Objavljeno v končni obliki:
PMCID: PMC2610249
NIHMSID: NIHMS66599
Minimalizem
Molekularni mehanizmi, na katerih temelji prehod od rekreacijske uporabe drog do kronične odvisnosti, ostajajo slabo razumljeni. Ena molekula, ki je vpletena v ta proces, je ΔFosB, transkripcijski faktor, ki se nabira v striatumu po večkratni izpostavljenosti zdravilu in posreduje občutljive vedenjske odzive na psihostimulante in druge zlorabljene droge. Mehanizmi za transkripcijo na nižji stopnji, s katerimi ΔFosB uravnava obnašanje, povzročeno z drogami, niso popolnoma razumljeni. Pred tem smo poročali o mehanizmih preoblikovanja kromatina, s katerimi ΔFosB aktivira ekspresijo določenih genov, vendar mehanizmi, na katerih temelji ΔFosB-posredovana genska represija, še vedno niso znani. Tukaj smo identificirali c-fos, takojšnji zgodnji gen se hitro pojavi v striatumu po izpostavljenosti psihostimulantom, kot nov ciljni niz, ki ga zatira ΔFosB. Pokazali smo, da kopičenje ΔFosB v striatumu po kroničnem zdravljenju z amfetamini ni občutljivo c-fos indukcijo mRNA v naslednjo dozo zdravila. ΔFosB neobčutljiv c-fos ekspresijo s pridobivanjem histonske deacetilaze 1 (HDAC1) v c-fos genskega promotorja, ki v zameno deacetilira okoli histonov in oslabi gensko aktivnost. V skladu s tem lokalni izloček HDAC1 v striatumu odpravlja desenzibilizacijo, ki jo povzroča amfetamin. c-fos gen. Konkretno, kronični amfetamin poveča histonsko H3 metilacijo na c-fos promotor, modifikacija kromatina, za katero je znano, da zavira gensko aktivnost, kot tudi nivoje ekspresije H3 histon metiltransferaze, KMT1A / SUV39H1. Ta študija razkriva novo epigenetsko pot, po kateri ΔFosB posreduje različne transkripcijske programe in na koncu vedenjsko plastičnost kronične izpostavljenosti amfetaminu.
Predstavitev
Ponavljajoča uporaba psihostimulantov, kot je amfetamin in kokain, pogosto povzroči prehod od rekreacijske uporabe drog na kronično odvisno državo (Hyman et al., 2006). Eden od mehanizmov, vključenih v ta proces, vključuje transkripcijski faktor ΔFosB, visoko stabilen produkt spoja neposrednega zgodnjega gena fosB, ki dimerizira z beljakovinami iz družine Jun in tvori funkcionalne AP-1 transkripcijske komplekse (McClung et al., 2004). ΔFosB se po večkratni izpostavljenosti zlorabi kopiči večkrat v striatumu, to kopičenje pa je bilo povezano s povečano nagrado za kokain, lokomotorno senzibilizacijo in samoinjiciranjem (Kelz et al., 1999; Colby et al., 2003; McClung et al., 2004), ki skupaj kažejo na vlogo v nevronskih mehanizmih, ki sodelujejo pri prehodu med rekreativno in zasvojeno uporabo drog. V skladu s to hipotezo ΔFosB deluje v pozitivni povratni zanki s povečevanjem obnašanja, ki iščejo droge, kar pa povzroči več ΔFosB. Eno od ključnih vprašanj je, kako ΔFosB posreduje svoje učinke na vedenje, povezano z drogami. Študije na mikronavkah na genomu na miših, ki prekomerno izražajo ΔFosB v striatumu, so omogočile prvi vpogled v možne cilje v smeri toka (McClung in Nestler, 2003). Ta študija je predlagala, da lahko ΔFosB služi kot transkripcijski aktivator ali represor, odvisno od ciljnega gena. Vendar pa je študija pregledala transkripte, ki so bili urejeni v preveliki ekspresiji, zato ni jasno, kateri od teh genov so neposredni, fiziološki ΔFosB cilji.
