Journal of Drug and Alcohol Research
vol. 2 (2013), artikelnummer 235651, 11-sidor
Fulltext-PDF
doi: 10.4303 / jdar / 235651
Eric J. Nestler
Fishberg avdelningen för neurovetenskap och Friedman Brain Institute, Mount Sinai School of Medicine, en Gustave L. Levy Place, Box 1065, New York, NY 10029, USA
Mottagen 2 November 2012; Reviderad 10 November 2012; Godkänd 20 November 2012
Abstrakt
ΔFosB är medlem i Fos-familjen av transkriptionsfaktorer. Medan alla andra familjemedlemmar induceras snabbt men övergående som svar på en mängd akuta stimuli, ΔFosB är unik genom att det ackumuleras som svar på upprepad stimulation på grund av dess ovanliga proteinstabilitet.
En sådan långvarig induktion av ΔFosB inom hjärnans belöningsregioner har varit inblandad i djurmodeller för drogberoende, med en mängd bevis som indikerar att ΔFosB främjar belöning och motivation och fungerar som en nyckelmekanism för läkemedelssensibilisering och ökad läkemedelssjälvadministration . Detta har validerats hos människor efter dödsfall, med förhöjda ΔFosB-nivåer som ses i belöningsregionerna i den missbrukade hjärnan.
Som en transkriptionsfaktor producerar ΔFosB denna beteendemässiga fenotyp genom att reglera uttrycket av specifika målgener. Vi identifierar sådana transkriptionella mål för ΔFosB med användning av ett kandidatgen-tillvägagångssätt såväl som genom användning av genomomfattande metoder. Det senaste arbetet har analyserat kromatinkonstruktion-förändringar i posttranslationella modifieringar av histoner och andra kärnproteiner vid läkemedelsreglerade gener, för att avgränsa de detaljerade molekylära mekanismerna genom att ΔFosB reglerar målgenuttryck in vivo för att mediera läkemedelsinducerad synaptisk, neural och beteendemässig formbarhet. Dessa studier av ΔFosB ger en ny inblick i den molekylära grunden för narkotikamissbruk, vilket definierar en mängd nya mål för eventuell terapeutisk utveckling.
Referensprojekt
- I Alibhai, TA Green, JA Potashkin och EJ Nestler, Reglering av fosB och? FosB mRNA uttryck: in vivo och in vitro studier, Brain Res, 1143 (2007), 22-33.
- E. Ang, J. Chen, P. Zagouras, H. Magna, J. Holland, E. Schaeffer, et al., Induktion av kärnfaktor-B i kärnan accumbens genom kronisk kokainadministration, J Neurochem, 79 (2001), 221-224.
- M. Asanuma och JL Cadet, Metamfetamininducerad ökning av striatal NF-B DNA-bindande aktivitet dämpas i superoxiddismas-transgena möss, Mol Brain Res, 60 (1998), 305-309.
- O. Berton, HE Covington 3rd, K. Ebner, NM, Tsankova, TL Carle, P. Ulery, et al., Induktion av? FosB i periaqueductalgrået genom stress främjar aktiva coping-svar, Neuron, 55 (2007), 289-300.
- JA Bibb, J. Chen, JR Taylor, P. Svenningsson, A. Nishi, GL Snyder, et al., Effekter av kronisk exponering för kokain regleras av neuronproteinet Cdk5, Nature, 410 (2001), 376-380.
- En fågel, Perceptioner av epigenetik, Nature, 447 (2007), 396-398.
- TL Carle, YN Ohnishi, YH Ohnishi, IN Alibhai, MB Wilkinson, A. Kumar, et al., Proteasomberoende och oberoende mekanismer för FosB-destabilisering: identifiering av FosB degron-domäner och implikationer för? FosB-stabilitet, Eur J Neurosci, 25 (2007), 3009-3019.
- J. Chen, MB Kelz, BT Hope, Y. Nakabeppu och EJ Nestler, Kroniska Fos-relaterade antigener: stabila varianter av FosB inducerad i hjärnan genom kroniska behandlingar, J Neurosci, 17 (1997), 4933-4941.
