DeltaFosB sprostredkuje epigenetickú desenzibilizáciu génu c-fos po expozícii chronického amfetamínu (2008)

abstraktné

Molekulárne mechanizmy, ktoré sú základom prechodu z rekreačného užívania drog na chronickú závislosť, zostávajú zle pochopené. Jednou molekulou zahrnutou v tomto procese je AFosB, transkripčný faktor, ktorý sa hromadí v striatu po opakovanej expozícii lieku a sprostredkuje senzitizované behaviorálne reakcie na psychostimulanty a iné zneužívané drogy. Následné transkripčné mechanizmy, pomocou ktorých AFosB reguluje chovanie vyvolané liekmi, nie sú úplne známe. Už sme skôr uviedli mechanizmy remodelovania chromatínu, pomocou ktorých AFosB aktivuje expresiu určitých génov, avšak mechanizmy, ktoré sú základom represie génov sprostredkovanej AFOSB, zostávajú neznáme. Tu sa identifikujeme c-fos, okamžitý skorý gén rýchlo indukovaný v striatu po psychostimulačnej expozícii, ako nový downstream cieľ, ktorý je potláčaný AFosB. Ukazujeme, že akumulácia AFosB v striatu po chronickej liečbe amfetamínom desenzibilizuje c-fos indukcia mRNA na následnú dávku liečiva. FosB znecitlivuje c-fos expresia náborom histón deacetylázy 1 (HDAC1) do c-fos génový promótor, ktorý zase deacetyluje okolité históny a zoslabuje génovú aktivitu. Preto miestne knockout HDAC1 v striate eliminuje amfetamínom indukovanú desenzibilizáciu c-fos gen. Chronický amfetamín teda zvyšuje metyláciu histónu H3 na tele c-fos promótor, modifikácia chromatínu, o ktorej je tiež známe, že potláča génovú aktivitu, ako aj hladiny expresie H3 histón metyltransferázy, KMT1A / SUV39H1. Táto štúdia odhaľuje novú epigenetickú dráhu, prostredníctvom ktorej AFOS sprostredkuje odlišné transkripčné programy a napokon behaviorálnu plasticitu s chronickou expozíciou amfetamínu.

Kľúčové slová: závislosť, amfetamín, striatum, chromatín, modifikácia histónu, regulácia génov

úvod

Opakované užívanie psychostimulancií, ako je amfetamín a kokaín, často vedie k prechodu z rekreačného užívania drog do chronicky závislého stavu (). Jeden z mechanizmov zahrnutých v tomto procese zahŕňa transkripčný faktor AFosB, vysoko stabilný zostrihový produkt okamžitého skorého génu. fosB, ktorý dimerizuje s proteínmi rodiny Jun za vzniku funkčných transkripčných komplexov AP-1 (). ΔFosB sa niekoľkokrát hromadí v striatu po opakovanej expozícii zneužívaným liekom a táto akumulácia je spojená so zvýšenou odmenou kokaínu, lokomotorickou senzibilizáciou a samoaplikáciou (; ; ), ktoré spolu naznačujú úlohu v nervových mechanizmoch, ktoré sa podieľajú na prechode medzi rekreačným a závislým užívaním drog. Podľa tejto hypotézy funguje AFosB v slučke pozitívnej spätnej väzby zvyšovaním správania pri hľadaní liečiva, ktoré zase indukuje viac AFosB. Jednou z kľúčových nevyriešených otázok je, ako ΔFosB sprostredkuje svoje účinky na správanie súvisiace s drogami. Štúdie microarray na genóme u myší, ktoré nadmerne exprimujú AFosB v striatu, poskytli prvý pohľad na potenciálne cieľové ciele (). Táto štúdia naznačuje, že AFos môže slúžiť ako transkripčný aktivátor alebo represor v závislosti od cieľového génu. Štúdia však skúmala transkripty regulované v podmienkach nadmernej expresie, takže nie je jasné, ktoré z týchto génov sú priame, fyziologické ciele FosB.

