Journal of Drug and Alcohol Research
vol. 2 (2013), artikkel ID 235651, 11 sider
Fulltekst PDF
doi: 10.4303 / jdar / 235651
Eric J. Nestler
Fishberg Institutt for nevrovitenskap og Friedman Brain Institute, Mount Sinai School of Medicine, One Gustave L. Levy Place, Box 1065, New York, NY 10029, USA
Mottatt 2 November 2012; Revidert 10 November 2012; Godkjent 20 November 2012
Abstrakt
ΔFosB er et medlem av Fos-familien av transkripsjonsfaktorer. Mens alle andre familiemedlemmer induseres raskt, men forbigående som respons på en rekke akutte stimuli, er ΔFosB unik ved at den akkumuleres som respons på gjentatt stimulering på grunn av sin uvanlige proteinstabilitet.
En slik langvarig induksjon av ΔFosB, innenfor hjernens belønningsregioner, har blitt implisert i dyremodeller av rusavhengighet, med en mengde bevis som indikerer at ΔFosB fremmer belønning og motivasjon og fungerer som en nøkkelmekanisme for rusmiddelsensibilisering og økt selvadministrasjon av rusmidler. Dette har blitt validert hos mennesker post mortem, med forhøyede ΔFosB-nivåer sett i belønningsregioner i den avhengige hjernen.
Som transkripsjonsfaktor produserer ΔFosB denne oppførselsfenotypen ved å regulere ekspresjonen av spesifikke målgener. Vi identifiserer slike transkripsjonsmål for ΔFosB ved bruk av en kandidatgen-tilnærming så vel som ved bruk av genom-brede metoder. Nyere arbeid har analysert kromatinomforming-endringer i posttranslasjonelle modifikasjoner av histoner og andre nukleære proteiner ved legemiddelregulerte gener for å avgrense de detaljerte molekylære mekanismer ved hvilke ΔFosB regulerer målgenekspressjon in vivo for å formidle medikamentinducerte synaptiske, neurale og adferdsmessige plastisitet. Disse studiene av ΔFosB gir ny innsikt i det molekylære grunnlaget for narkotikamisbruk, som definerer en rekke nye mål for mulig terapeutisk utvikling.
Referanser
- I Alibhai, TA Green, JA Potashkin og EJ Nestler, Regulering av fosB og? FosB mRNA ekspresjon: in vivo og in vitro studier, Brain Res, 1143 (2007), 22-33.
- E. Ang, J. Chen, P. Zagouras, H. Magna, J. Holland, E. Schaeffer, et al., Induksjon av kjernefaktor-B i kjernen accumbens ved kronisk kokainadministrasjon, J Neurochem, 79 (2001), 221-224.
- M. Asanuma og JL Cadet, Metamfetamininducert økning i striatal NF-B DNA-bindingsaktivitet dempes i superoksyd dismutas-transgene mus, Mol Brain Res, 60 (1998), 305-309.
- O. Berton, HE Covington 3rd, K. Ebner, NM Tsankova, TL Carle, P. Ulery, et al., Induksjon av? FosB i periaqueductal grå av stress fremmer aktive coping responses, Neuron, 55 (2007), 289-300.
- JA Bibb, J. Chen, JR Taylor, P. Svenningsson, A. Nishi, GL Snyder, et al., Effekter av kronisk eksponering for kokain reguleres av nevronproteinet Cdk5, Nature, 410 (2001), 376-380.
- En fugl, Perceptjoner av epigenetikk, Nature, 447 (2007), 396-398.
- TL Carle, YN Ohnishi, YH Ohnishi, IN Alibhai, MB Wilkinson, A. Kumar, et al., Proteasomavhengige og uavhengige mekanismer for FosB destabilisering: identifisering av FosB degron-domener og implikasjoner for? FosB-stabilitet, Eur J Neurosci, 25 (2007), 3009-3019.
- J. Chen, MB Kelz, BT Hope, Y. Nakabeppu og EJ Nestler, Kroniske Fos-relaterte antigener: stabile varianter av? FosB indusert i hjernen ved kroniske behandlinger, J Neurosci, 17 (1997), 4933-4941.
