Η Απενεργοποίηση Του Μεταγραφικού Καταστολέα REST/NRFS Στον Εγκέφαλο Ενήλικων Ποντικιών, Οδηγεί Σε Φυλετικά Εξαρτώμενες Επιπτώσεις Στην Συμπεριφορά Και Έκφραση Πρώιμων Γονιδίων
Creators: name: Ασημίνας, Αντώνιος Νικολάου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2012
Subjects: Πρώιμα γονίδια
Μνήμη και Μάθηση
Υδάτινος Λαβύρινθος
Immediate early genes
Learning and Memory
Watermaze

description: Ο RE1-silencing transcription factor/Neuron-restrictive silencer factor (REST/NRSF) είναι ένας μεταγραφικός καταστολέας ο οποίος έχει αποδειχθεί ότι παίζει σημαντικό ρόλο στην επιγενετική ρύθμιση της κυτταρικής εξειδίκευσης κατά την διάρκεια της ανάπτυξης. Ο REST/NRSF εκφράζεται και σε διαφοροποιημένους νευρώνες του εγκεφάλων ενήλικων, και η έκφραση καθώς και η υποκυτταρική εντόπιση του έχει δειχθεί ότι είναι διαταραγμένη σε πειραματικά μοντέλα της ασθένειας Huntigton’s, του συνδρόμου Down, επιληψίας, ισχιαιμίας και πρώιμου άγχους. Ο REST/NRSF εμπλέκεται επίσης στην ρύθμιση της σύνθεσης των υπομονάδων των NMDA υποδοχέων. Επιπροσθέτως, ο CoREST, ένας συμπαράγοντας, ο οποίος αποτελεί μέρος του συμπλόκου καταστολής REST/NRSF, σχετίζεται με την αποακετυλάση ιστονών 2 (HDAC2), η οποία είναι βασικός ρυθμιστής στο σχηματισμό μνήμης. Η εμπλοκή του REST/NRSF σε πειραματικές συνθήκες σχετιζόμενες με νευρολογικές και ψυχιατρικές διαταραχές ήταν μέχρι τώρα πολύ δύσκολο να μελετηθεί εξαιτίας της εμβρυικής θνησιμότητας, οφειλόμενη σε πλήρη απενεργοποίηση του REST/NRSF σε ποντίκια. Σε αυτή την εργασία χρησιμοποιήσαμε ποντίκια με κυτταροειδική και χρονοεξαρτώμενη απενεργοποίηση του REST/NRSF στους διεγερτικούς νευρώνες του πρόσθιου εγκεφάλου ενήλικων ποντικιών (Rest cKO mice), και πραγματοποιήσαμε συμπεριφορική και γονιδιακή ανάλυση. Με την χρήση του συμπεριφερικού παραδείγματος του υδάτινου λαβίρυνθου κατα Μόρρις (Morris watermaze) ανακαλύψαμε ότι τα θυληκά Rest cKO ποντίκια εμφανίζουν σημαντικά ελλειμματική μνήμη. Επιπροσθέτως παρατηρήσαμε ότι ενώ το ενδιαφέρον των φυσιολογικων ποντικιών (control) για ένα επαναλαμβανόμενο ερέθισμα φθίνει, γεγονός αναμενόμενο, ενώ το ενδιαφέρον των αρσενικών Rest cKO παραμένει σε υψηλά επίπεδα. Σε μία προσπάθεια διερεύνησης των μοριακών μηχανισμών που διέπουν τον φαινότυπο των Rest cKO, αναλύσαμε την έκφραση των σχετιζόμενων με συναπτική πλαστικότητα, πρώιμων γονιδίων c-fos, Zif268 (Egr1), Arc (Arg3.1) και Npas4 με ποσοτική RT-PCR και παρατηρήσαμε μία ελάττωση στην εκφρασή τους τόσο στον υπόκαμπο όσο και και στον φλοιό των εγκεφαλων αρσενικών Rest cKO ποντικιών. Τα αποτελέσματα αυτά υποδεικνύουν ένα σημαντικό ρόλο του REST/NRSF σε μνήμη, συμπεριφορά και ρύθμιση των πρώιμων γονιδίων.
description: The RE1-silencing transcription factor/Neuron-restrictive silencer factor (REST/NRSF) is a transcriptional repressor shown to have important functions in the epigenetic regulation of cell specification during development. REST/NRSF is also expressed in neurons of the adult brain and its expression and/or subcellular localisation have been found altered in experimental models of Huntington’s disease, Down syndrome, epilepsy, ischaemia and stress associated to early-life experience. REST/NRSF is also involved in the regulation of NMDA receptor subunit composition. In addition, CoREST, a cofactor that is part of the REST/NRSF repressor complex, is preferentially associated with histone deacetylase 2, a critical regulator of memory formation. The involvement of REST/NRSF in experimental conditions related to neurological and psychiatric disorders has been difficult to study, largely due to the embryonic lethality caused by germline inactivation of REST/NRSF in mice. Here, we used a conditional knockout mice with specific inactivation of REST/NRSF in excitatory neurons of the adult forebrain (Rest cKO mice), and performed behavioural and gene expression analyses. By the use of the watermaze behavioural paradigm, we found that female Rest cKO mice exhibit significant memory deficits. We also found that while the interest of control mice for a repeated stimulus declined, as expected, this was not the case with male Rest cKO mice. In an attempt to investigate the molecular mechanisms underlying the behavioural phenotypes of Rest cKO mice, we analysed the expression of the synaptic plasticity-associated immediate early genes c-fos, Zif268 (Egr1), Arc (Arg3.1) and Npas4 by real-time RT-PCR and found a male-specific decrease in the expression of these genes in Rest cKO mice, which was evident both in the hippocampus and the neocortex. Our results suggest important roles for REST/NRSF in memory, behaviour and regulation of immediate early genes.