DeltaFosB medierer epigenetisk desensibilisering av c-fos-genet etter kronisk amfetamineksponering (2008)

Publisert i siste redigert form som:

J Neurosci. 2008 Jul 16; 28 (29): 7344-7349.

gjør jeg: 10.1523 / JNEUROSCI.1043-08.2008

PMCID: PMC2610249

NIHMSID: NIHMS66599

William Renthal,¹ Tiffany L. Carle,¹ Ian Maze,¹ Herbert E. Covington, III,¹ Hoang-Trang Truong,¹ Imran Alibhai,¹ Arvind Kumar,¹ Rusty L. Montgomery,² Eric N. Olson,² og Eric J. Nestler^1,^*

Abstrakt

De molekylære mekanismene som ligger til grunn for overgangen fra rekreasjonsbruk til kronisk avhengighet, er fortsatt dårlig forstått. Et molekyl som er involvert i denne prosessen er ΔFosB, en transkripsjonsfaktor som akkumuleres i striatum etter gjentatt legemiddeleksponering og medierer sensibiliserte atferdsresponser til psykostimulerende midler og andre misbruksmedisiner. De nedstrøms transkripsjonsmekanismer som ΔFosB regulerer medikament-indusert oppførsel, forstås ufullstendig. Vi har tidligere rapportert om kromatin-remodeling-mekanismer ved hvilke ΔFosB aktiverer ekspresjonen av visse gener, men mekanismene som ligger til grunn for FosB-mediert gen-represjon, forblir ukjent. Her identifiserer vi c-fos, et umiddelbart tidlig gen fremkalt raskt i striatum etter psykostimulant eksponering, som et roman nedstrøms mål som er undertrykt av ΔFosB. Vi viser at akkumulering av ΔFosB i striatum etter kronisk amfetaminbehandling desensibiliserer c-fos mRNA-induksjon til en påfølgende medisin dose. ΔFosB desensibiliserer c-fos uttrykk ved å rekruttere histon deacetylase 1 (HDAC1) til c-fos genpromotorer, som i sin tur deacetylaterer omkringliggende histoner og demper genaktivitet. Følgelig avbrytes lokal knockout av HDAC1 i striatum amfetamin-indusert desensibilisering av c-fos gen. I konsert øker kronisk amfetamin histone H3 metylering på c-fos promotor, en kromatinmodifisering som også er kjent for å undertrykke genaktivitet, samt ekspresjonsnivåer av H3 histon-metyltransferasen, KMT1A / SUV39H1. Denne studien avslører en roman epigenetisk vei gjennom hvilken ΔFosB medierer distinkte transkripsjonsprogrammer og til slutt atferdsplastisitet til kronisk amfetamineksponering.

nøkkelord: avhengighet, amfetamin, striatum, kromatin, histon-modifikasjon, genregulering

Introduksjon

Gjentatt bruk av psykostimulerende midler som amfetamin og kokain resulterer ofte i en overgang fra rekreasjonsbruk til en kronisk avhengige tilstand (Hyman et al., 2006). En mekanisme som er involvert i denne prosessen, involverer transkripsjonsfaktoren ΔFosB, et svært stabilt spleisprodukt av det umiddelbare, tidlige gen fosB, som dimeriseres med Jun-familieproteiner for å danne funksjonelle AP-1 transkripsjonskomplekser (McClung et al., 2004). ΔFosB akkumulerer flere ganger i striatum etter gjentatt eksponering for misbruk, og denne akkumuleringen har vært knyttet til økt kokainbelønning, lokomotorisk sensibilisering og selvadministrasjon (Kelz et al., 1999; Colby et al., 2003; McClung et al., 2004), som sammen tyder på en rolle i de nevrale mekanismene som er involvert i overgang mellom rekreasjons- og avhengighetsbruk. I følge denne hypotesen, fungerer ΔFosB i en positiv tilbakemeldingsløype ved å øke narkotikasøkende atferd, noe som igjen gir flere ΔFosB. Et sentralt spørsmål er hvordan ΔFosB medierer sine effekter på narkotikarelaterte atferd. Gjennomsøkende mikroarraystudier hos mus som overexpresser ΔFosB i striatum ga første innsikt i potensielle nedstrømsmål (McClung og Nestler, 2003). Denne studien antydet at ΔFosB kan tjene som en transkripsjonal aktivator eller repressor, avhengig av målgenet. Imidlertid undersøkte studien transkripsjoner regulert i en overekspresjonsinnstilling, så det er ikke klart hvilke av disse generene er direkte, fysiologiske ΔFosB mål.

