Journal of Drug and Alcohol Research
vol. 2 (2013), Artikel-ID 235651, 11-pagina's
PDF met volledige tekst
doi: 10.4303 / jdar / 235651
Eric J. Nestler
Fishberg Department of Neuroscience and Friedman Brain Institute, Mount Sinai School of Medicine, One Gustave L. Levy Place, Box 1065, New York, NY 10029, VS
Ontvangen 2 november 2012; Herzien 10 November 2012; Geaccepteerd 20 november 2012
Abstract
ΔFosB is een lid van de Fos-familie van transcriptiefactoren. Terwijl alle andere familieleden snel maar tijdelijk worden geïnduceerd als reactie op een groot aantal acute prikkels, ΔFosB is uniek omdat het zich ophoopt als reactie op herhaalde stimulatie vanwege zijn ongebruikelijke eiwitstabiliteit.
Een dergelijke langdurige inductie van ΔFosB, in de beloningsregio's van de hersenen, is betrokken bij diermodellen van drugsverslaving, met een schat aan bewijs dat aangeeft dat ΔFosB beloning en motivatie bevordert en dient als een sleutelmechanisme van sensibilisatie van geneesmiddelen en verhoogde zelftoediening van geneesmiddelen . Dit is gevalideerd bij mensen na de dood, met verhoogde ΔFosB-niveaus die worden gezien in beloningsregio's van de verslaafde hersenen.
Als transcriptiefactor produceert ΔFosB dit gedragsfenotype door de expressie van specifieke doelgenen te reguleren. We identificeren dergelijke transcriptiedoelwitten van ΔFosB met behulp van een kandidaatgenbenadering en met behulp van genoomomvattende methoden. Recent werk heeft chromatin remodellering-veranderingen in de posttranslationele modificaties van histonen en andere nucleaire proteïnen op door geneesmiddelen gereguleerde genen geanalyseerd om de gedetailleerde moleculaire mechanismen te definiëren waardoor ΔFosB doelwitgenexpressie in vivo reguleert om door drugs geïnduceerde synaptische, neurale en gedragsmatige effecten te mediëren plasticiteit. Deze studies van ΔFosB verschaffen nieuw inzicht in de moleculaire basis van drugsverslaving, die een groot aantal nieuwe doelen definieert voor mogelijke therapeutische ontwikkeling.
Referenties
- IN Alibhai, TA Green, JA Potashkin en EJ Nestler, Regulering van de mRNA-expressie van fosB en? FosB: in vivo en in vitro studies, Brain Res, 1143 (2007), 22-33.
- E. Ang, J. Chen, P. Zagouras, H. Magna, J. Holland, E. Schaeffer, et al., Inductie van nucleaire factor B in nucleus accumbens door chronische toediening van cocaïne, J Neurochem, 79 (2001), 221-224.
- M. Asanuma en JL Cadet, Metamphetamine-geïnduceerde toename in striatale NF-B DNA-bindende activiteit wordt verzwakt in superoxide dismutase transgene muizen, Mol Brain Res, 60 (1998), 305-309.
- O. Berton, HE Covington 3rd, K. Ebner, NM Tsankova, TL Carle, P. Ulery, et al., Inductie van? FosB in het periaqueductale grijs door stress bevordert actieve copingreacties, Neuron, 55 (2007), 289-300.
- JA Bibb, J. Chen, JR Taylor, P. Svenningsson, A. Nishi, GL Snyder, et al., Effecten van chronische blootstelling aan cocaïne worden gereguleerd door het neuronale eiwit Cdk5, Natuur, 410 (2001), 376-380.
- Een vogel, Percepties van epigenetica, Natuur, 447 (2007), 396-398.
- TL Carle, YN Ohnishi, YH Ohnishi, IN Alibhai, MB Wilkinson, A. Kumar, et al., Proteasoom-afhankelijke en -onafhankelijke mechanismen voor destabilisatie van FosB: identificatie van FosB-degron-domeinen en implicaties voor? FosB-stabiliteit, Eur J Neurosci, 25 (2007), 3009-3019.
- J. Chen, MB Kelz, BT Hope, Y. Nakabeppu en EJ Nestler, Chronische Fos-gerelateerde antigenen: stabiele varianten van? FosB geïnduceerd in hersenen door chronische behandelingen, J Neurosci, 17 (1997), 4933-4941.