- J. Chen, MB Kelz, G. Zeng, N. Sakai, C. Steffen, PE Shockett, et al., Transgene dyr med induktivt, målrettet genuttrykk i hjernen, Mol Pharmacol, 54 (1998), 495-503.
- J. Chen, SS Newton, L. Zeng, DH Adams, AL Dow, TM Madsen, et al., Nedregulering av CCAAT-forsterkerbindende protein-beta i FosB-transgene mus og ved elektrokonvulsive anfall, Neuropsykofarmakologi, 29 (2004), 23-31.
- J. Chen, HE Nye, MB Kelz, N. Hiroi, Y. Nakabeppu, BT Hope, et al., Regulering av FosB- og FosB-lignende proteiner ved elektrokonvulsiv anfall og kokainbehandling, Mol Pharmacol, 48 (1995), 880-889.
- J. Chen, Y. Zhang, MB Kelz, C. Steffen, ES Ang, L. Zeng, et al., Induksjon av cyklin-avhengig kinase 5 i hippocampus ved kroniske elektrokonvulsive anfall: rolle av FosB, J Neurosci, 20 (2000), 8965-8971.
- CR Colby, K. Whisler, C. Steffen, EJ Nestler og DW Self, Striatal celletype-spesifikk overeksprimering av? FosB øker incitamentet til kokain, J Neurosci, 23 (2003), 2488-2493.
- D. Damez-Werno, Q. LaPlant, H. Sun, KN Scobie, DM Dietz, IM Walker, et al., Narkotikaopplevelse epigenetisk primer Fosb-geninducerbarhet i rottekjernen accumbens, J Neurosci, 32 (2012), 10267-10272.
- P. Dobrazanski, T. Noguchi, K. Kovary, CA Rizzo, PS Lazo og R. Bravo, Begge produkter av fosB-genet, FosB og dets korte form, FosB / SF, er transkriptjonelle aktivatorer i fibroblaster, Mol Cell Biol, 11 (1991), 5470-5478.
- ME Ehrlich, J. Sommer, E. Canas og EM Unterwald, Periadolescent mus viser forbedret FosB oppregulering som respons på kokain og amfetamin, J Neurosci, 22 (2002), 9155-9159.
- D. Ferguson, N. Shao, J. Koo, J. Feng, V. Vialou, D. Dietz, et al., Neste generasjons sekvensering ved hjelp av ChIP-Seq fremhever en viktig rolle for SIRT1 i emosjonell plastisitet, Neuroscience Meeting Planner, Programnummer 778.09, Society for Neuroscience, New Orleans, LA, 2012.
- AM Graybiel, R. Moratalla og HA Robertson, Amfetamin og kokain induserer narkotikaspesifikk aktivering av c-fos-genet i striosomatriks-rom og limbiske underdelinger av striatumet, Proc Natl Acad Sci USA, 87 (1990), 6912-6916.
- BA Grueter, AJ Robison, RL Neve, EJ Nestler, og RC Malenka, ? FosB modulerer differensielt nucleus accumbens direkte og indirekte banefunksjon, Proc Natl Acad Sci USA (vises).
- VL Hedges, S. Chakravarty, EJ Nestler og RL Meisel, FosB overekspresjon i kjernen accumbens forbedrer seksuell belønning i kvinnelige syriske hamstere, Genes Brain Behav, 8 (2009), 442-449.
- N. Hiroi, JR Brown, CN Haile, H. Ye, ME Greenberg, og EJ Nestler, FosB-mutante mus: tap av kronisk kokaininduksjon av Fos-relaterte proteiner og økt følsomhet for kokainens psykomotoriske og givende effekter, Proc Natl Acad Sci USA, 94 (1997), 10397-10402.
- N. Hiroi, GJ Marek, JR Brown, H. Ye, F. Saudou, VA Vaidya, et al., Vesentlig rolle for fosB-genet i molekylære, cellulære og adferdshandlinger av kroniske elektrokonvulsive anfall, J Neurosci, 18 (1998), 6952-6962.
