Ausschlag vum HDAC1 am striatum d'Afetamin-induzéierter Desensibiliséierung vun der c-fos gen. Am Concert, erhéicht chronesch Amphetamin Histon H3 Methyléierung op der c-fos Promoteur, eng Chromatinmodifikatioun och bekannt fir d'Genaktivitéit ze represséieren, souwéi Ausdrockniveauen vun der H3 Histon Methyltransferase, KMT1A / SUV39H1. Dës Studie huet e Roman epigenetesche Wee verëffentlecht, duerch deen ΔFosB ënnerscheede verschidden transkriptiouns Programmer a schlussendlech Verhalensplastizitéit zur chronescher Amphetaminbelaaschtung vermittelt.
Aféierung
Widderholl Benotzung vu Psychostimulanten, wéi Amphetamin a Kokain, féiert dacks zu engem Iwwergang vu rekreativem Drogekonsum op e chronesch Suchtfaktor Staat (Hyman et al., 2006). Ee Mechanismus implizéiert an dësem Prozess implizéiert den Transkriptiounsfaktor ΔFosB, e héich stabil Spuerprodukt vum direkt fréiere Gen fosB, déi mat Jun-Famillproteine dimeriséiert fir funktionell AP-1 Transkriptiounskomplexe ze bilden (McClung et al., 2004). ΔFosB accumuléiert e puerfalt am Stratum no widderholl Belaaschtung fir Drogen vu Mëssbrauch, an dës Akkumulation ass mat enger verstäerkter Kokain Belounung, Lokomotor Sensibiliséierung, a Selbstverwaltung verbonne ginnKelz et al., 1999; Colby et al., 2003; McClung et al., 2004), déi zesummen eng Roll an den neuralen Mechanismen suggeréieren, déi um Iwwergang tëscht Fräizäit- a Sucht Drogebrauch involvéiert sinn. No dëser Hypothese funktionnéiert ΔFosB an engem positive Réckkopplungsschierm andeems Dir Drogen-Sich Verhalen erhéicht, wat ofwiesselnd méi ΔFosB induzéiert. Eng Schlëssel aussergewéinlech Fro ass wéi ΔFosB seng Effekter op Drogenofhängeger Behuelen meditéiert. Genome-wide Microarray Studien op Mais déi iwwer pressFosB am Stratum iwwerexpriméieren hunn déi éischt Asiicht iwwer potenziell Downstream Ziler (McClung an Nestler, 2003). Dës Etude huet virgeschloen datt ΔFosB als transkriptiouns Aktivator oder Repressor dénge kann, ofhängeg vum Zilgen. Allerdings huet d'Etude Transkripten ënnersicht, déi an enger Overexpressiounsreguléierung geregelt goufen, sou datt et net kloer ass wéieng vun dësen Genen direkt, physiologesch ΔFosB Ziler sinn.
Mir hunn viru kuerzem d'Zyklin-ofhängeg Kinase 5 identifizéiert (cdk5) Gen als direkt Zil fir endogene ΔFosB, wat fördert Cdk5 Transkriptioun am Striatum (Kumar et al., 2005). Wéi och ëmmer, d'Mechanismen, déi an der ΔFosB Repressioun vun Zilgenen involvéiert sinn, blouf awer bleiwen. Een attraktive Kandidat ass c-fos, e Gen dat dramatesch induzéiert gëtt vun akuten Psychostimulanten awer nëmmen schwaach no widderholl Belaaschtung (Hope et al., 1992; Persico et al., 1993; Steiner a Gerfen, 1993), wann d'Niveaue vun ΔFosB an ΔFosB enthale AP-1 Komplexe héich sinn (Hope et al., 1992, 1994). Zënter dem c-fos Gen enthält en AP-1-ähnlechen Site a sengem proximale Promoteur (Morgan an Curran, 1989), et ass e plausibele Kandidat fir ΔFosB-mediéiert Repressioun. Induktioun vum c-fos traditionell gëtt als fréi Marker vun der neuraler Aktivatioun ugesinn, well et ass séier a transientéiert als Äntwert op eng Vielfalt vun Reizen (Morgan an Curran, 1989). De c-fos gen ass och wichteg fir Verhalensreaktiounen op Kokain, well d'Mais feelen c-fos an Dopamin D1 Rezeptor-enthale Neuronen, déi neuronal Zell Typ wou ΔFosB duerch psychostimulante induzéiert gëtt (McClung et al., 2004), hu Verhalensensibiliséierung vu Kokain reduzéiert (Zhang et al., 2006). Dës Befindungen hunn dozou gefouert eis z'ënnersichen ob ΔFosB kontrolléiert c-fos Genaktivitéit no chronescher Amphetamin Beliichtung. Mir beschreiwen hei e romanen epigenetesche Mechanismus, duerch deen ΔFosB Akkumulation als Äntwert op chronesch Amphetamin zréckkënnt fir desensibiliséieren c-fos Induktioun zu spéider Drogen Dosen. Dëse Roman Interplay tëscht ΔFosB an Chromatin Remodeling Evenementer op der c-fos Promoter ka e wichtegen homeostatesche Mechanismus sinn fir en Empfindlechkeet vun engem Déier fir wiederhuelend Drogenbelaaschtung ze regléieren.