Pred kratkim smo identificirali kinazo, odvisno od ciklina, 5 (cdk5) gena kot neposredni cilj za endogeni ΔFosB, ki spodbuja Cdk5 transkripcija v striatumu (Kumar et al., 2005). Vendar so mehanizmi, ki sodelujejo pri zatiranju ciljnih genov ΔFosB, ostali nedosegljivi. Eden privlačnih kandidatov je c-fos, ki ga dramatično inducirajo akutni psihostimulanti, vendar le šibko po ponavljajoči se izpostavljenosti (Hope et al., 1992; Persico et al., 1993; Steiner in Gerfen, 1993), ko so ravni AP-1 kompleksov, ki vsebujejo ΔFosB in ΔFosB, visoke (Hope et al., 1992, 1994). Odkar je c-fos gen vsebuje AP-1-podobno mesto v njegovem proksimalnem promotorju (Morgan in Curran, 1989), je verjeten kandidat za represijo, ki jo vodi ΔFosB. Indukcija c-fos tradicionalno gledamo kot na zgodnji marker živčne aktivacije, ker se hitro in prehodno inducira kot odziv na različne dražljaje (Morgan in Curran, 1989). c-fos gen je pomemben tudi za vedenjske odzive na kokain, ker primanjkuje miši c-fos v nevronu, ki vsebuje dopamin D1 receptor, nevronske celične vrste, kjer ΔFosB inducirajo psihostimulanti (McClung et al., 2004), zmanjšala občutljivost na vedenje do kokaina (Zhang et al., 2006). Te ugotovitve so nas pripeljale do tega, da smo raziskali, ali ΔFosB kontrole c-fos genske aktivnosti po kronični izpostavljenosti amfetaminu. Tukaj opisujemo nov epigenetski mehanizem, s katerim se akumulacija ΔFosB kot odziv na kronični amfetamin vrne na desenzibilizacijo. c-fos indukcijo do nadaljnjih odmerkov zdravila. Ta roman se prepletata med dogodki ΔFosB in kromatinom c-fos promotor je lahko pomemben homeostatski mehanizem za uravnavanje občutljivosti živali na ponavljajočo se izpostavljenost zdravilu.
Materiali in metode
Izolacija in kvantifikacija RNA
Zamrznjeno možgansko tkivo je bilo odmrznjeno v TriZolu (Invitrogen, Carlsbad, CA) in obdelano po protokolu proizvajalca. RNA smo očistili z RNAesy Micro kolonami (Qiagen, Valencia, CA). Celotna RNA je bila reverzno transkribirana z uporabo Superscript III (Invitrogen). PCR v realnem času so nato izvajali z uporabo SYBR Green (ABI, Foster City, CA) in kvantificirali z uporabo metode ΔΔCt. Glej Dodatna tabela za popoln seznam primerjev.
Kromatinska imunoprecipitacija (ChIP)
Kromatin smo sonificirali in nato imunoprecipitirali (glej Dodatne metode) z acetiliranimi histonskimi protitelesi (Millipore, Billerica, MA), anti-HDAC1 ali anti-H3K9me2 iz Abcam (Cambridge, UK), anti-FosB (C-terminus) (Kumar et al., 2005), anti-FosB (N-terminus) (Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA, State), ali kunčji IgG nadzor (Millipore). IP smo zbrali z uporabo kapljic proteina A iz Millipora. Po izpiranju smo iz kroglic eluirali kromatin in ga navzkrižno zamrežili v prisotnosti proteinaze K. DNA smo nato očistili in kvantificirali z uporabo PCR v realnem času.