- J. Chen, MB Kelz, G. Zeng, N. Sakai, C. Steffen, PE Shockett, et al., Transgene dieren met induceerbare, gerichte genexpressie in de hersenen, Mol Pharmacol, 54 (1998), 495-503.
- J. Chen, SS Newton, L. Zeng, DH Adams, AL Dow, TM Madsen, et al., Downregulatie van het CCAAT-enhancer-bindend eiwit bèta in? FosB-transgene muizen en door elektroconvulsieve vangsten, Neuropsychopharmacology, 29 (2004), 23-31.
- J. Chen, HE Nye, MB Kelz, N. Hiroi, Y. Nakabeppu, BT Hope, et al., Regulering van? FosB en FosB-achtige eiwitten door elektroconvulsieve aanvallen en cocaïnebehandelingen, Mol Pharmacol, 48 (1995), 880-889.
- J. Chen, Y. Zhang, MB Kelz, C. Steffen, ES Ang, L. Zeng, et al., Inductie van cycline-afhankelijk kinase 5 in de hippocampus door chronische elektroconvulsieve aanvallen: rol van? FosB, J Neurosci, 20 (2000), 8965-8971.
- CR Colby, K. Whisler, C. Steffen, EJ Nestler en DW Self, Striatale celtypespecifieke overexpressie van? FosB verhoogt de stimulans voor cocaïne, J Neurosci, 23 (2003), 2488-2493.
- D. Damez-Werno, Q. LaPlant, H. Sun, KN Scobie, DM Dietz, IM Walker, et al., De ervaring met geneesmiddelen epigenetisch primes de induceerbaarheid van het Fosb-gen in rattenkern accumbens, J Neurosci, 32 (2012), 10267-10272.
- P. Dobrazanski, T. Noguchi, K. Kovary, CA Rizzo, PS Lazo en R. Bravo, Beide producten van het fosB-gen, FosB en zijn korte vorm, FosB / SF, zijn transcriptionele activatoren in fibroblasten, Mol Cell Biol, 11 (1991), 5470-5478.
- ME Ehrlich, J. Sommer, E. Canas en EM Unterwald, Periadolescente muizen vertonen verhoogde? FosB-regulering in reactie op cocaïne en amfetamine, J Neurosci, 22 (2002), 9155-9159.
- D. Ferguson, N. Shao, J. Koo, J. Feng, V. Vialou, D. Dietz, et al., Next generation sequencing met behulp van ChIP-Seq benadrukt een essentiële rol voor SIRT1 in emotionele plasticiteit, Neuroscience Meeting Planner, Program No. 778.09, Society for Neuroscience, New Orleans, LA, 2012.
- AM Graybiel, R. Moratalla en HA Robertson, Amfetamine en cocaïne induceren geneesmiddel-specifieke activering van het c-fos-gen in striosoom-matrixcompartimenten en limbische onderverdelingen van het striatum, Proc Natl Acad Sci USA, 87 (1990), 6912-6916.
- BA Grueter, AJ Robison, RL Neve, EJ Nestler en RC Malenka, ? FosB moduleert differus nucleus accumbens directe en indirecte route functie, Proc Natl Acad Sci USA (verschijnt).
- VL Hedges, S. Chakravarty, EJ Nestler en RL Meisel, ? FosB-overexpressie in de nucleus accumbens verhoogt de seksuele beloning bij vrouwelijke Syrische hamsters, Genen Brain Behav, 8 (2009), 442-449.
- N. Hiroi, JR Brown, CN Haile, H. Ye, ME Greenberg en EJ Nestler, FosB-mutante muizen: verlies van chronische cocaïne-inductie van Fos-gerelateerde eiwitten en verhoogde gevoeligheid voor de psychomotorische en belonende effecten van cocaïne, Proc Natl Acad Sci USA, 94 (1997), 10397-10402.
- N. Hiroi, GJ Marek, JR Brown, H. Ye, F. Saudou, VA Vaidya, et al., Essentiële rol van het fosB-gen in moleculaire, cellulaire en gedragsmatige acties van chronische elektroconvulsieve aanvallen, J Neurosci, 18 (1998), 6952-6962.