- B. Håper, B. Kosofsky, SE Hyman og EJ Nestler, Regulering av umiddelbar tidlig genuttrykk og AP-1 binding i rottekjernen accumbens av kronisk kokain, Proc Natl Acad Sci USA, 89 (1992), 5764-5768.
- BT Håper, HE Nye, MB Kelz, DW Self, MJ Iadarola, Y. Nakabeppu, et al., Induksjon av et langvarig AP-1-kompleks bestående av endrede Fos-lignende proteiner i hjernen ved kronisk kokain og andre kroniske behandlinger, Neuron, 13 (1994), 1235-1244.
- HJ Jorissen, PG Ulery, L. Henry, S. Gourneni, EJ Nestler og G. Rudenko, Dimerisering og DNA-bindingsegenskaper av transkripsjonsfaktoren FosB, Biokjemi, 46 (2007), 8360-8372.
- PW Kalivas og ND Volkow, Den neurale grunnlaget for avhengighet: en patologi av motivasjon og valg, Am J Psykiatri, 162 (2005), 1403-1413.
- GB Kaplan, KA Leite-Morris, W. Fan, AJ Young og MD Guy, Opiat sensibilisering induserer FosB /? FosB ekspresjon i prefrontale kortikale, striatal og amygdala hjernegrupper, PLoS One, 6 (2011), e23574.
- JA Kauer og RC Malenka, Synaptisk plastisitet og avhengighet, Nat Rev Neurosci, 8 (2007), 844-858.
- MB Kelz, J. Chen, Carlezon Jr., WA, Jr., K. Whisler, L. Gilden, AM Beckmann, et al., Ekspresjon av transkripsjonsfaktoren? FosB i hjernen styrer følsomheten for kokain, Nature, 401 (1999), 272-276.
- A. Kumar, KH Choi, W. Renthal, NM Tsankova, DE Theobald, HT Truong, et al., Chromatin remodeling er en nøkkelmekanisme som ligger til grunn for kokaininducert plastisitet i striatum, Neuron, 48 (2005), 303-314.
- Q. LaPlant og EJ Nestler, KRAKKING av histonkoden: kokainens effekter på kromatinstruktur og funksjon, Horm Behav, 59 (2011), 321-330.
- KW Lee, Y. Kim, AM Kim, K. Helmin, AC Nairn og P. Greengard, Kokain-indusert dendritisk ryggradsdannelse i D1 og D2 dopaminreseptor-holdige medium spiny nevroner i nucleus accumbens, Proc Natl Acad Sci USA, 103 (2006), 3399-3404.
- ML Lehmann og M. Herkenham, Miljøberigelse gir stressresistens til sosial nederlag gjennom en infralimbisk cortexavhengig nevroanatomisk vei, J Neurosci, 31 (2011), 6159-6173.
- A. Levine, Y. Huang, B. Drisaldi, EA Griffin Jr., DD Pollak, S. Xu, et al., Molekylær mekanisme for et gateway-medikament: epigenetiske endringer initiert av nikotinproteinuttrykk av kokain, Sci Transl Med, 3 (2011), 107ra109.
- AA Levine, Z. Guan, A. Barco, S. Xu, ER Kandel, og JH Schwartz, CREB-bindende protein kontrollerer respons på kokain ved acetylering av histoner ved fosB-promotoren i musstriatumet, Proc Natl Acad Sci USA, 102 (2005), 19186-19191.
- J. Li, Y. Sun og J. Ye, Electroacupuncture reduserer overdreven alkoholforbruk som involverer reduksjon av FosB /? FosB nivåer i belønningsrelaterte hjernegrupper, PLoS One, 7 (2012), e40347.
- HF Liu, WH Zhou, HQ Zhu, MJ Lai og WS Chen, Mikroinjeksjon av M5 muskarin reseptor antisense oligonukleotid i VTA hemmer FosB ekspresjon i NAc og hippocampus av heroin sensibiliserte rotter, Neurosci Bull, 23 (2007), 1-8.
