Characterization of morphogenes and new transcription factors involved in the development of striatal medium spiny neurons

• Autores: Monica Pardo Muñoz
• Directores de la Tesis: Josep Maria Canals Coll (dir. tes.), Raquel Martín Ibáñez (codir. tes.)
• Lectura: En la Universitat de Barcelona ( España ) en 2015
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Eduardo Soriano García (presid.), Víctor Borrell Franco (secret.), Loreta María Medina Hernández (voc.)
• Materias:
  • Ciencias de la vida
    • Biología humana
      • Neuroanatomía humana
    • Fisiología humana
      • Neurofisiología
    • Simbiosis
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en:  Dipòsit Digital de la UB  TDX 
• Resumen

  • El estriado es un núcleo subcortical del cerebro que juega un papel vital en el control del movimiento, las emociones y la cognición. En humanos, el estriado está constituido por núcleos, el caudado y el putamen, separados por la capsula interna; mientras que en ratón forma una única estructura. Su población neuronal se define por dos tipos de células: las neuronas estriatales de proyección (MSNs, del inglés Medium Spiny Neurons) y las interneuronas. Las más abundantes són las MSNs, representando el 90-95% de las neuronas estriatales y pueden clasificarse en estriatopalidales y estriatonigrales. Durante el desarrollo telencefálico, la generación de MSNs tiene lugar en la Eminencia ganglionar lateral (LGE, del ingés Lateral ganglionic eminece), en la cual se distinguen dos principales regiones: la zona germinal (GZ) o proliferativa y la zona del manto (MZ, del inglés Mantle zone) o postmitótica. Varios factores de transcripción se han descrito en la generación de MSNs durante el desarrollo striatal, por ejemplo Gsx1/2, Ascl1, Dlx1/2, Dlx5/6, Ebf1 e Ikaros. No obstante, todavía hay una gran cantidad de factores que participan en el desarrollo del estriado de los que no se sabe su función e incluso de los que todavía no se ha descrito su expresión. Por lo tanto, el objetivo de esta tesis es profundizar en el estudio del desarrollo estriatal determinando la función de algunos genes estriatales así cómo describir el entramado de genes y otros mecanismos que regulan este proceso.

    Primero hemos caracterizado el papel de Nolz1, presentando una elevada expresión en progenitores de la SVZ y con menor intensidad también en la MZ de la LGE. Su expresión junto con experimentos realizados indican que este gen podría estar jugando un doble papel induciendo la salida de ciclo celular de los progenitores e induciendo su diferenciación neuronal. Además, el mecanismo a través del cual promovería la diferenciación de precursores neurales sería a través de la inducción de RARβ. Continuamos caracterizando genes estriatales a través del estudio de Helios (He), cuya expresión se detecta en el límite entre la SVZ y la MZ, aunque los niveles más elevados se observan en la zona postmitótica. En primer lugar, He induciría el arresto de precursores neurales en la fase G1 del ciclo celular, mientras que por otro lado estimularía la diferenciación hacia MSNs estriatopalidales. En ausencia de He se observa una afectación en la neurogenesis estriatal, reduciéndose el número de neuronas formadas y consecuentemente incrementando el número de precursores en proliferación. Estas alteraciones durante el desarrollo promueven una diferenciación neuronal incorrecta, que causa muerte celular y una disminución de MSNs estriatopalidales adultas.

    Con el objetivo de explicar de forma más genérica el entramado de genes que controlan el desarrollo estriatal, realizamos un análisis transcriptómico de muestras estriatales durante diferentes etapas del desarrollo (E12.5, E14.5, E16.5 y E18.5) y separamos las dos regiones estriatales (GZ y MZ). De los análisis determinamos que el estriado puede explicarse a través de seis perfiles de expresión genéticos o categorías, cada una representada por un grupo de genes que desarrollan funciones estriatales específicas para cada categoría. Estas categorías son: Progenitores tempranos de la LGE, Progenitores tardíos de la GZ, Inducción de especificidad, Diferenciación neuronal, Maduración y Reorganización.

    Para determinar la similitud entre el estriado de ratón y humano, comparamos nuestras muestras de ratón con muestras humanas de estriado obtenidas de una base de datos, demostrando paralelismo entre especies. De la comparación podemos determinar nuevos genes candidatos a participar en la diferenciación de MSNs estriadales humanas y de ratón, como el Zfp521/ZNF521 y FOXO1. La caracterización de Zfp521/ZNF521 en ratón y humano determinó que se expresa en neuronas postmitóticas estriatales y en ratón pudimos determinar que se expresa de forma específica en MSNs estriatonigrales. En humano también pudimos determinar que se expresa en MSNs estriatales, así como probablemente en una población de interneuronas. Por el otro lado, FOXO1 se expresa tanto en progenitores como en MSNs estriatales humanas.

    Por lo tanto, con la propuesta de modelo estriatal junto con la caracterización de la expresión o función de algunos genes estriatales como Nolz1, He, Zfp521/ZNF521 y FOXO1, aportamos una pieza más para comprender el complejo puzzle que conforma el desarrollo del estriado.