Estudio de la función de los factores de transcripción PBX en la diferenciación a neurona dopaminérgica del bulbo olfatorio de ratón

Loading...
Thumbnail Image
Publication date
2017
Reading date
08-09-2017
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Metrics
Export
Abstract
Las neuronas dopaminérgicas (DA) regulan una amplia variedad de comportamientos; defectos en la función o supervivencia de estas neuronas dan lugar a patologías tan importantes como el Parkinson. Todas las neuronas dopaminérgicas se caracterizan por la expresión de una batería de genes que codifican para un grupo de proteínas implicadas en la síntesis, transporte y recaptación de la dopamina y que en su conjunto denominamos genes de la vía de la dopamina. Por tanto, conocer los factores de transcripción que activan de forma directa la transcripción de estos genes es el primer paso para descubrir las claves de la diferenciación terminal de las neuronas dopaminérgicas. Los genes de la vía de la dopamina están altamente conservados a lo largo de la evolución. Estudios en el nematodo C.elegans han demostrado que tres factores de transcripción, CEH-20 (factor de la familia PBX), AST-1( factor de la familia ETS) y CEH-43 (factor de la familia Homeodominio) son necesarios para la diferenciación terminal de las neuronas DA. Estos factores actúan de forma coordinada uniéndose a las regiones reguladoras y activando la expresión, no sólo de los genes de la vía de la DA, sino de la mayor parte del transcriptoma de la neurona dopaminérgica madura. El sistema dopaminérgico en mamíferos se distribuye en núcleos del mesencéfalo, diencéfalo y bulbo olfatorio. Sin embargo, en este proyecto nos hemos centrado en el estudio de las neuronas dopaminérgicas del bulbo olfatorio ya que se trata de la población más ancestral en evolución y además porque las neuronas DA del bulbo requieren para su correcta diferenciación los ortólogos para AST-1 y CEH-43 (ER81 y DLX2 respectivamente). Nuestro principal interés en esta tesis por tanto, ha sido estudiar si homólogos de CEH-20, el tercer factor conocido en el gusano, participan de manera directa en la especificación dopaminérgica del bulbo en organismos superiores como el ratón. En mamíferos, existen cuatro miembros en la familia PBX: PBX1, PBX2, PBX3 Y PBX4. El estudio de su expresión en el bulbo olfatorio, mediante inmunotinción doble con tyrosina hidroxilasa (marcador DA) y los factores PBX, determinó que tanto PBX1 (isoforma 1a pero no 1b) como PBX2 se expresan en las neuronas DA del bulbo olfatorio de neonatos y adultos. El mismo estudio también reveló que la expresión de PBX1a y PBX2 no es exclusiva de las neuronas DA sino que también se expresan en otras células de la capa periglomerular así como en la capa granular (capa más interna) del bulbo olfatorio y otras neuronas del cerebro. Análisis de expresión de la tyrosina hidroxilasa en mutantes condicionales para Pbx1 específicos del linaje dopaminérgico, mutantes nulos para Pbx2 y dobles mutantes, demuestran que Pbx1 pero no Pbx2 es necesario para la diferenciación de las neuronas DA del bulbo, tanto las generadas durante el desarrollo embrionario como en el adulto. Estudios de linaje celular, en el que las neuronas del linaje dopaminérgico quedan permanentemente marcadas con la proteína verde fluorescente demuestran que, en los mutantes para Pbx1, las neuronas están presentes pero no llevan a cabo su correcta diferenciación DA. Por otra parte, también se observó que un pequeño porcentaje de las neuronas del linaje DA en mutantes para Pbx1 expresa ectópicamente Calretinina y/o Calbindina, dos marcadores de otras subpoblaciones de interneuronas del bulbo olfatorio, sugiriendo un cambio de destino celular de DA a otros linajes. Además, hemos determinado que Pbx1 regula la expresión de otros factores de transcripción necesarios para la diferenciación dopaminérgica como MEIS2 y COUP-TF1. Asimismo, los experimentos de electroporación in vivo en ratones neonatos confirman que el fenotipo observado en el bulbo olfatorio no es un efecto secundario derivado de posibles defectos de proliferación sino que es un fenotipo de diferenciación terminal y que puede ser rescatado de forma específica por la isoforma Pbx1a pero no por Pbx1b. Experimentos de sobreexpresión muestran que Pbx1a y en menor medida Pbx1b incrementan la diferenciación a neurona dopaminérgica en las células electroporadas, sugiriendo que en algunos contextos Pbx1 es suficiente para inducir diferenciación DA. Finalmente, hemos detectado que PBX1 se une directamente a las secuencias cis reguladoras del gen Th apoyando un efecto directo de este factor sobre su expresión. De esta forma proponemos a PBX1a como homologo funcional de CEH-20 reforzando así la hipótesis de una posible conservación evolutiva en la diferenciación a neurona dopaminérgica entre nematodos y mamíferos.
Description
Bibliographic reference