Vi identifiserte nylig den syklin-avhengige kinasen 5 (cdk5) genet som et direkte mål for endogen ΔFosB, som fremmer Cdk5 transkripsjon i striatum (Kumar et al., 2005). Imidlertid har mekanismene som er involvert i ΔFosBs undertrykkelse av målgener vært ubøyelig. En attraktiv kandidat er c-fos, et gen som induseres dramatisk av akutte psykostimulerende midler, men bare svakt etter gjentatt eksponering (Håper et al., 1992; Persico et al., 1993; Steiner og Gerfen, 1993), når nivåer av ΔFosB og FFosB-holdige AP-1-komplekser er høye (Håper et al., 1992, 1994). Siden c-fos genet inneholder et AP-1-lignende nettsted i sin proksimale promotor (Morgan og Curran, 1989), er det en plausibel kandidat for ΔFosB-mediert undertrykkelse. Induksjon av c-fos betraktes tradisjonelt som en tidlig markør for neural aktivering, siden den raskt og forbigående induseres som respons på en rekke stimuli (Morgan og Curran, 1989). Den c-fos genet er også viktig for atferdsresponser mot kokain, som mus mangler c-fos i dopamin D1 reseptorholdige nevroner, er neuronal celletypen der ΔFosB indusert av psykostimulerende midler (McClung et al., 2004), har redusert atferdssensibilisering mot kokain (Zhang et al., 2006). Disse funnene førte oss til å undersøke om ΔFosB kontrollerer c-fos genaktivitet etter kronisk amfetamineksponering. Vi beskriver her en ny epigenetisk mekanisme hvorav ΔFosB-akkumulering som respons på kronisk amfetamin strømmer tilbake til desensibilisering c-fos induksjon til etterfølgende rusmiddeldoser. Dette nye samspillet mellom ΔFosB og chromatin remodeling hendelser på c-fos promotor kan være en viktig homeostatisk mekanisme for å regulere et dyrs følsomhet overfor gjentatt legemiddeleksponering.

Materialer og metoder

RNA isolasjon og kvantifisering

Frosset hjernevev ble tint i TriZol (Invitrogen, Carlsbad, CA) og behandlet i henhold til produsentens protokoll. RNA ble renset med RNAesy Micro kolonner (Qiagen, Valencia, CA). Totalt RNA ble omvendt transkribert ved bruk av Superscript III (Invitrogen). Realtids-PCR ble deretter kjørt under anvendelse av SYBR Green (ABI, Foster City, CA) og kvantifisert ved å anvende AΔCt-metoden. Se Supplerende tabell for en komplett liste over primere.

Kromatinimmunutfelling (ChIP)

Kromatin ble sonikert og deretter immunutfældet (se Supplerende metoder) ved bruk av acetylerte histonantistoffer (Millipore, Billerica, MA), anti-HDAC1 eller anti-H3K9me2 fra Abcam (Cambridge, UK), anti-FosB (C-terminus)Kumar et al., 2005), anti-FosB (N-terminus) (Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA, State) eller en kanin-IgG-kontroll (Millipore). IP ble samlet ved bruk av Protein A perler fra Millipore. Etter vask ble kromatin eluert fra perlene og reversert tverrbundet i nærvær av proteinase K. DNA ble deretter renset og kvantifisert ved bruk av sanntids-PCR.

Immunpresipitasjon

PC12-celler ble transfektert med V5-merket HDAC1 (Montgomery et al., 2007), FosB eller AFosB som beskrevet tidligere (Carle et al., 2007). Cellelysater ble delt og inkubert med enten ikke-immun-IgG (Sigma) eller anti-FosB-antistoffer (sc-48, Santa Cruz) over natten ved 4 ° C. Immunutfelling ble utført med Protein G-perler (Sigma). De immunoprecipiterte proteiner ble kjørt med SDS-PAGE og analysert ved Western blotting ved bruk av et tilpasset polyklonalt anti-FosB (N-terminus) antistoff (Carle et al., 2007) og anti-V5 antistoff (Abcam). For å avgjøre om HDAC1 og ΔFosB er bindende partnere in vivo, brukte vi gjentatte elektrokonvulsive anfall for å indusere høye nivåer av ΔFosB protein (Håper et al., 1994). Kortisk vev ble dissekert fra kroniske (7 daglig) anfall eller skambehandlede rotter, lysert og immunpresipitert som beskrevet ovenfor med anti-HDAC1-antistoffer (Abcam).

