Efectos diferenciales de Sec3 y Sec8 en el establecimiento de la polaridad neuronal y la formaciòn del neocortex

Abstract

Las neuronas son células altamente polarizadas con dominios estructural y funcionalmente distintos llamados axones y dendritas. Esta polarización permite el flujo direccional de información en el sistema nervioso central, por lo que el establecimiento y mantenimiento de la polarización neuronal es crucial para el correcto desarrollo y la función. Los mecanismos de señalización subyacentes iniciales de establecimiento de la polaridad neuronal requieren de la formación de un axón funcional. Las señales iniciales que determinan la formación de esta prolongación son en parte desconocidas. Para que el proceso de especificación axonal sea posible son esenciales dos procesos interconectados: el ensamblado y estabilización del citoesqueleto y la expansión rápida de la membrana plasmática. La expansión de membrana se produce por la fusión de vesículas precursoras de plasmalema (PPVs) en el cono de crecimiento, una estructura que lidera el axón. La fusión de las vesículas a membrana se encuentra regulada y es clasificada como parte de un proceso de exocitosis regulada con fines no secretorios. En este tipo de exocitosis, se presentan varios niveles de regulación que incluyen señales externas y mecanismos intracelulares. La exocitosis de PPVs se encuentra regulada por la estimulación externa del factor de crecimiento IGF1. Sin embargo, los procesos regulatorios de fusión de estas vesículas previos a la fusión se encuentran poco descriptos. Previo al proceso de fusión, se ha demostrado que es necesaria una interacción física entre la vesícula que va a expandir la membrana y la membrana plasmática. Este proceso está mediado por complejos de tethering, cuyo rol activo en la polaridad neuronal aún se desconoce. Un complejo de tethering candidato para la regulación de la fusión de los PPVs es el complejo exocisto, del cual la composición total en neuronas aún es desconocida. El complejo exocisto es un complejo octamérico altamente conservado en diversas especies formado por las subunidades proteicas Sec3, Sec8, Sec5, Sec15, Sec10, Sec6, Exo84 y Exo70. Algunos indicios plantean que su rol en la polaridad neuronal sería esencial ya que en neuronas piramidales de hipocampo el IGF-1 desencadena que la subunidad Exo70 presente - 8 - en el complejo exocisto se trasloque a la membrana pudiendo ser este el primer paso en la formación del complejo. Además, el silenciamiento de Exo70 en neuronas piramidales de hipocampo inhibe la formación de axones. En la presente tesis determinamos cuales de las proteínas del complejo exocisto están presentes en los cultivos de neuronas piramidales hipocampo desde estadios tempranos previos al proceso de polarización neuronal como así también la localización subcelular en conos de crecimiento y axones. Se ha logrado un gran progreso en nuestra comprensión de cómo las neuronas establecen su polaridad mediante el uso de neuronas del hipocampo cultivadas, mientras que los avances tecnológicos recientes han permitido el análisis in vivo de la especificación y elongación de los axones. En cuanto al estudio de su rol funcional en polaridad neuronal determinamos que dos proteínas de este complejo tienen efectos distintos en la diferenciación neuronal tanto en modelos in vivo como in vitro. El silenciamiento de Sec3 en cultivos de hipocampo y en experimentos de electroporación in útero provoca anomalías en la polaridad neuronal. En contraste, los efectos de suprimir Sec8 no incluyen defectos en la migración neuronal y la polaridad. Todo esto demuestra que la regulación en pasos previos a la fusión de vesículas cuyo rol es la expansión de la membrana son necesarios para la polaridad neuronal.