Estudio del papel de microRNAs sobre la remodelación post-sináptica inducida por el ligando Wnt-5a.
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Date
2014
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Abstract
Wnt-5a es un factor sinaptogénico cuya expresión se ve aumentada durante el desarrollo y en consecuencia se ha sugerido que puede participar en procesos de mantención y función sináptica del sistema nervioso adulto. Estudios realizados en neuronas hipocampales han mostrado que el tratamiento con Wnt-5a genera una serie de modificaciones post-sinápticas que incluyen: un aumento en la densidad de las espinas dendríticas, incremento en el tráfico de proteínas sinápticas y cambios en la transmisión sináptica. Estudios recientes han determinado que los factores sinaptogénicos inducen cambios en la estructura y función sináptica por medio de la activación de diversas vías de señalización, incluyendo cambios en la expresión o actividad de varios microRNAs los que a su vez contribuyen a la mantención y consolidación de los cambios sinápticos. Los microRNAs corresponden a una familia de RNAs pequeños endógenos, no codificantes, que controlan la expresión génica de sus mRNAs blancos por medio de hibridación con secuencias complementarias en el 3\2019UTR, de modo que inhiben su traducción. Un gran número de estudios indica que los microRNAs se encuentran involucrados en la regulación de la plasticidad sináptica inducida por factores sinaptogénicos como por ejemplo el factor neurotrófico derivado de cerebro (BDNF), dopamina, serotonina y glutamato.
En el presente estudio, nosotros examinamos si el tratamiento con Wnt-5a modula los niveles de microRNAs en neuronas hipocampales en cultivo y si esta interacción es parte del mecanismo por el cual Wnt-5a regula la región post-sináptica. Por medio de PCR array, identificamos un grupo de microRNAs que responde al tratamiento por una hora de Foxy-5, un péptido mimético de Wnt-5a. El análisis bio-informático de dichos microRNAs, demostró que en su conjunto tienen el potencial de regular varios procesos biológicos asociados a la señalización de Wnt-5a, incluyendo distintos tipos de cáncer y procesos asociados a plasticidad sináptica como la regulación del citoesqueleto de actina. Con el fin de establecer una relación entre la regulación de microRNAs y los efectos post-sinápticos de Wnt-5a, estudiamos a miR-101b, el miRNA que más veces vio afectada su expresión en presencia de Foxy-5. miR-101b ha sido extensamente estudiado en carcinogénesis, sin embargo su rol en el cerebro está recién comenzando a ser explorado. Análisis in silico, predicen que ROCK2, una quinasa involucrada en la regulación del citoesqueleto de actina es un posible blanco de miR-101b. Mediante ensayos de ganancia de función, demostramos que miR-101b es capaz de regular la expresión de ROCK2, en células HT22 así como en neuronas hipocampales en cultivo. Por otro lado, consistente con la disminución de miR- 101b, Wnt-5a aumenta la expresión ROCK2 en neuronas hipocampales en cultivo.
Por otro lado, Wnt-5a es capaz de aumentar la actividad de ROCK2 en forma dependiente del tiempo sugiriendo que ROCK2 es parte de las vías de señalización inducidas por Wnt-5a. Finalmente, mediante ensayos de la ganancia de función determinamos que la disminución en los niveles de miR-101b no son necesarios para el aumento en la densidad de espinas dendríticas inducido por Wnt-5a, sin embargo sería importante para el control de la morfología de dichas espinas, pues el tratamiento con Wnt-5a en neuronas con ganancia de función genera espinas mucho más largas, sugiriendo un cambio en la madurez de la estructura post-sináptica.
En el presente estudio, nosotros examinamos si el tratamiento con Wnt-5a modula los niveles de microRNAs en neuronas hipocampales en cultivo y si esta interacción es parte del mecanismo por el cual Wnt-5a regula la región post-sináptica. Por medio de PCR array, identificamos un grupo de microRNAs que responde al tratamiento por una hora de Foxy-5, un péptido mimético de Wnt-5a. El análisis bio-informático de dichos microRNAs, demostró que en su conjunto tienen el potencial de regular varios procesos biológicos asociados a la señalización de Wnt-5a, incluyendo distintos tipos de cáncer y procesos asociados a plasticidad sináptica como la regulación del citoesqueleto de actina. Con el fin de establecer una relación entre la regulación de microRNAs y los efectos post-sinápticos de Wnt-5a, estudiamos a miR-101b, el miRNA que más veces vio afectada su expresión en presencia de Foxy-5. miR-101b ha sido extensamente estudiado en carcinogénesis, sin embargo su rol en el cerebro está recién comenzando a ser explorado. Análisis in silico, predicen que ROCK2, una quinasa involucrada en la regulación del citoesqueleto de actina es un posible blanco de miR-101b. Mediante ensayos de ganancia de función, demostramos que miR-101b es capaz de regular la expresión de ROCK2, en células HT22 así como en neuronas hipocampales en cultivo. Por otro lado, consistente con la disminución de miR- 101b, Wnt-5a aumenta la expresión ROCK2 en neuronas hipocampales en cultivo.
Por otro lado, Wnt-5a es capaz de aumentar la actividad de ROCK2 en forma dependiente del tiempo sugiriendo que ROCK2 es parte de las vías de señalización inducidas por Wnt-5a. Finalmente, mediante ensayos de la ganancia de función determinamos que la disminución en los niveles de miR-101b no son necesarios para el aumento en la densidad de espinas dendríticas inducido por Wnt-5a, sin embargo sería importante para el control de la morfología de dichas espinas, pues el tratamiento con Wnt-5a en neuronas con ganancia de función genera espinas mucho más largas, sugiriendo un cambio en la madurez de la estructura post-sináptica.
Description
Tesis (Doctor en Ciencias Biológicas, mención en Biología Celular y Molecular)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2014