Кокаин меняет активность генов

Новую гипотезу о формировании кокаиновой зависимости предложили Ян Мейз (Ian Maze) и его коллеги из медицинского факультета (Mount Sinai School of Medicine) Университета города Нью-Йорк. Они показали, что регулярно поступающий в организм кокаин меняет биохимию прилежащего ядра (nucleus accumbes), которое входит в цикл подкрепления (reward circuitry) головного мозга.

Механизмы, на которые влияет кокаин, касаются взаимодействия молекулы ДНК с белками-гистонами. ДНК, свернутая в спираль и упакованная в оболочку из гистонов, не может синтезировать РНК и кодировать белки. В этом неактивном состоянии она называется гетерохроматином. В таком виде ДНК находится при делении клетки. После деления большая часть ее переходит в активное состояние – раскручивается и освобождается от белков-гистонов.

Кокаин влияет на ДНК

В эксперименте мышам вводили кокаин в двух режимах: однократно или хронически в течение семи дней. При этом оценивали изменения в состоянии ДНК. Исследователи использовали один гистонный белок в триметилированной форме (H3K9me3) как маркер гетерохроматина. Его количество при однократном и при хроническом введении кокаина менялось, из чего биологи сделали вывод, что меняется доля гетерохроматинного состояния ДНК.

Однократный кокаин вдвое увеличил содержание H3K9me3 в прилежащем ядре, а хроническое введение наркотика сопровождалось сначала повышением, а потом длительным снижением H3K9me3. Ученые полагают, что это отражает уменьшение содержания гетерохроматина и перехода его части в активное состояние, а, следовательно, изменением профиля работающих генов. Они думают, что в этом задействованы и ретроэлементы – короткие последовательности нуклеотидов, которые могут перескакивать с места на место. В тех участках ДНК, которые меняются при введении кокаина, ретроэлементов оказалось очень много.

По мнению авторов статьи в PNAS, изменение состояния ДНК под действием кокаина с участием белков-гистонов и ретроэлементов сдвигает профиль работы генов в изученном ядре мозга и лежит в основе формирования кокаиновой зависимости.