Imunoprecipitacija
Celice PC12 so bile transficirane z HDAC5 z oznako V1 (Montgomery et al., 2007), FosB ali ΔFosB, kot je opisano prej (Carle et al., 2007). Celične lizate smo razdelili in inkubirali bodisi preko noči na 48 ° C bodisi z neimunim IgG (Sigma) ali anti-FosB protitelesi (sc-4, Santa Cruz). Imunoprecipitacijo smo izvedli z beljakovinami G proteina (Sigma). Imunoprecipitirane proteine vodimo s SDS-PAGE in analiziramo z Western blot-om z uporabo poliklonskega anti-FosB (N-terminus) protitelesa (\ tCarle et al., 2007) in anti-V5 protitelesa (Abcam). Če želite ugotoviti, ali sta HDAC1 in ΔFosB zavezujoča partnerja vivo, smo uporabili večkratne elektrokonvulzivne napade, da bi inducirali visoke ravni proteina ΔFosB (Hope et al., 1994). Kortikalno tkivo je bilo izrezano iz kroničnih (7 dnevno) napadov ali lažno obdelanih podgan, liziranih in imunoprecipitiranih, kot je opisano zgoraj, s protitelesi proti HDAC1 (Abcam).
Laserska mikrodisekcija
Z uporabo stereotaktične kirurgije smo ventralne striate miši okužili z adeno-povezanega virusa (AAV), ki izraža označeni gen ali GFP na nasprotnih straneh možganov. Po obdelavi z amfetaminom smo zamrznjene možgane predelali v koronalne odseke debeline 8 µm in jih namestili na membranska stekelca (Lieca, Wetzlar, Nemčija). Regije, okužene z AAV, so bile lasersko sečene (Leica), da so izključile neinficirane celice in obdelali s kompletom za ekstrakcijo RNA PicoPure (MDS, Sunnyvale, CA). RNA smo pomnožili z RiboAmp HS kompletom (MDS) in reverzno transkribirali, kot je opisano zgoraj. Glej Dodatne metode za dodatne informacije.
Rezultati
ΔFosB neobčutljiv c-fos indukcija mRNA v striatumu po kronični izpostavljenosti amfetaminu
Raziskati, ali je desenzibilizacija c-fos Izražanje mRNA je celična prilagoditev, ki jo nadzira ΔFosB, podgane smo zdravili s fiziološko raztopino ali akutnim ali kroničnim amfetaminom in pustili, da se umaknejo v domačo kletko za 1 do 10 dni. Podgane smo nato analizirali 1 h po fiziološki raztopini soli ali amfetaminski izzivni dozi. Kot je prikazano prej (glej Predstavitev), c-fos mRNA je bila inducirana 4-krat v striatumu z akutno administracijo amfetamina. Pri podganah, ki so bile predhodno izpostavljene kroničnemu amfetaminu, pa je izraz c-fos odziv na izziv drog je bil znatno oslabljen do 5 dni odtegnitve drog (Slika 1A), točka, v kateri ΔFosB ostaja povišana v tej možganski regiji (Hope et al., 1994). Poleg tega smo pri podganah, ki so bile izvzete iz kroničnega amfetamina za 5 dni, ugotovili, da je bazalna c-fos ekspresija mRNA je bila nižja od ravni, ugotovljene v kontroli s slanico (Slika 1A). Pomembno je, da je velikost c-fos indukcija amfetaminskega izziva je bila znatno umirjena na dan 1 odtegnitve v primerjavi z živalmi, ki so bile zdravljene s slanico. Skupaj so te ugotovitve pokazale učinek kroničnega amfetamina na osnovno in inducirano c-fos mRNA, čeprav z dvema učinkoma, ki se pojavita s kompleksnim časovnim potekom.