- I. Maze, HE Covington 3rd, DM Dietz, Q. LaPlant, W. Renthal, SJ Russo, et al., Viktig rolle av histon-metyltransferasen G9a i kokaininducert plastisitet, Science, 327 (2010), 213-216.
- CA McClung og EJ Nestler, Regulering av genuttrykk og kokainbelønning av CREB og? FosB, Nat Neurosci, 6 (2003), 1208-1215.
- CA McClung, PG Ulery, LI Perrotti, V. Zachariou, O. Berton og EJ Nestler, ? FosB: en molekylær bryter for langsiktig tilpasning i hjernen, Mol Brain Res, 132 (2004), 146-154.
- J. McDaid, JE Dallimore, AR Mackie og TC Napier, Endringer i accumbal og pallidal pCREB og? FosB i morfin-sensibiliserte rotter: korrelasjoner med reseptor-fremkalte elektrofysiologiske tiltak i ventral pallidum, Neuropsykofarmakologi, 31 (2006), 1212-1226.
- J. McDaid, MP Graham og TC Napier, Metamfetamin-indusert sensibilisering endrer differensielt pCREB og FosB gjennom hele limbic kretsen av pattedyrs hjernen, Mol Pharmacol, 70 (2006), 2064-2074.
- C. Mombereau, L. Lhuillier, K. Kaupmann og JF Cryan, GABAB-reseptor-positiv modulasjonsinducert blokkering av de belønningsegenskapene til nikotin er assosiert med en reduksjon i nucleus accumbens? FosB akkumulering, J Pharmacol Exp Ther, 321 (2007), 172-177.
- R. Moratalla, B. Elibol, M. Vallejo og AM Graybiel, Nettverksnivåendringer i uttrykk for inducerbare Fos-Jun proteiner i striatum under kronisk kokainbehandling og uttak, Neuron, 17 (1996), 147-156.
- JI Morgan og T. Curran, Umiddelbare tidlige gener: ti år på, Trends Neurosci, 18 (1995), 66-67.
- DL Muller og EM Unterwald, D1 dopaminreseptorer modulerer? FosB-induksjon i rottestriatum etter intermitterende morfinadministrasjon, J Pharmacol Exp Ther, 314 (2005), 148-154.
- J. Muschamp, C. Nemeth, A. Robison, E. Nestler, og W. Carlezon Jr., ? FosB forbedrer de givende effektene av kokain mens du reduserer de pro-depressive effektene av kappa-opioidreseptoragonisten U50488, Biolpsykiatri, 71 (2012), 44-50.
- Y. Nakabeppu og D. Nathans, En naturlig forekommende avkortet form av FosB som hemmer Fos / Jun transkripsjonaktivitet, Celle, 64 (1991), 751-759.
- EJ Nestler, Molekylær basis av langsiktig plastisitet underliggende avhengighet, Nat Rev Neurosci, 2 (2001), 119-128.
- EJ Nestler, Transkripsjonelle mekanismer av avhengighet: rolle av? FosB, Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci, 363 (2008), 3245-3255.
- EJ Nestler, MB Kelz og J. Chen, FosB: en molekylær mediator av langsiktig neural og atferdsplastikk, Brain Res, 835 (1999), 10-17.
- SD Norrholm, JA Bibb, EJ Nestler, CC Ouimet, JR Taylor og P. Greengard, Kokaininducert proliferasjon av dendritiske spines i nucleus accumbens er avhengig av aktiviteten av cyklin-avhengig kinase-5, Neurovitenskap, 116 (2003), 19-22.
- HE Nye, B. Hope, M. Kelz, M. Iadarola og E. Nestler, Farmakologiske studier av reguleringen av kronisk FOS-relatert antigeninduksjon av kokain i striatum og kjernen accumbens, J Pharmacol Exp Ther, 275 (1995), 1671-1680.
- HE Nye og EJ Nestler, Induksjon av kroniske Fos-relaterte antigener i rottehjerne ved kronisk morfinadministrasjon, Mol Pharmacol, 49 (1996), 636-645.