Materialien an Methoden
RNA Isolatioun a Quantifizéierung
Gefrorene Gehirgewebe goufen an TriZol (Invitrogen, Carlsbad, CA) getarnt a verschafft no dem Hiersteller säi Protokoll. RNA war mat RNAesy Mikro Säulen purifizéiert (Qiagen, Valencia, CA). Total RNA gouf ëmgedréit mat Superscript III (Invitrogen) ëmgeleet. Echtzäit PCR gouf duerno mat SYBR Green (ABI, Foster City, CA) ausgefouert a mat der ΔΔCt Method quantifizéiert. Kuckt Zousätzlecht Dësch fir eng komplett Lëscht mat Primeren.
Chromatin Immunopfällung (ChIP)
De Chromatin gouf sonikéiert an duerno immunoprecipitéiert (kuckt Zousaz Methoden) benotzt acetyléiert Histon Antikörper (Millipore, Billerica, MA), Anti-HDAC1, oder Anti-H3K9me2 vun Abcam (Cambridge, UK), Anti-FosB (C-Uschloss) (Kumar et al., 2005), Anti-FosB (N-Uschloss) (Santa Cruz Biotechnologie, Santa Cruz, CA, Staat), oder e Kanéngchen IgG Kontroll (Millipore). D'IP gouf mat Protein A Perlen aus Millipore gesammelt. Nom Wäscher gouf Chromatin aus de Perlen eluer an ëmgedréint vernetzt an der Präsenz vun Proteinase K. DNA gouf dann mat Echtzäit PCR gereinegt a quantifizéiert.
Immunoprecipitatioun
PC12 Zellen goufen mat V5-tagged HDAC1 transfizéiert (Montgomery et al., 2007), FosB oder ΔFosB wéi virdru beschriwwen (Carle et al., 2007). Zell Lysate goufen opgedeelt a mat entweder net-immun IgG (Sigma) oder mat Anti-FosB Antikörper (sc-48, Santa Cruz) iwwer Nuecht bei 4 ° C incubéiert. Immunoprecipitation gouf mat Protein G Perlen (Sigma) ausgefouert. Déi immunoprecipitéiert Proteine goufen mat SDS-PAGE ausgeléist an duerch Western blotting analyséiert mat engem personaliséierten polyklonalen Anti-FosB (N-Uschloss) Antikörper (Carle et al., 2007) an Anti-V5 Antikörper (Abcam). Fir erauszefannen ob HDAC1 an ΔFosB verbindlech Partner sinn an vivo, hu mir widderholl elektrokonvulsiv Saisuren benotzt fir héije Niveauen vun ΔFosB Protein ze induzéieren (Hope et al., 1994). Cortikal Tissu gouf aus chronesch (7 deeglech) Saisuren oder geschmolt behandelt Ratten dissected, lyséiert an immunoprecipitéiert wéi uewen beschriwwen mat Anti-HDAC1 Antikörper (Abcam).
