Gene-Specific Epigenetic Modifications in Cocaine-Induced Plasticity

项目总结/摘要 药物成瘾是一种慢性复发性疾病，在这种疾病中，与药物有关的协会能够发挥作用， 在停止吸毒很久之后，对行为的巨大控制。滥用药物会导致长期的 大脑奖励回路（例如伏隔核）的功能和结构改变。最近的工作 已经提出，表观遗传修饰，如组蛋白修饰或DNA甲基化， 可卡因诱导的可塑性。此外，新的发现表明，滥用药物，如可卡因， 这些变化控制着可卡因相关的神经适应性。 然而，很少有人知道如何在涉及基因的单个基因特异性表观遗传修饰， 成瘾会影响奖赏回路 这项提案将研究DNA特定修饰的影响， 甲基化对奖赏回路的影响。这项拟议研究的具体目标是： 1)在全基因组范围内鉴定NAc中响应多巴胺的基因表达和DNA甲基化变化，2） 检查基因-β-特异性表观遗传修饰对NAc的作用，以及3）表征基因-β-特异性表观遗传修饰对NAc的作用。 特定的表观遗传修饰 这将通过使用催化失活的CRISPR-CRISPR来实现。 Cas9融合蛋白系统，其将用于改变基因组特异性表观遗传状态的DNA募集 甲基转移酶这一贡献是重要的，因为它是确定具体目标的第一步。 表观遗传变化是暴露于药物滥用后的神经和行为变化的关键。 总的假设是，位点特异性表观遗传修饰是生物化学和遗传学的关键组成部分。 对药物滥用的行为反应暴露于滥用药物后发生的持续变化 被认为是在停止吸毒后很长时间内推动病理性药物寻求和复发的原因。 因此，我们认为， 了解这些变化将推动该领域更接近靶向治疗，能够逆转 改变。

Project Summary/Abstract    Drug  addiction  is  a  chronic,  relapsing  disorder  in  which  drug-­related  associations  are  capable  of  exerting  tremendous control over behavior long after drug consumption has ceased. Drugs of abuse cause long-­lasting  functional and structural alterations in the brain’s reward circuits, such as the nucleus accumbens. Recent work  has proposed that epigenetic modifications, such as histone modification or DNA methylation, are responsible  for this cocaine-­induced plasticity. Moreover, novel findings reveal that drugs of abuse, such as cocaine, induce  epigenetic changes in the nucleus accumbens and that these changes control cocaine-­related neuroadaptations.  However,  very  little  is  known  about  how  single,  gene  specific  epigenetic  modifications  at  genes  implicated  in  addiction  affect  the  reward  circuit.  This  proposal  will  examine  the  effect  of  specific  modifications  of  DNA  methylation on the reward circuit both in vitro and in vivo. The specific aims of this proposed research are that:  1) identify gene expression and DNA methylation changes in NAc in response to dopamine genome-­wide, 2)  examine  the  role  of  gene-­specific  epigenetic  modification  on  the  NAc,  and  3)  characterize  the  role  of  gene-­ specific  epigenetic  modification  on  behavior.  This  will  be  achieved  using  a  catalytically  deactivated  CRISPR-­ Cas9  fusion  protein  system,  which  will  be  used  to  alter  gene-­specific  epigenetic  states  recruitment  of  a  DNA  methyltransferase enzyme. This contribution is significant because it is the first step in identifying the specific  epigenetic changes that are critical for the neural and behavioral changes following exposure to drugs of abuse.  The overall hypothesis is that site-­specific epigenetic modifications are critical components of biochemical and  behavioral responses to drugs of abuse. The persisting alterations that occur after exposure to drugs of abuse  are  believed  to  drive  pathological  drug  seeking  and  relapse  long  after  drug  use  has  ceased.  Therefore,  understanding these changes will advance the field closer to targeted therapeutics that are able to reverse the  alterations.