Laser fange mikrodisseksjon

Ved hjelp av stereotaktisk kirurgi ble den ventrale striata av mus infisert med et adenoassosiert virus (AAV) som uttrykker det angitte gen eller GFP på motsatte sider av hjernen. Etter amfetaminbehandling ble frosne hjerner behandlet til 8 μm-tykke koronalseksjoner og montert på membranruter (Lieca, Wetzlar, Tyskland). AAV-infiserte områder ble laser-dissekert (Leica) for å ekskludere ikke-infiserte celler og behandlet med PicoPure RNA-ekstraksjonssett (MDS, Sunnyvale, CA). RNA ble amplifisert med RiboAmp HS-settet (MDS) og reversert transkribert som beskrevet ovenfor. Se Supplerende metoder for fullstendig informasjon.

Resultater

ΔFosB desensibiliserer c-fos mRNA-induksjon i striatum etter kronisk amfetamineksponering

For å undersøke om desensibilisering av c-fos mRNA-ekspresjon er en cellulær tilpasning kontrollert av FosB, vi behandlet rotter med saltoppløsning eller akutt eller kronisk amfetamin og la dem trekke seg tilbake i deres hjembur i 1 til 10 dager. Rottene ble deretter analysert 1 timer etter en saltoppløsning eller amfetaminutfordringsdose. Som vist tidligere (se Introduksjon), c-fos mRNA ble indusert 4-fold i striatum ved akutt amfetaminadministrasjon. Hos rotter tidligere utsatt for kronisk amfetamin, men uttrykket av c-fos Som respons på stoffutfordring ble det betydelig dempet i opptil 5-dager med tilbaketrekning av stoffet (Figur 1A), et punkt der ΔFosB forblir forhøyet i denne hjernegionen (Håper et al., 1994). I tillegg, hos rotter som ble trukket tilbake fra kronisk amfetamin for 5-dager, fant vi det grunnleggende c-fos mRNA-ekspresjon ble redusert under nivåer som ble funnet i saltbehandlede kontroller (Figur 1A). Viktig, størrelsen på c-fos induksjon til en amfetaminutfordring ble signifikant dempet ved dag 1 av tilbaketrekning sammenlignet med saltvannbehandlede dyr. Sammen viser disse funnene en effekt av kronisk amfetamin på både basal og indusert c-fos mRNA nivåer, selv om de to effektene oppstår med et komplekst tidsforløp.

Figur 1

ΔFosB desensibiliserer c-fos mRNA-induksjon i striatum etter kronisk amfetamineksponering

For å bestemme om ΔFosB akkumulering etter kronisk amfetamin direkte bidrar til desensibilisering av c-fos uttrykk, vi utførte først ChIP for ΔFosB på c-fos genpromotor i striatum. Som vist i Figur 1Bden c-fos promotor har betydelig mer ΔFosB bundet etter kronisk amfetamineksponering, en effekt som er sett i minst 5-dager med uttak av legemiddel. Disse dataene korrelerer ΔFosB belegg på c-fos promotor med redusert kinetikk c-fos genaktivitet. Deretter skal du teste om ΔFosB forårsaker redusert c-fos induksjon som svar på amfetaminutfordring, brukte vi en AAV-vektor til å overuttrykke enten ΔFosB eller GFP som en kontroll i striatum. Vi isolerte deretter den infiserte striatumen med laser microdissection (Figur 1C) og utført qRT-PCR for c-fos mRNA. Vi observerte betydelig mindre c-fos mRNA indusert etter en akutt dose amfetamin i striatal vev infisert med AAV-FosB sammenlignet med den kontralaterale siden infisert med AAV-GFP, mens nivåer av β-tubulin mRNA forble uendret (Figur 1D). Disse dataene tyder på at c-fos desensibilisering medieres ved akkumulering av ΔFosB på promotoren etter kronisk amfetamineksponering.