Laser erfaasst Mikrodissektioun
Mat Hëllef vu stereotaktesche Chirurgie goufen déi ventral Striata vu Mais infizéiert mat engem adeno-assoziéierten Virus (AAV), wat den gezeechentenen Gen oder GFP op Géigendeeler Säiten vum Gehir ausdréckt. No der Amphetaminbehandlung goufe gefruerene Braine an 8 µm-décke koronale Sektioune verschafft an op Membraneschieber montéiert (Lieca, Wetzlar, Däitschland). AAV-infizéiert Regiounen goufe laserdiskéiert (Leica) fir net infizéiert Zellen auszeschléissen a mat PicoPure RNA Extraktioun Kit (MDS, Sunnyvale, CA) verschafft. RNA war mam RiboAmp HS Kit (MDS) amplifizéiert an ëmgedréit wéi uewen beschriwwen. Kuckt Zousaz Methoden fir komplett Detailer.
Resultater
ΔFosB desensitiséiert c-fos mRNA Induktioun am Striatum no chronescher Amphetamin Beliichtung
Fir erauszefannen ob d'Desensibiliséierung vum c-fos mRNA Ausdrock ass eng cellulär Upassung kontrolléiert vu ΔFosB, mir hu Ratten mat Salz Salz oder akut oder chronesch Amphetamin behandelt a loosse se an hirer Heemkëscht fir 1 bis 10 Deeg zréckzéien. D'Ratten goufen dunn 1 hr no enger Salz- oder Amphetamin Challenge Dosis analyséiert. Wéi virdru demonstréiert (kuckt Aféierung), c-fos mRNA gouf 4-flach an Striatum duerch akuter Amphetaminverwaltung induzéiert. A Ratten, déi virdru mat chronescher Amphetamin ausgesat waren, ass awer den Ausdrock vun c-fos als Äntwert op d'Drogenofhängegkeet war wesentlech ofgeschwächt fir bis zu 5 Deeg Medikamenter Réckzuch (Figure 1A), e Punkt op deem ΔFosB an dëser Gehirregioun Héicht bleift (Hope et al., 1994). Zousätzlech, a Ratten, déi fir 5 Deeg aus chroneschen Amphetamin entzunn goufen, hu mir dat Basal fonnt c-fos mRNA Ausdrock gouf ënner Niveaue reduzéiert, déi a Salzbehandelt Kontrollen fonnt goufenFigure 1A). Wichteg ass d'Gréisst vun c-fos Induktioun zu enger Amphetamin Erausfuerderung war wesentlech am Dag 1 vum Réckzuch am Verglach zu Salz-behandelten Déieren. Zesummen weisen dës Befunde en Effekt vu chronesche Amphetamin op Basal an induzéiert c-fos mRNA Niveauen, och wann mat den zwee Effekter mat engem komplexen Zäitkurs geschitt.
Fir erauszefannen ob ΔFosB Akkumulation no chronescher Amphetamin direkt un der Desensibiliséierung bäidréit c-fos Ausdrock, hu mir fir d'éischt ChIP fir ΔFosB op der c-fos gen Promoteur am striatum. Wéi an Figure 1B, déi c-fos Promoteur huet däitlech méi ΔFosB gebonnen no chronescher Amphetamin Belaaschtung, en Effekt dee fir op d'mannst 5 Deeg vum Drogenofhängegen Réckfall gesi gouf. Dës Donnéeën korreléiere ΔFosB Besetzung op der c-fos Promoteur mat der Kinetik vu reduzéierter c-fos gen Aktivitéit. Als nächst fir direkt ze testen ob ΔFosB verursaacht Reduzéiert c-fos Induktioun an Äntwert op Amphetamin Challenge, hu mir en AAV-Vector benotzt fir entweder ΔFosB, oder GFP als Kontroll ze iwwerexpresséieren, a Striatum. Mir isoléiert dunn de infizéierte Striatum duerch Laser MikroDissektioun (Figure 1C) an huet qRT-PCR fir gemaach c-fos mRNA. Mir observéiert wesentlech manner c-fos mRNA induzéiert no enger akuter Dosis Amphetamin am striatalen Tissu mat AAV-ΔFosB infizéiert am Verglach zu der kontralateraler Säit infizéiert mat AAV-GFP, während Niveauen vun β-Tubulin mRNA ass onverännert bliwwenFigure 1D). Dës Donnéeë proposéiere dat c-fos desensitization ass duerch d'Akkumulatioun vun ΔFosB op sengem Promoteur meditéiert no chronescher Amphetamin Beliichtung.
