YORUMLAR: Deltafosb'un bağımlılıktan kurtulduktan uzun süre sonra izleri geride bıraktığına dair kanıt. Spesifik olarak bağımlılık, epigenetik değişikliklere neden olur; bu, nüks olduğunda çok daha hızlı bir deltafosb indüksiyonuna neden olur. Bu, yıllar sonra bile tam bir şişirilmiş bağımlı duruma hızla nasıl tırmanabileceğini açıklıyor.
J Neurosci. Yazar el yazması; PMC 2013 Ocak 25'te mevcuttur.
Özet
OsFosB, a FosB Gen ürünü, kokain gibi suiistimal ilaçlara tekrar tekrar maruz kalmak suretiyle çekirdeğin accumbens (NAc) ve kaudat putamenlerinde (CPu) indüklenir. Bu indüksiyon, anormal gen ekspresyon paternlerine ve tekrarlanan ilaca maruz kalma ile görülen davranış anormalliklerine katkıda bulunur..
Burada, farelerde uyuşturucu maruziyetinin uzak bir geçmişinin farenin indüklenebilirliğini değiştirip değiştiremediğini değerlendirdik. FosB Daha sonra kokain maruziyetiyle ortaya çıkan gen. Daha önce yapılan kronik kokain uygulamasının, ardından uzun süreli geri çekilmenin, FosB NAc'de, coFosB mRNA'nın daha fazla akut indüksiyonu ve tekrarlanan kokainin tekrar maruz kalmasından sonra ΔFosB proteininin daha hızlı birikmesi ile kanıtlandığı gibi. Böyle bir astarlanmış yok FosB CPu'da indüksiyon gözlendi, aslında subseFosB mRNA'nın akut indüksiyonu CPu'da baskılandı.
Bu anormal kalıpları FosB ekspresyonu, kromatin modifikasyonları ile ilişkilidir. FosB gen promotörü. Önceki kronik kokain uygulaması, RNA polimeraz II (Pol II) 'de bağlanmada uzun süreli bir artışa neden olur. FosB Yalnızca NAc’da bulunan promotör, Pol II’nin “durma” asaletlerinin bulunduğunu düşündürmektedir. FosB kokaine tekrar maruz kaldığında bu bölgede indüksiyon için. Daha sonra bir kokain mücadelesi, Pol II'nin gen promotöründen salınmasını tetikleyerek daha hızlı olmasını sağlar FosB transkripsiyon. Bir kokain meydan okuması ayrıca, baskıcı histon modifikasyonlarını da azaltır. FosB NAc'de promoter, ancak bu tip baskıcı işaretleri arttırır ve CPu'da aktive edici işaretleri azaltır.
Bu sonuçlar, bölgedeki kromatin dinamikleri hakkında yeni bilgiler sağlar. FosB destekleyici ve astarlanmış için yeni bir mekanizma ortaya çıkarmak FosB kokaine tekrar maruz kaldığında NAc'de indüksiyon.
Giriş
Uyuşturucu bağımlılığı, zorlayıcı olumsuz sonuçlara rağmen zorlayıcı uyuşturucu arayışı ve alınması ile karakterizedir (Kalivas ve diğerleri, 2005; Hyman ve diğerleri, 2006). Kronik ilaca maruz kalma, ventral striatum (veya nükleus accumbens; NAc) ve dorsal striatumda (veya kaudat putamen; CPu) gen ekspresyonunda kalıcı değişikliklere neden olur; ilaç ödülü ve bağımlılığı ile ilgili striatal yapılar (Freeman ve diğerleri, 2001; Robinson ve Kolb, 2004; Shaham ve Umut, 2005; Labirent ve Nestler, 2011). EarlyFosB, erken-erken gen tarafından kodlanan kesilmiş ve kararlı bir proteindir, FosB, NAc ve CPu'da, hemen hemen bütün kötüye kullanılan ilaçlara kronik olarak maruz kalınmasıyla indüklenen iyi karakterize edilmiş bir transkripsiyon faktörüdür, burada tekrarlanan ilaç uygulamasına karşı duyarlı davranışsal tepkilere aracılık eder. (Nestler, 2008). Bununla birlikte, bir kötüye kullanım ilacına önceden maruz kalmanın, sonraki ΔFosB indüksiyonunu değiştirip değiştirmediği bilinmemektedir.
