Función de la E3 Ubiquitina ligasa APC/C-Cdh1 en el desarrollo del sistema nervioso central

Abstract

Durante el desarrollo del sistema nervioso, las neuronas recién formadas deben integrarse en circuitos neuronales mediante la formación de dendritas y el desarrollo de espinas dendríticas. La formación de sinapsis promueve la estabilización de ramificaciones dendríticas, mientras que la reducción de sinapsis desestabiliza las neuritas. Este proceso es fundamental en el desarrollo del sistema nervioso [Wefelmeyer, 2016], en el que el complejo APC/C-Cdh1 juega un papel fundamental [Delgado-Esteban, 2013]. APC/C-Cdh1 es una E3 ubiquitina ligasa que regula el ciclo celular y, en neuronas, controla la diferenciación celular, la supervivencia neuronal, el metabolismo energético, el crecimiento axónico [Almeida, 2012] y la integridad de la red neuronal en el cerebro adulto [Bobo-Jiménez, 2017]. El objetivo del presente trabajo ha sido investigar la función que desempeña el complejo APC/C-Cdh1 en el establecimiento de las redes neuronales y la estabilidad dendrítica en el cerebro en desarrollo, mediante el estudio de proteínas reguladoras clave como es Rock2 [Bobo-Jiménez, 2017]. Para ello, se ha trabajado con un modelo animal knock out condicional de Cdh1 y, por medio de técnicas de inmunohistoquímica y de western blot, se ha realizado un estudio básico descriptivo del encéfalo del animal, de la integridad y morfología de las neuritas en corteza e hipocampo, y de la expresión de la proteína Rock2. Los resultados obtenidos demostraron que la ausencia de Cdh1 en el cerebro durante el desarrollo indujo la ruptura de las redes neuronales y la desestabilización de las dendritas en la corteza e hipocampo. Es más, los niveles de la proteína Rock2, que promueve la inestabilidad dendrítica [Bobo-Jiménez, 2017], aumentaron en las zonas afectadas (corteza e hipocampo) a diferentes edades tras el nacimiento. Concluyendo, nuestros resultados demuestran que APC/C-Cdh1 es esencial para el mantenimiento de la integridad de las dendritas y, por tanto, de las redes neuronales en el cerebro en desarrollo, mediante la regulación de los niveles de expresión de proteínas clave en el mantenimiento de dichas redes, como es Rock2. Estos resultados proporcionan datos relevantes para entender trastornos del neurodesarrollo, como es el autismo, y poder identificar en un futuro posibles dianas moleculares para establecer terapias eficaces, aún inexistentes.

During the development of the nervous system, newly formed neurons are integrated into neural circuits by the formation of dendrites and the development of dendritic spines. Synapse formation promotes the stabilization of dendritic networks, while synapse reduction destabilizes dendrites. This process is necessary for the development of the nervous system [Wefelmeyer, 2016], and the APC/C-Cdh1 plays an important role in it [Delgado-Esteban, 2013]. APC/C-Cdh1 is an E3 ubiquitin ligase that regulates cell cycle and, in neurons, controls cell differentiation, neuronal survival, energetic metabolism, axonal growth [Almeida, 2012] and neuronal network integrity in the adult brain [Bobo-Jiménez, 2017]. The aim of this project is to investigate the role of APC/C complex in the establishment of neuronal networks and dendritic stability in brain development, through the study of key regulatory proteins such as Rock2 [Bobo-Jiménez, 2017]. We worked with a Cdh1 conditional Knock out animal model and, by means of immunohistochemistry and western blot techniques, we performed a basic descriptive study of mice brain, integrity and morphology of neurites in cortex and hippocampus, and the expression of the Rock2 protein. The results showed that Cdh1 absence in developing brain induces breaking neural networks and the destabilization of dendrite in cortex and hippocampus. Moreover, levels of Rock2 protein, that promotes dendritic destabilization [Bobo-Jiménez, 2017], increased in the affected areas (cortex and hippocampus) at different postnatal ages. In conclusion, our results showed that APC/C-Cdh1 is essential for neurites integrity maintenance and, therefore, of neuronal networks in brain development, by regulating the levels of key protein expression in this networks maintenance, as Rock2. These results provide tools to understand neurodevelopmental disorders, such as autism, and to be able to identify futures molecular targets for more efficient therapies, non-existent yet.