- B. Hope, B. Kosofsky, SE Hyman en EJ Nestler, Regulatie van directe vroege genexpressie en AP-1-binding in de rattenucleus accumbens door chronische cocaïne, Proc Natl Acad Sci USA, 89 (1992), 5764-5768.
- BT Hope, HE Nye, MB Kelz, DW Self, MJ Iadarola, Y. Nakabeppu, et al., Inductie van een langdurig AP-1-complex dat bestaat uit veranderde Fos-achtige eiwitten in de hersenen door chronische cocaïne en andere chronische behandelingen, Neuron, 13 (1994), 1235-1244.
- HJ Jorissen, PG Ulery, L. Henry, S. Gourneni, EJ Nestler en G. Rudenko, Dimerisatie en DNA-bindende eigenschappen van de transcriptiefactor? FosB, Biochemistry, 46 (2007), 8360-8372.
- PW Kalivas en ND Volkow, De neurale basis van verslaving: een pathologie van motivatie en keuze, Am J Psychiatry, 162 (2005), 1403-1413.
- GB Kaplan, KA Leite-Morris, W. Fan, AJ Young en MD Guy, Opiaatsensitisatie induceert FosB /? FosB-expressie in prefrontale corticale, striatale en amygdala-hersengebieden, PLoS één, 6 (2011), e23574.
- JA Kauer en RC Malenka, Synaptische plasticiteit en verslaving, Nat Rev Neurosci, 8 (2007), 844-858.
- MB Kelz, J. Chen, Carlezon Jr., WA, Jr., K. Whisler, L. Gilden, AM Beckmann, et al., Expressie van de transcriptiefactor? FosB in de hersenen regelt de gevoeligheid voor cocaïne, Natuur, 401 (1999), 272-276.
- A. Kumar, KH Choi, W. Renthal, NM Tsankova, DE Theobald, HT Truong, et al., Chromatine-hermodellering is een sleutelmechanisme dat ten grondslag ligt aan door cocaïne geïnduceerde plasticiteit in striatum, Neuron, 48 (2005), 303-314.
- Q. LaPlant en EJ Nestler, De histoncode kraken: de effecten van cocaïne op de structuur en functie van chromatine, Horm Behav, 59 (2011), 321-330.
- KW Lee, Y. Kim, AM Kim, K. Helmin, AC Nairn en P. Greengard, Door cocaïne geïnduceerde dendritische wervelkolomvorming in D1 en D2 dopamine-receptor bevattende middelgrote stekelige neuronen in nucleus accumbens, Proc Natl Acad Sci USA, 103 (2006), 3399-3404.
- ML Lehmann en M. Herkenham, Verrijking van het milieu geeft stressbestendigheid tegen sociale achteruitgang door een infralimbische cortex-afhankelijke neuroanatomische route, J Neurosci, 31 (2011), 6159-6173.
- A. Levine, Y. Huang, B. Drisaldi, EA Griffin Jr., DD Pollak, S. Xu, et al., Moleculair mechanisme voor een gateway-medicijn: epigenetische veranderingen geïnitieerd door nicotine prime-genexpressie door cocaïne, Sci Transl Med, 3 (2011), 107ra109.
- AA Levine, Z. Guan, A. Barco, S. Xu, ER Kandel en JH Schwartz, CREB-bindend eiwit controleert de reactie op cocaïne door histonen te acetyleren op de fosB-promoter in het striatum van de muis, Proc Natl Acad Sci USA, 102 (2005), 19186-19191.
- J. Li, Y. Sun en J. Ye, Electro-acupunctuur vermindert excessief alcoholgebruik door vermindering van FosB /? FosB-niveaus in beloningsgerelateerde hersenregio's, PLoS één, 7 (2012), e40347.
- HF Liu, WH Zhou, HQ Zhu, MJ Lai en WS Chen, Micro-injectie van M5 muscarinische receptor antisense oligonucleotide in VTA remt FosB-expressie in het NAc en de hippocampus van heroïne-gesensibiliseerde ratten, Neurosci Bull, 23 (2007), 1-8.
- I. Maze, HE Covington 3rd, DM Dietz, Q. LaPlant, W. Renthal, SJ Russo, et al., Essentiële rol van het histon-methyltransferase G9a in door cocaïne geïnduceerde plasticiteit, Wetenschap, 327 (2010), 213-216.