ΔFosB rekrutterer HDAC1 til c-fos promotor til å melde c-fos gen-undertrykkelse

Å utforske mekanismene som ΔFosB formidler c-fos desensibilisering, fokuserte vi på tidspunktet hvor c-fos ble mest undertrykt: 5 dager med uttak fra kronisk amfetamin. En nøkkelmekanisme involvert i c-fos aktivering som respons på en rekke stimuli, inkludert kokain (Kumar et al., 2005), er histon acetylering. Vi var derfor interessert i å avgjøre om acetonering av histon på c-fos genpromotoren ble også indusert av akutt amfetamin og hvorvidt gjentatt medikamenteksponering svekket dette responset. Faktisk økte akutt amfetamin histon H4 acetylering på c-fos promotor, og etter kronisk amfetaminbehandling ble denne induksjonen ikke lenger observert (Figur 2A). Acetylering av H4 var spesifikk, da ingen effekt ble observert for H3 (ikke vist). Disse dataene antyder at redusert histonacetylering, assosiert med en mer kompakt og inaktiv kromatinstruktur (Kouzarides, 2007), bidrar til desensibilisering av c-fos gen etter kronisk amfetamineksponering. For å teste denne hypotesen direkte, behandlet vi rotter med kronisk amfetamin og etter 5-dager med uttak, administrerte HDAC-hemmeren, natriumbutyrat eller dets kjøretøy. Vi fant at natriumbutyrat reverserte den amfetamin-induserte represjonen av c-fos uttrykk (Figur 2B), som direkte støtter ideen om at hypoacetylering på c-fos promotor er en nøkkelmekanisme underliggende desensibilisering av genet.

Figur 2

Rekruttering av HDAC1 medierer ΔFosB handling på c-fos

For å forstå hvordan ΔFosB hemmer histonacetylering på c-fos promotor, undersøkte vi om ΔFosB interagerer med enzymer som reduserer histonacetylering, nemlig HDACs. Vi undersøkte først HDAC1 og HDAC2 fordi disse enzymer danner komplekser med en rekke transkripsjonsfaktorer for å undertrykke genuttrykk (Grozinger og Schreiber, 2002). Siden foreløpige ChIP-studier identifiserte signifikant HDAC1-binding på c-fos promotor (se nedenfor), men ingen detekterbar HDAC2 (ikke vist), utførte vi co-immunpresipitasjonseksperimenter for å avgjøre om ΔFosB fysisk interagerer med HDAC1. Faktisk fant vi at immunutfelling av ΔFosB også trukket HDAC1 i PC12-celler (Figur 2D). Viktig er at denne interaksjonen er spesifikk for ΔFosB, som full lengde FosB, som ikke akkumuleres etter kronisk psykostimulerende administrasjon (Håper et al., 1994), interagert ikke med HDAC1. Vi utførte omvendt eksperiment in vivo ved å indusere store mengder av ΔFosB med elektrokonvulsive anfall. I overensstemmelse med våre cellekulturdata, dro immunpresipitasjon med et antistoff mot HDAC1 ned ΔFosB fra hjernevæv (Figur 2E).

Basert på disse funnene at ΔFosB og HDAC1 interagerer fysisk vitro og in vivo, vi antydet at etter kronisk amfetamin rekrutterer ΔFosB HDAC1 til c-fos genpromotor. Faktisk fant ChIP av striatallysater betydelig høyere nivåer av HDAC1 på c-fos promotor etter kronisk amfetamineksponering (Figur 2C), mens amfetamin ikke endret HDAC1 binding til β-aktin genpromotor. For å avgjøre om HDAC1 var tilstrekkelig til å dempe c-fos induksjon, transfekterte vi HEK293T-celler med HDAC1 eller GFP og stimulerte dem med 5% serum (se Supplerende metoder). Vi fant at seruminducerte c-fos ekspresjon var signifikant stumpet i celler overuttrykkende HDAC1 (Figur 2F). Disse studiene ble utvidet in vivo ved å bruke floxed HDAC1-mus infisert med AAV-GFP på den ene siden av deres striatum og AAV-CreGFP for å inducere lokal knockout av hdac1 gen i kontralaterale striatum. AAV-CreGFP redusert Hdac1 mRNA-ekspresjon i det infiserte vevet (isolert ved laser-mikrodisseksjon) med> 75% sammenlignet med AAV-GFP-injiserte kontroller mens Hdac2 uttrykket forble uendret (Figur 2G). Mus ble deretter behandlet med kronisk amfetamin etterfulgt av uttak av stoffet i 5 dager. Musene ble analysert 30 minutter etter amfetaminutfordring og de infiserte striatalregioner ble mikrodissektert. Vi fant at amfetamin indusert betydelig mer c-fos mRNA i striatalvev infisert med AAV-CreGFP sammenlignet med AAV-GFP (Figur 2G), som viser at HDAC1 er nødvendig for kronisk amfetamin-indusert undertrykkelse av c-fos uttrykk. Disse dataene antyder at ΔFosB-akkumulering hos rotter etter kronisk amfetaminbehandling resulterer i mer ΔFosB-binding til c-fos promotor, rekruttering av HDAC1, mindre histonacetylering og til slutt mindre aktivitet av genet.

