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Epigenetic memory: the Lamarckian brain
No full textRecent data support the view that epigenetic processes play a role in memory consolidation and help to transmit acquired memories even across generations in a Lamarckian manner. Drugs that target the epigenetic machinery were found to enhance memory function in rodents and ameliorate disease phenotypes in models for brain diseases such as Alzheimer's disease, Chorea Huntington, Depression or Schizophrenia. In this review, I will give an overview on the current knowledge of epigenetic processes in memory function and brain disease with a focus on Morbus Alzheimer as the most common neurodegenerative disease. I will address the question whether an epigenetic therapy could indeed be a suitable therapeutic avenue to treat brain diseases and discuss the necessary steps that should help to take neuroepigenetic research to the next level
Epigenetik. Nadelöhr neurodegenerativer Erkrankungen
No full textDie koordinierte Expression von Genen ist essentiell für die Entwicklung und das Überleben eines Organismus. Genexpression wird dabei nicht nur durch die Aktivität von Transkriptionsfaktoren, sondern vor allem auch durch epigenetische Veränderungen der Chromatin-Struktur reguliert. Die wichtigsten epigenetischen Mechanismen sind DNA-methylierung, Histon-acetylierung und Histon-methylierung. Solche epigenetischen Mechanismen sind vor allem entwicklungsbiologisch von Bedeutung und regulieren z.B. X-Chromosom-Inaktivierung oder Zelltyp-Determination. Die Erforschung epigenetischer Mechanismen hat in den letzten 15 Jahren deutlich zugenommen, u.a. da eine Deregulation von DNA-methylierung und Histon-modifikationen in Tumorzellen beobachtet wird. Inhibitoren von Histon-deacteylasen (HDAC) werde seit kurzem zur Behandlung bestimmter Krebsformen angewendet. Mittlerweile ist auch in den Neurowissenschaften ein dynamisches Forschungsgebiet entstanden, welches sich mit epigenetischen Mechanismen im zentralen Nervensystem befasst. Insbesondere zeigen jüngste Daten, dass die molekulare Maschinerie, welche DNA-methylierung und Histon-modifikationen reguliert auch neuronale Plastizität beeinflusst. So konnte z.B. gezeigt werden, dass transiente Änderungen der Histon-acetylierung und DNA-methylierung für Lernprozesse wichtig sind. Gleichzeitig scheint eine Deregulation epigenetischer Prozesse in eine Reihe von neurodegenerativen und kognitiven Erkrankungen involviert zu sein. Es konnte z.B. beobachtet werden, dass HDAC Inhibitoren Lernverhalten in Wildtyp Mäusen verbessern und in Tiermodellen für Chorea Huntington, Rubinstein Taybi Syndrom, Friedreichs Ataxie oder Morbus Alzheimer neuroprotektiv und neuroregenerativ wirken. In diesem Artikel stelle ich die wichtigsten Daten dieses neuen Forschungsgebiets der Neuroepigenetik zusammen und befasse mich vor allem mit der Frage warum epigenetische Ansätze eine aussichtsreiche therapeutische Strategie für Hirnerkrankungen darstellen könnten
Environmental enrichment as a method to improve cognitive function. What can we learn from animal models?
No full textThere is substantial evidence that physical and cognitive exercise can enhance memory function in rodents as well as in humans. In addition various behaviors associated with physical activity have been associated with an increased cognitive reserve and a lower risk to develop age-associated memory decline and age-associated neurodegenerative diseases such as Alzheimer's disease. To better understand the molecular mechanisms that increase brain plasticity in response to exercise will therefore help to develop effective therapeutic strategies to treat memory decline. Here we review the currently available data with a specific focus on neurodegenerative diseases
HDAC-Inhibitoren als Therapie für neuronale Erkrankungen. Entdeckung neuer Anwendungsgebiete
No full textEpigenetik. Nadelöhr neurodegenerativer Erkrankungen
No full textDie koordinierte Expression von Genen ist essentiell für die Entwicklung und das Überleben eines Organismus. Genexpression wird dabei nicht nur durch die Aktivität von Transkriptionsfaktoren, sondern vor allem auch durch epigenetische Veränderungen der Chromatin-Struktur reguliert. Die wichtigsten epigenetischen Mechanismen sind DNA-methylierung, Histon-acetylierung und Histon-methylierung. Solche epigenetischen Mechanismen sind vor allem entwicklungsbiologisch von Bedeutung und regulieren z.B. X-Chromosom-Inaktivierung oder Zelltyp-Determination. Die Erforschung epigenetischer Mechanismen hat in den letzten 15 Jahren deutlich zugenommen, u.a. da eine Deregulation von DNA-methylierung und Histon-modifikationen in Tumorzellen beobachtet wird. Inhibitoren von Histon-deacteylasen (HDAC) werde seit kurzem zur Behandlung bestimmter Krebsformen angewendet. Mittlerweile ist auch in den Neurowissenschaften ein dynamisches Forschungsgebiet entstanden, welches sich mit epigenetischen Mechanismen im zentralen Nervensystem