Za določitev, ali kopičenje ΔFosB po kroničnem amfetaminu neposredno prispeva k desenzibilizaciji. \ T c-fos Izraz, smo najprej izvedli ChIP za ΔFosB na c-fos promotor gena v striatumu. Kot je prikazano v Slika 1Bje c-fos Promotor ima bistveno več vezanega ΔFosB po kronični izpostavljenosti amfetaminu, učinek, ki ga opazimo vsaj 5 dni odtegnitve zdravila. Ti podatki povezujejo ΔFosB zasedenost na. \ T c-fos promotor s kinetiko reduciranega c-fos genske aktivnosti. Nato neposredno preverite, ali je vzrok ΔFosB zmanjšan c-fos indukcijo kot odziv na izziv amfetamina, smo uporabili AAV vektor za prekomerno izražanje ΔFosB ali GFP kot kontrole v striatumu. Zatem smo okuženi striatum izolirali z lasersko mikrodisekcijo (Slika 1C) in izvedli qRT-PCR za c-fos mRNA. Opazili smo bistveno manj c-fos mRNA, inducirana po akutnem odmerku amfetamina v striatnem tkivu, okuženem z AAV-ΔFosB, v primerjavi s kontralateralnimi stranmi, okuženimi z AAV-GFP, medtem ko so ravni β-tubulin mRNA je ostala nespremenjena (Slika 1D). Ti podatki kažejo, da c-fos desenzibilizacijo posreduje kopičenje ΔFosB na njegovem promotorju po kronični izpostavljenosti amfetaminu.
ΔFosB zaposli HDAC1 v c-fos posrednika c-fos zatiranje gena
Raziskati mehanizme, s katerimi posreduje ΔFosB c-fos desenzibilizacijo, smo se osredotočili na časovno točko, v kateri c-fos je bil najpomembnejši potlačen: 5 dni umika iz kroničnega amfetamina. Ključni mehanizem, ki je vključen c-fos aktivacijo v odgovor na različne dražljaje, vključno s kokainom (Kumar et al., 2005) je acetilacija histona. Zato smo želeli ugotoviti, ali je acetilacija histona na c-fos promotor gena je bil induciran tudi z akutnim amfetaminom in ali je ponavljajoča izpostavljenost zdravilu oslabila ta odziv. Dejansko je akutni amfetamin povišal acetilacijo histona H4 na c-fos in po kroničnem zdravljenju z amfetamini ta indukcija ni bila več opažena (Slika 2A). Acetilacija H4 je bila specifična, saj za H3 (ni prikazano) opazili nobenega učinka. Ti podatki kažejo, da zmanjšana acetilacija histona, povezana z bolj kompaktno in neaktivno strukturo kromatina (Kouzarides, 2007), prispeva k desenzibilizaciji. \ t c-fos gena po kronični izpostavljenosti amfetaminu. Za neposredno testiranje te hipoteze smo zdravili podgane s kroničnim amfetaminom in po 5 dnevih umika aplicirali inhibitor HDAC, natrijev butirat ali njegovo vehikel. Ugotovili smo, da je natrijev butirat obrnil amfetaminsko inducirano zatiranje c-fos izraz (Slika 2B), ki neposredno podpira idejo, da je hipoacetilacija na c-fos promotor je ključni mehanizem, ki je podlaga za desenzibilizacijo gena.
Da bi razumeli, kako ΔFosB zavira acetilacijo histona na c-fos promotor, smo raziskali, ali ΔFosB sodeluje z encimi, ki zmanjšajo acetilacijo histona, in sicer HDAC. Najprej smo raziskali HDAC1 in HDAC2, ker ti encimi tvorijo komplekse z različnimi transkripcijskimi faktorji za zatiranje ekspresije genov (Grozinger in Schreiber, 2002). Od predhodnih študij čipov je bilo ugotovljeno, da je pomembna vezava HDAC1 na c-fos promotorja (glej spodaj), vendar brez zaznavnega HDAC2 (ni prikazano), smo izvedli eksperimente s soimunoprecipitacijo, da ugotovimo, ali ΔFosB fizično sodeluje z HDAC1. Dejansko smo ugotovili, da imunoprecipitacija ΔFosB tudi potegne HDAC1 v celicah PC12 (Slika 2D). Pomembno je, da je ta interakcija specifična za ΔFosB, kot FosB polne dolžine, ki se po akutni uporabi psihostimulantov ne kopiči (Hope et al., 1994), ni sodeloval z HDAC1. Izvedli smo povratni poskus vivo z indukcijo velikih količin ΔFosB z elektro konvulzivnimi napadi. V skladu z našimi podatki o celični kulturi smo imunoprecipitacijo z protitelesom proti HDAC1 potegnili iz ΔFosB iz možganskega tkiva (Slika 2E).