ΔFosB rekrutéiert HDAC1 an den c-fos Promoteur ze meditéieren c-fos Gen Repressioun
Fir d'Mechanismen ze entdecken, duerch déi ΔFosB mediéiert c-fos desensitization, mir konzentréiert op den Zäitpunkt wou c-fos gouf am meeschte beandrockt: 5 Deeg Réckzuch vu chronesche Amphetamin. E Schlësselmechanismus involvéiert an c-fos Aktivéierung an Äntwert op eng Vielfalt vun Reizen, inklusiv Kokain (Kumar et al., 2005), ass Histonacetylatioun. Mir ware also interesséiert fir ze bestëmmen ob Histonacetylation op der c-fos gen Promoteur gouf och duerch akut Amphetamin induzéiert an ob widderholl Drogenbelaaschtung huet dës Äntwert gedämpft. Tatsächlech, akuter Amphetamin erhéicht Histon H4 Acetylatioun op der c-fos Promoteur an no chronescher Amphetaminbehandlung gouf dës Induktioun net méi observéiert (Figure 2A). Acetylation vun H4 war spezifesch, well keen Effekt fir H3 observéiert gouf (net gewisen). Dës Donnéeën hindeit datt reduzéiert Histonacetylation, verbonne mat enger méi kompakter an inaktiver Chromatin Struktur (Kouzarides, 2007), dréit zur Desensibiliséierung vun der c-fos gen no chronescher Amphetamin Beliichtung. Fir dës Hypothese direkt ze testen, hu mir Rat mat chronescher Amphetamin behandelt an, no 5 Deeg Réckzuch, den HDAC-Inhibitor, Natriumbutyrat oder säi Gefier verwalt. Mir hu fonnt datt Natriumbutyrat déi amphetamin-induzéiert Repressioun vun ëmgedréint huet c-fos Ausdrock (Figure 2B), direkt d'Iddi ënnerstëtzen datt Hypoacetylatioun op der c-fos Promoteur ass e Schlësselmechanismus ënner der Desensibiliséierung vum Gen.
Fir ze verstoen wéi ΔFosB Histone Acetylatioun op der c-fos Promoteur, hu mir ënnersicht ob ΔFosB mat Enzymen interagéiert déi Histonacetylatioun reduzéieren, nämlech HDACs. Mir hunn d'éischt HDAC1 an HDAC2 exploréiert, well dës Enzyme Komplexe mat verschiddene Transkriptiounsfaktoren bilden fir d'Genausdrock ze represséieren (Grozinger a Schreiber, 2002). Zënter virleefeg ChIP Studien identifizéiert bedeitend HDAC1 Bindung op der c-fos Promoteur (kuckt hei ënnendrënner), awer keen detektéierenden HDAC2 (net gewisen), hu mir Co-Immunoprecipitatiounsexperimenter gemaach fir ze bestëmmen ob ΔFosB kierperlech mat HDAC1 interagéiert. Tatsächlech hu mir fonnt datt d'Immunoprecipitatioun vun ΔFosB och HDAC1 an PC12 Zellen erofgerappt huet (Figure 2D). Wichteg ass dës Interaktioun spezifesch fir ΔFosB, als Volllängt FosB, déi net akkordéiert ass no chronescher psychostimuléierter Verwaltung (Hope et al., 1994), hunn net mat HDAC1 interagéiert. Mir hunn de Géigendeel Experiment gemaach an vivo andeems grouss Quantitéite vun ΔFosB mat elektrokonvulsive Saisuren induzéiert goufen. Konsequent mat eisen Zellkulturdaten, Immunopfällung mat engem Antikörper géint HDAC1 erofgehal ΔFosB aus Gehirergewebe (Figure 2E).
