Shaping synaptic plasticity: The role of activity‐mediated epigenetic regulation on gene transcription

International Journal of Developmental Neuroscience - Tập 31 Số 6 - Trang 359-369 - 2013
Javier Cortés‐Mendoza1, Sol Díaz de León‐Guerrero1, Gustavo Pedraza‐Alva1, Leonor Pérez‐Martínez1
1Laboratorio de Neuroinmunobiología Departamento de Medicina Molecular y Bioprocesos Instituto de Biotecnología Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) Cuernavaca Morelos 62271 Mexico

Tóm tắt

AbstractLearning and memory are basic functions of the brain that allowed human evolution. It is well accepted that during learning and memory formation the dynamic establishment of new active synaptic connections is crucial. Persistent synaptic activation leads to molecular events that include increased release of neurotransmitters, increased expression of receptors on the postsynaptic neuron, thus creating a positive feedback that results in the activation of distinct signaling pathways that temporally and permanently alter specific patterns of gene expression. However, the epigenetic changes that allow the establishment of long term genetic programs that control learning and memory are not completely understood. Even less is known regarding the signaling events triggered by synaptic activity that regulate these epigenetic marks. Here we review the current understanding of the molecular mechanisms controlling activity‐dependent gene transcription leading synaptic plasticity and memory formation. We describe how Ca2+ entry through N‐methyl‐d‐aspartate‐type glutamate neurotransmitter receptors result in the activation of specific signaling pathways leading to changes in gene expression, giving special emphasis to the recent data pointing out different epigenetic mechanisms (histone acetylation, methylation and phosphorylation as well as DNA methylation and hydroxymethylation) underlying learning and memory.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

10.1098/rstb.2002.1222

10.1002/jnr.21139

10.1093/hmg/ddn102

10.1113/jphysiol.1980.sp013256

10.1016/j.nbd.2005.07.005

10.1126/science.8097060

10.1016/j.cell.2005.03.013

10.1128/MCB.05631-11

10.1073/pnas.80.23.7347

10.1101/lm.027201.112

10.1016/j.neuroscience.2005.03.026

10.1038/nature05913

10.1016/0022-2836(78)90243-7

10.1016/S0092-8674(00)81816-4

10.1016/j.cub.2004.11.002

10.1113/jphysiol.1973.sp010274

10.1002/hipo.20768

10.1016/j.cell.2012.05.027

10.1126/science.1153252

10.1046/j.1471-4159.2003.01648.x

10.1038/nn.3266

10.3233/RNN-2012-110223

10.1126/science.1086446

10.1523/JNEUROSCI.23-07-02572.2003

10.1038/365855a0

10.1101/lm.152906

10.1146/annurev.biochem.77.062706.153223

10.1146/annurev.cellbio.24.110707.175235

10.1038/340474a0

10.1093/hmg/ddh282

10.1016/j.molcel.2003.08.013

10.1038/81767

10.1242/jcs.00804

10.1002/cne.22241

10.1073/pnas.88.11.5061

10.1371/journal.pbio.0060219

10.1093/emboj/17.15.4426

10.1016/S0896-6273(00)80026-4

10.1111/j.1460-9568.2011.07658.x

10.1016/j.brainresbull.2012.05.004

10.1203/pdr.0b013e3180457635

10.1038/nn.2514

10.1038/nature04219

10.1146/annurev.neuro.31.060407.125631

10.1016/j.neuron.2008.11.029

10.1523/JNEUROSCI.23-27-09116.2003

10.1177/1073858411407206

10.1038/nature09271

10.1016/0092-8674(94)90055-8

10.1146/annurev.biochem.74.010904.153721

10.1017/S1472928807000222

10.1016/0092-8674(89)90013-5

10.1038/44378

10.1038/ncomms1997

10.1523/JNEUROSCI.23-22-08125.2003

10.1038/nature07925

10.1038/nn.2900

10.4161/cc.10.16.17093

10.1016/j.cell.2011.03.022

10.1523/JNEUROSCI.3732-09.2010

10.1523/JNEUROSCI.0147-12.2012

10.1002/hipo.10010

10.1038/75698

10.1126/science.1164139

10.1038/381163a0

10.1523/JNEUROSCI.1404-12.2013

10.1038/nature04254

10.1126/science.187.4173.226

10.1038/nature04783

10.1016/j.neuron.2008.09.024

Huang Y.Y., 1994, Recruitment of long‐lasting and protein kinase A‐dependent long‐term potentiation in the CA1 region of hippocampus requires repeated tetanization, Learning and Memory, 1, 74, 10.1101/lm.1.1.74