Son zamanlarda, kronik ilaca maruz kalmaya yanıt olarak kromatin modifikasyonlarının, hedef beyin bölgelerinde spesifik genlerin uyarılabilirliğini değiştirebileceğini varsaydık (Robison ve Nestler, 2011). Artan kanıtlar, kronik uygulamadan sonra kötüye kullanım ilaçlarının, kromatinin yapısını ve transkripsiyonel erişilebilirliğini, fosforilasyon, asetilasyon ve histon kuyruklarının metilasyonu dahil olmak üzere çeşitli modifikasyonlar yoluyla değiştirdiğini göstermiştir. Hücre kültürü sistemlerindeki daha yeni çalışmalar, RNA polimeraz II'nin (Pol II) ekspresyonundan önce "indüklenebilir" genlerin promotörüne, Pol II'nin proksimal promotör bölgelerine ve transkripsiyon başlangıç alanının (TSS çevresinde ısrarla bağlı kalması) alımına odaklanmıştır. ) “durmuş” durumda (Çekirdek ve Lis, 2008; Nechaev ve Adelman, 2008). Durdurulan Pol II'nin aktivasyonunun daha sonra promotör ve TSS bölgelerinden kaçmasından ve bu "prime edilmiş" genlerin transkripsiyonundan sorumlu olduğu düşünülmektedir (Zeitlinger ve diğerleri, 2007; Saha ve arkadaşları, 2011; Bataille ve diğerleri, 2012).
Burada, kokaine önceden maruz kalmanın, ardından uzun bir geri çekilme süresinin ardından, indüklenebilirliğini değiştirdiğini gösteriyoruz. FosB daha sonra kokain uygulamasına gen, NAc, CPu olmasa da indüksiyon için prime edilir. Daha sonra farklı kromatin imzalarını tespit ediyoruz. FosB NAc ve CPu'daki gen promotörü; FosB de dahil olmak üzere duraklanmış Pol II alımı dahil olmak üzere gen FosB NAc'deki proksimal promotör, sadece her iki beyin bölgesinde birkaç aktive edici veya baskıcı histon modifikasyonundaki değişikliklerin yanı sıra. Bu sonuçlar, bölgedeki kromatin dinamikleri hakkında yeni bilgiler sağlar. FosB Gen promotörü ve ilk kez Pol II primerlerinin durmasını sağlayan bir mekanizmayı gösterir. FosB kokaine tekrar maruz kaldığında NAc'de daha fazla aktivasyon için.
Malzemeler ve yöntemler
Hayvanlar
Tüm deneylerde kullanılan erkek Sprague Dawley sıçanları (250-275 g; Charles River Laboratories), tüm deneylerde kullanılan, yiyeceklere erişimi olan bir 12 saat ışık / karanlık döngüsünde (7 AM'de ışıklar açık) iklim kontrollü bir odada çift olarak tutuldu ve Su ad libitum. Tüm hayvanlara, on gün boyunca günde iki kez, ev kafeslerinde kokain (15 mg / kg, ip) veya salin (ip) enjekte edildi. Hayvan deneyleri, Sina Dağı'ndaki Kurumsal Hayvan Bakımı ve Kullanımı Komitesi (IACUC) tarafından onaylandı.
Lokomotor ölçümleri
Hayvanlar, 1 saat için ilk gün lokomotor odasında alışıldı ve daha sonra Photobeam Etkinlik Sistemi (San Diego Instruments) kullanılarak bir tuzlu su enjeksiyonundan sonra lokomotor etkinliği açısından izlendi. Her gün lokomotor odalarında 1 saat alışkanlığının ardından, 15 gün boyunca günlük olarak kokain (2 mg / kg, ip) uygulandı ve hayvanlar yine 1 saat için lokomotor aktivitesi açısından izlendi.
İmmünohistokimya
Hayvanlar, son ilaç maruziyetinden sonra 24 saat içinde perfüze edildi. OsFosB / FosB immünoreaktivitesi tanımlandığı gibi tespit edildi (Perrotti ve arkadaşları, 2004). Western blotlama, tüm ΔFosB / FosB benzeri immünoreaktivitenin, kokain enjeksiyonlarının NFosB'yi yansıttıktan sonra 24 saat veya daha uzun süre gözlemlediğini, FosB'nin tespit edilemeyeceğini (gösterilmemiştir) doğruladı.
RNA izolasyonu, ters transkripsiyon ve PCR
NAc ve dorsolateral / dorsomedial CPu'nun iki taraflı 12-manometre yumrukları açıklandığı gibi elde edildi (Perrotti ve arkadaşları, 2004), kuru buzda dondurulmuş ve yayınlanan protokollere göre işlenmiş (Covington ve diğerleri, 2011). OsFosB ve FosB mRNA, isoform spesifik ΔFosB ve FosB primerlerine sahip kantitatif PCR (qPCR) kullanılarak ölçülmüştür.Alibhai ve diğerleri, 2007). OsFosB ve FosB mRNA seviyeleri, kokaine maruz kalmadan etkilenmeyen (gösterilmemiştir) GAPDH mRNA seviyelerine normalleştirildi.