- P. Olausson, JD Jentsch, N. Tronson, RL Neve, EJ Nestler og JR Taylor, ? FosB i kjernen accumbens regulerer matforsterket instrumentell oppførsel og motivasjon, J Neurosci, 26 (2006), 9196-9204.
- MC Peakman, C. Colby, LI Perrotti, P. Tekumalla, T. Carle, P. Ulery, et al., Inducerbart hjernegionspesifikasjon av en dominant negativ mutant av c-Jun i transgene mus reduserer følsomheten for kokain, Brain Res, 970 (2003), 73-86.
- LI Perrotti, CA Bolan ~ os, KH Choi, SJ Russo, S. Edwards, PG Ulery, et al., ? FosB akkumulerer i en GABAergic cellepopulasjon i bakre hale av det ventrale tegmentale området etter psykostimulerende behandling, Eur J Neurosci, 21 (2005), 2817-2824.
- LI Perrotti, Y. Hadeishi, PG Ulery, M. Barrot, L. Monteggia, RS Duman, et al., Induksjon av? FosB i belønningsrelaterte hjernestrukturer etter kronisk stress, J Neurosci, 24 (2004), 10594-10602.
- LI Perrotti, RR Weaver, B. Robison, W. Renthal, I. Maze, S. Yazdani, et al., Distinkte mønstre av? FosB induksjon i hjernen av rusmidler, Synapse, 62 (2008), 358-369.
- EM Pich, SR Pagliusi, M. Tessari, D. Talabot-Ayer, R. Hooft van Huijsduijnen og C. Chiamulera, Vanlige nevrale substrat for narkotiske og narkotiske vanedannende egenskaper, Science, 275 (1997), 83-86.
- KK Pitchers, KS Frohmader, V. Vialou, E. Mouzon, EJ Nestler, MN Lehman, et al., ? FosB i kjernen accumbens er kritisk for forsterkende effekter av seksuell belønning, Genes Brain Behav, 9 (2010), 831-840.
- W. Renthal, TL Carle, I. Maze, HE Covington 3rd, HT Truong, I. Alibhai, et al., FosB medierer epigenetisk desensibilisering av c-fos-genet etter kronisk amfetamineksponering, J Neurosci, 28 (2008), 7344-7349.
- W. Renthal, A. Kumar, G. Xiao, M. Wilkinson, HE Covington 3rd, I. Maze, et al., Gjennomsøkende analyse av kromatinregulering av kokain avslører en rolle for sirtuins, Neuron, 62 (2009), 335-348.
- W. Renthal, I. Maze, V. Krishnan, HE Covington 3rd, G. Xiao, A. Kumar, et al., Histon-deacetylase 5 kontrollerer epigenetisk atferdsmessige tilpasninger til kroniske følelsesmessige stimuli, Neuron, 56 (2007), 517-529.
- TE Robinson og B. Kolb, Strukturell plastisitet forbundet med eksponering for rusmidler, Neuropharmacology, 47 (2004), 33-46.
- AJ Robison og EJ Nestler, Transkripsjonelle og epigenetiske avhengighetsmekanismer, Nat Rev Neurosci, 12 (2011), 623-637.
- AJ Robison, V. Vialou, M. Mazei-Robison, J. Feng, S. Kourrich, M. Collins, et al., Behavioral og strukturelle responser på kronisk kokain krever en feed-forward-loop som involverer? FosB og CaMKII i kjernen accumbens shell, J Neurosci (vises).
- SJ Russo, MB Wilkinson, MS Mazei-Robison, DM Dietz, I. Maze, V. Krishnan, et al., Kjernefaktor B signalering regulerer neuronal morfologi og kokain belønning, J Neurosci, 29 (2009), 3529-3537.
- HJ Shaffer og GB Eber, Temporær progresjon av kokainavhengighetssymptomer i US National Comorbidity Survey, Addiction, 97 (2002), 543-554.
- T. Shippenberg og W. Rea, Sensibilisering til kokainens atferdseffekter: Modulasjon av dynorfin- og kappa-opioidreseptoragonister, Pharmacol Biochem Behav, 57 (1997), 449-455.