- J. Chen, MB Kelz, G. Zeng, N. Sakai, C. Steffen, PE Shockett, et al., Transgena djur med inducerande, riktade genuttryck i hjärnan, Mol Pharmacol, 54 (1998), 495-503.
- J. Chen, SS Newton, L. Zeng, DH Adams, AL Dow, TM Madsen, et al., Nedreglering av CCAAT-förstärkarebindande protein-beta i FosB-transgena möss och genom elektrokonvulsiva anfall, Neuropsykofarmakologi, 29 (2004), 23-31.
- J. Chen, HE Nye, MB Kelz, N. Hiroi, Y. Nakabeppu, BT Hope, et al., Reglering av? FosB- och FosB-liknande proteiner genom elektrokonvulsiv anfall och kokainbehandlingar, Mol Pharmacol, 48 (1995), 880-889.
- J. Chen, Y. Zhang, MB Kelz, C. Steffen, ES Ang, L. Zeng, et al., Induktion av cyklinberoende kinas 5 i hippocampus genom kroniska elektrokonvulsiva anfall: roll av? FosB, J Neurosci, 20 (2000), 8965-8971.
- CR Colby, K. Whisler, C. Steffen, EJ Nestler och DW Self, Striatal celltypsspecifik överuttryck av? FosB ökar incitamentet för kokain, J Neurosci, 23 (2003), 2488-2493.
- D. Damez-Werno, Q. LaPlant, H. Sun, KN Scobie, DM Dietz, IM Walker, et al., Läkemedelsupplevelse primer primärt Fosb-geninducerbarhet i råttkärnans accumbens, J Neurosci, 32 (2012), 10267-10272.
- P. Dobrazanski, T. Noguchi, K. Kovary, CA Rizzo, PS Lazo och R. Bravo, Båda produkterna från fosB-genen, FosB och dess korta form, FosB / SF, är transkriptionella aktivatorer i fibroblaster, Molcell Biol, 11 (1991), 5470-5478.
- ME Ehrlich, J. Sommer, E. Canas och EM Unterwald, Periadolescenta möss visar förbättrad FosB uppreglering som svar på kokain och amfetamin, J Neurosci, 22 (2002), 9155-9159.
- D. Ferguson, N. Shao, J. Koo, J. Feng, V. Vialou, D. Dietz, et al., Nästa generationsföljd med ChIP-Seq framhäver en viktig roll för SIRT1 i känslomässig plasticitet, Neuroscience Meeting Planner, Programnummer 778.09, Society for Neuroscience, New Orleans, LA, 2012.
- AM Graybiel, R. Moratalla och HA Robertson, Amfetamin och kokain inducerar drogspecifik aktivering av c-fos-genen i striosomatriksfack och limbiska delavdelningar av striatumet, Proc Natl Acad Sci USA, 87 (1990), 6912-6916.
- BA Grueter, AJ Robison, RL Neve, EJ Nestler och RC Malenka, ? FosB modulerar differentiellt kärnan accumbens direkt och indirekt vägfunktion, Proc Natl Acad Sci USA (visas).
- VL Hedges, S. Chakravarty, EJ Nestler och RL Meisel, FosB-överuttryck i kärnan accumbens ökar sexuell belöning i kvinnliga syriska hamstrar, Genes Brain Behav, 8 (2009), 442-449.
- N. Hiroi, JR Brown, CN Haile, H. Ye, ME Greenberg och EJ Nestler, FosB-mutanta möss: förlust av kronisk kokaininduktion av Fos-relaterade proteiner och ökad känslighet för kokainens psykomotoriska och givande effekter, Proc Natl Acad Sci USA, 94 (1997), 10397-10402.
- N. Hiroi, GJ Marek, JR Brown, H. Ye, F. Saudou, VA Vaidya, et al., Viktig roll för fosB-genen i molekylära, cellulära och beteendemässiga verkningar av kroniska elektrokonvulsiva anfall, J Neurosci, 18 (1998), 6952-6962.