Baséierend op dës Erkenntnisser déi ΔFosB an HDAC1 kierperlech interagéieren kënschtlech an an vivo, hu mir hypothetiséiert datt, nom chronesche Amphetamin, ΔFosB rekrutéiert HDAC1 an den c-fos gen Promoteur. Tatsächlech hunn ChIP vu striatal Lysate bedeitend méi héich Niveauen vun HDAC1 op der fonnt c-fos Promoteur no chronescher Amphetamin Belaaschtung (Figure 2C), wärend Amphetamin net HDAC1 op de bindend geännert huet β-Aktin gen Promoteur. Fir direkt ze bestëmmen ob HDAC1 genuch war fir ze verzwächen c-fos Induktioun, mir transfekteren HEK293T Zellen mat HDAC1 oder GFP a stimuléiere se mat 5% Serum (kuckt Zousaz Methoden). Mir hunn dat serum induzéiert fonnt c-fos Ausdrock war däitlech an Zellen overexpressing HDAC1 (Figure 2F). Dës Studie goufen verlängert an vivo andeems se floxéiert HDAC1 Mais mat AAV-GFP op enger Säit vun hirem Striatum an AAV-CreGFP infizéieren fir lokal Ausschlag vum hdac1 gen am contralaterale striatum. AAV-CreGFP reduzéiert Hdac1 mRNA Ausdrock am infizéierte Gewebe (isoléiert duerch Laser Mikrodissektioun) vun> 75% am Verglach zu AAV-GFP injizéiert Kontrollen wärend Hdac2 Ausdrock bliwwen onverännertFigure 2G). Mais goufen duerno mat chronescher Amphetamin behandelt, gefollegt vum Medikamententog fir 5 Deeg. D'Mais goufen 30 Minutten no Amphetamin Challenge analyséiert an déi infizéiert striatal Regiounen goufen microdissected. Mir hu fonnt datt Amphetamin wesentlech méi induzéiert huet c-fos mRNA a striatal Tissu mat AAV-CreGFP infizéiert am Verglach mat AAV-GFP (Figure 2G), beweist datt HDAC1 fir chronesch Amphetamin-induzéiert Repressioun noutwendeg ass c-fos Ausdrock. Dës Donnéeën hindeit datt ΔFosB Akkumulation an Ratten no chronescher Amphetaminbehandlung resultéiert a méi ΔFosB Bindung zu der c-fos Promoteur, Recrutéierung vun HDAC1, manner Histonacetylatioun, a schlussendlech manner Aktivitéit vum Gen.
Histone methylation ass op der erhéijen c-fos Promoteur no chronescher Amphetamin Beliichtung
Repressioun vun der Genaktivitéit enthält dacks verschidde epigenetesch Modifikatiounen déi parallel optrieden (Kouzarides, 2007; Tsankova et al., 2007). Ee vun de bescht charakteriséierten Histonmodifikatioune verbonne mat reduzéierter Genaktivitéit ass Methylatioun vun Histon H3 an Lysin 9 (H3K9). Dës Histonmodifikatioun, wa se a Promoteurregiounen fonnt gëtt, ass mat der transkriptioneller Repressioun verbonne ginn duerch Co-Repressoren rekrutéieren, wéi HP1 (heterochromatin Protein 1) (Kouzarides, 2007). Mir analyséiert dowéinst ob Hypoacetylation vun der c-fos gen, no chronescher Amphetaminverwaltung gesi gëtt och mat Verännerungen an H3K9 Methylatioun assoziéiert. Konsequent mat dëser Hypothese huet ChIP op striatal Tissue aus Ratten duerchgefouert mat chronescher Amphetamin opgedeckt datt di-methyléiert H3K9 (H3K9me2) wesentlech op der c-fos Promoteur (Figure 3A), en Effekt net op den observéiert β-Aktin gen Promoteur. Ee vun de Schlësselzyzymen, déi H3K9 Methyléierung meditéieren, ass KMT1A / SUV39H1, wat d'Fro opgeworf huet, ob den Ausdrock vun dësem Enzym duerch chronesch Amphetamin Exposition geregelt gouf. Mir hunn qRT-PCR am Striatum vu Ratten ausgefouert mat chronescher Amphetamin a observéiert eng bedeitend Upreguléierung vun Kmt1a / Suv39h1 mRNA, wärend der markéierter Chromatin-modifizéierend Enzym, Hdac5, blouf net beaflosst (Figure 3B). Am Géigesaz zu HDAC1 hunn awer Co-Immunoprecipitatiounsexperimenter keng erkennbar Interaktioun tëscht ΔFosB an KMT1A / SUV39H1 opgedeckt, a mir waren och net fäeg fir eng bedeitend Beräichung vun der Methyltransferase op der c-fos Promoteur vum ChIP (net gewisen). Egal, dës Befindunge suggeréieren datt Upreguléierung vu KMT1A / SUV39H1 hypermethylat H3 bei c-fos an droen zur Mechaniséierung vun de Mechanismen bäi c-fos Genaktivitéit no chronescher Amphetamin Beliichtung.
