Molecular mechanisms underlying the role of SynGAP in cognition and synaptopathies.

Resumen

Les densitats postsinàptiques (DPSs) de les sinapsis en espines dendrítiques expressen més de 2.000 proteïnes, dotant a les neurones de plasticitat sinàptica necessària per a la cognició i el comportament. Algunes de les proteïnes més abundants de la DPS són SynGAP i les Shanks. En ratolins, similar a altres mamífers, el gen Syngap1 codifica per diferents isoformes que varien en el seu N- i C-terminal. Mutacions en SYNGAP1 humà causa un forma de retard mental autosòmic de tipus 5 (de l’anglès MRD5), el qual es caracteritza per discapacitat intel·lectual (DI), epilèpsia i en aproximadament un 50% dels casos, trets autistes entre altres alteracions. La primera part d’aquesta tesi es va centrar en l’estudi de les isoformes de SynGAP durant el desenvolupament de ratolí. Usant diferents mètodes, es va quantificar l’abundància relativa i/o absoluta del total de SynGAP i de les isoformes compostes per les variants C-terminal alpha1, alpha2 o beta en cinc àrees cerebrals i quatre estadis diferents del desenvolupament. A més, es va investigar la seva distribució subcel.lular en edats post-natals similars a les anteriors analitzades, alhora que es va confirmar l’expressió d’aquestes isoformes en escorça d’humans. El conjunt d’aquests experiments varen permetre identificar una regulació espacio-temporal i distribució subcel.lular diferencial de SynGAP i les seves isoformes. L’expressió de SynGAP-α1 era restringida a la PSD, mentre que la variant β predominava en el citosol, fins i tot en edat adulta. Les isoformes compostes d’α2 mostraren un patró d’expressió i distribució intermedi al de les altres variants C-terminal. Concretament, SynGAP-α2 predominava en el citosol fins a dia post-natal 21 (DPN21), a partir d’on la seva expressió seria majoritària en la PSD. Atès que en etapes primerenques del desenvolupament SynGAP-β i -γ s’han trobat expressades amb major abundància en comparació a les altres variants, podrien tenir un rol principal en aquests estadis. La segona part d’aquesta tesi adreçà l’estudi de les alteracions del proteoma de la PSD derivades de l’haploinsuficiència de Syngap1 en hipocamp. El rescat d’aquestes alteracions va ser també investigat en ratolins modificats genèticament per a Syngap1+/- , així com els efectes d’una reducció de SynGAP a la DPS, en ambdós casos a DPN21. Aquests estudis revelaren que els nivells de proteïnes relacionades amb la traducció, la producció d’energia, i les ‘small GTPases” entre altres anomalies, estarien significament alterades en ratolins Syngap1+/- . A més, en recuperar l’expressió normal de SynGAP a partir de DPN21, el ~83% de les alteracions observades van ser revertides. No obstant, algunes alteracions romangueren mentre que altres aparegueren com a conseqüència de la reactivació de Syngap1 en els ratolins rescatats. Aquestes desregulacions feien referència majoritàriament a processos de proteostasis amb un clínica menys severa que en els ratolins no rescatats. La inducció de la reducció de SynGAP a partir del DPN21 també va resultar en canvis dels nivells d’un nombre similar de proteïnes però amb un baix grau de solapament i efecte aparentment menys deleteri que en el cas de ratolins haploinsuficients des de la embriogènesis. Finalment, es van dur a terme experiments dirigits a desenvolupar ratolins modificats genèticament per a Shank2+/- que alhora permetessin estudis de rescat genètic, ja que mutacions en la família de gens SHANK en humans son potencials causes d’autisme monogènic i altres desordres del neurodesenvolupament tals com la DI.

Fecha de lectura	28 jun 2019
Idioma original	Inglés
Institución de lectura	Universitat Autònoma de Barcelona (UAB)
Supervisor	Alejandro Bayes Puig (Director/a) & Carlos Alberto Saura Antolin (Tutor/a)