Nedávno sme identifikovali cyklín-dependentnú kinázu 5 (cdk5) gén ako priamy cieľ pre endogénny AFosB, ktorý propaguje Cdk5 transkripcia v striatume (). Mechanizmy zapojené do potlačenia cieľových génov AFOSB však zostávajú nepolapiteľné. Jedným z atraktívnych kandidátov je c-fos, gén, ktorý je dramaticky indukovaný akútnymi psychostimulanciami, ale iba slabo po opakovanej expozícii (; ; ), keď hladiny komplexov AP-1 obsahujúcich AFosB a AFosB sú vysoké (, ). Od c-fos gén obsahuje miesto podobné AP-1 vo svojom proximálnom promótore (), je pravdepodobným kandidátom represie sprostredkovanej AFosB. Indukcia c-fos je tradične považovaný za skorý marker nervovej aktivácie, pretože je rýchlo a prechodne indukovaný reakciou na rôzne podnety (). c-fos Génový gén je tiež dôležitý pre behaviorálne reakcie na kokaín, pretože chýbajú myši c-fos v neurónoch obsahujúcich dopamínový D1 receptor, typ neurónových buniek, kde je FosB indukovaný psychostimulanciami (), majú zníženú precitlivenosť na kokaín (). Tieto nálezy nás viedli k vyšetrovaniu, či kontroly FosB c-fos génová aktivita po chronickej expozícii amfetamínu. Opíšeme tu nový epigenetický mechanizmus, pomocou ktorého sa akumulácia ΔFosB v reakcii na chronický amfetamín spätne desenzibilizuje. c-fos indukcia na ďalšie dávky liečiva. Táto nová súhra medzi AFOS a udalosťami remodelácie chromatínu na c-fos promótor môže byť dôležitým homeostatickým mechanizmom na reguláciu citlivosti zvieraťa na opakovanú expozíciu lieku.

Materiály a metódy

Izolácia a kvantifikácia RNA

Zmrazené mozgové tkanivo sa rozmrazilo v TriZol (Invitrogen, Carlsbad, CA) a spracovalo sa podľa protokolu výrobcu. RNA bola purifikovaná pomocou RNAesy Micro kolón (Qiagen, Valencia, CA). Celková RNA bola reverzne transkribovaná pomocou Superscript III (Invitrogen). PCR v reálnom čase sa potom uskutočňovala s použitím SYBR Green (ABI, Foster City, CA) a kvantifikovala sa pomocou metódy AACt. vidieť Doplnková tabuľka pre kompletný zoznam primerov.

Chromatínová imunoprecipitácia (ChIP)

Chromatín bol sonikovaný a potom imunoprecipitovaný (pozri Doplnkové metódy) použitím acetylovaných histónových protilátok (Millipore, Billerica, MA), anti-HDAC1 alebo anti-H3K9me2 od spoločnosti Abcam (Cambridge, UK), anti-FosB (C-terminus) (), anti-FosB (N-terminus) (Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA, štát) alebo králičia IgG kontrola (Millipore). IP sa zbierali s použitím guľôčok proteínu A od Millipore. Po premytí bol chromatín eluovaný z guľôčok a reverzne zosieťovaný v prítomnosti proteinázy K. DNA bola potom purifikovaná a kvantifikovaná pomocou PCR v reálnom čase.