Batı lekesi
NAc ve CPu zımbaları yukarıdaki gibi toplanmış ve açıklandığı gibi Western lekelenmesi için işlenmiştir (Covington ve diğerleri, 2011), ERK44 / 42 [hücre dışı sinyal düzenlenmiş kinaz-44 / 42] ve fosfoERK44 / 42 (pERK), AKT [timmoma viral proto-onkojen] ve p-AKT, SRF (serum yanıt faktörü) ve pSF'ye karşı antikorlar kullanılarak [cAMP tepki elemanı bağlayıcı protein] ve pCREB. Her bir şeride lekelenmiş protein miktarı, kokaine maruz kalmadan etkilenmeyen aktin veya tübülin seviyelerine normalleştirildi.
Kromatin immüno-çökeltme (ChIP)
Yeni disseke edilmiş NAc ve CPu delikleri, ChIP için tarif edildiği gibi hazırlandı (Maze ve diğerleri, 2010). Her deney koşulu, bağımsız hayvan gruplarından üç kopya halinde analiz edildi. Her bir ChIP numunesi için, iki taraflı NAc ve CPu zımbaları beş sıçandan (10 zımbaları) toplandı. Belirli histon modifikasyonları için kullanılan antikorlar, yayınlananlarla aynıdır (Maze ve diğerleri, 2010); karboksil terminal bölgesinin (CTD) tekrar bölgesinin Ser5'inde fosforile edilmiş Pol II'ye ait antikorlar (Pol II-pSer5) abcam 5131'ten elde edildi. Dört ChIP primer seti için tasarlanmıştır FosB (Lazo ve diğerleri, 1992; Mandelzys ve diğerleri, 1997): 1F: GTACAGCGGAGGTCTGAAGG, 1R: GAGTGGGATGAGATGCGAGT; 2F: CATCCCACTCGGCCATAG, 2R: CCACCGAAGACAGGTACTGAG; 3F: GCTGCCTTTAGCCAATCAAC, 3R: CCAGGTCCAAAGAAAGTCCTC; 4F: GGGTGTTTGTGTGTGTGAGTGG, 4R: AGAGGAGGCTGGACAGAACC. Kromatin modifikasyonlarının seviyeleri, tarif edildiği gibi giriş DNA'sı ile karşılaştırılır (Maze ve diğerleri, 2010).
istatistiksel analiz
Bildirilen tüm değerler ortalama ± sem'dir Lokomotor aktivite ve hücre sayımı için veriler, faktör olarak tedavi ve enjeksiyon ile iki yönlü ANOVA'lar ile analiz edilmiştir. qPCR deneyleri, bir faktör olarak tedavi ile tek yönlü ANOVA'lar tarafından zaman noktası başına analiz edildi. Önemli ana etkiler gözlendiğinde (p <0.05), Bonferroni post-hoc testleri, uyuşturucu almamış salinle tedavi edilmiş hayvanlar (şekillerde ^) ve uyuşturucu almamış kokainle tedavi edilmiş hayvanlar (şekillerde *) ile karşılaştırmalar için gerçekleştirildi. Eşleştirilmemiş iki kuyruklu Student t-testleri, çoklu karşılaştırmalar için düzeltmelerle birlikte Western blot ve ChIP verileri için kullanıldı.
Sonuçlar
Büyükşehir NAc'da fosb indüklenebilirliği, ancak kokain deneyimli sıçanların CPu'su
Bir önceki kronik kokain seyrinin ve ardından uzun süreli bir geri çekilme süresinin etkisini indüklenebilirliği üzerine incelemek FosB Sonraki bir kokain tehdidine cevap olarak gen, daha önce 15 günleri için günde iki kez tuzlu su ya da kokain (10 mg / kg) ile ip enjekte edilen sıçanlara, 28 günleri geri çekildikten sonra ilacın zorlama dozları verildi (Şekil 1A). İlk önce, bir ilaç grubundaki lokomotor yanıtlarını, uyuşturucu uygulamasının beklenen kalıcı bir sonucu olan önceki kokaine maruz kalma ile lokomotor hassasiyetinin uyarıldığını doğrulamak için ölçtük. Kokain tecrübeli ve naif fareler eşdeğer bazal lokomotor aktivitesi gösterdiler, uyuşturucu naif hayvanlara lokomosyonlarını artırarak kokain mücadelesi (Şekil 1B. Tekrarlanan ölçümler iki yönlü ANOVA, tedavi: F1,66 = 30.42, p <0.0001; kokain tehdidi: F2,66= 58.39, p <0.0001; tedavi x kokain tehdidi: F2,66= 8.56, p = 0.0005, Bonferroni sonrası testleri ^p <0.001). Bu kokain tehdidi, kokain deneyimi olan sıçanlarda önemli ölçüde daha fazla lokomotor aktiviteye, yani duyarlılığa neden oldu (Bonferroni post-testler * p <0.001).
