Epigenetic mechanisms of sustained transcription across cocaine abstinence
可卡因戒断过程中持续转录的表观遗传机制
基本信息
- 批准号:10297955
- 负责人:
- 金额:$ 67.91万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2021
- 资助国家:美国
- 起止时间:2021-07-01 至 2026-05-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:AbstinenceAttenuatedBasic ScienceBehaviorBehavioralBindingBioinformaticsBiologyBrainCARTPT geneCRISPR interferenceCell Differentiation processCell NucleusChromatinChronicClustered Regularly Interspaced Short Palindromic RepeatsCocaineCocaine DependenceDataData SetDevelopmentDrug AddictionDrug ExposureDrug TargetingEpigenetic ProcessExtinction (Psychology)FemaleGene ActivationGene ExpressionGene Expression ProfilingGenesGenetic TranscriptionHistonesHourIndividualLifeLinkMachine LearningMeasuresMediatingMental DepressionMental disordersMethodsMethyltransferaseModificationMolecularMusNatureNeurologicNeuronsNuclear ReceptorsNucleus AccumbensPathologicPharmaceutical PreparationsPharmacologyPhenotypePost-Translational Protein ProcessingPublishingRegulationRelapseResearchRewardsRoleSamplingSignal TransductionSubstance Use DisorderSymptomsTestingTherapeutic AgentsVolitionWorkaddictionattenuationcell typecocaine exposurecocaine self-administrationcravingdopaminergic neurondrug abstinenceepigenetic profilingexperimental studygenome-widehistone modificationin vivomachine learning methodmaleneuroadaptationnew therapeutic targetnovelprogramsrat orphan nuclear receptor NR4A1recruitsmall moleculetranscription factortranscriptome sequencingunsupervised learning
项目摘要
PROJECT SUMMARY
Cocaine addiction is characterized by compulsive drug seeking and high vulnerability to relapse
even after prolonged abstinence. A major focus of the field of addiction research has therefore
been to identify stable, cocaine-induced neuroadaptations occurring in brain reward circuits.
Transcriptional changes are known to persist throughout abstinence, yet the underlying molecular
mechanisms of such persistence remain elusive.
We recently discovered that the transcription factor, Nr4a1 (nuclear receptor subfamily 4)
represses cocaine reward and seeking behavior. Our preliminary data show that Nr4a1 is a
central regulator of cocaine-induced transcription, including target gene expression in late
abstinence. The significance of this study is strengthened by the utility of therapeutic agents that
regulate Nr4a1 and block mouse cocaine self-administration, underscoring the enormous
potential of this basic research program in combating drug addiction.
Given that histone posttranslational modifications (hPTMs) confer long-lasting changes in gene
expression necessary for stable cellular phenotypes, histone modifications acquired during
abstinence may explain how individual genes “remember” prior drug exposure. We have
previously found that Nr4a1 regulates hPTMs at individual target genes at late abstinence. This
proposal aims to define the mechanism(s) of persistent gene expression in the nucleus
accumbens (NAc) of male and female mice following volitional cocaine self-administration. We
apply novel methods for cell-type specific quantification of both chromatin and gene expression
in a single sample. We then validate the causal mechanism of Nr4a1 action using epigenetic
editing in vivo. At the conclusion of this study we will have defined the cell-type specific
mechanism by which Nr4a1 regulates stable gene expression across cocaine abstinence. Beyond
this, we will apply machine learning to identify novel regulators of persistent gene expression
relevant to cocaine addiction.
项目概要
可卡因成瘾的特点是强迫性寻求药物和极易复发
因此,即使在长期禁欲之后,成瘾研究的一个主要焦点仍然是。
旨在识别大脑奖赏回路中发生的稳定的、可卡因诱导的神经适应。
众所周知,转录变化在禁欲期间持续存在,但潜在的分子机制
这种持久性的机制仍然难以捉摸。
我们最近发现转录因子 Nr4a1(核受体亚家族 4)
我们的初步数据表明 Nr4a1 抑制可卡因奖赏和寻求行为。
可卡因诱导转录的中枢调节因子,包括晚期靶基因表达
治疗药物的使用加强了这项研究的意义。
调节 Nr4a1 并阻止小鼠可卡因自我给药,强调了巨大的
该基础研究计划在打击毒瘾方面的潜力。
鉴于组蛋白翻译后修饰 (hPTM) 会导致基因发生持久的变化
稳定细胞表型所必需的表达,在过程中获得的组蛋白修饰
禁欲可以解释个体基因如何“记住”之前的药物暴露。
先前发现 Nr4a1 在戒断后期调节单个靶基因的 hPTM。
该提案旨在定义细胞核中持续基因表达的机制
雄性和雌性小鼠自愿自我施用可卡因后的伏隔核(NAc)。
应用新方法对染色质和基因表达进行细胞类型特异性定量
然后,我们使用表观遗传学验证了 Nr4a1 作用的因果机制。
在本研究结束时,我们将定义细胞类型特异性。
Nr4a1 在可卡因戒除过程中调节稳定基因表达的机制。
为此,我们将应用机器学习来识别持久基因表达的新调节因子
与可卡因成瘾有关。
项目成果
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