Funciones de la proteína priónica celular, alfa-sinucleína y reelina en enfermedades neurodegenerativas

Abstract

Las enfermedades neurodegenerativas son una serie de trastornos del sistema nervioso caracterizadas por la pérdida de grupos neuronales específicos y por la presencia de cuerpos de inclusión proteicos, entre ellas las más frecuentes son la enfermedad de Alzheimer y la enfermedad de Parkinson, ambas asociadas a la edad. Su etiología, en la mayoría de los casos, aún se desconoce y su manifestación clínica es progresiva y crónica. La enfermedad de Parkinson se caracteriza por la pérdida de neuronas dopaminérgicas de la sustancia nigra pars compacta y por la presencia de agregados intracitoplasmáticos, denominados cuerpos de Lewy (LB). Se ha identificado la α-sinucleína como el principal componente de los LB, su forma desplegada está involucrada en el proceso patológico de la EP. La α-sinucleína desplegada, se agrega para formar protofibrillas que finalmente darán lugar a los LB. La acumulación intracelular de proteínas anormales da lugar al concepto de proteinopatías. Se cree que estas proteínas anómalas son capaces de propagarse entre células. Varios mecanismos moleculares se han propuesto para la transmisión de α-sinucleína, en este caso estudiamos la proteína priónica celular (PrPc) como posible receptor de α-sinucleína. PrPc es conocida por su participación en las enfermedades priónicas en su forma patológica, llamada PrPsc. Esta forma PrPsc se agrega y forma placas en el cerebro. Se ha demostrado que la PrPc es capaz de unirse a péptidos amiloides como los oligómeros β-amiloides que se encuentran en la enfermedad de Alzheimer. En esta tesis estudiamos el transporte de α-sinucleína según la dosis genética de PrPc. Después de realizar inoculaciones intracraneales con protofibrillas de α-sinucleína en animales con distintas dosis génica de PrPc, se observa que los animales sobreexpresantes de la PrPc presentan más agregados de α-sinucleína fosforilada que los animales deficientes de PrPc. Además, también identificamos la región de unión entre PrPc y α-sinucleína. Gracias a las construcciones delecionadas de PrPc detectamos que la región del dominio central cargada es esencial para la unión con α-sinucleína. Además, en esta tesis hemos analizado los niveles de Reelina en distintas enfermedades neurodegenerativas. Reelina es una proteína secretable implicada en el neurodesarrollo. En el adulto, Reelina está involucrada en la plasticidad sináptica, aprendizaje y memoria. Se ha detectado que niveles bajos de Reelina da lugar a fallos en la sinapsis y neurodegeneración. Anteriormente, los niveles de Reelina se han analizado en muestras humanas, sobretodo, en la enfermedad de Alzheimer dando lugar a resultados contradictorios. En el presente estudio, determinamos los cambios del mRNA y proteicos de Reelina en la enfermedad de Alzheimer, la demencia por cuerpos de Lewy, la enfermedad de Parkinson y en la enfermedad Creutzfeldt-Jakob (CJD) esporádica. Mientras los niveles proteicos de Reelina descienden en la enfermedad de Alzheimer y en la demencia por cuerpos de Lewy, en la enfermedad de Parkinson se mantienen. Por otro lado, detectamos que los niveles de Reelina en CJD aumentan, sobretodo en los casos tipo 1. Animales sobreexpresantes de PrPc humana inoculados con extracto cerebral de CJD también presentan un aumento de sus niveles de Reelina. In vitro, se observa que la expresión de Reelina aumenta en presencia del prion sintético que imita la secuencia central de la PrPc humana. Además, el aumento de Reelina es dependiente de las especies reactivas de oxígeno (ROS), mediante el uso de inhibidores de ROS detectamos como los niveles de Reelina se mantienen.

Many neurodegenerative diseases are characterized by the loss of neurons and intracellular accumulation of abnormal proteins, with the formation of inclusion bodies. Parkinson’s disease (PD) is the second most common form of neurodegenerative diseases. PD shows an abnormal accumulation of α-synuclein aggregates in neurons, called Lewy bodies (LB). Several groups have reported that abnormal form of α-synuclein can propagate through the cells and, consequently, form inclusions. Thus, it has been suggested different molecular mechanisms involved in α-synuclein propagation.

It has been reported that cellular prion protein (PrPc) is a receptor of β-amyloid. In this study, we analyse whether the PrPc is a receptor for α-synuclein. Animals with different PrPc expression were intracranially injected with α-synuclein protofibrils. We observe that PrPc expression is not mandatory for α-synuclein propagation, but PrPc-overexpressing mice show more aggregates than in PrPc absence. Moreover, charge cluster domain of PrPc is essential for α-synuclein binding.

In addition, we study Reelin levels in different neurodegenerative diseases. Reelin is a glycoprotein that is crucial for the correct cytoarchitectonic organization of the developing Central Nervous System. Decreased levels of Reelin lead to synaptic dysfunction or neurodegeneration. In the present study, we analyse the changes in Reelin and Reln mRNA in Alzheimer’s disease, Dementia with Lewy Bodies (DLB), Parkinson´s disease (PD) and sporadic Creutzfeldt-Jakob disease (sCJD). Meanwhile, inmunoblot results indicate decreased levels of Reelin in AD and DLB, PD do not show changes. In contrast, it has been detected an increase in sCJD(I). Reelin increased levels depends on reactive oxygen species (ROS). Using inhibitors of ROS production, as DPI and NAC, Reelin levels are maintained.