Na podlagi teh ugotovitev, da ΔFosB in HDAC1 fizično sodelujeta in vitro in vivo, smo domnevali, da po kroničnem amfetaminu ΔFosB zaposli HDAC1 v c-fos promotor gena. Dejansko je ChIP striatnih lizatov ugotovil bistveno višje ravni HDAC1 na c-fos po kronični izpostavljenosti amfetaminu (\ tSlika 2C, medtem ko amfetamin ni spremenil HDAC1, ki bi se vezal na β-aktina promotor gena. Za neposredno ugotavljanje, ali je bil HDAC1 dovolj za zmanjšanje c-fos indukcijo, smo transficirali HEK293T celice z HDAC1 ali GFP in jih stimulirali s serumom 5% (glejte Dodatne metode). Ugotovili smo, da je serum induciran c-fos izražanje je bilo v celicah prekomerno izraženo HDAC1 (Slika 2F). Te študije so bile razširjene vivo z uporabo plavajočih miši HDAC1, okuženih z AAV-GFP na eni strani striatuma in AAV-CreGFP, da inducira lokalno izločanje hdac1 gena v kontralateralnem striatumu. AAV-CreGFP je zmanjšan Hdac1 izražanje mRNA v okuženem tkivu (izolirano z lasersko mikrodisekcijo) za> 75% v primerjavi z AAV-GFP, vbrizganimi kontrolami, medtem ko Hdac2 izraz ostal nespremenjen (Slika 2G). Miši so nato zdravili s kroničnim amfetaminom, čemur je sledil umik zdravil za 5 dni. Miši smo analizirali 30 minut po izzivu amfetamina in okužene striatne regije so bile mikrodisekcirane. Ugotovili smo, da je amfetamin povzročil bistveno več c-fos mRNA v striatnem tkivu, okuženem z AAV-CreGFP v primerjavi z AAV-GFP (Slika 2G), kar dokazuje, da je HDAC1 nujen za kronično zatiranje amfetamina c-fos izraz. Ti podatki kažejo, da akumulacija ΔFosB pri podganah po kroničnem zdravljenju z amfetamini povzroči večjo vezavo ΔFosB na c-fos promotor, rekrutiranje HDAC1, manj acetilacije histona in na koncu manjša aktivnost gena.
Metilacija histona je povišana c-fos po kronični izpostavljenosti amfetaminu
Represija genske aktivnosti pogosto vključuje več epigenetskih sprememb, ki se pojavljajo vzporedno (Kouzarides, 2007; Tsankova et al., 2007). Ena izmed najbolj značilnih modifikacij histonov, povezanih z zmanjšano aktivnostjo gena, je metilacija histona H3 pri lizinu 9 (H3K9). Ta histonska modifikacija, ki jo najdemo na promotorskih regijah, je povezana s transkripcijsko represijo z uporabo co-represorjev, kot je HP1 (heterochromatin protein 1) (Kouzarides, 2007). Zato smo analizirali, ali je hipoacetilacija c-fos gena, opaženega po kronični uporabi amfetamina, je prav tako povezano s spremembami v metilaciji H3K9. V skladu s to hipotezo je ChIP, izveden na striatnem tkivu pri podganah, zdravljenih s kroničnim amfetaminom, pokazal, da se je di-metiliran H3K9 (H3K9me2) znatno povečal na c-fos promotor (Slika 3A), učinek, ki ni bil opažen na β-aktina promotor gena. Eden od ključnih encimov, ki posreduje metilacijo H3K9, je KMT1A / SUV39H1, ki je sprožil vprašanje, ali je ekspresija tega encima regulirana s kronično izpostavljenostjo amfetaminu. Opravili smo qRT-PCR na striatumu podgan, ki so jih zdravili s kroničnim amfetaminom, in opazili znatno izboljšanje Kmt1a / Suv39h1 mRNA, medtem ko je različni encim, ki spreminja kromatin, Hdac5, ostala nespremenjena (Slika 3B). Za razliko od HDAC1 pa eksperimenti s soimunoprecipitacijo niso odkrili nobene zaznavne interakcije med ΔFosB in KMT1A / SUV39H1, niti nismo mogli ugotoviti pomembne obogatitve metiltransferaze na c-fos promotor s ChIP (ni prikazan). Ne glede na to te ugotovitve kažejo, da lahko regulacija KMT1A / SUV39H1 hipermetilira H3 na c-fos prispeva k zmanjševanju mehanizmov c-fos genske aktivnosti po kronični izpostavljenosti amfetaminu.