befasst. Insbesondere zeigen jüngste Daten, dass die molekulare Maschinerie, welche DNA-methylierung und Histon-modifikationen reguliert auch neuronale Plastizität beeinflusst. So konnte z.B. gezeigt werden, dass transiente Änderungen der Histon-acetylierung und DNA-methylierung für Lernprozesse wichtig sind. Gleichzeitig scheint eine Deregulation epigenetischer Prozesse in eine Reihe von neurodegenerativen und kognitiven Erkrankungen involviert zu sein. Es konnte z.B. beobachtet werden, dass HDAC Inhibitoren Lernverhalten in Wildtyp Mäusen verbessern und in Tiermodellen für Chorea Huntington, Rubinstein Taybi Syndrom, Friedreichs Ataxie oder Morbus Alzheimer neuroprotektiv und neuroregenerativ wirken. In diesem Artikel stelle ich die wichtigsten Daten dieses neuen Forschungsgebiets der Neuroepigenetik zusammen und befasse mich vor allem mit der Frage warum epigenetische Ansätze eine aussichtsreiche therapeutische Strategie für Hirnerkrankungen darstellen könnten
Targeting histone-modifications in Alzheimer's disease. What is the evidence that this is a promising therapeutic avenue?
No full textAlzheimer' s disease (AD) is the most common form of dementia causing an increasing emotional and economical burden to our societies. Although much progress has been made regarding the molecular mechanisms that underlie AD pathogenesis effective therapies are not available yet. The emerging field of neuroepigenetics has provided evidence that de-regulation of epigenetic processes play a role in AD. In this article we will critically review the primary research data that led to the hypothesis that targeting histone-modifying enzymes could be used to treat AD pathogenesis and address the question if the field is ready to translate such findings into clinical application
The epigenetic bottleneck of neurodegenerative and psychiatric diseases
No full textThe orchestrated expression of genes is essential for the development and survival of every organism. In addition to the role of transcription factors, the availability of genes for transcription is controlled by a series of proteins that regulate epigenetic chromatin remodeling. The two most studied epigenetic phenomena are DNA methylation and histone-tail modifications. Although a large body of literature implicates the deregulation of histone acetylation and DNA methylation with the pathogenesis of cancer, recently epigenetic mechanisms have also gained much attention in the neuroscientific community. In fact, a new field of research is rapidly emerging and there is now accumulating evidence that the molecular machinery that regulates histone acetylation and DNA methylation is intimately involved in synaptic plasticity and is essential for learning and memory. Importantly, dysfunction of epigenetic gene expression in the brain might be involved in neurodegenerative and psychiatric diseases. In particular, it was found that inhibition of histone deacetylases attenuates synaptic and neuronal loss in animal models for various neurodegenerative diseases and improves cognitive function. In this article, we will summarize recent data in the novel field of neuroepigenetics and discuss the question why epigenetic strategies are suitable therapeutic approaches for the treatment of brain diseases
Generating new neurons to circumvent your fears: the role of IGF signaling
No full textExtinction of fear memory is a particular form of cognitive function that is of special interest because of its involvement in the treatment of anxiety and mood disorders. Based on recent literature and our previous findings (EMBO J 30(19):4071-4083, 2011), we propose a new hypothesis that implies a tight relationship among IGF signaling, adult hippocampal neurogenesis and fear extinction. Our proposed model suggests that fear extinction-induced IGF2/IGFBP7 signaling promotes the survival of neurons at 2-4 weeks old that would participate in the discrimination between the original fear memory trace and the new safety memory generated during fear extinction. This is also called "pattern separation", or the ability to distinguish similar but different cues (e.g., context). To understand the molecular mechanisms underlying fear extinction is therefore of great clinical importance
New friends for Ago2 in neuronal plasticity
No full textMicroRNAs have emerged as central regulators of cellular homeostasis and increasing evidence suggests that they play a key role in neuronal plasticity. Major efforts are made to define microRNA networks and their targets in the brain. The mechanisms by which microRNA activity is regulated are, however, relatively unexplored. In this issue of The EMBO Journal, Störchel et al (2015) screened for proteins that affect microRNA function in neurons. They identify Nova1 and Ncoa3 as novel regulators of miRNA activity and demonstrate that both proteins are essential for neuronal plasticity in a microRNA‐dependent manner
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