10.1006/exnr.2000.7415

10.1016/S0896-6273(02)00654-2

10.1016/S0896-6273(00)80602-9

10.1073/pnas.1932773100

10.1523/JNEUROSCI.2262-07.2008

10.1093/nar/gkr120

10.1101/gad.1272805

10.1073/pnas.0402650101

10.1038/nsmb.2372

10.1523/JNEUROSCI.2089-12.2012

10.1016/j.tibs.2005.12.008

10.1016/S0896-6273(02)00655-4

10.1073/pnas.93.22.12547

10.1016/j.neuron.2004.06.002

10.1523/JNEUROSCI.3610-09.2009

10.1016/j.neuroscience.2010.11.023

10.1111/j.1365-2958.2007.05767.x

10.1126/science.1169786

10.1016/j.neuron.2005.09.023

10.1093/hmg/ddq394

10.1038/370223a0

10.1006/nlme.1998.3836

10.1523/JNEUROSCI.12-08-02973.1992

10.1016/0896-6273(93)90239-N

10.1074/jbc.M402229200

10.1074/jbc.M511767200

10.1038/nn.2866

10.1038/369235a0

10.1016/j.mcn.2005.10.005

10.1038/nature07319

10.1046/j.1471-4159.2001.00386.x

10.1152/physrev.00013.2009

10.1523/JNEUROSCI.1786-08.2008

10.1523/JNEUROSCI.0534-12.2012

10.1126/science.1166859

10.1126/science.1090842

10.1159/000165342

10.1016/j.cell.2012.11.022

10.1371/journal.pone.0053793

10.1523/JNEUROSCI.0027-10.2010

10.1038/nn.2560

10.1016/j.neuron.2007.02.022

10.1002/jcp.21224

10.1523/JNEUROSCI.20-18-07116.2000

10.1371/journal.pone.0019958

10.1038/328175a0

10.1038/369486a0

10.1126/science.8394601

10.1523/JNEUROSCI.6000-11.2012

10.1038/npp.2012.116

10.1128/MCB.24.14.6278-6287.2004

10.1016/j.cub.2006.02.062

10.1038/nrn2303

10.1038/nrn1970

10.1113/jphysiol.1993.sp019900

10.1128/MCB.16.2.694

10.1016/S0896-6273(00)80140-3

10.1016/0896-6273(92)90067-N

10.1002/hipo.20654

10.1016/S0024-3205(00)00632-9

10.1038/35049004

10.1016/j.ygeno.2007.05.004

10.1007/s11064-009-0047-0

10.1002/ana.21715

10.1073/pnas.97.23.12880

10.1126/science.1143839

10.1016/0896-6273(94)90438-3

10.1016/S0197-0186(03)00036-6

10.1016/0896-6273(90)90115-V

10.1126/science.1646483

10.1016/S0896-6273(00)00089-1

10.1016/S0896-6273(00)81011-9

10.1152/jn.1999.81.4.1559

10.1016/j.nlm.2012.03.007

10.1523/JNEUROSCI.1747-12.2012

10.1038/nn.2959

10.1074/jbc.M909538199

10.1074/jbc.M204784200

10.1126/science.1170116

10.1016/S0896-6273(00)81010-7

10.1016/S0896-6273(01)00561-X

10.3389/fnbeh.2011.00028

10.1016/0896-6273(93)90335-O

10.1038/80655

10.1124/pr.109.002451

Turek‐Plewa J., 2005, The role of mammalian DNA methyltransferases in the regulation of gene expression, Cellular and Molecular Biology Letters, 10, 631

10.1101/lm.51202

10.1016/j.ceca.2010.11.009

10.1074/jbc.M006727200

10.1126/science.273.5277.959

10.1128/MCB.18.4.1946

10.1038/7449

10.1016/S0092-8674(01)00585-2

10.1016/S0304-3940(01)01837-7

10.1073/pnas.1131928100

10.1016/j.neuint.2009.01.006

10.1371/journal.pone.0028441

10.1016/j.neuron.2006.09.037

10.1038/nn.2405

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