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Contribution of high histone acetylation in memory allocation / Ana Beatriz Reis dos Santos Marques ; orient. Johannes Gräff, Rita Teodoro

Main Author Marques, Ana Beatriz Reis dos Santos Secondary Author Gräff, Johannes
Teodoro, Rita
Language Inglês. Country Portugal. Publication Lisboa : NOVA Medical School , 2022 Description 54 p. : il. Abstract RESUMO: O processo que define de que forma informação e alocada no cérebro é essencial para o eficiente ´ armazenamento e recuperação de uma memória. Durante a codificação ao de uma memória, neurónios ´ competem entre si pela alocação de informação ao em populações neuronais. Curiosamente, estudos ˜ mostram que o numero de células recrutadas para o traço de uma memória (ou engrama) é constante, ´ e características específicas pos-sinápticas definem que neurónios s ´ ao recrutados para o armazena- ˜ mento da memoria. No entanto, o mecanismo que determina de que forma os neurónios adquirem este ´ perfil, tornando-os elegíveis para fazer parte do engrama, e pouco compreendido. ´ No presente estudo, testamos a contribuição ao da acetilação de histonas, um dos mecanismos epi- ˜ genéticos mais estudados nos processos de aprendizagem e memória. Ao disponibilizar uma conformação da cromatina mais permissiva para a expressão génica, o aumento dos níveis de acetilação em histonas ˜ influencia a seleção de neurónios durante a codificação de uma memória. Mais especificamente, examinamos duas histonas acetiltransferases (HATs), CBP e KAT5, como características epigenéticas que ´ medeiam a alocação de um engrama associado a medo. Os nossos resultados revelam que neónios ´ que codificam a forma viral de HATs no núcleo lateral da amígdalas são recrutados para representar uma ˜ memória de medo, sem alterar o tamanho do engrama. Por outro lado, o aumento da histona deacetilase 2 (HDAC2), na mesma região do cérebro, destabiliza o número de células engrama, prevenindo a ´ aprendizagem do evento de medo. Estes dados indicam que, para manter um engrama estável, neurónios com elevado conteúdo ´ de HATs na amígdala lateral são preferencialmente selecionados para uma memória de medo, enquanto que um desequilíbrio dos níveis de acetilação pela expressão ao de HDAC2 previne a competição pela alocação de uma memória. Desvendar o papel destes grupos de enzimas como reguladores ´ da formação de uma memória contribuir para o desenvolvimento de novos alvos terapêuticos para ˆ condições de comprometimento da memória.
ABSTRACT: The process that defines how information is allocated in the brain is essential for the efficient storage and recall of a memory. At the time of encoding, neurons compete with one another to allocate a memory within neuronal populations. Interestingly, studies show that the number of cells recruited to the memory trace (or engram) is constant, and specific postsynaptic features define which neurons engage in memory storage. However, the mechanism that determines how neurons acquire such profile, eligible to became part of the engram, is poorly understood. In the present study, we tested the contribution of histone acetylation, one of the most studied epige netic mechanisms in learning and memory processes. By providing a chromatin conformation more per missive for gene expression, higher acetylation in histones bias the selection of neurons during memory encoding. Specifically, we examined two histone acetyl transferases (HATs), CBP and KAT5, as epige netic signatures that mediate the allocation of a fear engram. Our results reveal that neurons with virally encoded HATs in the lateral amygdala (LA) are recruited to represent a fear memory, without altering the size of the engram. Conversely, increase in histone deacetylase 2 (HDAC2), in the same brain region, destabilizes the number of engram cells engaged, disturbing learning of the fear event. These findings indicate that, to maintain a stable engram, neurons with higher HATs content in the LA are preferentially selected to represent a fear memory, whereas an acetylation imbalance by HDAC2- overexpression disrupts the competition for memory allocation. Unravelling the role of these groups of enzymes as upstream regulators of memory formation will contribute to the development of new therapeutic targets for memory-impairment conditions.
Topical name Memory
Enzymes
Therapeutics
Academic Dissertations
Index terms Universidade NOVA de Lisboa
NOVA Medical School
Dissertação de Mestrado
Investigação Biomédica
2022
CDU 616 Online Resources Click here to access the eletronic resource http://hdl.handle.net/10362/137678
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Item type Current location Call number url Status Date due Barcode
Documento Eletrónico Biblioteca NMS|FCM
online
RUN http://hdl.handle.net/10362/137678 Available 20220106