Bu kokain ön muamele rejiminin NAc ve CPu'da ΔFosB ekspresyonu üzerindeki etkilerini değerlendirmek için, kokain-naif ve kokain tecrübesi olan hayvanlara günlük 24, 0, 1 veya günlük kokain deneyleri uygulandıktan sonra immünohistokimyasal yöntemlerle 3 saat ΔFosB proteinini ölçtük enjeksiyonlar (6 mg / kg; bakınız Şekil 1A). Daha önce kurulmuş olduğu gibi (Nye ve diğerleri, 1995), 3 kokain enjeksiyonları, ilaç naif hayvanların NAc ve CPU'larında ΔFosB proteinini anlamlı şekilde uyarmak için yeterliydi ve 6 günlük kokain enjeksiyonlarından sonra birikimi önemli kaldı (Şekil 1C. Tekrarlanan ölçümler iki yönlü ANOVA, NAc core, tedavi: F1,28= 23.5, p <0.0001; kokain tehdidi: F3,28= 49.16, p <0.0001; tedavi x kokain tehdidi: F3,28= 6.83, p = 0.0014; NAc kabuğu, tedavi: F1,28= 18.69, p <0.0001; kokain tehdidi: F3,28= 31.52, p <0.0001; tedavi x kokain tehdidi: F3,28= 3.21, p <0.05; CPu, tedavi: F1,28= 9.47, p <0.001; kokain tehdidi: F3,28= 19.74, p <0.0001; tedavi x kokain tehdidi: F3,28= 0.94, p> 0.05. NAc çekirdek, kabuk ve CPu'da Bonferroni son testleri ^p <0.05). Kokain deneyimi olan hayvanlarda, ΔFosB sinyalinin bu zaman noktasına (Nye ve diğerleri, 1995) bu zaman noktasının nedeni bu çalışmada kullanılmıştır. Bununla birlikte, çarpıcı bir şekilde, 3 veya 6 kokain meydan okuma enjeksiyonlarını alan kokain deneyimli sıçanlar, hem çekirdek hem de kabuk alt bölgelerinde belirgin bir etki olan NAc'de belirgin bir şekilde daha büyük ΔFosB protein indüksiyonu gösterdi (Şekil 1C. Bonferroni son testleri * p <0.05). Bunun aksine, CPu'da bu kadar büyük bir kFosB proteini indüksiyonu gözlenmedi; bunun yerine, kokain almamış ve deneyimsiz sıçanlarda 3 veya 6 günlük kokain yükleme enjeksiyonlarından sonra bu bölgede eşdeğer ΔFosB indüksiyonu görüldü (Şekil 1C).
Kokain sorununa cevap olarak NAc ve CPu'da meydana gelen transkripsiyonel değişiklikler hakkında fikir edinmek için, verilen tek bir kokain veya salin enjeksiyonu üzerine ΔFosB ve FosB mRNA transkriptlerinin indüklenebilirliğinin zaman seyrini (45, 90 ve 180 dakika) inceledik. 28 günlük geri çekilme günlerinden sonra kokain naif ve tecrübesiz farelere Şekil 1A). Bir salin tehdidine kıyasla, bir kokain tehdidi, hem NAc hem de kokain naif hayvanlarının CPU'larında üç zaman noktasında ΔFosB ve FosB mRNA seviyelerinde hızlı bir artışa neden olmuştur (Şekil 1D. Tekrarlanan ölçümler zaman noktası başına tek yönlü ANOVA; Bonferroni post-testleri ^p <0.05). NAc'de, kokain deneyimi olan hayvanlarda kokain almamış hayvanlara kıyasla kokainle karşılaştıktan sonra daha fazla ΔFosB ve FosB mRNA indüksiyonu gözlemledik, etki 90 dakikada anlamlı iken CPu'da ΔFosB ve FosB mRNA'nın indüklenebilirliği anlamlıydı. kokain deneyimi olan hayvanlarda azalma (Şekil 1D. Bonferroni post-testleri %p = 0.08, * p <0.05).
