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A requirement for nuclear factor-kappaB in developmental and plasticity-associated synaptogenesis.
Boersma, Matthew C H; Dresselhaus, Erica C; De Biase, Lindsay M; Mihalas, Anca B; Bergles, Dwight E; Meffert, Mollie K.
  • Boersma MC; The Solomon H Snyder Department of Neuroscience, The Johns Hopkins University School of Medicine, Baltimore, Maryland 21205, USA.
J Neurosci ; 31(14): 5414-25, 2011 Apr 06.
Article en En | MEDLINE | ID: mdl-21471377
Structural plasticity of dendritic spines and synapses is a fundamental mechanism governing neuronal circuits and may form an enduring basis for information storage in the brain. We find that the p65 subunit of the nuclear factor-κB (NF-κB) transcription factor, which is required for learning and memory, controls excitatory synapse and dendritic spine formation and morphology in murine hippocampal neurons. Endogenous NF-κB activity is elevated by excitatory transmission during periods of rapid spine and synapse development. During in vitro synaptogenesis, NF-κB enhances dendritic spine and excitatory synapse density and loss of endogenous p65 decreases spine density and spine head volume. Cell-autonomous function of NF-κB within the postsynaptic neuron is sufficient to regulate the formation of both presynaptic and postsynaptic elements. During synapse development in vivo, loss of NF-κB similarly reduces spine density and also diminishes the amplitude of synaptic responses. In contrast, after developmental synaptogenesis has plateaued, endogenous NF-κB activity is low and p65 deficiency no longer attenuates basal spine density. Instead, NF-κB in mature neurons is activated by stimuli that induce demand for new synapses, including estrogen and short-term bicuculline, and is essential for upregulating spine density in response to these stimuli. p65 is enriched in dendritic spines making local protein-protein interactions possible; however, the effects of NF-κB on spine density require transcription and the NF-κB-dependent regulation of PSD-95, a critical postsynaptic component. Collectively, our data define a distinct role for NF-κB in imparting transcriptional regulation required for the induction of changes to, but not maintenance of, excitatory synapse and spine density.
Asunto(s)
Regulación del Desarrollo de la Expresión Génica/fisiología; FN-kappa B/metabolismo; Neurogénesis/fisiología; Plasticidad Neuronal/fisiología; Células Piramidales/citología; Sinapsis/fisiología; Animales; Animales Recién Nacidos; Proteínas Bacterianas/genética; Bicuculina/farmacología; Células Cultivadas; Biología Computacional; Dendritas/fisiología; Espinas Dendríticas/efectos de los fármacos; Espinas Dendríticas/metabolismo; Homólogo 4 de la Proteína Discs Large; Antagonistas de Aminoácidos Excitadores/farmacología; Potenciales Postsinápticos Excitadores/fisiología; Femenino; Antagonistas de Receptores de GABA-A/farmacología; Regulación del Desarrollo de la Expresión Génica/genética; Proteínas Fluorescentes Verdes/genética; Proteínas Fluorescentes Verdes/farmacología; Guanilato-Quinasas; Hipocampo/citología; Humanos; Péptidos y Proteínas de Señalización Intracelular/metabolismo; Proteínas Luminiscentes/genética; Masculino; Proteínas de la Membrana/metabolismo; Ratones; Mutación/genética; FN-kappa B/genética; Proteínas del Tejido Nervioso/metabolismo; Neurogénesis/efectos de los fármacos; Neurogénesis/genética; Plasticidad Neuronal/efectos de los fármacos; Técnicas de Placa-Clamp; Canales de Potasio/genética; Canales de Potasio/metabolismo; Canales de potasio activados por Sodio; Sinapsis/efectos de los fármacos; Factores de Tiempo; Transfección/métodos; Valina/análogos & derivados; Valina/farmacología; Proteínas del Transporte Vesicular de Aminoácidos Inhibidores/metabolismo

Texto completo: 1 Banco de datos: MEDLINE Asunto principal: Sinapsis / FN-kappa B / Células Piramidales / Regulación del Desarrollo de la Expresión Génica / Neurogénesis / Plasticidad Neuronal Tipo de estudio: Risk_factors_studies Idioma: En Año: 2011 Tipo del documento: Article

Texto completo: 1 Banco de datos: MEDLINE Asunto principal: Sinapsis / FN-kappa B / Células Piramidales / Regulación del Desarrollo de la Expresión Génica / Neurogénesis / Plasticidad Neuronal Tipo de estudio: Risk_factors_studies Idioma: En Año: 2011 Tipo del documento: Article