RESUMO: O processo que define de que forma informação e alocada no cérebro é essencial para o eficiente ´ armazenamento e recuperação de uma memória. Durante a codificação ao de uma memória, neurónios ´ competem entre si pela alocação de informação ao em populações neuronais. Curiosamente, estudos ˜ mostram que o numero de células recrutadas para o traço de uma memória (ou engrama) é constante, ´ e características específicas pos-sinápticas definem que neurónios s ´ ao recrutados para o armazena- ˜ mento da memoria. No entanto, o mecanismo que determina de que forma os neurónios adquirem este ´ perfil, tornando-os elegíveis para fazer parte do engrama, e pouco compreendido. ´ No presente estudo, testamos a contribuição ao da acetilação de histonas, um dos mecanismos epi- ˜ genéticos mais estudados nos processos de aprendizagem e memória. Ao disponibilizar uma conformação da cromatina mais permissiva para a expressão génica, o aumento dos níveis de acetilação em histonas ˜ influencia a seleção de neurónios durante a codificação de uma memória. Mais especificamente, examinamos duas histonas acetiltransferases (HATs), CBP e KAT5, como características epigenéticas que ´ medeiam a alocação de um engrama associado a medo. Os nossos resultados revelam que neónios ´ que codificam a forma viral de HATs no núcleo lateral da amígdalas são recrutados para representar uma ˜ memória de medo, sem alterar o tamanho do engrama. Por outro lado, o aumento da histona deacetilase 2 (HDAC2), na mesma região do cérebro, destabiliza o número de células engrama, prevenindo a ´ aprendizagem do evento de medo. Estes dados indicam que, para manter um engrama estável, neurónios com elevado conteúdo ´ de HATs na amígdala lateral são preferencialmente selecionados para uma memória de medo, enquanto que um desequilíbrio dos níveis de acetilação pela expressão ao de HDAC2 previne a competição pela alocação de uma memória. Desvendar o papel destes grupos de enzimas como reguladores ´ da formação de uma memória contribuir para o desenvolvimento de novos alvos terapêuticos para ˆ condições de comprometimento da memória.

ABSTRACT: The process that defines how information is allocated in the brain is essential for the efficient storage and recall of a memory. At the time of encoding, neurons compete with one another to allocate a memory within neuronal populations. Interestingly, studies show that the number of cells recruited to the memory trace (or engram) is constant, and specific postsynaptic features define which neurons engage in memory storage. However, the mechanism that determines how neurons acquire such profile, eligible to became part of the engram, is poorly understood. In the present study, we tested the contribution of histone acetylation, one of the most studied epige netic mechanisms in learning and memory processes. By providing a chromatin conformation more per missive for gene expression, higher acetylation in histones bias the selection of neurons during memory encoding. Specifically, we examined two histone acetyl transferases (HATs), CBP and KAT5, as epige netic signatures that mediate the allocation of a fear engram. Our results reveal that neurons with virally encoded HATs in the lateral amygdala (LA) are recruited to represent a fear memory, without altering the size of the engram. Conversely, increase in histone deacetylase 2 (HDAC2), in the same brain region, destabilizes the number of engram cells engaged, disturbing learning of the fear event. These findings indicate that, to maintain a stable engram, neurons with higher HATs content in the LA are preferentially selected to represent a fear memory, whereas an acetylation imbalance by HDAC2- overexpression disrupts the competition for memory allocation. Unravelling the role of these groups of enzymes as upstream regulators of memory formation will contribute to the development of new therapeutic targets for memory-impairment conditions.

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