NAc ve kokain deneyimli sıçanların CPU'sunda yukarı akış sinyal yollarının karakterizasyonu
Değiştirilmiş uyarılabilirliği için olası bir açıklama FosB Önceden kronik bir kokain seyri sonrasında NAc ve CPu'daki gen, uzak bir kokaine maruz kalma geçmişinin, yukarı akıştaki sinyal yollarında kalıcı değişiklikler meydana getirebileceğidir. FosB Daha sonra bir kokain tehdidi oluşturacak şekilde gen indüksiyonu, geni anormal bir dereceye getirir. Bu hipotezi incelemek için yakın zamanda brainFosB'nin bu beyin bölgelerinde kokain indüksiyonu için gerekli olduğu gösterilen SRF ve CREB adlı iki transkripsiyon faktörünü analiz ettik (Vialou ve diğerleri, 2012(yukarı doğru protein kinazları ile birlikte, ERK ve AKT de kokain etkisindedir)Valjent ve diğerleri, 2000; Lu ve arkadaşları, 2006; Boudreau ve diğerleri, 2009). Bu çeşitli proteinlerin değişmiş indüklenebilirliğini açıklayabilecek toplam veya fosforile seviyelerde herhangi bir değişiklik tespit edemedik. FosB SRF, CREB veya AKT’de hiçbir değişiklik olmadığı gözlendi (Şekil 2B, C). Kokain sorununa cevap olarak NAc'de pSRF ve pCREB'deki değişiklik eksikliği, her ikisini de yalnızca kronik kokain tarafından önemli ölçüde indüklenen bulduğu yakın tarihli bir raporla tutarlıdır (Vialou ve diğerleri, 2012).
İlaç naif hayvanların NAc ve CPu'larında, ilk ilaç maruziyetinden en az 20 sonra (Şekil 2Atek bir kokain mücadelesinde pERK42 / 44 seviyelerinde azalma olduğu görülmüştür.Şekil 2B, C. İki kuyruklu Student t-testi: * p <0.05). Akut kokain uygulamasından sonra bu bölgelerde artmış pERK seviyelerine ilişkin önceki raporlar bulunmaktadır (Valjent ve diğerleri, 2000). Bu, tekrarlanan kokain enjeksiyonlarından çekilmesi sırasında NAc'de ERK fosforilasyonunu inceleyen diğer kağıtlarla karşılaştırmak zordur (Boudreau ve diğerleri, 2007; Shen ve arkadaşları, 2009) çalışmamızda olduğu gibi, PERK, 28 günlük geri çekilme günlerinden sonra ve bir kokain ya da salin tehdidinden sonra ölçülmüştür. İlk kez kokain yaşayan uyuşturucu naif hayvanlara kıyasla, 28 günlük geri çekilme süresinden sonra kokaine maruz kalmış sıçanlarda kokaine tekrar maruz kalma, CPU'da pERK42 / 44 seviyelerinde önemli bir artışa neden olmuştur (Şekil 2B, C. İki kuyruklu öğrenci t testi: * p <0.05).
Chromatin manzara NAc ve kokain deneyimli sıçanların CPu'sunda Fosb gen promotörü
Daha sonra değişiklik olup olmadığını araştırdık FosB Gen indüklenebilirliği, kromatin yapısındaki değişiklikler ile ilişkilidir. ChIP, NAc ve CPu üzerinde, üç iyi karakterize edilmiş histon modifikasyon formuna karşı yönlendirilmiş antikorlar kullanılarak gerçekleştirildi: gen aktivasyonu ile ilişkili histon H4'in (H3K3me4) ve H3KUMNUMXme3 ve rep27UMNUMX ve NO3 ile ilişkili H3KUMNME9'in trimetilasyonu 2 günlük geri çekilme günlerinden sonra kokain naif ve deneyimsiz sıçanları, kokain enjeksiyonu olmadan ya da zorlukla enjekte edildikten sonra, 28 saat sonra incelenen hayvanlarla analiz ettik (Şekil 3A). NAc'de, bu üç histon modifikasyonunun hiçbirinin FosB Kokain zorluğu olmadan gen promotörü, azalmış H3K9me2 seviyeleri için bir eğilim olmasına rağmen (Şekil 3B-D. İki kuyruklu Öğrenci t testi. #p = 0.2, ilgili İlaç Naif kontrollerine kıyasla). Bu etki, bir kokain tehdidinden sonra belirgin hale geldi ve genin proksimal promotör bölgesi için spesifikti (Şekil 3C. * p <0.05). H3K9me2 seviyeleri bazı genlerde çok düşükken, FosB Gen promotörü, kontrol koşulları altında NAc'de bu markanın belirgin seviyelerini gösterir (Maze ve diğerleri, 2010, veri gösterilemiyor). Buna karşılık, CPu'da, H3K4me3 ciltlemesinde küçük ama önemli bir düşüş bulduk ve H3K27me3 ciltlemesinde FosB Kokain zorluğu olmadan destekçi, zorlu görevden sonra kaybedilen etkiler (Şekil 3D. * p <0.05).
