Role of microRNA-212 in striatal plasticity underlying cocaine addiction Funded Grant uri icon

description

  • PROJECT SUMMARY/ABSTRACT    Chronic  cocaine  exposure  causes  maladaptive  neuroplasticity  in  brain  reward  circuitry  that  leads  to  compulsive  drug  use,  loss  of  control  over  intake,  and  vulnerability  to  relapse,  even  after  protracted  abstinence. Initial drug reward is mediated by the nucleus accumbens in the ventral striatum, and early  goal-­‐directed  drug  intake  is  dependent  on  this  structure.  As  drug  use  transitions  from  goal-­‐directed  to  compulsive, there is a corresponding anatomical transition from dependence on the ventral striatum to  dorsal  striatum  habit  circuitry.  MicroRNAs  (miRNA)  are  small  (~21-­‐23  nucleotide)  non-­‐coding  RNA  sequences  that  regulate  mRNA  stability  and  translation  by  complementary  binding  to  the  3’  UTR  of  the  mRNA.  Each  miRNA  can  regulate  the  binding  of  hundreds  or  even  thousands  of  mRNA.  Our  lab  has  previously  identified  that  miR-­‐212  regulates  cocaine  intake  under  extended  access  conditions,  but  not  during  restricted  access.  Specifically,  overexpressing  miR-­‐212  in  the  dorsal  striatum  decreases  cocaine  intake during 6-­‐hour self-­‐administration sessions, whereas using a knocking down miR-­‐212 in this region  augments cocaine intake in rats. The precise cellular mechanism of action of miR-­‐212 is not known. The  dorsal  striatum  is  primarily  composed  of  medium  spiny  neurons  (MSNs;  95%  of  cells),  which  can  be  further  broken  down  by  their  receptor  composition  and  anatomical  projections.  Dopamine  D1  receptor  (DRD1)  expressing  neurons  form  a  direct  pathway  that  innervates  the  substantia  nigra  (striatonigral  pathway), and neurons expressing the D2 receptor and the adenosine A2A receptor (A2AR) project to the  pallidum (striatopallidal pathway). These cell populations have opposite contributions to tasks involving  movement, and more notably reward, such as cocaine conditioned place preference. This proposal seeks  to  examine  the  contributions  of  miR-­‐212  specifically  in  each  of  these  two  cell  populations  in  order  to  elucidate  its  mechanism  of  action  in  regulating  cocaine  seeking.  To  do  this,  in  aim  1  I  will  use  novel  genetically  modified  mice  to  create  conditional  knockouts  of  miR-­‐212  in  either  DRD1-­‐expressing  MSNs,  or  in  A2AR-­‐expressing  MSNs.  These  mice  will  be  tested  under  either  restricted  or  extended  access  to  cocaine, and the contribution of miR-­‐212 during each of these phases will be assessed.  In aim 2, I will use  a novel high throughput screening following crosslinking immunoprecipitation (HITS-­‐CLIP) technique to  examine mRNA targets of miR-­‐212 specifically in striatonigral vs striatopallidal neurons. Together, these  aims  will  provide  me  with  excellent  training  in  mouse  genetics  and  behavioral  models,  as  well  as  advanced  RNA  biochemistry  and  large  high  throughput  screening  data  sets,  including  bioinformatics  analysis of such data sets. 

date/time interval

  • 2017 - 2018