Resumen de Noves funcions de prpc en neurotransmissió, neuroprotecció i neurodegeneració
Las Prionopatias son una familia de enfermedades neurodegenerativas minoritarias letales. Son causadas por el plegamiento aberrante de la proteína priónica (PrPC), que se agrega y acumula en el parénquima neuronal causando neurodegeneración. En los años ochenta, Europa sufrió la epidemia de encefalopatía espongiforme bovina que infectó algunos centenares de personas que acabarían sufriendo la patología. Esta crisis sanitaria puso de manifiesto la capacidad infectiva de los priones entre especies y convirtió el estudio de la biología de la PrPC en un tema de salud pública. A raíz de ello, se generaron los primeros modelos de ratón deficientes por la PrPC (Prnp0/0) como herramienta de estudio y se demostró que la presencia de la PrPC endógena es indispensable para la infectividad de las Prionopaties. Estos resultados postulaban que la patogenia de éstas provendría tanto de la ganancia de función patológica debido a su agregación, como de la falta de la función fisiológica al perder su conformación. Esta hipótesis derivó en una doble focalización en la investigación sobre las Prionopaties. Por un lado, el estudio de las causas y consecuencias de la adquisición de la conformación patogénica scrapie, la PrPSc, y por otro, la búsqueda de las funciones fisiológicas de la PrPC nativa.
Por lo aquí comentado, la presente tesis se centra en el estudio de la biología de la PrPC para intentar entender mejor las Prionopatias. La PrPC se expresa anclada a la membrana plasmática, sobre todo en el terminal sináptico, y se le ha relacionado con la regulación de la neurotransmisión, la diferenciación neuronal y la patología de la enfermedad de Alzheimer. Sin embargo, el papel real es desconocido ya que se han publicado resultados contradictorios y con poca reproducibilidad. En esta tesis hemos desarrollado nuevos modelos in vitro e in vivo para estudiar la PrPC y poder definir nítidamente sus funciones.
En primer lugar, nos hemos centrado en la generación y caracterización del primer modelo de iPSC procedentes de un paciente de Prionopatia con comorbilidad con Taupatía. Hemos desarrollado un cultivo neuronal que reproduce gran parte del fenotipo del paciente. Observemos astrogliosis, muerte celular, retraso de la diferenciación neuronal y un incremento de la fosforilación de Tau. Aunque no hemos observado la generación de PrPSc, hemos creado el primer modelo derivado directamente paciente de Prionopatia que nos permite estudiar la taupatía y su comorbilidad. En segundo lugar, hemos estudiado el papel neuroprotector de PrPC. Se había observado previamente que los animales KO eran más susceptibles a la epilepsia, pero otros grupos habían observado resultados contradictorios. Para resolver esta controversia, hemos evaluado la respuesta epiléptica de cuatro cepas de ratón Prnp0/0 diferentes. Nuestros resultados demuestran que, aunque las diferentes cepas presentan respuestas diferentes, la PrPC sí desempeña un papel neuroprotector frente a la epilepsia. Además, hemos observado que necesita estar anclada a membrana y su dominio OR N-terminal para ejercer esta función. Finalmente, la última parte de esta tesis comienza con la adquisición de un nuevo modelo de ratón Prnp0/0, el ZH3, generado bajo un fondo genético puro co-isogénica (C57Bl6). Este nuevo modelo nos ha abierto la puerta a nuevas líneas de investigación sobre el papel de PrPC en la neurotransmisión, la maduración neuronal y la conducta. Nuestros resultados muestran un comportamiento ansioso, una actividad reducida y un deterioro del aprendizaje basado en el condicionamiento operante en los animales ZH3-Prnp0/0. La ausencia de PrPC también provoca una elevada excitabilidad sináptica, una mayor susceptibilidad epiléptica e imposibilita la generación de potenciación a largo plazo. Además, nuestra aproximación in vitro muestra un retraso en la formación de redes y una baja conectividad.
En resumen, esta tesis ha aportado nueva información sobre las funciones fisiológicas de PrPC desde la regulación de la fosforilación de la proteína Tau en un modelo pionero de iPSC procedentes de pacientes, hasta la neuroprotección epiléptica, la neurotransmisión y la conducta en modelos animales.
