Brg1蛋白参与可卡因成瘾及其表观遗传学机制研究

Currently, the mechanism of epigenetic in cocaine-induced addiction has been one of the research focuses. Increasing studies have shown that chromatin remodeling may underlie cocaine addiction and synaptic plasticity. Brg1 is an ATP-dependent transcription factor, which can combine with transcriptional components and form key transcriptors like SWI/SNF. Recent studies show that Brg1 can regulate the expressions of c-fos and HDAC gene. Our previous Transcription Factor Array assay showed that Brg1 expression was significantly decreased in the nucleus accubens of cocaine-addicted mice. We deduce that Brg1 may anticipate cocaine addiction as a regulator of chromatin remodeling. In this study, lentivirus expressing Brg1 will be constrcuted, and then inject into nucleus accumbens to evaluate the effect on cocaine induced rewarding effect and locomotor activity. The downstream signalling and addiction-related genes and their methylation and acetylation are to be investigated. Overall, this study will study the cocaine addiction through chromatin remodeling mechanism. It not only helps to clarify the mechanisms of cocaine-induced addiction, but also helps to find a new therapeutics for cocaine addiction.

药物成瘾的表观遗传学机制已成为国际研究热点。Brahma related gene 1 (Brg1)蛋白是一种重要的转录因子，参与关键性转录复合物（如SWI/SNF）构成，驱动ATP依赖的染色质重塑，从而调控多种基因转录调控。近年研究表明，Brg1参与c-fos、HDAC等基因转录调控。我们前期通过转录因子芯片与生物信息学研究，发现可卡因成瘾小鼠伏隔核Brg1表达水平显著降低，提示其可能作为一种染色质重塑的调控因子，参与可卡因成瘾形成。本课题在前期成果基础上，构建表达Brg1慢病毒载体，实施伏隔核定位注射，观察对可卡因所致成瘾行为与突轴可塑性的影响；系统研究Brg1如何调节下游信号通路、成瘾相关基因、染色质重塑、组蛋白的甲基化与乙酰化修饰。本课题从染色质重塑的新视野，系统研究Brg1参与可卡因成瘾的机制研究，这不仅丰富现有的成瘾表观遗传学机制学说，而且对可卡因成瘾的防治提供新策略。

Brahma related gene 1（Brg1）是关键性转录复合物（如SWI/SNF）的重要组份之一，驱动ATP依赖的染色质重塑，从而调控多种基因转录。目前研究比较清楚、参与成瘾调控的表观因子包括组蛋白赖氨酸甲基化转移酶G9a、组蛋白赖氨酸去乙酰化酶、甲基化CpG结合蛋白2（MeCP2）等，但染色质重塑因子能否调控可卡因成瘾未见报道。本课题主要研究内容与结果如下：. （1）采用染色质重塑因子基因芯片筛查，发现可卡因成瘾小鼠伏隔核Brg1表达水平显著降低。采用荧光定量PCR、Westernbloting、免疫荧光等技术，研究发现可卡因成瘾小鼠伏隔核Brg1表达水平显著下降，但在纹状体、海马和前额皮质等三个脑区的表达没有显著变化，表明Brg1下调表达具有伏隔核脑区特异性。. （2）为研究伏隔核Brg1下调表达在可卡因成瘾中的作用，通过转基因手段构建Brg1高表达慢病毒，定位注射于小鼠伏隔核，观察对小鼠可卡因CPP神经行为的影响。神经行为学研究表明，伏隔核表达Brg1后，小鼠可卡因奖赏行为效应明显减弱，但对正常小鼠CPP无影响；伏隔核过表达Brg1可显著抑制可卡因的行为敏化效应，但对正常小鼠无影响。采用分子生物学技术确认外源Brg1的表达，表明减弱的可卡因奖赏行为与伏隔核Brg1过表达密切相关。. （3）采用染色质免疫共沉淀（ChIP）技术研究Brg1能否通过表观机制调控成瘾相关基因（Cdk5、P65/NFkB、Arc、FosB、LIMK、BDNF、CREB、CaMKII、Arg及APRT）的转录。结果表明，可卡因成瘾小鼠伏隔核脑区过表达Brg1，可明显增强Brg1在Creb、Cdk5和FosB基因启动子位点的结合，且这些靶基因mRNA的表达上调。该结果表明： Brg1可以通过与其他转录蛋白形成复合物间接调节靶基因（如creb、cdk5和c-fos基因）的转录。. 本课题揭示了染色质重塑因子Brg1作为SWI/SNF染色质调控因子的重要元件，参与调控可卡因成瘾的神经行为学效应。本课题发现了一个新的可卡因成瘾表观调控机制，对于探索成瘾治疗新的药物靶标也具有科学意义。