Imunoprecipitácia

Bunky PC12 boli transfekované s HDX5 označeným V1 (), FosB alebo AFosB, ako je opísané vyššie (). Bunkové lyzáty boli rozdelené a inkubované buď s neimunitnými IgG (Sigma) alebo anti-FosB protilátkami (sc-48, Santa Cruz) cez noc pri 4 ° C. Imunoprecipitácia sa uskutočňovala s guľôčkami proteínu G (Sigma). Imunoprecipitované proteíny boli analyzované pomocou SDS-PAGE a analyzované pomocou Western blotu s použitím obvyklej polyklonálnej anti-FosB (N-terminus) protilátky () a anti-V5 protilátka (Abcam). Na zistenie, či sú HDAC1 a AFOSB väzbovými partnermi in vivo, použili sme opakované elektrokonvulzívne záchvaty na vyvolanie vysokých hladín ΔFosB proteínu (). Kortikálne tkanivo bolo odrezané od chronických (7 denne) krýs ošetrených alebo simulovaných, potkaných a lyzovaných a imunoprecipitovaných, ako je opísané vyššie, s anti-HDAC1 protilátkami (Abcam).

Mikrodisekcia laserom

Pri použití stereotaktickej chirurgie boli ventrálne striey myší infikované vírusom adeno-asociovaným vírusom (AAV) exprimujúcim uvedený gén alebo GFP na opačných stranách mozgu. Po ošetrení amfetamínom boli zmrazené mozgy spracované na 8 um silné koronálne rezy a namontované na membránové sklíčka (Lieca, Wetzlar, Nemecko). Oblasti infikované AAV boli disekované laserom (Leica), aby sa vylúčili neinfikované bunky a spracované pomocou extrakčnej súpravy PicoPure RNA (MDS, Sunnyvale, CA). RNA bola amplifikovaná pomocou súpravy RiboAmp HS (MDS) a reverzne transkribovaná, ako je opísané vyššie. vidieť Doplnkové metódy Všetky podrobnosti.

výsledky

FosB znecitlivuje c-fos Indukcia mRNA v striatu po chronickej expozícii amfetamínu

Preskúmať, či znecitlivenie c-fos Expresia mRNA je bunková adaptácia riadená AFOSB, potkany sme ošetrili fyziologickým roztokom alebo akútnym alebo chronickým amfetamínom a nechali sme ich odobrať vo svojej domácej klietke na 1 až 10 dní. Potkany sa potom analyzovali 1 hodinu po podaní provokačnej dávky soľného roztoku alebo amfetamínu. Ako už bolo demonštrované (pozri úvod), c-fos mRNA bola indukovaná 4-krát v striatu akútnym podaním amfetamínu. U potkanov predtým vystavených chronickému amfetamínu sa však prejavuje expresia c-fos v reakcii na provokáciu liečivom bolo významne oslabené až do 5 dní po vysadení liečiva (Obrázok 1A), bod, v ktorom ΔFosB zostáva v tejto oblasti mozgu vyvýšený (). Navyše, u potkanov, ktoré boli stiahnuté z chronického amfetamínu počas 5 dní, sme zistili, že je to bazálne c-fos Expresia mRNA bola znížená pod hladiny nájdené v kontrolných vzorkách ošetrených soľným roztokom (Obrázok 1A). Dôležité je, že veľkosť c-fos indukcia na provokačnú dávku amfetamínu bola významne oslabená v deň 1 od vysadenia v porovnaní so zvieratami ošetrenými soľným roztokom. Tieto zistenia dokazujú účinok chronického amfetamínu na bazálny aj indukovaný c-fos hladiny mRNA, aj keď s dvoma účinkami vyskytujúcimi sa v zložitom časovom priebehu.

Obrázok 1  

FosB znecitlivuje c-fos Indukcia mRNA v striatu po chronickej expozícii amfetamínu