Razprava
Ta študija je bila ugotovljena c-fos kot nov ciljni gen ΔFosB v striatumu po kronicni aplikaciji amfetamina. Nudimo neposredne dokaze, da se endogeni ΔFosB veže na c-fos promotorja vivo, kjer ΔFosB novači HDAC1 za deacetiliranje okoliških histonov in zmanjšanje transkripcijske aktivnosti c-fos gen. Oba farmakološka inhibicija HDACs in inducibilnega izločanja HDAC1 sta bila zadostna za ublažitev c-fos desenzibilizacijo in povišanje c-fos izražanje v striatumu kroničnih živali, zdravljenih z amfetaminom. Ugotovili smo tudi hkratno povečanje represivne histonske metilacije pri H3K9 na c-fos promotor, prilagoditev, povezana z amfetaminsko inducirano regulacijo histona metiltransferaze, KMT1A / SUV39H1. Te ugotovitve skupaj nudijo popolnoma nov vpogled v mehanizme, s katerimi ΔFosB potisne aktivnost določenih genov in ponazarja novo medsebojno delovanje dveh ključnih poti, ki nadzorujejo vedenjske odzive na psihostimulante: ΔFosB indukcija (McClung et al., 2004) in preoblikovanje kromatina (Tsankova et al., 2007). Naše ugotovitve kažejo, kako se ti dve poti približujeta c-fos promotor po kronični izpostavljenosti amfetaminu, da spremeni aktivnost gena.
Najprej smo opazili desenzibilizacijo c-fos izražanje mRNA po kroničnem zdravljenju s kokainom pred 15 leti (Hope et al., 1992), vendar ni bilo na voljo mehaničnega vpogleda v to, kako bi lahko prišlo do tako globoko različnih transkripcijskih odzivov med akutno in kronično izpostavljenostjo zdravilom. V našem prizadevanju, da bi razumeli nadaljnja dejanja ΔFosB, smo ponovno pregledali nadzor nad c-fos zaradi te diferencialne regulacije izpostavljenosti akutnih in kroničnih psihostimulantov. Ker je ΔFosB povišana večkrat po kronični izpostavljenosti zdravilu, je ta diferencialna indukcija c-fos mRNA, kot tudi mesto, ki je podobno AP-1 v c-fos proksimalnega promotorja, predlagal potencialno regulativno vlogo ΔFosB. To je tudi naredilo c-fos gen, ki je privlačen kandidat za preučevanje represivnih učinkov ΔFosB na izražanje genov (McClung in Nestler, 2003).
