Implicación de la generación y reparación de roturas del DNA en el desarrollo de la retina del ratón

Resumen

El sistema nervioso es extraordinariamente complejo en la diversidad de tipos celulares que lo componen. Numerosos estudios durante la última década han puesto de manifiesto que dicha diversidad podría alcanzarse por la acumulación de alteraciones genéticas en células únicas, lo que no tiene lugar en ningún otro tejido del organismo, salvo en el sistema inmune. Se sospecha que la adquisición de este mosaicismo somático se produce durante el proceso de neurogénesis, aunque se desconoce cual es el mecanismo. La mayor parte de alteraciones genéticas observadas en neuronas requieren de la aparición de roturas en le DNA y, de hecho. diversos modelos murinos deficientes en proteínas de reparación de roturas del DNA presentan un fenotipo muy severo en el desarrollo neural temprano, lo que sugiere que la generación y reparación de roturas puede ser un proceso controlado que ocurre durante la neurogénesis. Durante el desarrollo del sistema nervioso, y de la retina en particular, se producen una fase de muerte neural temprana que afecta a neuroblastos y a neuronas recién diferenciadas y que está asociada a la aparición de roturas en el DNA. Por ello, en el presente estudio analizamos el papel in vivo de diversas proteínas de generación y reparación de roturas de DNA durante la neurogénesis de la retina. En concreto, estudiamos los efectos de la falta de reparación del DNA con dos modelos murinos con alteraciones en la vía NHEJ: el modelo SCID (con DNA-PK truncada) y el modelo nulo para la DNA polimerasa micro (pol micro -/-). Ambos mutantes presentaron defectos en la viabilidad de las neuronas postmitóticas recién formadas y alteraciones en la distribución, el patrón de crecimiento y navegación de los axones de las células ganglionares, así como en la distribución de dos proteínas de guía axonal: L1CAM y BRAVO. El fenotipo se atenúa en el adulto, aunque detectamos cambios postnatalmente en la distribución de los astrocitos y la vascularización de la retina. En conjunto, demostramos que las alteraciones en la reparación del DNA dificultan el desarrollo de la retina, afectando a las células ganglionares. También analizamos la posible implicación durante el desarrollo de la retina de un mecanismo que produce roturas dirigidas en el DNA: la endonucleasa RAG-1,2. La retina del mutante rag2-/- presentó menos focos de reparación del DNA que su control, lo que sugiere que parte de las roturas de DNA observadas durante el desarrollo se deban a la actividad endonucleasa de RAG-1,2. En el mutante rag2-/- también se observó un incremento de apoptosis y un fenotipo neural similar al de los mutantes SCID y pol micro -/-, lo que parece indicar que la generación de roturas del DNA por RAG-1,2 y la reparación de las mismas por DNA-PK y la DNA polimerasa ¿ fueran mecanismos que actuaran coordinadamente. Además, en los mutantes rag2-/- y SCID se encontraron alteraciones en la maduración de la microglia. Se ha propuesto que la transposición de LINE-1 actúe como una fuente necesaria de roturas del DNA durante el desarrollo neuronal. Sin embargo, acorde a nuestros datos, la transposición de LINE-1 no parece jugar un papel determinante en la generación de roturas del DNA en etapas tempranas del desarrollo de la retina, si bien parece tener lugar en la retina en etapas postnatales, posiblemente modulado por las proteínas de generación y reparación de roturas DNA-PK, Pol micro y RAG-2.