- CA McClung en EJ Nestler, Regulatie van genexpressie en cocaïnebeloning door CREB en? FosB, Nat Neurosci, 6 (2003), 1208-1215.
- CA McClung, PG Ulery, LI Perrotti, V. Zachariou, O. Berton en EJ Nestler, ? FosB: een moleculaire switch voor langdurige aanpassing in de hersenen, Mol Brain Res, 132 (2004), 146-154.
- J. McDaid, JE Dallimore, AR Mackie en TC Napier, Veranderingen in accumbal en pallidal pCREB en? FosB in morfine-gesensitiseerde ratten: correlaties met receptor-opgewekte elektrofysiologische maatregelen in de ventrale pallidum, Neuropsychopharmacology, 31 (2006), 1212-1226.
- J. McDaid, MP Graham en TC Napier, Methamphetamine-geïnduceerde sensitisatie verandert op een verschillende manier pCREB en? FosB door het gehele limbische circuit van de hersenen van zoogdieren, Mol Pharmacol, 70 (2006), 2064-2074.
- C. Mombereau, L. Lhuillier, K. Kaupmann en JF Cryan, Door GABAB-receptor-positieve modulatie geïnduceerde blokkade van de belonende eigenschappen van nicotine gaat gepaard met een afname van nucleus accumbens? FosB-accumulatie, J Pharmacol Exp Ther, 321 (2007), 172-177.
- R. Moratalla, B. Elibol, M. Vallejo en AM Graybiel, Veranderingen op netwerkniveau in de expressie van induceerbare Fos-Jun-eiwitten in het striatum tijdens chronische cocaïnebehandeling en -ontwenning, Neuron, 17 (1996), 147-156.
- JI Morgan en T. Curran, Onmiddellijke vroege genen: tien jaar later, Trends Neurosci, 18 (1995), 66-67.
- DL Muller en EM Unterwald, D1 dopaminereceptoren moduleren? FosB-inductie in rattenstriatum na intermitterende toediening van morfine, J Pharmacol Exp Ther, 314 (2005), 148-154.
- J. Muschamp, C. Nemeth, A. Robison, E. Nestler en W. Carlezon Jr., ? FosB verbetert de lonende effecten van cocaïne terwijl het de depressieve effecten van de kappa-opioïde receptoragonist U50488 vermindert, Biol Psychiatry, 71 (2012), 44-50.
- Y. Nakabeppu en D. Nathans, Een van nature voorkomende ingekorte vorm van FosB die de transcriptionele activiteit van Fos / Jun remt, Cel, 64 (1991), 751-759.
- EJ Nestler, Moleculaire basis van langetermijnplasticiteit ten grondslag aan verslaving, Nat Rev Neurosci, 2 (2001), 119-128.
- EJ Nestler, Transcriptionele verslavingsmechanismen: rol van? FosB, Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci, 363 (2008), 3245-3255.
- EJ Nestler, MB Kelz en J. Chen, ? FosB: een moleculaire bemiddelaar van langetermijn neurale en gedragsmatige plasticiteit, Brain Res, 835 (1999), 10-17.
- SD Norrholm, JA Bibb, EJ Nestler, CC Ouimet, JR Taylor en P. Greengard, Cocaïne-geïnduceerde proliferatie van dendritische stekels in nucleus accumbens is afhankelijk van de activiteit van cycline-afhankelijk kinase-5, Neuroscience, 116 (2003), 19-22.
- HE Nye, B. Hope, M. Kelz, M. Iadarola en E. Nestler, Farmacologische studies van de regulatie van chronische FOS-gerelateerde antigeeninductie door cocaïne in het striatum en nucleus accumbens, J Pharmacol Exp Ther, 275 (1995), 1671-1680.
- HE Nye en EJ Nestler, Inductie van chronische Fos-gerelateerde antigenen in de hersenen van ratten door toediening van chronische morfine, Mol Pharmacol, 49 (1996), 636-645.
- P. Olausson, JD Jentsch, N. Tronson, RL Neve, EJ Nestler en JR Taylor, ? FosB in de nucleus accumbens reguleert voedselversterkt instrumenteel gedrag en motivatie, J Neurosci, 26 (2006), 9196-9204.