Diskussioun
Dës Etude identifizéiert c-fos als e Roman downstream Zilgen vun ΔFosB am Striatum no chronescher Amphetaminverwaltung. Mir bidden direkt Beweiser datt endogene ΔFosB bindet bis zum c-fos Promoter an vivo, wou ΔFosB HDAC1 rekrutéiert fir Ëmgéigend Histonen ze deacetyléieren an déi transkriptiouns Aktivitéit vun der c-fos gen. Béid pharmakologesch Hemmung vun HDACs wéi och déi induzéierbar Ausschlag vum HDAC1 ware genuch fir ze léisen c-fos desensitization an opgehuewe c-fos Ausdrock am Streatum vun chroneschen amphetamin behandelten Déieren. Mir hunn och concurrent Erhéigunge vun der repressiver Histon-Methylatioun bei H3K9 op der c-fos Promoteur, eng Upassung verbonne mat Amphetamin-induzéierter Upreguléierung vun der Histon Methyltransferase, KMT1A / SUV39H1. Zesummen bréngen dës Befunde grondsätzlech nei Abléck an d'Mechanismen, duerch déi ΔFosB d'Aktivitéit vu bestëmmte Genen represséiert an e Roman Interplay tëscht zwee Schlësselweeër illustréiert déi Verhalensreaktiounen op Psychostimulanten kontrolléieren: ΔFosB Induktioun (McClung et al., 2004) an Chromatin ëmgeschnidden (Tsankova et al., 2007). Eis Resultater weisen wéi dës zwee Weeër iwwereneen konvergéieren c-fos Promoteur no chronescher Amphetamin Belaaschtung fir eng Aktivitéit vum Gen.
Mir observéiert éischt Desensibiliséierung vun c-fos mRNA Ausdrock no chronescher Kokainbehandlung iwwer 15 Joer (Hope et al., 1992), awer keng mechanistesch Asiicht war verfügbar wéi sou déifgräifend aner transkriptiouns Äntwerte tëscht akuter versus chronescher Medikamentbelaaschtung kéinten optrieden. An eisem Effort fir downstream Aktiounen vun ΔFosB ze verstoen, hu mir d'Kontroll vun c-fos Ausdrock wéinst dëser Differenzregulatioun tëscht akuter a chronescher Psychostimulant Belaaschtung. Zënter ΔFosB ass e puer Mol an der chronescher Expositioun vu Medikamenter erhéicht ginn, dës Differenziell Induktioun vu c-fos mRNA, souwéi e AP-1-ähnlechen Site an der c-fos proximale Promoteur, proposéiert eng potenziell regulatoresch Roll fir ΔFosB. Dëst huet och de c-fos gen en attraktiven Kandidat mat deem d'repressive Effekter vun ΔFosB op den Ausdrock vun Genen studéiere sollenMcClung an Nestler, 2003).
Chronesch Amphetamin ofgeschwächt c-fos mRNA Induktioun oder seng Ufanksniveauen am Striatum fir ongeféier 5 Deeg vum Medikament Réckzuch, eng Zäitcours déi konsequent mat der Stabilitéit vun ΔFosB (Hope et al., 1994) a seng Besetzung op der c-fos Promoteur. Obwuel ΔFosB no nach méi laangem Réckzuchsdetektiounen festgestallt ka ginn, geet et lues a lues zréckHope et al., 1994; Nye et al., 1995) a ka net genuch sinn fir d'Repressioun vum c-fos gen vill iwwer dem 5 Dag Zäit Punkt. Trotzdem den Zäitlaf vum c-fos desensibiliséierung ass komplex, mat Ennerdréckung vu senger Fold-Induktioun duerch eng Amphetamin-Challenge maximal um 1 Dag vum Réckzuch, awer Ënnerdréckung vu senge Basalniveauen maximal bei 5 Deeg vum Réckzuch. Eis ChIP Daten weisen datt ΔFosB un de c-fos Promoteur op béide Zäitpunkten, suggeréiert datt d'differenziell Aktivitéit vun der c-fos gen observéiert tëscht 1 an 5 Deeg vum Réckzuch ka sinn duerch zousätzlech transkriptiouns Reguléierer, déi dem Gen rekrutéiert goufen mat engem ganz komplizéierten Zäitkurs. Weider Studien sinn gebraucht fir déi detailléiert Mechanismen ze verstoen.