- B. Hopp, B. Kosofsky, SE Hyman och EJ Nestler, Reglering av omedelbart tidigt genuttryck och AP-1-bindning i råttkärnan accumbens av kronisk kokain, Proc Natl Acad Sci USA, 89 (1992), 5764-5768.
- BT Hopp, HE Nye, MB Kelz, DW Self, MJ Iadarola, Y. Nakabeppu, et al., Induktion av ett långvarigt AP-1-komplex bestående av förändrade Fos-liknande proteiner i hjärnan genom kronisk kokain och andra kroniska behandlingar, Neuron, 13 (1994), 1235-1244.
- HJ Jorissen, PG Ulery, L. Henry, S. Gourneni, EJ Nestler och G. Rudenko, Dimerisering och DNA-bindande egenskaper hos transkriptionsfaktorn FosB, Biokemi, 46 (2007), 8360-8372.
- PW Kalivas och ND Volkow, Den neurala grunden för missbruk: en patologi av motivation och val, Am J-psykiatri, 162 (2005), 1403-1413.
- GB Kaplan, KA Leite-Morris, W. Fan, AJ Young och MD Guy, Opiat sensibilisering inducerar FosB /? FosB uttryck i prefrontala kortikala, striatala och amygdala hjärnregioner, PLoS One, 6 (2011), e23574.
- JA Kauer och RC Malenka, Synaptisk plasticitet och beroende, Nat Rev Neurosci, 8 (2007), 844-858.
- MB Kelz, J. Chen, Carlezon Jr., WA, Jr., K. Whisler, L. Gilden, AM Beckmann, et al., Uttryck av transkriptionsfaktorn? FosB i hjärnan styr känsligheten för kokain, Nature, 401 (1999), 272-276.
- A. Kumar, KH Choi, W. Renthal, NM, Tsankova, DE Theobald, HT Truong, et al., Chromatin remodeling är en nyckelmekanism som ligger bakom kokaininducerad plasticitet i striatum, Neuron, 48 (2005), 303-314.
- Q. LaPlant och EJ Nestler, CRACKing av histonkoden: kokainens effekter på kromatinstruktur och funktion, Horm Behav, 59 (2011), 321-330.
- KW Lee, Y. Kim, AM Kim, K. Helmin, AC Nairn och P. Greengard, Kokaininducerad dendritisk ryggradssammansättning i D1 och D2 dopaminreceptorinnehållande mediumspina neuroner i kärnan accumbens, Proc Natl Acad Sci USA, 103 (2006), 3399-3404.
- ML Lehmann och M. Herkenham, Miljöanrikning ger spänningsförmåga till socialt nederlag genom en infralimbisk cortexberoende neuroanatomisk väg, J Neurosci, 31 (2011), 6159-6173.
- A. Levine, Y. Huang, B. Drisaldi, EA Griffin Jr., DD Pollak, S. Xu, et al., Molekylär mekanism för ett gateway-läkemedel: epigenetiska förändringar initierade av nikotinproteinuttryck av kokain, Sci Transl Med, 3 (2011), 107ra109.
- AA Levine, Z. Guan, A. Barco, S. Xu, ER Kandel, och JH Schwartz, CREB-bindande protein kontrollerar respons på kokain genom acetylering av histoner vid fosB-promotorn i musstriatumen, Proc Natl Acad Sci USA, 102 (2005), 19186-19191.
- J. Li, Y. Sun och J. Ye, Electroacupuncture minskar överdriven alkoholkonsumtion med minskning av FosB /? FosB nivåer i belöningsrelaterade hjärnområden, PLoS One, 7 (2012), e40347.
- HF Liu, WH Zhou, HQ Zhu, MJ Lai och WS Chen, Mikroinjektion av M5 muskarinreceptorantisensoligonukleotid i VTA inhiberar FosB-uttryck i NAc och hippocampus av heroin sensibiliserade råttor, Neurosci Bull, 23 (2007), 1-8.
- I. Maze, HE Covington 3rd, DM Dietz, Q. LaPlant, W. Renthal, SJ Russo, et al., Viktig roll för histon-metyltransferas G9a i kokaininducerad plasticitet, Vetenskap, 327 (2010), 213-216.