- J. Taylor, W. Lynch, H. Sanchez, P. Olausson, E. Nestler og J. Bibb, Inhibering av Cdk5 i kjernen accumbens forbedrer de lokomotoriske aktiverende og incitament-motiverende virkningene av kokain, Proc Natl Acad Sci USA, 104 (2007), 4147-4152.
- SL Teegarden og TL Bale, Nedgang i kostholds preferanse gir økt følelsesmessighet og risiko for kostholdsfall, Biolpsykiatri, 61 (2007), 1021-1029.
- SL Teegarden, EJ Nestler og TL Bale, FosB-formidlede endringer i dopamin-signalering normaliseres av et smakfullt fettfattig kosthold, Biolpsykiatri, 64 (2008), 941-950.
- PG Ulery, G. Rudenko og EJ Nestler, Regulering av FosB stabilitet ved fosforylering, J Neurosci, 26 (2006), 5131-5142.
- PG Ulery-Reynolds, MA Castillo, V. Vialou, SJ Russo og EJ Nestler, Fosforylering av FosB medierer stabiliteten in vivo, Neurovitenskap, 158 (2009), 369-372.
- V. Vialou, J. Feng, AJ Robison, SM Ku, D. Ferguson, KN Scobie, et al., Serumresponsfaktor og cAMP-responselementbindende protein er begge nødvendige for kokaininduksjon av? FosB, J Neurosci, 32 (2012), 7577-7584.
- V. Vialou, I. Maze, W. Renthal, QC LaPlant, EL Watts, E. Mouzon, et al., Serumresponsfaktor fremmer motstanden mot kronisk sosialt stress gjennom induksjon 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 hjernekompetanse kretser medierer motstand mot stress og antidepressive responser, Nat Neurosci, 13 (2010), 745-752.
- DL Wallace, V. Vialou, L. Rios, TL Carle-Florence, S. Chakravarty, A. Kumar, et al., Innflytelsen av? FosB i kjernen accumbens på naturlig belønning-relatert oppførsel, J Neurosci, 28 (2008), 10272-10277.
- Y. Wang, TI Cesena, Y. Ohnishi, R. Burger-Caplan, V. Lam, PD Kirchhoff, et al., Liten molekyl screening identifiserer regulatorer av transkripsjonsfaktoren? FosB, ACS Chem Neurosci, 3 (2012), 546-556.
- M. Werme, C. Messer, L. Olson, L. Gilden, P. Thorén, EJ Nestler, et al., ? FosB regulerer hjulkjøring, J Neurosci, 22 (2002), 8133-8138.
- CA Winstanley, RK Bachtell, DE Theobald, S. Laali, TA Green, A. Kumar, et al., Økt impulsivitet under uttak fra kokain selvadministrasjon: rolle for? FosB i orbitofrontale cortex, Cereb Cortex, 19 (2009), 435-444.
- CA Winstanley, TA Green, DE Theobald, W. Renthal, Q. LaPlant, RJ DiLeone, et al., ? FosB induksjon i orbitofrontal cortex forsterker lokomotorisk sensibilisering til tross for å dempe kognitiv dysfunksjon forårsaket av kokain, Pharmacol Biochem Behav, 93 (2009), 278-284.
- CA Winstanley, Q. LaPlant, DE Theobald, TA Green, RK Bachtell, LI Perrotti, et al., FosB induksjon i orbitofrontal cortex medierer toleranse mot kokain-indusert kognitiv dysfunksjon, J Neurosci, 27 (2007), 10497-10507.
- J. Yen, RM Wisdom, I. Tratner, og IM Verma, En alternativ spleisform av FosB er en negativ regulator for transkripsjonal aktivering og transformasjon av Fos-proteiner, Proc Natl Acad Sci USA, 88 (1991), 5077-5081.
- ST Young, LJ Porrino og MJ Iadarola, Kokain induserer striatal c-fosimmunoreaktive proteiner via dopaminerge D1-reseptorer, 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 rolle for? FosB i kjernen accumbens i morfin handling, Nat Neurosci, 9 (2006), 205-211.