Na zistenie, či akumulácia AFOS po chronickom amfetamíne priamo prispieva k znecitliveniu c-fos expresia, najprv sme vykonali ChIP pre ΔFosB na c-fos génový promótor v striatume. Ako je uvedené v Obrázok 1Bsa c-fos promótor sa po chronickej expozícii amfetamínu významne viaže na FosB, čo je účinok pozorovaný najmenej 5 dní po vysadení liečiva. Tieto údaje korelujú obsadenie AFOS na c-fos promótor s kinetikou redukcie c-fos génová aktivita. Ďalej priamo vyskúšajte, či ΔFosB spôsobuje zníženie c-fos indukciu v reakcii na amfetamínovú provokačnú skúšku, použili sme AAV vektor na nadmernú expresiu ΔFosB alebo GFP ako kontroly v striatu. Infikovaný striatum sme potom izolovali laserovou mikrodisekciou (Obrázok 1C) a vykonali qRT-PCR pre c-fos mRNA. Pozorovali sme výrazne menej c-fos mRNA indukovaná po akútnej dávke amfetamínu v striatálnom tkanive infikovanom AAV-ΔFosB v porovnaní s kontralaterálnou stranou infikovanou AAV-GFP, zatiaľ čo hladiny β-tubulínu mRNA zostala nezmenená (Obrázok 1D). Tieto údaje naznačujú, že c-fos desenzibilizácia je sprostredkovaná akumuláciou AFosB na jeho promótore po chronickej expozícii amfetamínu.

FOSB prijíma HDAC1 do c-fos promótor sprostredkovať c-fos génová represia

Preskúmať mechanizmy, ktorými ΔFosB sprostredkuje c-fos desenzibilizácia, zamerali sme sa na čas, v ktorom c-fos bol najvýraznejšie potlačený: 5 dní po vysadení chronického amfetamínu. Kľúčový mechanizmus zapojený do c-fos aktivácia v reakcii na rôzne podnety vrátane kokaínu (), je acetylácia histónu. Preto sme sa zaujímali o to, či sa histónová acetylácia na c-fos génový promótor bol tiež indukovaný akútnym amfetamínom a to, či opakovaná expozícia lieku túto reakciu oslabila. Akútny amfetamín skutočne zvýšil acetyláciu histónu H4 na tele c-fos promótor a po chronickej liečbe amfetamínom sa táto indukcia už nepozorovala (Obrázok 2A). Acetylácia H4 bola špecifická, pretože sa nepozoroval žiadny účinok pre H3 (nezobrazené). Tieto údaje naznačujú, že znížená acetylácia histónu spojená s kompaktnejšou a neaktívnejšou chromatínovou štruktúrou (), prispieva k znecitliveniu c-fos gén po chronickej expozícii amfetamínu. Na priame testovanie tejto hypotézy sme ošetrili potkany chronickým amfetamínom a po 5 dňoch od vysadenia sme podali inhibítor HDAC, butyrát sodný alebo jeho vehikulum. Zistili sme, že butyrát sodný zvrátil amfetamínom indukovanú represiu c-fos výraz (Obrázok 2B), ktorá priamo podporuje myšlienku hypoacetylácie na internete c-fos promótor je kľúčovým mechanizmom, ktorý je základom desenzibilizácie génu.

Obrázok 2  

Nábor HDAC1 sprostredkuje činnosť AFOS na c-fos

Aby sme pochopili, ako AFos inhibuje acetyláciu histónu na c-fos promótor, skúmali sme, či AFosB interaguje s enzýmami, ktoré znižujú acetyláciu histónu, konkrétne HDAC. Najprv sme skúmali HDAC1 a HDAC2, pretože tieto enzýmy tvoria komplexy s rôznymi transkripčnými faktormi na potlačenie génovej expresie (). Od predbežných ChIP štúdií sa zistilo významné viazanie HDAC1 na c-fos promótor (pozri nižšie), ale žiadny detekovateľný HDAC2 (nie je zobrazený), uskutočnili sme koimunoprecipitačné experimenty, aby sme určili, či AFosB fyzicky interaguje s HDAC1. Skutočne sme zistili, že imunoprecipitácia AFosB tiež potlačila HDAC1 v bunkách PC12 (Obrázok 2D). Dôležité je, že táto interakcia je špecifická pre AFosB, ako FosB s plnou dĺžkou, ktorá sa po chronickom podaní psychostimulantu nehromadí (), neinteragoval s HDAC1. Urobili sme opačný experiment in vivo indukciou veľkého množstva AFOS s elektrokonvulzívnymi záchvatmi. V súlade s našimi údajmi o bunkovej kultúre imunoprecipitácia s protilátkou proti HDAC1 stiahla ΔFosB z mozgového tkaniva (Obrázok 2E).

