Resumen de Papel del factor de transcripción ATF5 en la Enfermedad de Huntington
- español
En el cerebro se detectan niveles altos de ATF5 en gliomas y también en progenitores neurales, y la expresión en ellos ha de disminuir para promover su diferenciación a neuronas maduras o glía. Esto llevó a la creencia inicial de que ATF5 no se expresa en neuronas adultas. Recientemente, en nuestro laboratorio hemos descrito la expresión basal de ATF5 en neuronas de ratones adultos y una inducción neuroprotectora de este factor durante la ejecución de la RPM en un modelo murino de status epilepticus. En el presente trabajo decidimos explorar si ATF5 también se expresa en neuronas de cerebro humano adulto tanto en condiciones basales como en la enfermedad de Huntington (EH), en la que se ha descrito una inducción crónica del ERE y una ejecución de la RPM parcialmente impedida debido al procesamiento defectuoso de ATF6. Además de confirmar que ATF5, de hecho, se expresa en neuronas humanas, en este trabajo demostramos una acumulación de ATF5 en las características inclusiones de HTT mutante observadas tanto en cerebro de pacientes de EH como en el modelo murino R6/1 de EH. Esto correlaciona con la bajada en los niveles de la proteína ATF5 soluble y los de su diana antiapoptótica MCL1. Posteriormente confirmamos que la deleción de atf5 en un modelo de Caenorabditis elegans exacerba la toxicidad inducida por la poliQ expandida. Además, se han generado dos líneas de ratón transgénico de sobreexpresión condicional de ATF5 en neuronas de cerebro anterior o en astrocitos. En este caso, a pesar de conseguir una buena inducción del ARNm de ATF5, no observamos acumulación de la proteína en ninguna de las estructuras analizadas ni en los tiempos estudiados. La inducción de ERE en cultivos primarios de neuronas obtenidas de ratones transgénicos tampoco indujo acumulación de la proteína transgénica. El cruce de ratones transgénicos de ATF5 con ratones R6/1 no provocó mejora aparente del fenotipo característico de este modelo. Finalmente, tanto la sobreexpresión de ATF5, como de MCL1 por separado atenuaron la apoptosis inducida en un modelo celular de EH. Estos datos en conjunto reflejan que la bajada de los niveles de ATF5, probablemente secundaria a su secuestro en inclusiones de poliQ expandida, induce una mayor vulnerabilidad ante la apoptosis inducida por la huntingtina mutante, y que terapias dirigidas a aumentar los niveles de ATF5 podrían tener un efecto beneficioso en el tratamiento de la EH.
- English
Activating transcription factor-5 (ATF5) is a stress-response transcription factor induced upon different cell stressors like fasting, amino-acid limitation, cadmium or arsenite. ATF5 is also an effector of the unfolded protein response (UPR), a cellular reaction to endoplasmic reticulum stress (ERS). As a mediator of the UPR, ATF5 induces transcription of proteostatic and anti-apoptotic factors, like MCL1. In the brain, high ATF5 levels are found in gliomas and in neural progenitor cells, which need to decrease their ATF5 levels to differentiate into mature neurons or glia. This initially led to believe that ATF5 is not expressed in adult neurons. More recently, we reported basal neuronal ATF5 expression in adult mouse brain and its neuroprotective induction during UPR in a mouse model of status epilepticus. Here we aimed to explore whether ATF5 is also expressed by neurons in human brain both in basal conditions and in Huntington's disease (HD), where UPR has been described to be partially impaired due to defective ATF6 processing. Apart from confirming that ATF5 is present in human adult neurons, here we report accumulation of ATF5 within the characteristic polyglutamine-containing neuronal nuclear inclusions in brains of HD patients and R6/1 mice. This correlates with decreased levels of soluble ATF5 and of its anti-apoptotic target MCL1. We then confirmed the deleterious effect of ATF5 deficiency in a Caenorhabditis elegans model of polyglutamine-induced toxicity. We also report the generation of two transgenic mouse lines for the conditional overexpression of ATF5 in adult neurons or astrocytes. However, despite a visible induction of transgenic mRNA we failed to observe an accumulation of the recombinant protein in any of the structures or times analyzed. Induction of ERS in transgenic primary neurons did not induce accumulation of the exogenous protein. Additionally, crossbreeding of transgenic animals and R6/1 mice was not effective in the induction of recombinant ATF5 overexpression nor the attenuation of pathologic phenotype. Finally, both the transfection of ATF5 and the transfection of MCL1 separately reduced apoptosis in a cellular model of HD. These results reflect that decreased ATF5 in HD, probably secondary to sequestration into inclusions, renders neurons more vulnerable to mutant huntingtin-induced apoptosis and that ATF5-increasing interventions might have therapeutic potential for HD.
