CREB i kognition
Den cellulära transkriptionsfaktorn CREB ( cAMP respons element-bindande protein) hjälper till att lära och stabilisera och hämta rädsla-baserade, långsiktiga minnen . Detta görs främst genom dess uttryck i hippocampus och amygdala . Studier som stöder CREB:s roll i kognition inkluderar de som slår ut genen, minskar dess uttryck eller överuttrycker den.
Minne
Forskning tyder på att CREB har en roll i de molekylära stegen som stabiliserar minnet i hjärnan, inklusive det känslomässiga minnet . Bevis på CREB:s roll i emotionellt minne delas in i tre experimentella kategorier: negativa manipulationer (där nivåerna av CREB sänktes), positiva manipulationer (där nivåerna av CREB ökades) och icke-interventioner (där de endogena nivåerna av CREB spårades före och efter inlärning).
Knockout
Knockoutstudier i Aplysia -havssniglar indikerade att minskande CREB-funktion blockerar långsiktiga förändringar i synaptisk funktion, men inte kortsiktiga. Förändringar i synaptisk funktion (dvs. synaptisk plasticitet ) krävs för inlärning och minne Som bevis på detta visade en rad möss med en riktad störning av α- och δ-isoformerna av CREB intakt korttidsminne, men stört långtidsminne i flera beteendeuppgifter, inklusive kontextuell konditionering och rumslig inlärning i Morris vattenlabyrint , två hippocampusberoende inlärningsuppgifter. Hippocampus elektrofysiologiska studier avslöjade också att CREB-mutationen störde stabiliteten hos synaptisk plasticitet Genetiska studier i Drosophila -fruktflugor avslöjade också en roll för CREB i minnet, vilket tyder på att CREB har en roll i minnet bevarat evolutionärt.
Knockdown
Det finns flera metoder för att slå ner (minska uttrycket av) CREB:
Antisens
Antisensoligonukleotider (enkla strängar av DNA eller RNA som är komplementära till en vald sekvens) mot hippocampus CREB- mRNA kan sänka nivåerna av CREB inom 6 timmar efter infusion och försämra det rumsliga minnet. Tester som gavs direkt efter träning visade att antisensoligonukleotiderna mot CREB inte stör korttidsminnet.
Dominant negativ
En annan strategi för att störa CREB-funktionen är användningen av en dominant negativ transgen strategi. I denna strategi uttrycktes ett fragment av CREB-genen från en transgen i möss. Det resulterande transgena proteinet konstruerades för att störa den normala funktionen av CREB genom att konkurrera med vildtyp (icke-muterad) CREB för bindningsställen i DNA:t ; det transgena proteinet saknar de domäner som krävs för att göra funktionella komplex. För att reglera när det dominanta negativa CREB-fragmentet störde normal CREB-funktion användes mutant-DNA:t för att generera ett fusionsprotein som också inkluderade en muterad ligandbindande domän (LBD) av östrogenreceptorn, som binder till tamoxifen snarare än till östrogen . När det exponerades för tamoxifen ändrade det dominanta negativa fragmentet konformationen av fusionsproteinet, blev aktivt och kunde därför störa CREB-bindningsställena. En fördel med detta inducerbara transgena system är att det förändrade proteinet är konstitutivt närvarande och kan därför snabbt aktiveras efter administrering av tamoxifen.
Användning av LBD-systemet för att slå ner CREB-proteinfunktionen under träning (med användning av både kontextuell frysning och tonrädsla paradigm) gav ett underskott i långtidsminnet, men inte korttidsminnet. Försämrad CREB-funktion försämrade inte hämtningen av det konsoliderade minnet.
RNA-interferens
Litet störande RNA (siRNA) kan inducera en selektiv nedbrytning av mRNA från proteinet av intresse. Infusion av siRNA-segment mot CREB har producerat underskott i både kontextuell konditionering och framåtriktad konditionering .
Aktivering
En rad lacZ -reportermöss (möss som har E. colis gen kopplad till sin CREB-gen för att producera ett protein som lätt kan visualiseras), när de tränades med ett sammanhangsprotokoll, visade högre nivåer av CREB-medierad transkription i CA1 och CA3 -regioner i hippocampus jämfört med otränade möss eller möss som inte förknippade innehåll med chock (i rädslakonditionering) på grund av latent hämning . Likaså visade lacZ-mössen som tränades med ett tonprotokoll högre nivåer av CREB-beroende gentranskription i amygdala än möss utan träning eller möss i den oparade gruppen. Det fanns ingen skillnad i CREB-beroende genuttryck i hippocampus hos djur som tränats med ett tonprotokoll.
Rädda
När ett herpes simplex-virus som uttrycker CREB infunderades i amygdala hos CREB knockout-möss, räddade uttrycket av CREB i amygdala underskottet, vilket indikerar att amygdal CREB är avgörande för minnet vid tonkonditionering.
Överuttryck
Rollen av överuttryck av CREB har inte undersökts systematiskt vid rädslakonditionering, och studier av andra konditioneringsparadigm har gett blandade resultat. En studie från 2001, som använde viral transfektion för att överuttrycka CREB i den basolaterala amygdala hos råttor, fann att överuttryck ökade det rädslapotentierade skrämselsvaret . Detta tyder på att CREB-nivåerna är begränsande under förvärvet av rädsla-potentierad skräck [ förtydligande behövs ] och att dessa nivåer är relaterade till styrkan hos denna form av minne.
En nyare artikel (2009), som använder ett liknande viralt tillvägagångssätt i hippocampus, fann att ytterligare CREB-uttryck också kunde förbättra kontextuell rädslakonditionering, ett resultat som överensstämmer med hippocampus roll i denna form av konditionering. Medan viral CREB vände konditioneringsbristerna hos CREB knockout-djur, verkade ytterligare CREB inte förbättra minnet av vildtypskontrollerna.
Kronisk förbättring av CREB, med hjälp av genetiska manipulationer hos möss, verkade inte förbättra minnet i en vattenlabyrintuppgift. En annan studie från 2009, som överuttryckte CREB genom att använda det transgena tetracyklin-dox-systemet , fann att även om ytterligare CREB inte förbättrade förvärvet, störde det minneshämtning, vilket tyder på att det kan finnas en optimal nivå av CREB-aktivering för normal minnesfunktion. Andra artiklar tyder på att CREB hjälper till att kontrollera inneboende excitabilitet , vilket ger en ytterligare mekanism genom vilken CREB kan bidra till minnesförvärv och uttryck. Förbättrat CREB-beroende genuttryck ökar excitabiliteten hos neuroner i basala amygdala och gynnar konsolideringen av kontextuellt och cued rädslaminne.