- MC Peakman, C. Colby, LI Perrotti, P. Tekumalla, T. Carle, P. Ulery, et al., Induceerbare, hersenregio-specifieke expressie van een dominante negatieve mutant van c-Jun in transgene muizen verlaagt de gevoeligheid voor cocaïne, Brain Res, 970 (2003), 73-86.
- LI Perrotti, CA Bolan ~ os, KH Choi, SJ Russo, S. Edwards, PG Ulery, et al., ? FosB accumuleert in een GABAergische celpopulatie in de achterste staart van het ventrale tegmentale gebied na behandeling met psychostimulantia, Eur J Neurosci, 21 (2005), 2817-2824.
- LI Perrotti, Y. Hadeishi, PG Ulery, M. Barrot, L. Monteggia, RS Duman, et al., Inductie van? FosB in beloningsgerelateerde hersenstructuren na chronische stress, J Neurosci, 24 (2004), 10594-10602.
- LI Perrotti, RR Weaver, B. Robison, W. Renthal, I. Maze, S. Yazdani, et al., Verschillende patronen van? FosB-inductie in de hersenen door drugs of misbruik, Synapse, 62 (2008), 358-369.
- EM Pich, SR Pagliusi, M. Tessari, D. Talabot-Ayer, R. Hooft van Huijsduijnen en C. Chiamulera, Gemeenschappelijke neurale substraten voor de verslavende eigenschappen van nicotine en cocaïne, Wetenschap, 275 (1997), 83-86.
- KK Pitchers, KS Frohmader, V. Vialou, E. Mouzon, EJ Nestler, MN Lehman, et al., ? FosB in de nucleus accumbens is van cruciaal belang voor het versterken van de effecten van seksuele beloning, Genen Brain Behav, 9 (2010), 831-840.
- W. Renthal, TL Carle, I. Maze, HE Covington 3rd, HT Truong, I. Alibhai, et al., ? FosB bemiddelt epigenetische desensitisatie van het c-fos-gen na chronische blootstelling aan amfetamine, J Neurosci, 28 (2008), 7344-7349.
- W. Renthal, A. Kumar, G. Xiao, M. Wilkinson, HE Covington 3rd, I. Maze, et al., Genoom-brede analyse van chromatine regulatie door cocaïne onthult een rol voor sirtuins, Neuron, 62 (2009), 335-348.
- W. Renthal, I. Maze, V. Krishnan, HE Covington 3rd, G. Xiao, A. Kumar, et al., Histone deacetylase 5 controleert epigenetisch gedragsaanpassingen op chronische emotionele stimuli, Neuron, 56 (2007), 517-529.
- TE Robinson en B. Kolb, Structurele plasticiteit geassocieerd met blootstelling aan drugs of misbruik, Neuropharmacology, 47 (2004), 33-46.
- AJ Robison en EJ Nestler, Transcriptionele en epigenetische verslavingsmechanismen, Nat Rev Neurosci, 12 (2011), 623-637.
- AJ Robison, V. Vialou, M. Mazei-Robison, J. Feng, S. Kourrich, M. Collins, et al., Gedrags- en structurele reacties op chronische cocaïne vereisen een feed-forward-lus waarbij FosB en CaMKII in de nucleus accumbens-schaal zijn betrokken, J Neurosci (verschijnen).
- SJ Russo, MB Wilkinson, MS Mazei-Robison, DM Dietz, I. Maze, V. Krishnan, et al., Nucleaire factor B-signalering reguleert neuronale morfologie en cocaïnebeloning, J Neurosci, 29 (2009), 3529-3537.
- HJ Shaffer en GB Eber, Temporele progressie van cocaïneverslaving in het Amerikaanse nationale comorbiditeitsenquête, Verslaving, 97 (2002), 543-554.
- T. Shippenberg en W. Rea, Overgevoeligheid voor de gedragseffecten van cocaïne: modulatie door dynorfine en kappa-opioïde receptoragonisten, Pharmacol Biochem Behav, 57 (1997), 449-455.
- J. Taylor, W. Lynch, H. Sanchez, P. Olausson, E. Nestler en J. Bibb, Remming van Cdk5 in de nucleus accumbens verbetert de locomotor-activerende en motivatie-motiverende effecten van cocaïne, Proc Natl Acad Sci USA, 104 (2007), 4147-4152.