Histon metylering er forhøyet på c-fos promotor etter kronisk amfetamineksponering

Represjon av genaktivitet involverer ofte flere epigenetiske modifikasjoner som skjer parallelt (Kouzarides, 2007; Tsankova et al., 2007). En av de best karakteriserte histon-modifikasjonene forbundet med redusert genaktivitet er metylering av histon H3 ved lysin 9 (H3K9). Denne histon-modifikasjonen, når den er funnet på promotorregioner, er assosiert med transkripsjonsundertrykkelse ved rekruttering av co-repressorer som HP1 (heterochromatinprotein 1) (Kouzarides, 2007). Vi analyserte derfor om hypoacetylering av c-fos gen, sett etter kronisk amfetaminadministrasjon, er også forbundet med endringer i H3K9-metylering. I overensstemmelse med denne hypotesen utførte ChIP på striatalvev fra rotter behandlet med kronisk amfetamin avslørt at di-metylert H3K9 (H3K9me2) var signifikant økt på c-fos promotor (Figur 3A), en effekt ikke observert på β-aktin genpromotor. En av de viktigste enzymene som medierer H3K9-metylering er KMT1A / SUV39H1, som reiste spørsmålet om hvorvidt uttrykket av dette enzymet var regulert ved kronisk amfetamineksponering. Vi utførte qRT-PCR på striatum av rotter behandlet med kronisk amfetamin og observert en betydelig oppregulering av Kmt1a / Suv39h1 mRNA, mens det distinkte kromatinmodifiserende enzym, Hdac5, forblir upåvirket (Figur 3B). I motsetning til HDAC1 avslørte imidlertid ikke-immunpresipitasjonsforsøk ingen detekterbar interaksjon mellom ΔFosB og KMT1A / SUV39H1, og vi kunne heller ikke identifisere betydelig anrikning av metyltransferasen på c-fos promotor av ChIP (ikke vist). Uansett, disse funnene tyder på at oppregulering av KMT1A / SUV39H1 kan hypermethylate H3 ved c-fos og bidra til at mekanismene reduseres c-fos genaktivitet etter kronisk amfetamineksponering.

Figur 3

Histon-metylering etter kronisk amfetamineksponering

Diskusjon

Denne studien identifisert c-fos som et roman nedstrøms målgen for ΔFosB i striatum etter kronisk amfetaminadministrasjon. Vi gir direkte bevis for at endogen ΔFosB binder seg til c-fos promoter in vivo, hvor ΔFosB rekrutterer HDAC1 til deacetylering av omgivende histoner og reduserer transkripsjonsaktiviteten til c-fos gen. Både farmakologisk inhibering av HDAC og den inducerbare knockout av HDAC1 var tilstrekkelig til å lindre c-fos desensibilisering og heve c-fos uttrykk i striatum for kroniske amfetaminbehandlede dyr. Vi har også funnet samtidige økninger i repressiv histon-metylering ved H3K9 på c-fos promotor, en tilpasning assosiert med amfetamin-indusert oppregulering av histon-metyltransferasen, KMT1A / SUV39H1. Sammen gir disse funnene fundamentalt nytt innblikk i mekanismene der ΔFosB undertrykker aktiviteten til visse gener og illustrerer et nytt samspill mellom to nøkkelveier som styrer adferdsresponser mot psykostimulanter: ΔFosB induksjon (ΔFosB induksjonMcClung et al., 2004) og kromatin remodeling (Tsankova et al., 2007). Våre funn viser hvordan disse to veiene samler seg på c-fos promotor etter kronisk amfetamineksponering for alteraktivitet av genet.