Na základe týchto zistení ΔFosB a HDAC1 fyzicky interagujú in vitro a in vivosme predpokladali, že po chronickom amfetamíne ΔFosB prijíma HDAC1 do c-fos génový promótor. ChIP striatálnych lyzátov skutočne zistil významne vyššiu hladinu HDAC1 na internete c-fos promótor po chronickej expozícii amfetamínu (Obrázok 2C), zatiaľ čo amfetamín nezmenil väzbu HDAC1 na β-aktínu génový promótor. Na priame stanovenie, či HDAC1 stačil na zoslabenie c-fos indukciu, transfekovali sme HEK293T bunky pomocou HDAC1 alebo GFP a stimulovali ich sérom 5% (pozri Doplnkové metódy). Zistili sme, že indukované sérum c-fos expresia bola významne znížená v bunkách nadmerne exprimujúcich HDAC1 (Obrázok 2F). Tieto štúdie boli rozšírené in vivo použitím floxovaných myší HDAC1 infikovaných AAV-GFP na jednej strane ich striata a AAV-CreGFP na vyvolanie lokálneho knockoutu hdac1 gén v kontralaterálnom striatume. AAV-CreGFP sa znížil Hdac1 Expresia mRNA v infikovanom tkanive (izolovaná laserovou mikrodisekciou) o> 75% v porovnaní s kontrolami injikovanými AAV-GFP, zatiaľ čo Hdac2 výraz zostal nezmenený (Obrázok 2G). Myši sa potom ošetrili chronickým amfetamínom a následne sa 5 dní vysadilo liečivo. Myši boli analyzované 30 minút po expozícii amfetamínu a infikované striatálne oblasti boli podrobené mikrodisekcii. Zistili sme, že amfetamín indukuje významne viac c-fos mRNA v striatálnom tkanive infikovanom AAV-CreGFP v porovnaní s AAV-GFP (Obrázok 2G), čo dokazuje, že HDAC1 je potrebný na chronickú amfetamínom indukovanú represiu c-fos výrazom. Tieto údaje naznačujú, že akumulácia AFOSB u potkanov po chronickej liečbe amfetamínom vedie k väčšej väzbe AFOSB na c-fos promótor, nábor HDAC1, menšia acetylácia histónu a nakoniec menšia aktivita génu.

Metylácia histónu je zvýšená na c-fos promótor po chronickej expozícii amfetamínu

Represia génovej aktivity často zahŕňa niekoľko epigenetických modifikácií, ktoré sa vyskytujú paralelne (; ). Jednou z najlepšie charakterizovaných modifikácií histónu spojenou so zníženou génovou aktivitou je metylácia histónu H3 v lyzíne 9 (H3K9). Táto histónová modifikácia, keď sa nachádza v promótorových oblastiach, je spojená s transkripčnou represiou náborom ko-represorov, ako je HP1 (heterochromatínový proteín 1) (). Preto sme analyzovali, či hypoacetylácia c-fos Gén, pozorovaný po chronickom podaní amfetamínu, je tiež spojený so zmenami v metylácii H3K9. V súlade s touto hypotézou ChIP vykonané na striatálnom tkanive potkanov liečených chronickým amfetamínom odhalilo, že dietylovaný H3K9 (H3K9me2) bol významne zvýšený na c-fos promótor (Obrázok 3A), účinok nebol pozorovaný na β-aktínu génový promótor. Jedným z kľúčových enzýmov, ktoré sprostredkúvajú metyláciu H3K9, je KMT1A / SUV39H1, ktorý vyvoláva otázku, či bola expresia tohto enzýmu regulovaná chronickou expozíciou amfetamínu. Uskutočnili sme qRT-PCR na striatu potkanov ošetrených chronickým amfetamínom a pozorovali sme výraznú reguláciu Kmt1a / Suv39h1 mRNA, zatiaľ čo zreteľný enzým modifikujúci chromatín, Hdac5, zostali nedotknuté (Obrázok 3B). Na rozdiel od HDAC1 však koimunoprecipitačné experimenty neodhalili žiadnu zistiteľnú interakciu medzi AFOS a KMT1A / SUV39H1, ani sme nedokázali identifikovať významné obohatenie metyltransferázy na c-fos promótor pomocou ChIP (nezobrazené). Avšak tieto zistenia naznačujú, že zvýšená regulácia KMT1A / SUV39H1 môže hypermetylovať H3 na c-fos a prispievať k znižovaniu mechanizmov c-fos génová aktivita po chronickej expozícii amfetamínu.