Daha sonra Pol II’yi FosB CTD tekrar bölgesinde Ser 5'teki fosforilasyonu ile karakterize olan TSS'lerde Pol II'nin durgunluğunun hücre kültüründeki son bulgularına dayanarak genlerin prime edilmesiyle ilişkilidir (bkz. Giriş). Böylece Pol II-pSer5'in FosB genin dört farklı bölgesinde (Şekil 3B). Bu analiz, Pol II-pSer5’in FosB Proksimal promotör bölgesinde ve TSS'nin etrafında, kokain deneyimli hayvanların NAc'sinde, kontroller ile karşılaştırıldığında, bir kokain zorluğu olmadan, uzun süreli bir geri çekilmeden sonra,Şekil 3E. * p <0.05). Bu zenginleşme, iki gen gövdesi bölgesinde belirgin değildi. FosBbasit deney sistemlerinde açıklanan Pol II durması ile tutarlı. İlginçtir ki, bir kokain tehdidinden sonra, Pol II-pSer5 bağlanması, halen önemli ölçüde olmasa da, zenginleşme işaretleri göstermiştir. FosB proksimal destekleyici bölge (Şekil 3E. %p = 0.1), ancak TSS'de kontrol seviyelerine geri döndü. CPu'daki bulgular daha değişkendi, net bir Pol II-pSer5 bağlanma şekli gözlemlenmedi.
Tartışma
Bu çalışma, sürdürülebilir düzenlemelerin sürdürülmesine dair yeni bilgiler sunmaktadır. FosB Kokaine tekrar tekrar maruz kalmanın kesilmesinden haftalar sonra. Önceki kronik kokain uygulamasının FosB NAc'de daha fazla indüklenebilir gen, ilaca tekrar maruz kalması üzerine ΔFosB'nin daha hızlı birikmesine neden olur. NAc'de BFosB indüksiyonunun aracılığa kokaine duyarlı davranışlar gösterdiğine dair kanıtların üstünlüğü göz önüne alındığında (Nestler, 2008), bulgularımız, bu tür hassaslaştırılmış tepkilerin uzun süre geri çekildikten sonra daha hızlı geri verilmesi için yeni bir mekanizma ortaya koymaktadır.
NAc'de ΔFosB'nin artmış indüksiyonunun, ’deki kromatin değişiklikleriyle ilişkili olduğunu gösterdik. FosB Daha büyük indüksiyon için prime olması beklenen gen. Bu nedenle, önceki kronik kokain uygulamasından 4 hafta çekmeden sonra mevcut olan genin proksimal promotörüne ve TSS bölgelerine bağlanma oranının arttığını göstermektedir. TSS’deki bu Pol II zenginleştirme, kokain mücadelesinde hızlı bir şekilde kaybolur ve FosB Pol II'yi durduran hücre kültüründeki bir model ile tutarlı indüksiyon, gen aktivasyonu üzerine TSS'lerden salınır (bakınız Giriş). Bir kokain mücadelesi ayrıca H3K9me2'in - bir gen baskılaması işareti - olan HXNUMXKXNUMXmeXNUMX'in bağlanmasında hızlı bir düşüşe neden olur. FosB promoteri. Aksine, arabuluculuk yaptığı bilinen birkaç transkripsiyon faktörünün veya yukarı akış kinazlarının kalıcı bir indüksiyonunu tespit etmedik. FosB kokain ile indüksiyon. Bu sonuçlar, NAc'de ΔFosB'nin artmış endüksiyonunun, epigenetik prime etme yöntemine aracılık ettiği hipotezimizi desteklemektedir. FosB Gen ve yukarı akış olaylarının düzenlenmesi yoluyla değil.
CPu için çok farklı sonuçlar elde edildi. Pol II'nin oyalandığına dair bir kanıt yoktu. FosB Kokain mücadelesinden önceki kokain tecrübeli sıçanlarda, gen baskılamasıyla tutarlı küçük fakat önemli histon modifikasyonları olmasına rağmen: artan H3K27me3 bağlanması ve azaltılmış H3K4me3 bağlanması. Ayrıca yukarı akış transkripsiyon faktörlerinde veya kinazlarda azalma ile tutarlı bir değişiklik olmadı FosB indüksiyonu. Bu bulgular, kronik kokain uygulamasından sonra, epigenetik modifikasyonların azalmaya yaradığını göstermektedir FosB NAc'de görülen primingin aksine CPu'da gen indüklenebilirliği. Bununla birlikte, bu etkiler kokaine tekrar maruz kalmaları üzerine BFosB mRNA indüksiyonunu baskılamasına rağmen, ΔFosB proteini birikiminde herhangi bir kayıp yoktur. Bu paradoksun altında yatan mekanizma şimdi daha fazla araştırma gerektiriyor.