D'Behuelen Bedeitung vun ofFosB-mediated c-fos desensibiliséierung kann homeostatesch sinn, als Mais, déi feelen c-fos gen an Dopamin D1 Rezeptor-enthale Neuronen weisen reduzéiert Verhalensreaktiounen op Kokain (Zhang et al., 2006). Ausserdeem, HDAC Inhibitoren, déi ΔFosB-mediéiert Desensibiliséierung vun blockéieren c-fos, eng Sensibilitéit vun engem Déier erhéijen fir de Verhalenseffekter vu Kokain (Kumar et al., 2005; Renthal et al., 2007). Dës Befindunge suggeréieren datt wärend ΔFosB netto-Effekt sensibiliséiert Verhalensreaktiounen op Psychostimulanten fördert (Kelz et al., 1999; Colby et al., 2003), et initiéiert och e neie transkriptiouns Programm duerch c-fos desensibiliséierung fir d'Gréisst vun dësen selwechte Verhalen ze limitéieren. ΔFosB, an effektiv, titréiert Verhalensreaktiounen op Psychostimulanten duerch eng komplex Serie vu downstream transkriptiouns Evenementer, mat Induktioun oder Repressioun vu ville Zilgenen (McClung an Nestler, 2003), déi nieft dem Gen kodéierend c-Fos wéi hei gewisen och d'AAMPA Glutamat Rezeptor Ënnerdeelung GluR2 enthalen (Kelz et al., 1999), d'Serine-Threonin Kinase Cdk5 (Bibb et al., 2001), an den opioid Peptid-Dynorphin (Zachariou et al., 2006), ënner anerem (McClung an Nestler, 2003). E puer vun dësen Genen ginn duerch ΔFosB (wou ΔFosB rekrutéiert transkriptional Co-Aktivatorer aktivéiert) (Kumar et al., 2005), wär anerer anerer vun ΔFosB represséiert ginn (wou ΔFosB, wéi hei gewisen, transkriptionell Co-Represser rekrutéiert). E wichtegen Effort vun der zukünfteger Fuerschung ass d'Faktore z'identifizéieren déi bestëmmen ob ΔFosB en Zilgen aktivéiert oder represséiert wann et dem Genpromotor bënnt.
Zesummegefaasst, eis Resultater identifizéieren e romanen epigenetesche Mechanismus, duerch deen ΔFosB en Deel vu senge transkriptiven Effekter am Striatum vermëttelt no chronescher Amphetaminbelaaschtung. Dës Etude gëtt och wichteg nei Abléck an déi elementar transkriptiouns an epigenetesch Mechanismen an vivo involvéiert an der Desensibiliséierung (also Toleranz) vun engem entscheedende Gen fir psychostimulant-induzéiert Verhalensreaktiounen.