- CA McClung och EJ Nestler, Reglering av genuttryck och kokainbelöning av CREB och? FosB, Natneurosci, 6 (2003), 1208-1215.
- CA McClung, PG Ulery, LI Perrotti, V. Zachariou, O. Berton och EJ Nestler, ? FosB: en molekylär växel för långsiktig anpassning i hjärnan, Mol Brain Res, 132 (2004), 146-154.
- J. McDaid, JE Dallimore, AR Mackie och TC Napier, Förändringar i accumbal och pallidal pCREB och? FosB i morfin-sensibiliserade råttor: korrelationer med receptorframkallade elektrofysiologiska åtgärder i ventral pallidum, Neuropsykofarmakologi, 31 (2006), 1212-1226.
- J. McDaid, MP Graham och TC Napier, Metamfetamininducerad sensibilisering förändrar differentiellt pCREB och FosB i hela den dentala hjärnans limbiska krets, Mol Pharmacol, 70 (2006), 2064-2074.
- C. Mombereau, L. Lhuillier, K. Kaupmann och JF Cryan, GABAB-receptor-positiv modulationsinducerad blockad av nikotins givande egenskaper är associerad med en minskning av nukleinsaccumbens? FosB ackumulering, J Pharmacol Exp Ther, 321 (2007), 172-177.
- R. Moratalla, B. Elibol, M. Vallejo och AM Graybiel, Nätverksnivå förändras i uttryck av inducerbara Fos-Jun proteiner i striatum under kronisk kokainbehandling och uttag, Neuron, 17 (1996), 147-156.
- JI Morgan och T. Curran, Omedelbara tidiga gener: tio år påTrends Neurosci, 18 (1995), 66-67.
- DL Muller och EM Unterwald, D1 dopaminreceptorer modulerar? FosB induktion i råtta striatum efter intermittent morfinadministration, J Pharmacol Exp Ther, 314 (2005), 148-154.
- J. Muschamp, C. Nemeth, A. Robison, E. Nestler, och W. Carlezon Jr., ? FosB ökar de givande effekterna av kokain medan man reducerar de pro-depressiva effekterna av kappa-opioidreceptoragonisten U50488, Biolpsykiatri, 71 (2012), 44-50.
- Y. Nakabeppu och D. Nathans, En naturligt förekommande trunkerad form av FosB som hämmar Fos / Jun transkriptionsaktivitet, Cell, 64 (1991), 751-759.
- EJ Nestler, Molekylär grund för långvarig plasticitet underliggande beroende, Nat Rev Neurosci, 2 (2001), 119-128.
- EJ Nestler, Transkriptionsmekanismer av missbruk: roll av? FosB, Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci, 363 (2008), 3245-3255.
- EJ Nestler, MB Kelz och J. Chen, FosB: en molekylär mediator av långvarig neural och beteendets plasticitet, Brain Res, 835 (1999), 10-17.
- SD Norrholm, JA Bibb, EJ Nestler, CC Ouimet, JR Taylor och P. Greengard, Kokaininducerad proliferation av dendritiska ryggraden i nukleär accumbens är beroende av aktiviteten av cyklinberoende kinas-5, Neurovetenskap, 116 (2003), 19-22.
- HE Nye, B. Hope, M. Kelz, M. Iadarola och E. Nestler, Farmakologiska studier av reglering av kronisk FOS-relaterad antigeninduktion av kokain i striatum och kärnan accumbens, J Pharmacol Exp Ther, 275 (1995), 1671-1680.
- HE Nye och EJ Nestler, Induktion av kroniska Fos-relaterade antigener i råtthjärna genom kronisk morfinadministration, Mol Pharmacol, 49 (1996), 636-645.
- P. Olausson, JD Jentsch, N. Tronson, RL Neve, EJ Nestler och JR Taylor, ? FosB i kärnan accumbens reglerar matförstärkt instrumentalt beteende och motivation, J Neurosci, 26 (2006), 9196-9204.