Obrázok 3  

Metylácia histónu po chronickej expozícii amfetamínu

Diskusia

Táto štúdia bola identifikovaná c-fos ako nový downstream cieľový gén AFosB v striatu po chronickom podaní amfetamínu. Poskytujeme priamy dôkaz, že sa endogénny ΔFosB viaže na c-fos zakladateľ in vivo, kde AFOS prijíma HDAC1 na deacetyláciu okolitých histónov a na zníženie transkripčnej aktivity c-fos gen. Farmakologická inhibícia HDAC a indukovateľná knockout HDAC1 boli dostatočné na zmiernenie c-fos znecitlivenie a zvýšenie c-fos expresia v striatu u zvierat liečených chronickým amfetamínom. Na H3K9 sme tiež zistili súčasné zvýšenia represívnej metylácie histónu c-fos promótor, adaptácia spojená s amfetamínom indukovanou zvýšenou reguláciou histónmetyltransferázy, KMT1A / SUV39H1. Tieto zistenia spoločne poskytujú zásadne nový pohľad na mechanizmy, ktorými ΔFosB potláča aktivitu určitých génov a ilustruje novú súhru medzi dvoma kľúčovými cestami, ktoré riadia behaviorálne reakcie na psychostimulanty: indukcia AFosB () a remodeláciu chromatínu (). Naše zistenia ukazujú, ako sa tieto dve cesty zbiehajú na internete c-fos promótor po chronickej expozícii amfetamínu, aby sa zmenila aktivita génu.

Najprv sme pozorovali znecitlivenie c-fos Expresia mRNA po chronickej liečbe kokaínom pred 15 rokmi (), ale nie je k dispozícii žiadny mechanistický pohľad na to, ako by sa mohli vyskytnúť také výrazne odlišné transkripčné odpovede medzi akútnou verziou chronickou expozíciou lieku. V našej snahe porozumieť následným činnostiam ΔFosB sme znovu preskúmali kontrolu nad c-fos expresia kvôli tejto rozdielnej regulácii medzi akútnou a chronickou expozíciou psychostimulantom. Pretože ΔFosB je po chronickej expozícii lieku niekoľkokrát zvýšený, táto diferenciálna indukcia c-fos mRNA, ako aj miesto podobné AP-1 v c-fos proximálny promótor, navrhol potenciálnu regulačnú úlohu pre AFosB. Vďaka tomu sa tiež vytvoril c-fos gén je atraktívnym kandidátom na štúdium represívnych účinkov AFOSB na génovú expresiu ().

