Estudio de la regulación de la expresión de neurogranina por actividad sináptica

• Autores: Raquel de Andrés Hernaiz
• Directores de la Tesis: Francisco Javier Díez Guerra (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Autónoma de Madrid ( España ) en 2023
• Idioma: español
• Número de páginas: 145
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Biblos-e Archivo
• Resumen

  • La plasticidad sináptica, la capacidad de las neuronas de adaptarse a un entorno cambiante, es la base en la que se sustentan los procesos de memoria y aprendizaje. En ella, la señalización por Ca2+/CaM juega un papel fundamental, activando numerosas cascadas de señalización que conducen a cambios funcionales, estructurales y de expresión génica en las neuronas. Una proteína que participa activamente en los procesos de plasticidad sináptica es Neurogranina (Ng), regulando la disponibilidad espaciotemporal de CaM y la activación de sus múltiples efectores. El envejecimiento cerebral y numerosas enfermedades cognitivas cursan con alteraciones en la homeostasis del calcio intracelular y en la señalización dependiente de Ca2+/CaM. Estas alteraciones a menudo vienen acompañadas de disfunción sináptica y una reducción en los niveles de Ng, lo que contribuye al declive cognitivo. A pesar de la importancia de Ng en la función cognitiva, los mecanismos que regulan su expresión no se conocen en detalle. Un avance en esta línea supondría una oportunidad clínica para tratar de paliar o frenar la degeneración sináptica y las alteraciones cognitivas de numerosos pacientes. En esta tesis doctoral demostramos el papel de la actividad sináptica, especialmente a través de los receptores de NMDA (NMDARs), en la regulación de la expresión de Ng. Mediante la utilización de un medio de cultivo (NB+) más fisiológico que promueve la formación de redes neuronales complejas y una mayor actividad de NMDARs, demostramos que la expresión de Ng requiere conectividad neuronal y patrones de actividad sináptica adecuados. Utilizando técnicas de imagen observamos que las neuronas más activas sinápticamente son las que expresan niveles más altos de Ng. La acción de agonistas y antagonistas de NMDARs promueve cambios en la expresión de Ng. Además, nuestros datos indican que para alcanzar niveles fisiológicos de expresión de Ng es necesaria la activación temprana de NMDARs, de forma similar a lo que ocurre durante los periodos críticos del desarrollo. Utilizando reporteros de la actividad de una región promotora del gen de Ng hemos observado elementos tanto represores como activadores de la transcripción que son dependientes de la actividad de NMDARs. Haciendo uso de inhibidores y varios mutantes de la histona deacetilasa HDAC4, demostramos que HDAC4 reprime la expresión de Ng en condiciones de baja estimulación de NMDARs, represión que se libera en condiciones de mayor actividad sináptica. Observamos también que, la expresión de Ng podría estar regulada positivamente por el gen de activación temprana cFos. La alta colocalización de Ng y cFos, la presencia de numerosos sitios AP-1 en regiones conservadas del gen de Ng, y la reducción en los niveles de Ng al eliminar la expresión de cFos, utilizando un sistema CRISPR-Cas9, son indicios de su participación en la regulación transcripcional de Ng. Durante el envejecimiento y en múltiples enfermedades cognitivas, se producen alteraciones en los patrones de actividad sináptica, que van acompañados de una desregulación de la expresión de genes de plasticidad sináptica. En su conjunto, estos factores podrían conducir a defectos en la expresión de Ng, a alteraciones en las vías de señalización dependientes de CaM, a disfunción y pérdidas sinápticas, y en definitiva al deterioro de las funciones cognitivas