- MC Peakman, C. Colby, LI Perrotti, P. Tekumalla, T. Carle, P. Ulery, et al., Inducerbart hjärnområde-specifikt uttryck av en dominant negativ mutant av c-Jun i transgena möss minskar känsligheten för kokain, Brain Res, 970 (2003), 73-86.
- LI Perrotti, CA Bolanos, KH Choi, SJ Russo, S. Edwards, PG Ulery, et al., ? FosB ackumuleras i en GABAergic cellpopulation i den bakre svansen av det ventrala tegmentala området efter psykostimulerande behandling, Eur J Neurosci, 21 (2005), 2817-2824.
- LI Perrotti, Y. Hadeishi, PG Ulery, M. Barrot, L. Monteggia, RS Duman, et al., Induktion av? FosB i belöningsrelaterade hjärnstrukturer efter kronisk stress, J Neurosci, 24 (2004), 10594-10602.
- LI Perrotti, RR Weaver, B. Robison, W. Renthal, I. Maze, S. Yazdani, et al., Distinkta mönster av? FosB induktion i hjärnan av missbrukSynapse, 62 (2008), 358-369.
- EM Pich, SR Pagliusi, M. Tessari, D. Talabot-Ayer, R. Hooft van Huijsduijnen och C. Chiamulera, Vanliga neurala substrat för de beroendeframkallande egenskaperna hos nikotin och kokain, Vetenskap, 275 (1997), 83-86.
- KK Pitchers, KS Frohmader, V. Vialou, E. Mouzon, EJ Nestler, MN Lehman, et al., ? FosB i kärnan accumbens är avgörande för förstärkande effekter av sexuell belöning, Genes Brain Behav, 9 (2010), 831-840.
- W. Renthal, TL Carle, I. Maze, HE Covington 3rd, HT Truong, I. Alibhai, et al., FosB medierar epigenetisk desensibilisering av c-fos-genen efter kronisk amphetaminexponering, J Neurosci, 28 (2008), 7344-7349.
- W. Renthal, A. Kumar, G. Xiao, M. Wilkinson, HE Covington 3rd, I. Maze, et al., Genomgående analys av kromatinreglering av kokain avslöjar en roll för sirtuiner, Neuron, 62 (2009), 335-348.
- W. Renthal, I. Maze, V. Krishnan, HE Covington 3rd, G. Xiao, A. Kumar, et al., Histondeacetylas 5 kontrollerar epigenetiskt beteendemässiga anpassningar till kroniska känslomässiga stimuli, Neuron, 56 (2007), 517-529.
- TE Robinson och B. Kolb, Strukturell plasticitet i samband med exponering för missbruk, Neurofarmakologi, 47 (2004), 33-46.
- AJ Robison och EJ Nestler, Transkriptionella och epigenetiska mekanismer för missbruk, Nat Rev Neurosci, 12 (2011), 623-637.
- AJ Robison, V. Vialou, M. Mazei-Robison, J. Feng, S. Kourrich, M. Collins, et al., Behavioral och strukturella svar på kronisk kokain kräver en feed-forward-loop som involverar? FosB och CaMKII i kärnan accumbens skal, J Neurosci (att visas).
- SJ Russo, MB Wilkinson, MS Mazei-Robison, DM Dietz, I. Maze, V. Krishnan, et al., Kärnfaktor B-signalering reglerar neuronal morfologi och kokainbelöning, J Neurosci, 29 (2009), 3529-3537.
- HJ Shaffer och GB Eber, Temporär progression av kokainberoende symptom i US National Comorbidity Survey, Addiction, 97 (2002), 543-554.
- T. Shippenberg och W. Rea, Sensibilisering av kokainens beteendeeffekter: Modulation av dynorfin och kappa-opioidreceptoragonister, Pharmacol Biochem Behav, 57 (1997), 449-455.
- J. Taylor, W. Lynch, H. Sanchez, P. Olausson, E. Nestler och J. Bibb, Inhibering av Cdk5 i kärnan accumbens ökar de lokomotoriska aktiverande och incitament-motiverande effekterna av kokain, Proc Natl Acad Sci USA, 104 (2007), 4147-4152.