Chronický amfetamín zoslabol c-fos indukcia mRNA alebo jej východiskové hladiny v striatu po približne 5 dní po vysadení lieku, časový priebeh, ktorý je v súlade so stabilitou AFosB () a jeho obsadenosť na c-fos promótor. Aj keď ΔFosB je možné zistiť aj po dlhšom období stiahnutia, postupom času postupne klesá (; ) a môže byť nedostatočná na udržanie represie c-fos gén oveľa presahujúci denný časový bod 5. Časový priebeh c-fos desenzibilizácia je komplexná, so supresiou jej násobnej indukcie amfetamínovým stimulačným maximom v 1 deň od vysadenia, ale potlačenie jej maximálnych bazálnych hladín v 5 dňoch od vysadenia. Naše ChIP údaje ukazujú, že ΔFosB je viazaný na c-fos promótor v oboch časových bodoch, čo naznačuje, že rozdielna aktivita c-fos Gén pozorovaný medzi 1 a 5 dňami odobratia môže byť spôsobený ďalšími transkripčnými regulátormi, ktoré boli do génu prijímané veľmi komplikovaným časovým priebehom. Na pochopenie podrobných použitých mechanizmov sú potrebné ďalšie štúdie.

Význam správania sprostredkovaného AFosB c-fos desenzibilizácia môže byť homeostatická, pretože myši, ktorým chýba c-fos gén v neurónoch obsahujúcich dopamínový D1 receptor vykazuje zníženú reakciu na kokaín (). Okrem toho inhibítory HDAC, ktoré blokujú AFosB-sprostredkovanú desenzibilizáciu c-fos, zvýšiť citlivosť zvieraťa na behaviorálne účinky kokaínu (; ). Tieto zistenia naznačujú, že zatiaľ čo čistý účinok AFOSB je podporovať senzibilizované reakcie na správanie psychostimulantov (; ), iniciuje aj nový transkripčný program c-fos znecitlivenie na obmedzenie rozsahu týchto rovnakých správaní. AFOS by v skutočnosti titroval behaviorálne reakcie na psychostimulanty prostredníctvom komplexnej série downstream transkripčných udalostí, ktoré zahŕňajú indukciu alebo represiu mnohých cieľových génov (), ktoré okrem tu uvedeného génu kódujúceho c-Fos zahŕňajú aj podjednotku glutamátového receptora AMPA GluR2 (), serín-treonínkináza Cdk5 () a opioidný peptid dynorfín (), okrem iného (). Niektoré z týchto génov sú aktivované AFOSB (kde AFOSB prijíma transkripčné koaktivátory) (), zatiaľ čo iné sú potlačené ΔFosB (kde ΔFosB, ako je tu znázornené, verbuje transkripčné ko-represory). Hlavným úsilím budúceho výskumu je identifikovať faktory, ktoré určujú, či AFos aktivuje alebo potláča cieľový gén, keď sa viaže na génový promótor.

Celkovo naše zistenia identifikujú nový epigenetický mechanizmus, prostredníctvom ktorého ΔFosB sprostredkuje časť svojich transkripčných účinkov v striatu po chronickej expozícii amfetamínu. Táto štúdia tiež poskytuje dôležité nové informácie o základných transkripčných a epigenetických mechanizmoch in vivo zapojený do desenzibilizácie (tj tolerancie) kľúčového génu pre psychostimulačné indukované behaviorálne reakcie.

 

