Long non-coding enhancer RNA controls stress-induced changes in reward-related behaviors

长非编码增强子RNA控制应激引起的奖励相关行为的变化

基本信息

  • 批准号:
    10659424
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 37.75万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-08-10 至 2028-05-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Project Summary/Abstract Chronic stress alters reward-related behavior and this is accompanied by changes in neural circuit function, especially that involving the medial prefrontal cortex (mPFC). However, the molecular mechanisms controlling circuit dysfunction and its effect on associated behaviors remain poorly understood. The Npas4 gene encodes the Neuronal PAS domain protein 4 (NPAS4) transcription factor that functions as a homeostatic regulator of excitatory and inhibitory synaptic connections in response to changes in synaptic activity. Our preliminary findings in mice show that aversive stress experience trigger the transient induction of NPAS4 expression in mPFC and that this is required for chronic social defeat stress (CSDS)-induced reward-related behavior deficit. Furthermore, these studies show that NPAS4 is required for CSDS-induced reduction of mPFC pyramidal neuron excitatory transmission and dendritic spine density. Interestingly, while protein-coding genes (mRNA) are obviously important for functional regulation of brain activity, human and rodent genomes encode a much larger number of long non-coding RNAs (lncRNAs). Emerging evidence demonstrates significant roles for lncRNAs in gene expression, but the physiological and pathological functions of individual lncRNAs are only beginning to be explored. To address this knowledge gap, we will study a novel, non-annotated, lnc-enhancer RNA (lnc-eRNA) transcribed from the enhancer region of Npas4 (Npas4eRNA). We found that Npas4eRNA is required for Npas4mRNA expression and for CSDS-induced deficits in sucrose preference. Npas4eRNA forms an DNA:RNA hybrid R-loop structure that is required for Npas4mRNA expression. We hypothesize that the Npas4eRNA and its R-loop structure directly link the enhancer-associated transcriptional machinery with the Npas4 transcription start site via 3D chromatin loop structure. In this proposal, we will combine innovative molecular and cellular approaches with ethologically relevant models of psychosocial and psychological stressors in both male and female mice and examine the function of Npas4eRNA and R-loop in the PFC for the stress-induced epigenetic gene regulation, functional and morphological synaptic plasticity, and alterations in reward-related behaviors.
项目摘要/摘要 慢性压力改变了与奖励相关的行为,这伴随着神经的变化 电路功能,尤其是涉及内侧前额叶皮层(MPFC)的电路功能。但是, 控制电路功能障碍的分子机制及其对相关行为的影响 保持不当理解。 NPAS4基因编码神经元PAS域蛋白4(NPAS4)转录因子 这是兴奋性和抑制性突触连接的稳态调节器 对突触活动变化的反应。我们在老鼠中的初步发现表明厌恶 压力经验触发了MPFC中NPAS4表达的瞬时诱导,这就是 慢性社会失败压力(CSD)诱导的与奖励相关的行为不足所必需的。 此外,这些研究表明,NPAS4是CSD诱导的MPFC降低所必需的 锥体神经元兴奋性传播和树突状脊柱密度。 有趣的是,尽管蛋白质编码基因(mRNA)显然对功能很重要 调节脑活动,人类和啮齿动物基因组编码大量的长量 非编码RNA(LNCRNA)。新兴的证据表明LNCRNA在 基因表达,但是单个lncrNA的生理和病理功能仅是 开始探索。为了解决这一知识差距,我们将研究一种新颖的,无通的, 从NPAS4(NPAS4ERNA)的增强剂区域转录的LNC-Enhancer RNA(LNC-ERNA)。我们 发现NPAS4ERNA是NPAS4MRNA表达和CSDS诱导的缺陷所必需的 蔗糖偏好。 NPAS4ERNA形成AN DNA:RNA混合R-loop结构,这是必需的 NPAS4MRNA表达。我们假设NPAS4ERNA及其R环形结构直接连接 通过3D与NPAS4转录启动位点与增强子相关的转录机械 染色质环结构。 在此提案中,我们将将创新的分子和细胞方法与 男性和男性和心理压力源的伦理学相关模型 雌性小鼠并检查NPAS4ERNA和R环在PFC中的功能 表观遗传基因调节,功能和形态突触可塑性以及改变 与奖励相关的行为。

项目成果

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专著数量(0)
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数据更新时间:2024-06-01

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