Daha genel olarak, sonuçlarımız, kronik kokain uygulamasına cevap olarak spesifik genlerde kromatin peyzajındaki değişikliklerin, ilaca tekrar maruz kaldıktan sonra bu indüksiyon için bu genleri prime etmeye veya köreltmeye hizmet ettiği bir modeli desteklemektedir. “Epigenetik izler” olarak görülebilen bu tür kromatin değişimleri, sabit durumdaki mRNA gen seviyelerinin analizinde kaçırılmış olacaktır. Bu şekilde, bağımlılık epigenomunun karakterizasyonu, bozukluğun moleküler patogenezi hakkında yeni tedavileri geliştirmek için mayınlı olabilecek yeni bilgileri ortaya çıkarmayı vaat ediyor.
Referanslar
- Alibhai IN, Yeşil TA, Potashkin JA, Nestler EJ. FosB ve DeltafosB mRNA ekspresyonunun düzenlenmesi: in vivo ve in vitro çalışmalar. Beyin Res. 2007;1143: 22-33. [PMC ücretsiz yazı] [PubMed]
- Bataille AR, Jeronimo C, Jacques PE, Laramee L, Fortin ME, Orman A, Bergeron M, Hanes SD, Robert F. Bir Evrensel RNA Polimeraz II CTD Döngüsü, Kinaz, Fosfataz ve İzomeraz Enzimleri arasındaki Genler Arasındaki Karmaşık Arabirimlerle Düzenlenir. Mol Celi. 2012;45: 158-170. [PubMed]
- Boudreau AC, Reimers JM, Milovanovic M, Kurt ME. Sıçan çekirdeğindeki hücre yüzeyi AMPA reseptörleri, kokain çekilmesi sırasında artış gösterir, ancak mitojenle aktifleştirilen protein kinazların değişmiş aktivasyonu ile bağlantılı olarak kokain tehdidinden sonra içselleşir. J Neurosci. 2007;27: 10621-10635. [PMC ücretsiz yazı] [PubMed]
- Boudreau AC, Ferrario CR, Tutkalcı MJ, Kurt ME. Sinyal yolu uyarlamaları ve yeni protein kinaz A Kokaine karşı davranışsal duyarlılıkla ilgili bir substrat. J Neurochem. 2009;110: 363-377. [PMC ücretsiz yazı] [PubMed]
- Çekirdek LJ, Lis JT. RNA polimeraz II'nin promotör-proksimal duraklaması yoluyla transkripsiyon düzenleme. Bilim. 2008;319: 1791-1792. [PMC ücretsiz yazı] [PubMed]
- Covington HE, 3rd, Labirent I, Güneş H, Bomze HM, DeMaio KD, Wu EY, Dietz DM, Lobo MK, Ghose S, Mouzon E, Neve RL, Tamminga CA, Nestler EJ. Kokainin neden olduğu stres kırılganlığında baskıcı histon metilasyonunun rolü. Nöron. 2011;71: 656-670. [PMC ücretsiz yazı] [PubMed]
- Freeman WM, Nader MA, Nader SH, Robertson DJ, Gioia L, Mitchell SM, Daunais JB, Porrino L.J, Friedman DP, Vrana KE. İnsan dışı primat çekirdeğindeki kronik kokain aracılı değişiklikler gen ekspresyonunu tetikler. J Neurochem. 2001;77: 542-549. [PubMed]
- Hyman SE, Malenka RC, Nestler EJ. Bağımlılığın sinir mekanizmaları: ödülle ilgili öğrenmenin ve hafızanın rolü. Annu Rev Neurosci. 2006;29: 565-598. [PubMed]
- Kalivas PW, Volkow N, Seamans J. Bağımlılıkta yönetilemez motivasyon: prefrontal-accumbens glutamat bulaşında bir patoloji. Nöron. 2005;45: 647-650. [PubMed]
- Lazo PS, Dorfman K, Noguchi T, Mattei MG, Bravo R. FosB geninin yapısı ve haritalanması. FosB, fosB promotörünün aktivitesini azaltır. Nükleik Asitler Arş. 1992;20: 343-350. [PMC ücretsiz yazı] [PubMed]
- Lu L, Koya E, Zhai H., Umut BT, Shaham Y. ERK'nin kokain bağımlılığındaki rolü. Trendler Neurosci. 2006;29: 695-703. [PubMed]