Kronični amfetamin je oslabljen c-fos indukcije mRNA ali njenih izhodiščnih ravni v striatumu v približno 5 dneh odtegnitve zdravila, časovni potek, ki je skladen s stabilnostjo ΔFosB (Hope et al., 1994) in njegovo zasedenost na c-fos promotor. Čeprav se ΔFosB lahko odkrije tudi po daljših obdobjih umika, se sčasoma postopoma zmanjšuje (\ tHope et al., 1994; Nye et al., 1995) in morda ne zadostujejo za ohranitev zatiranja. \ t c-fos gena precej presega časovno točko 5 dan. Kljub temu časovni potek c-fos desenzibilizacija je kompleksna, z zavrtjem njene indukcije z gubo z največjim izzivom amfetamina pri 1 dnevu umika, vendar z zaviranjem maksimalnih bazalnih ravni v 5 dneh od umika. Naši podatki ChIP kažejo, da je ΔFosB vezan na c-fos na obeh časovnih točkah, kar nakazuje, da je diferencialna aktivnost c-fos gen, opažen med 1 in 5 dnevi umika, je lahko posledica dodatnih transkripcijskih regulatorjev, ki so bili zaposleni v genu z zelo zapletenim časovnim potekom. Potrebne so nadaljnje študije za razumevanje podrobnih mehanizmov.
Vedenjski pomen posredovanega ΔFosB c-fos desenzibilizacija je lahko homeostatska, kot miši, ki nimajo c-fos genov v receptorjih, ki vsebujejo dopamin D1 receptor, kažejo zmanjšan odziv na kokain (Zhang et al., 2006). Poleg tega, inhibitorji HDAC, ki blokirajo AFosB-posredovano desenzibilizacijo c-fos, poveča občutljivost živali na vedenjske učinke kokaina (Kumar et al., 2005; Renthal et al., 2007). Te ugotovitve kažejo, da je neto učinek ΔFosB spodbujanje občutljivih vedenjskih odzivov na psihostimulante (Kelz et al., 1999; Colby et al., 2003), prav tako sproži nov transkripcijski program c-fos desenzibilizacijo, da bi omejili obseg teh istih vedenj. ΔFosB bi dejansko titriral vedenjske odzive na psihostimulante s kompleksno serijo transkripcijskih dogodkov v nadaljevanju, ki vključujejo indukcijo ali represijo številnih ciljnih genov (McClung in Nestler, 2003), ki poleg gena, ki kodira c-Fos, kot je prikazano tukaj, vključuje tudi podenoto receptorja AMPA glutamata GluR2 (Kelz et al., 1999), serin-treonin kinaza Cdk5 (Bibb et al., 2001) in opioidni peptid dynorphin (Zachariou et al., 2006), med ostalimi (McClung in Nestler, 2003). Nekatere od teh genov aktivira ΔFosB (kjer ΔFosB zaposluje transkripcijske ko-aktivatorje) (Kumar et al., 2005), medtem ko so druge potisnjene z ΔFosB (kjer je ΔFosB, kot je prikazano tukaj, zbere transkripcijske ko-represorje). Glavna prizadevanja prihodnjih raziskav so določiti dejavnike, ki določajo, ali ΔFosB aktivira ali zatre tarčni gen, ko se veže na promotor gena.
Naše ugotovitve odkrivajo nov epigenetski mehanizem, s katerim ΔFosB posreduje del svojih transkripcijskih učinkov v striatumu po kronični izpostavljenosti amfetaminu. Ta študija zagotavlja tudi pomemben nov vpogled v osnovne transkripcijske in epigenetske mehanizme vivo vključeni v desenzibilizacijo (tj. toleranco) ključnega gena za vedenjske odzive, ki jih povzročajo psihostimulanti.