Referenze
- Bibb JA, Chen J, Taylor JR, Svenningsson P, Nishi A, Snyder GL, Yan Z, Sagawa ZK, Ouimet CC, Nairn AC, Nestler EJ, Greengard P. Effekter vun chronescher Belaaschtung fir Kokain gi geregelt vum neuronale Protein Cdk5. Natur. 2001; 410: 376 – 380. [PubMed]
- Carle TL, Ohnishi YN, Ohnishi YH, Alibhai IN, Wilkinson MB, Kumar A, Nestler EJ. Proteasome-ofhängeg an onofhängeg Mechanismen fir FosB Destabiliséierung: Identifikatioun vu FosB Degron Beräicher an Implikatioune fir DeltaFosB Stabilitéit. Eur J Neurosci. 2007; 25: 3009 – 3019. [PubMed]
- Colby CR, Whisler K, Steffen C, Nestler EJ, Self DW. Striatal Zell Typ-spezifesch Iwwereraxpression vun DeltaFosB erhéijen d'Incentive fir Kokain. J Neurosci. 2003; 23: 2488-2493. [PubMed]
- Grozinger CM, Schreiber SL. Deacetylase-Enzyme: biologesch Funktiounen an d'Benotzung vu Klengmoleküllinhibitoren. Chem Biol. 2002; 9: 3 – 16. [PubMed]
- Hoffen B, Kosofsky B, Hyman SE, Nestler EJ. Reguléierung vum direkten fréie Genekspressioun an AP-1 Bindung am Rattenzellum accumbens vu chronesche Kokain. Proc Natl Acad Sci US A. 1992; 89: 5764 – 5768. [PMC gratis Artikel] [PubMed]
- Hope BT, Nye HE, Kelz MB, Self DW, Iadarola MJ, Nakabeppu Y, Duman RS, Nestler EJ. Induktioun vun engem langfristeg AP-1 Komplex aus geännerten Fos-ähnlechen Proteinen am Gehir vum chroneschen Kokain an aner chronesch Behandlungen. Neuron. 1994; 13: 1235-1244. [PubMed]
- Hyman SE, Malenka RC, Nestler EJ. Neural Mechanismen vu Sucht: d'Roll vun der Belounung léiert a Gedächtnis. 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. Ausdrock vum Transkriptiounsfaktor deltaFosB am Gehir kontrolléiert d'Sensibilitéit fir Kokain. Natur. 1999; 401: 272 – 276. [PubMed]
- Kouzarides T. Chromatin Ännerungen an hir Funktioun. Zell. 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. Chromatin Remodeling ass e Schlësselmechanismus deen ënner Kokain-induzéierter Plastizitéit am Striatum ass. Neuron. 2005; 48: 303 – 314. [PubMed]
- McClung CA, Nestler EJ. Reguléierung vum Genexpressioun a Kokain Belounung duerch CREB an DeltaFosB. Nat Neurosci. 2003; 6: 1208 – 1215. [PubMed]
- McClung CA, Ulery PG, Perrotti LI, Zachariou V., Berton O, Nestler EJ. DeltaFosB: en molekulare Schalter fir eng laang Adaptatioun am Gehir. 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 an 2 reegelméisseg reguléieren Herzmorphogenese, Wuesstum, a Kontraktilitéit. Genen Dev. 2007; 21: 1790 – 1802. [PMC gratis Artikel] [PubMed]
- Morgan JI, Curran T. Stimulus-Transkriptiouns-Kupplung an Neuronen: Roll vu celluläre direkt fréi Genen. Trends Neurosci. 1989; 12: 459 – 462. [PubMed]
- Nye HE, Hope BT, Kelz MB, Iadarola M, Nestler EJ. Pharmakologesch Studien iwwer d'Reguléierung vun chronescher FOS-bezogenen Antigen-Induktioun vum Kokain am Striatum an dem Nukleus accumbens. J Pharmacol Exp Ther. 1995; 275: 1671-1680. [PubMed]
- Persico AM, Schindler CW, O'Hara BF, Brannock MT, Uhl GR. Gehir Transkriptiouns Faktor Ausdrock: Effekter vun akuter a chronescher Amphetamin an Injektiounsstress. Gehir Res Mol Gehir 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 epigenetesch kontrolléiert Verhalensadaptatiounen op chronesch emotional Reizen. Neuron. 2007; 56: 517 – 529. [PubMed]
- Steiner H, Gerfen CR. Kokain-induzéiert c-Fos Messenger RNA ass inversely am Zesummenhang mat dynorphin Ausdrock am striatum. J Neurosci. 1993; 13: 5066 – 5081. [PubMed]
- Tsankova N, Renthal W, Kumar A, Nestler EJ. Epigenetesch Reguléierung bei psychiatresche Stéierungen. 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. Eng wesentlech Roll fir DeltaFosB am Kär accumbens bei Morphinaktioun. 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 erliichtert d'Akquisitioun an d'Aussterke vu Kokain induzéiert persistent Verännerungen. J Neurosci. 2006; 26: 13287-13296. [PubMed]
;