Doplnkový materiál

Poďakovanie

Túto prácu podporili granty od NIDA

Referencie

  • Bibb JA, Chen J, Taylor JR, Svenningsson P, Nishi A, Snyder GL, Yan Z, Sagawa ZK, Ouimet CC, Nairn AC, Nestler EJ, Greengard P. Účinky chronickej expozície kokaínu sú regulované neurónovým proteínom Cdk5. Nature. 2001, 410: 376-380. [PubMed]
  • Carle TL, Ohnishi YN, Ohnishi YH, Alibhai IN, Wilkinson MB, Kumar A, Nestler EJ. Mechanizmy závislé na proteazóme a nezávislé na destabilizácii FosB: identifikácia FosB degron domén a dôsledky pre stabilitu DeltaFosB. Eur J Neurosci. 2007, 25: 3009-3019. [PubMed]
  • Colby CR, Whisler K, Steffen C, Nestler EJ, Self DW. Nadmerná expresia DeltaFosB špecifického pre špecifický typ buniek zvyšuje motiváciu kokaínu. J Neurosci. 2003, 23: 2488-2493. [PubMed]
  • Grozinger CM, Schreiber SL. Enzymy deacetylázy: biologické funkcie a použitie inhibítorov malých molekúl. Chem. Biol. 2002, 9: 3-16. [PubMed]
  • Nádej B, Kosofsky B, Hyman SE, Nestler EJ. Regulácia okamžitej skorej génovej expresie a väzby AP-1 v jadre potkana akumulovaného chronickým kokaínom. Proc Natl Acad Sci US A. 1992: 89: 5764 – 5768. [Článok bez PMC] [PubMed]
  • Hope BT, Nye HE, Kelz MB, Self DW, Iadarola MJ, Nakabeppu Y, Duman RS, Nestler EJ. Indukcia dlhodobého AP-1 komplexu pozostávajúceho z pozmenených proteínov typu Fos v mozgu chronickým kokaínom a inými chronickými liečeniami. Neurón. 1994, 13: 1235-1244. [PubMed]
  • Hyman SE, Malenka RC, Nestler EJ. Neurónové mechanizmy závislosti: úloha učenia a pamäte súvisiaceho s odmenou. 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, Nestler EJ. Expresia transkripčného faktora deltaFosB v mozgu riadi citlivosť na kokaín. Nature. 1999, 401: 272-276. [PubMed]
  • Kouzarides T. Chromatínové modifikácie a ich funkcia. Bunka. 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. Chromatínová remodelácia je kľúčovým mechanizmom, ktorý je základom plasticity indukovanej kokaínom v striate. Neurón. 2005, 48: 303-314. [PubMed]
  • McClung CA, Nestler EJ. Regulácia génovej expresie a odmeňovania kokaínom CREB a DeltaFosB. Nat Neurosci. 2003, 6: 1208-1215. [PubMed]
  • McClung CA, Ulery PG, Perrotti LI, Zachariou V, Berton O, Nestler EJ. DeltaFosB: molekulárny prepínač pre dlhodobú adaptáciu v mozgu. 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. Histónové deacetylázy 1 a 2 redundantne regulujú srdcovú morfogenézu, rast a kontraktilitu. Genes Dev. 2007, 21: 1790-1802. [Článok bez PMC] [PubMed]
  • Morgan JI, Curran T. Stimul-transkripčná väzba v neurónoch: úloha bunkových bezprostredne skorých génov. Trends Neurosci. 1989, 12: 459-462. [PubMed]
  • Nye HE, Hope BT, Kelz MB, Iadarola M, Nestler EJ. Farmakologické štúdie regulácie chronickej indukcie antigénu súvisiacej s FOS kokaínom v striate a nucleus accumbens. J Pharmacol Exp Ther. 1995, 275: 1671-1680. [PubMed]
  • Persico AM, Schindler CW, O'Hara BF, Brannock MT, Uhl GR. Expresia mozgového transkripčného faktora: účinky akútneho a chronického amfetamínu a injekčný stres. 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. Histón deacetyláza 5 epigeneticky riadi prispôsobenie správania sa chronickým emocionálnym stimulom. Neurón. 2007, 56: 517-529. [PubMed]
  • Steiner H, Gerfen CR. Kokainom indukovaná c-fos messengerová RNA je nepriamo spojená s expresiou dynorfínu v striate. J Neurosci. 1993, 13: 5066-5081. [PubMed]
  • Tsankova N, Renthal W, Kumar A, Nestler EJ. Epigenetická regulácia pri psychiatrických poruchách. 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. Podstatná úloha DeltaFosB v nucleus accumbens pri morfínových akciách. 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 uľahčuje získavanie a vymieranie pretrvávajúcich zmien spôsobených kokaínom. J Neurosci. 2006, 26: 13287-13296. [PubMed]