Reference
- Bibb JA, Chen J, Taylor JR, Svenningsson P, Nishi A, Snyder GL, Yan Z, Sagawa ZK, Ouimet CC, Nairn AC, Nestler EJ, Greengard P. Učinki kronične izpostavljenosti kokainu ureja nevronska beljakovina Cdk5. Narava. 2001, 410: 376 – 380. [PubMed]
- Carle TL, Ohnishi YN, Ohnishi YH, Alibhai IN, Wilkinson MB, Kumar A, Nestler EJ. Proteasomsko odvisni in neodvisni mehanizmi za destabilizacijo FosB: identifikacija degronskih domen FosB in posledice za stabilnost DeltaFosB. Eur J Neurosci. 2007, 25: 3009 – 3019. [PubMed]
- Colby CR, Whisler K, Steffen C, Nestler EJ, Self DW. Steratalno specifična prekomerna ekspresija DeltaFosB-a povečuje spodbudo za kokain. J Neurosci. 2003, 23: 2488 – 2493. [PubMed]
- Grozinger CM, Schreiber SL. Deacetilazni encimi: biološke funkcije in uporaba inhibitorjev majhnih molekul. Chem Biol. 2002, 9: 3 – 16. [PubMed]
- Hope B, Kosofsky B, Hyman SE, Nestler EJ. Regulacija neposredne zgodnje genske ekspresije in vezave AP-1 v podganah jedra accumbens s kroničnim kokainom. Proc Natl Acad Sci US A. 1992, 89: 5764-5768. [PMC brez članka] [PubMed]
- Hope BT, Nye HE, Kelz MB, Self DW, Iadarola MJ, Nakabeppu Y, Duman RS, Nestler EJ. Indukcija dolgotrajnega kompleksa AP-1, sestavljenega iz spremenjenih Fos-podobnih beljakovin v možganih s kroničnim kokainom in drugimi kroničnimi zdravljenji. Neuron. 1994, 13: 1235 – 1244. [PubMed]
- Hyman SE, Malenka RC, Nestler EJ. Nevronski mehanizmi odvisnosti: vloga učenja in spomina, povezanega z nagrajevanjem. 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. Izražanje transkripcijskega faktorja deltaFosB v možganih nadzoruje občutljivost na kokain. Narava. 1999, 401: 272 – 276. [PubMed]
- Kouzarides T. Spremembe kromatina in njihova funkcija. Celica. 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. Preoblikovanje kromatina je ključni mehanizem, ki je podlaga za plastičnost kokaina v striatumu. Neuron. 2005, 48: 303 – 314. [PubMed]
- McClung CA, Nestler EJ. Regulacija izražanja genov in kokainske nagrade s strani CREB in DeltaFosB. Nat Neurosci. 2003, 6: 1208 – 1215. [PubMed]
- McClung CA, Ulery PG, Perrotti LI, Zachariou V, Berton O, Nestler EJ. DeltaFosB: molekularno stikalo za dolgoročno prilagoditev v možganih. 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. Histonske deacetilaze 1 in 2 redundantno uravnavajo srčno morfogenezo, rast in kontraktilnost. Geni Dev. 2007, 21: 1790 – 1802. [PMC brez članka] [PubMed]
- Morgan JI, Curran T. Stimulacijsko transkripcijsko povezovanje v nevronih: vloga celičnih genov takojšnjega zgodnjega razvoja. Trendi Neurosci. 1989, 12: 459 – 462. [PubMed]
- Nye HE, Hope BT, Kelz MB, Iadarola M, Nestler EJ. Farmakološke študije regulacije kronične indukcije antigena, povezane s FOS, s kokainom v striatumu in nucleus accumbens. J Pharmacol Exp Ther. 1995, 275: 1671 – 1680. [PubMed]
- Persico AM, Schindler CW, O'Hara BF, Brannock MT, Uhl GR. Izražanje faktorja transkripcijskega faktorja možganov: učinki akutnega in kroničnega amfetamina in stres zaradi injekcij. 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 deacetilaza 5 epigenetsko nadzoruje vedenjske prilagoditve kroničnih čustvenih dražljajev. Neuron. 2007, 56: 517 – 529. [PubMed]
- Steiner H, Gerfen CR. Kokain-inducirana c-fos selitev RNA je obratno povezana z ekspresijo dynorphina v striatumu. J Neurosci. 1993, 13: 5066 – 5081. [PubMed]
- Tsankova N, Renthal W, Kumar A, Nestler EJ. Epigenetska regulacija pri psihiatričnih motnjah. 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. Bistvena vloga za DeltaFosB v nucleus accumbens v delovanju morfina. 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 olajšuje pridobivanje in izumrtje kokainskih vztrajnih sprememb. J Neurosci. 2006, 26: 13287 – 13296. [PubMed]
;