- SL Teegarden och TL Bale, Minskningar i kosttillskott ger ökad känslighet och risk för återfall av kost, Biolpsykiatri, 61 (2007), 1021-1029.
- SL Teegarden, EJ Nestler och TL Bale, FosB-medierade förändringar i dopamin-signaler normaliseras av en godtagbar fetthaltig diet, Biolpsykiatri, 64 (2008), 941-950.
- PG Ulery, G. Rudenko och EJ Nestler, Reglering av FosB-stabilitet genom fosforylering, J Neurosci, 26 (2006), 5131-5142.
- PG Ulery-Reynolds, MA Castillo, V. Vialou, SJ Russo och EJ Nestler, Fosforylering av a FosB medierar dess stabilitet in vivo, Neurovetenskap, 158 (2009), 369-372.
- V. Vialou, J. Feng, AJ Robison, SM Ku, D. Ferguson, KN Scobie, et al., Serumresponsfaktor och cAMP-responselementbindande protein krävs båda för kokaininduktion av? FosB, J Neurosci, 32 (2012), 7577-7584.
- V. Vialou, I. Maze, W. Renthal, QC LaPlant, EL Watts, E. Mouzon, et al., Serumresponsfaktorn främjar resistens mot kronisk social stress genom induktion av? FosB, J Neurosci, 30 (2010), 14585-14592.
- V. Vialou, AJ Robison, QC Laplant, HE Covington 3rd, DM Dietz, YN Ohnishi, et al., FosB i hjärnbelöningskretsar medierar motståndskraft mot stress och antidepressiva reaktioner, Natneurosci, 13 (2010), 745-752.
- DL Wallace, V. Vialou, L. Rios, TL Carle-Florence, S. Chakravarty, A. Kumar, et al., Inverkan av? FosB i kärnan accumbens på naturligt belöningsrelaterat beteende, J Neurosci, 28 (2008), 10272-10277.
- Y. Wang, TI Cesena, Y. Ohnishi, R. Burger-Caplan, V. Lam, PD Kirchhoff, et al., Små molekyl screening identifierar regulatorer av transkriptionsfaktorn? FosB, ACS Chem Neurosci, 3 (2012), 546-556.
- M. Werme, C. Messer, L. Olson, L. Gilden, P. Thorén, EJ Nestler, et al., ? FosB reglerar hjulkörning, J Neurosci, 22 (2002), 8133-8138.
- CA Winstanley, RK Bachtell, DE Theobald, S. Laali, TA Green, A. Kumar, et al., Ökad impulsivitet vid uttag från kokain självadministration: roll för? FosB i orbitofrontal cortex, Cereb Cortex, 19 (2009), 435-444.
- CA Winstanley, TA Green, DE Theobald, W. Renthal, Q. LaPlant, RJ DiLeone, et al., FosB induktion i orbitofrontal cortex förstärker lokomotorisk sensibilisering trots att den kognitiva dysfunktionen orsakas av kokain dämpas, Pharmacol Biochem Behav, 93 (2009), 278-284.
- CA Winstanley, Q. LaPlant, DE Theobald, TA Green, RK Bachtell, LI Perrotti, et al., FosB induktion i orbitofrontal cortex förmedlar tolerans mot kokain-inducerad kognitiv dysfunktion, J Neurosci, 27 (2007), 10497-10507.
- J. Yen, RM Wisdom, I. Tratner och IM Verma, En alternativ spliced form av FosB är en negativ regulator för transkriptionell aktivering och transformation med Fos-proteiner, Proc Natl Acad Sci USA, 88 (1991), 5077-5081.
- ST Young, LJ Porrino och MJ Iadarola, Kokain inducerar striatal c-fosimmunoreaktiva proteiner via dopaminerga D1-receptorer, Proc Natl Acad Sci USA, 88 (1991), 1291-1295.
- V. Zachariou, CA Bolanos, DE Selley, D. Theobald, MP Cassidy, MB Kelz, et al., En viktig roll för? FosB i kärnan accumbens i morfin åtgärder, Natneurosci, 9 (2006), 205-211.