- Mandelzys A, Gruda MA, Bravo R, Morgan JI. Kainik asitle muamele edilmiş fosB null farelerin beyinlerinde ısrarla yükselmiş bir 37 kDa fos-ilişkili antijen ve AP-1 benzeri DNA-bağlama aktivitesinin olmaması. J Neurosci. 1997;17: 5407-5415. [PubMed]
- Labirent I, Nestler EJ. Bağımlılığın epigenetik manzarası. Ann NY Acad Sci. 2011;1216: 99-113. [PMC ücretsiz yazı] [PubMed]
- Labirent I, Covington HE, 3rd, Dietz DM, LaPlant Q, Renthal W, Russo SJ, Mekanik M, Mouzon E, Neve RL, Haggarty SJ, Ren Y, Sampath SC, Hurl YL, Greengard P, Tarakhovsky A, Schaefer A, Nestler EJ. Histon metiltransferaz G9a'nın kokaine bağlı plastiklikteki temel rolü. Bilim. 2010;327: 213-216. [PMC ücretsiz yazı] [PubMed]
- Nechaev S, Adelman K. Promoter-proksimal Pol II: durma hızlandığında işleri hızlandırır. Hücre döngüsü. 2008;7: 1539-1544. [PubMed]
- Nestler EJ. Gözden geçirmek. Transkripsiyonel bağımlılık mekanizmaları: DeltaFosB'in rolü. Philos Trans R Soc Lond B Biol Bilim. 2008;363: 3245-3255. [PMC ücretsiz yazı] [PubMed]
- Nye HE, BT umut, Kelz MB, Iadarola M, Nestler EJ. Striatum ve çekirdekte kokain tarafından kronik FOS ile ilişkili antijen indüksiyonunun düzenlenmesinin farmakolojik çalışmaları accumbens. J Pharmacol Exp Ther. 1995;275: 1671-1680. [PubMed]
- Perrotti LI, Hadeishi Y, Ulery PG, Barrot M, Monteggia L, Duman RS, Nestler EJ. Kronik stres sonrası ödülle ilgili beyin yapılarında deltaFosB'nin uyarılması. J Neurosci. 2004;24: 10594-10602. [PubMed]
- Robinson TE, Kolb B. Kötüye kullanılan ilaçlara maruz kalma ile ilgili yapısal plastiklik. Nörofarmakoloji 47 Suppl. 2004;1: 33-46. [PubMed]
- Robison AJ, Nestler EJ. Transkripsiyonel ve epigenetik bağımlılık mekanizmaları. Nat Rev Neurosci. 2011;12: 623-637. [PMC ücretsiz yazı] [PubMed]
- Saha RN, Wissink EM, Bailey ER, Zhao M, Fargo DC, Hwang JY, Daigle KR, Fenn JD, Adelman K, Dudek SM. Arc ve diğer IEG'lerin hızlı aktiviteye bağlı transkripsiyonu, poised RNA polimeraz II'ye dayanır. Nat Neurosci. 2011;14: 848-856. [PMC ücretsiz yazı] [PubMed]
- Shaham Y, Umut BT. Nöroadaptasyonların nüksetmedeki rolü ilaç arayışında. Nat Neurosci. 2005;8: 1437-1439. [PubMed]
- Shen HW, Toda S, Moussawi K, Bouknight A, Zahm DS, Kalivas PW. Kokainle çekilen sıçanlarda değişen dendritik omurga plastisitesi. J Neurosci. 2009;29: 2876-2884. [PMC ücretsiz yazı] [PubMed]
- Valjent E, Corvol JC, Sayfalar C, Besson MJ, Maldonado R, Caboche J. Kokain ödüllendirme özellikleri için hücre dışı sinyalle düzenlenmiş kinaz kaskadı katılımı. J Neurosci. 2000;20: 8701-8709. [PubMed]
- Zeitlinger J, Stark A, Kellis M, Hong JW, Nechaev S, Adelman K, Levine M, Genç RA. Drosophila melanogaster embriyosunda gelişimsel kontrol genlerinde durma RNA polimeraz. Nat Genet. 2007;39: 1512-1516. [PMC ücretsiz yazı] [PubMed]
- Vialou VF, Feng J, Robison AJ, Ferguson D, Scobie KN, Mazei-Robison M, Mouzon E, Nestler EJ. Serum yanıt faktörü ve cAMP yanıt elemanı bağlayıcı protein, ΔFosB'nin kokain indüksiyonu için gereklidir. J Neurosci. 2012 kabul. [PMC ücretsiz yazı] [PubMed]
;