Vi oppdaget først desensibilisering av c-fos mRNA-ekspresjon etter kronisk kokainbehandling over 15 år siden (Håper et al., 1992), men ingen mekanistisk innsikt har vært tilgjengelig for hvordan slike dypt forskjellige transkripsjonsresponser kan oppstå mellom akutt versus kronisk legemiddeleksponering. I vårt forsøk på å forstå nedstrøms handlinger av ΔFosB, revidert vi kontrollen over c-fos uttrykk på grunn av denne differensialreguleringen mellom eksponering for akutt og kronisk psykostimulant. Siden ΔFosB er forhøyet flere ganger etter kronisk legemiddeleksponering, er denne differensial induksjonen av c-fos mRNA, samt et AP-1-lignende nettsted i c-fos proksimal promotor, foreslo en potensiell regulatorisk rolle for ΔFosB. Dette gjorde også c-fos gen en attraktiv kandidat som kan studere de repressive effektene av ΔFosB på genuttrykk (McClung og Nestler, 2003).

Kronisk amfetamin forsvunnet c-fos mRNA-induksjon eller dets baseline i striatum i ca. 5-dager med tilbaketrekning av stoffet, et tidsforløp som er i samsvar med stabiliteten avFosB (Håper et al., 1994) og dens belegg på c-fos promoter. Selv om ΔFosB kan detekteres etter enda lengre perioder med tilbaketrekning, avtar den gradvis over tid (Håper et al., 1994; Nye et al., 1995) og kan være utilstrekkelig til å opprettholde undertrykking av c-fos genet langt utover 5-dagpunktet. Likevel tidskursen av c-fos desensibilisering er kompleks, med undertrykkelse av sin fold-induksjon ved en amfetaminutfordring maksimal ved 1-dagen for uttak, men undertrykkelse av dets basale nivåer maksimalt ved 5-dager med uttak. Våre ChIP-data viser at ΔFosB er bundet til c-fos promotor på begge tidspunkter, noe som tyder på at differensialaktiviteten til c-fos gen observert mellom 1 og 5 dager med uttak kan skyldes ytterligere transkripsjonsregulatorer som rekrutteres til genet med et svært komplisert tidsforløp. Videre studier er nødvendig for å forstå de detaljerte mekanismene som er involvert.

Den betegnende betydningen av ΔFosB-mediert c-fos desensibilisering kan være homeostatisk, som mus som mangler c-fos gen i dopamin D1 reseptorholdige nevroner viser redusert atferdsrespons til kokain (Zhang et al., 2006). Videre, HDAC-hemmere, som blokkerer ΔFosB-mediert desensibilisering av c-fos, øke dyrets følsomhet for atferdsmessige effekter av kokain (Kumar et al., 2005; Renthal et al., 2007). Disse funnene tyder på at mens ΔFosBs nettoeffekt er å fremme sensibiliserte atferdsresponser mot psykostimulerende midler (Kelz et al., 1999; Colby et al., 2003), starter det også et nytt transkripsjonsprogram gjennom c-fos desensibilisering for å begrense omfanget av disse samme oppføringene. ΔFosB ville i virkeligheten titrere atferdsresponser til psykostimulanter gjennom en kompleks serie av nedstrøms transkripsjonelle hendelser, som involverer induksjon eller undertrykkelse av mange målgener (McClung og Nestler, 2003), som i tillegg til genet som koder for c-Fos som vist her, inkluderer også AMPA glutamatreseptor-underenheten GluR2 (Kelz et al., 1999), serin-treoninkinasen Cdk5 (Bibb et al., 2001), og opioidpeptid-dynorfinen (Zachariou et al., 2006), blant andre (McClung og Nestler, 2003). Noen av disse genene aktiveres av ΔFosB (hvor ΔFosB rekrutterer transkripsjonskosisatorer) (Kumar et al., 2005), mens andre er undertrykt av ΔFosB (hvor ΔFosB, som vist her, rekrutterer transkripsjonelle co-repressorer). En stor innsats for fremtidig forskning er å identifisere faktorene som avgjør om ΔFosB aktiverer eller undertrykker et målgen når det binder seg til genpromotoren.

Samlet sett identifiserer våre funn en ny epigenetisk mekanisme gjennom hvilken ΔFosB medierer en del av dens transkripsjonseffekter i striatum etter kronisk amfetamineksponering. Denne studien gir også viktig ny innsikt i de grunnleggende transkripsjonelle og epigenetiske mekanismer in vivo involvert i desensibilisering (dvs. toleranse) av et avgjørende gen for psykostimulerende-induserte atferdsresponser.

