Fisiopatología del transportador neuronal de glicina GlyT2Regulación y estudio de mutantes asociados a hiperplexia.

Resumen

La glicina es el principal neurotransmisor inhibidor en áreas caudales del sistema nervioso central. En las sinapsis glicinérgicas inhibidoras, la neurotransmisión finaliza gracias a la recaptación del transmisor por parte de los transportadores de glicina GlyT1 y GlyT2 en un proceso acoplado al gradiente electroquímico de Na+ y dependiente de Cl-. GlyT2 se encuentra exclusivamente en las neuronas presinápticas y suministra glicina al interior celular, lo que facilita el rellenado de vesículas sinápticas. Esto confiere a GlyT2 un papel fundamental en el mantenimiento de la neurotransmisión glicinérgica, por lo que su regulación es de vital importancia para la biología de este tipo de sinapsis. Asimismo, los defectos que afectan a la función del transportador pueden alterar la fisiología sináptica y tener consecuencias patológicas. En este sentido, algunas mutaciones en el gen de GlyT2 constituyen la segunda causa más frecuente de hiperplexia humana, una enfermedad rara caracterizada por sobresaltos enérgicos, exagerados y sostenidos en respuesta a estímulos triviales. En esta Tesis Doctoral se han explorado, por un lado, dos nuevos mecanismos fisiológicos de regulación de GlyT2 y, por otro lado, se ha realizado la caracterización molecular de dos mutantes asociados con hiperplexia humana: las variantes A277T e Y707C. Con respecto a la regulación, se ha demostrado, en primer lugar, que la ruta de señalización de Hedgehog modula a GlyT2 tanto en neuronas primarias de tallo cerebral y médula espinal de rata como en embriones de pez cebra. Los resultados indican que la activación de la vía de Hedgehog reduce la cantidad de GlyT2, disminuyendo los niveles de su mRNA y aumentando su ubiquitinación, siendo esta última el proceso predominante en esta regulación. En segundo lugar, se ha demostrado que las E3 ubiquitín ligasas LNX1 y LNX2 interaccionan, ubiquitinan y promueven la degradación de GlyT2 en el sistema heterólogo COS-7. Además, el silenciamiento de LNX2 en neuronas de tallo cerebral y médula espinal aumenta los niveles del transportador y evita su degradación promovida por la activación de proteína kinasa C. En lo que se refiere a la caracterización de los dos mutantes asociados a hiperplexia, se ha demostrado en varios sistemas heterólogos que los mutantes A277T e Y707C presentan un defecto en su actividad, consecuencia de su menor expresión en la membrana plasmática y una maduración alterada a lo largo de la vía secretora con retención en el retículo endoplásmico. Por último, en un cribado de compuestos con potencial de rescatar el fenotipo de estos mutantes, se ha demostrado que el derivado de ácido araquidónico N-araquidonil glicina es capaz de remediar los defectos funcionales de estos mutantes en neuronas de corteza cerebral de rata