- SL Teegarden en TL Bale, Verlagen van de voedingsvoorkeur leidt tot verhoogde emotionaliteit en risico op terugval van het eten, Biol Psychiatry, 61 (2007), 1021-1029.
- SL Teegarden, EJ Nestler en TL Bale, ? Door FosB gemedieerde veranderingen in dopamine-signalering worden genormaliseerd door een smakelijk vetrijk dieet, Biol Psychiatry, 64 (2008), 941-950.
- PG Ulery, G. Rudenko en EJ Nestler, Regulering van? FosB-stabiliteit door fosforylering, J Neurosci, 26 (2006), 5131-5142.
- PG Ulery-Reynolds, MA Castillo, V. Vialou, SJ Russo en EJ Nestler, Fosforylatie van? FosB bemiddelt de stabiliteit in vivo, Neuroscience, 158 (2009), 369-372.
- V. Vialou, J. Feng, AJ Robison, SM Ku, D. Ferguson, KN Scobie, et al., Serumresponsfactor en cAMP-responselement bindend eiwit zijn beide vereist voor cocaïne-inductie van? FosB, J Neurosci, 32 (2012), 7577-7584.
- V. Vialou, I. Maze, W. Renthal, QC LaPlant, EL Watts, E. Mouzon, et al., Serumresponsfactor bevordert de veerkracht tegen chronische sociale stress door de inductie van? FosB, J Neurosci, 30 (2010), 14585-14592.
- V. Vialou, AJ Robison, QC Laplant, HE Covington 3rd, DM Dietz, YN Ohnishi, et al., ? FosB in hersen-beloningscircuits bemiddelt veerkracht tegen stress en antidepressieve reacties, Nat Neurosci, 13 (2010), 745-752.
- DL Wallace, V. Vialou, L. Rios, TL Carle-Florence, S. Chakravarty, A. Kumar, et al., De invloed van? FosB in de kern accumbens op natuurlijk beloningsgerelateerd gedrag, J Neurosci, 28 (2008), 10272-10277.
- Y. Wang, TI Cesena, Y. Ohnishi, R. Burger-Caplan, V. Lam, PD Kirchhoff, et al., Screening op kleine moleculen identificeert regulatoren van de transcriptiefactor? FosB, ACS Chem Neurosci, 3 (2012), 546-556.
- M. Werme, C. Messer, L. Olson, L. Gilden, P. Thorén, EJ Nestler, et al., ? FosB regelt wielrennen, J Neurosci, 22 (2002), 8133-8138.
- CA Winstanley, RK Bachtell, DE Theobald, S. Laali, TA Green, A. Kumar, et al., Verhoogde impulsiviteit tijdens terugtrekking uit zelftoediening door cocaïne: rol voor? FosB in de orbitofrontale cortex, Cereb Cortex, 19 (2009), 435-444.
- CA Winstanley, TA Green, DE Theobald, W. Renthal, Q. LaPlant, RJ DiLeone, et al., ? FosB-inductie in orbitofrontale cortex versterkt locomotorische sensitisatie ondanks verzwakking van de cognitieve disfunctie veroorzaakt door cocaïne, Pharmacol Biochem Behav, 93 (2009), 278-284.
- CA Winstanley, Q. LaPlant, DE Theobald, TA Green, RK Bachtell, LI Perrotti, et al., ? FosB-inductie in orbitofrontale cortex medieert tolerantie voor door cocaïne geïnduceerde cognitieve stoornissen, J Neurosci, 27 (2007), 10497-10507.
- J. Yen, RM Wisdom, I. Tratner en IM Verma, Een alternatieve gesplitste vorm van FosB is een negatieve regulator van transcriptionele activering en transformatie door Fos-eiwitten, Proc Natl Acad Sci USA, 88 (1991), 5077-5081.
- ST Young, LJ Porrino en MJ Iadarola, Cocaïne induceert striatale c-fos-immunoreactieve eiwitten via dopaminerge D1-receptoren, Proc Natl Acad Sci USA, 88 (1991), 1291-1295.
- V. Zachariou, CA Bolanos, DE Selley, D. Theobald, MP Cassidy, MB Kelz, et al., Een essentiële rol voor? FosB in de nucleus accumbens in morfineactiviteit, Nat Neurosci, 9 (2006), 205-211.