Tilleggsmateriale

Supp1

Klikk her for å se.^{(67K, doc)}

Takk til

Dette arbeidet ble støttet av tilskudd fra NIDA

Referanser

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 av kronisk eksponering for kokain reguleres av nevronproteinet Cdk5. Natur. 2001, 410: 376-380. [PubMed]
Carle TL, Ohnishi YN, Ohnishi YH, Alibhai IN, Wilkinson MB, Kumar A, Nestler EJ. Proteasomavhengige og uavhengige mekanismer for FosB destabilisering: identifisering av FosB degron domener og implikasjoner for DeltaFosB stabilitet. Eur J Neurosci. 2007, 25: 3009-3019. [PubMed]
Colby CR, Whisler K, Steffen C, Nestler EJ, Self DW. Striatal celletype-spesifikk overekspresjon av DeltaFosB øker incitamentet til kokain. J Neurosci. 2003, 23: 2488-2493. [PubMed]
Grozinger CM, Schreiber SL. Deacetylase enzymer: biologiske funksjoner og bruk av små molekyler hemmere. Chem Biol. 2002, 9: 3-16. [PubMed]
Håper B, Kosofsky B, Hyman SE, Nestler EJ. Regulering av umiddelbar tidlig genuttrykk og AP-1 binding i rottekjernen accumbens av kronisk kokain. Proc Natl Acad Sci USA A. 1992; 89: 5764-5768. [PMC gratis artikkel] [PubMed]
Håper BT, Nye HE, Kelz MB, Self DW, Iadarola MJ, Nakabeppu Y, Duman RS, Nestler EJ. Induksjon av et langvarig AP-1-kompleks bestående av endrede Fos-lignende proteiner i hjernen ved kronisk kokain og andre kroniske behandlinger. Neuron. 1994, 13: 1235-1244. [PubMed]
Hyman SE, Malenka RC, Nestler EJ. Neural mekanismer av avhengighet: rollen som belønningsrelatert læring og minne. 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. Ekspresjon av transkripsjonsfaktoren deltaFosB i hjernen styrer følsomheten for kokain. Natur. 1999, 401: 272-276. [PubMed]
Kouzarides T. Chromatin modifikasjoner og deres funksjon. Celle. 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 er en nøkkelmekanisme som ligger til grunn for kokaininducert plastisitet i striatum. Neuron. 2005, 48: 303-314. [PubMed]
McClung CA, Nestler EJ. Regulering av genuttrykk og kokainbelønning av CREB og DeltaFosB. Nat Neurosci. 2003, 6: 1208-1215. [PubMed]
McClung CA, Ulery PG, Perrotti LI, Zachariou V, Berton O, Nestler EJ. DeltaFosB: en molekylær bryter for langsiktig tilpasning i hjernen. 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. Histon-deacetylaser 1 og 2 regulerer redundant hjertemorfogenese, vekst og kontraktilitet. Gener Dev. 2007, 21: 1790-1802. [PMC gratis artikkel] [PubMed]
Morgan JI, Curran T. Stimulus-transkripsjonskobling i nevroner: rolle av cellulære umiddelbare tidlig-gener. Trender Neurosci. 1989, 12: 459-462. [PubMed]
Nye HE, Håper BT, Kelz MB, Iadarola M, Nestler EJ. Farmakologiske studier av regulering av kronisk FOS-relatert antigeninduksjon av kokain i striatum og nucleus accumbens. J Pharmacol Exp Ther. 1995, 275: 1671-1680. [PubMed]
Persico AM, Schindler CW, O'Hara BF, Brannock MT, Uhl GR. Hjernetranskripsjonsfaktoruttrykk: effekter av akutt og kronisk amfetamin og injeksjonsstress. 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. Histon-deacetylase 5 kontrollerer epigenetisk atferdsmessige tilpasninger til kroniske følelsesmessige stimuli. Neuron. 2007, 56: 517-529. [PubMed]
Steiner H, Gerfen CR. Kokain-indusert c-fos messenger-RNA er omvendt relatert til dynorfinuttrykk i striatum. J Neurosci. 1993, 13: 5066-5081. [PubMed]
Tsankova N, Renthal W, Kumar A, Nestler EJ. Epigenetisk regulering i psykiatriske lidelser. 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. En viktig rolle for DeltaFosB i kjernen accumbens i morfin handling. 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 letter oppkjøpet og utryddelsen av kokaininducerte vedvarende endringer. J Neurosci. 2006, 26: 13287-13296. [PubMed]