Science又一新发现：多巴胺的新作用影响基因表达
来源：中检健康
编辑：中检健康
时间：2020-04-10
西奈山伊坎医学院的科学家们发现，著名的脑化学物质：多巴胺的一种新作用与经典的神经传递无关。这种新的作用似乎对于与长期接触或滥用可卡因有关的基因表达变化至关重要。
这一研究发现公布在4月10日的Science杂志上。
领导这一研究的神经科学和药理科学副教授Ian Maze博士说，“我们的研究提供了多巴胺如何直接影响药物诱导基因表达异常，以及随后的复发行为的第一个证据。”
“除了在大脑神经元之间传递信号外，我们发现多巴胺可以化学结合到组蛋白上，这会导致细胞打开和关闭不同的基因，影响大脑的动机和奖励行为区域。这个生化过程在滥用药物的干扰下会严重影响可卡因的易感性和复发。”
我们体内的每个细胞都含有两米长的DNA，这是体内所有细胞的所有功能的基本蓝图。DNA缠绕在组蛋白的线轴上（组蛋白将DNA包装在细胞核中，很容易发生化学修饰，有助于调节基因表达），形成核小体。当将编码特定基因的DNA紧紧缠绕在线轴上时，该基因就不太可能被表达。当基因没有紧紧缠绕时，它更有可能被表达。这会影响人体内的许多功能。
多巴胺，被称为感觉良好的神经递质，是一种在神经元之间传递信息的化学物质。当我们享受美食，或者发生性行为时，大脑会释放它，使人们获得愉悦和满足感，这是自然奖赏系统的一部分。这种重要的神经化学物质可增强情绪，动机和注意力，并有助于调节运动，学习和情绪反应。多巴胺还使我们不仅能够看到奖励，而且能够采取行动朝着奖励前进。
这项研究发现一种称为转谷氨酰胺酶2（transglutaminase 2）的蛋白可以将多巴胺分子直接连接到组蛋白上，这是一种称为组蛋白多巴胺化或H3Q5dop的过程，进而影响组蛋白DNA线轴，实现基因表达的环境调控改变。
他们发现，组蛋白多巴胺化在长时间内加剧复发的易感性中起着关键作用。具体而言，V3中的H3Q5dop积累实际上可以劫持奖励环路，从而很难区分善良和不良适应行为。然而，该研究发现，减少从可卡因戒断的小鼠的H3Q5dop可以显著逆转可卡因介导的基因表达变化，并减少可卡因的寻找行为。
文章一作Ashley Lepack博士说：“一直困扰神经科学家的问题是，哪些分子现象导致人们对药物复发的易感性增加。”“我们的研究通过将组蛋白多巴胺化识别为多巴胺的一种新的，与神经传递无关的作用，为这一领域提供了宝贵的启示，这在脑病理学中从未发现过。”
“我们相信这些发现代表了我们对多巴胺的看法发生了范式转变，不仅是在滥用药物的情况下，而且还可能在其他与奖赏有关的行为和障碍，以及帕金森氏症等神经退行性疾病中”。
（生物通）
原文标题：Dopaminylation of histone H3 in ventral tegmental area regulates cocaine seeking
这一研究发现公布在4月10日的Science杂志上。
领导这一研究的神经科学和药理科学副教授Ian Maze博士说，“我们的研究提供了多巴胺如何直接影响药物诱导基因表达异常，以及随后的复发行为的第一个证据。”
“除了在大脑神经元之间传递信号外，我们发现多巴胺可以化学结合到组蛋白上，这会导致细胞打开和关闭不同的基因，影响大脑的动机和奖励行为区域。这个生化过程在滥用药物的干扰下会严重影响可卡因的易感性和复发。”
我们体内的每个细胞都含有两米长的DNA，这是体内所有细胞的所有功能的基本蓝图。DNA缠绕在组蛋白的线轴上（组蛋白将DNA包装在细胞核中，很容易发生化学修饰，有助于调节基因表达），形成核小体。当将编码特定基因的DNA紧紧缠绕在线轴上时，该基因就不太可能被表达。当基因没有紧紧缠绕时，它更有可能被表达。这会影响人体内的许多功能。
多巴胺，被称为感觉良好的神经递质，是一种在神经元之间传递信息的化学物质。当我们享受美食，或者发生性行为时，大脑会释放它，使人们获得愉悦和满足感，这是自然奖赏系统的一部分。这种重要的神经化学物质可增强情绪，动机和注意力，并有助于调节运动，学习和情绪反应。多巴胺还使我们不仅能够看到奖励，而且能够采取行动朝着奖励前进。
这项研究发现一种称为转谷氨酰胺酶2（transglutaminase 2）的蛋白可以将多巴胺分子直接连接到组蛋白上，这是一种称为组蛋白多巴胺化或H3Q5dop的过程，进而影响组蛋白DNA线轴，实现基因表达的环境调控改变。
他们发现，组蛋白多巴胺化在长时间内加剧复发的易感性中起着关键作用。具体而言，V3中的H3Q5dop积累实际上可以劫持奖励环路，从而很难区分善良和不良适应行为。然而，该研究发现，减少从可卡因戒断的小鼠的H3Q5dop可以显著逆转可卡因介导的基因表达变化，并减少可卡因的寻找行为。
文章一作Ashley Lepack博士说：“一直困扰神经科学家的问题是，哪些分子现象导致人们对药物复发的易感性增加。”“我们的研究通过将组蛋白多巴胺化识别为多巴胺的一种新的，与神经传递无关的作用，为这一领域提供了宝贵的启示，这在脑病理学中从未发现过。”
“我们相信这些发现代表了我们对多巴胺的看法发生了范式转变，不仅是在滥用药物的情况下，而且还可能在其他与奖赏有关的行为和障碍，以及帕金森氏症等神经退行性疾病中”。
（生物通）
原文标题：Dopaminylation of histone H3 in ventral tegmental area regulates cocaine seeking
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