Negative regulation of neurotrophic factor receptor signaling in developing neurons

Los factores neurotróficos son proteínas solubles principalmente conocidas por su participación en el mantenimiento, sobrevida, diferenciación y maduración sináptica de diferentes subpoblaciones neuronales. Distintas familias de factores neurotróficos han sido identificadas en el sistema nervioso de mamíferos, entre las que se destacan el grupo de las neurotrofinas (NGF, BDNF, NT3, NT4) y la familia del factor neurotrófico derivado de la glia (GDNF, NRTN, ARTN, PSPN). Las señales inducidas por estos ligandos involucran la activación de receptores conteniendo una actividad tirosina kinasa intrínseca, un evento de señalización clave para controlar la fisiología celular y orquestar el desarrollo del sistema nervioso. Un fuerte control y regulación de la actividad de los receptores tirosina kinasa (RTK) es crucial para garantizar la homeostasis celular y un apropiado desarrollo neuronal, ya que tanto alteraciones funcionales de estos receptores por mutaciones en los correspondientes genes como fallas en los mecanismos que restringen su activación, podrían contribuir a la patogénesis de ciertos tipos de cáncer y de enfermedades neurológicas. De esta manera, para evitar errores de señalización que finalmente lleven a comportamientos celulares aberrantes y patologías, los mecanismos celulares han evolucionado para permitir que apropiados niveles de activación de estos receptores sean alcanzados y mantenidos por un período de tiempo compatible con la inducción de una respuesta fisiológica. El objetivo de la presente tesis consistió en identificar y caracterizar nuevos mecanismos que restringen la activación de receptores para factores neurotróficos en neuronas en desarrollo, como una vía para entender la patogénesis de diferentes enfermedades neurológicas, y así contribuir al desarrollo de nuevas terapias regenerativas. Inicialmente, identificamos y caracterizamos a la proteína Sprouty4 como un inhibidor endógeno de la señalización y el crecimiento axonal inducidos por NGF y su receptor TrkA en neuronas sensoriales de los ganglios de la raíz dorsal (DRG). Por otro lado, nosotros también analizamos el rol de los miembros de la familia de proteínas Lrig – Lrig1, Lrig2 y Lrig3 – como moduladores endógenos del estado de activación de receptores para factores neurotróficos. Las proteínas Lrig pertenecen a una emergente superfamilia de proteínas transmembrana enriquecidas en sistema nervioso que contienen dominios inmunoglobulina (Ig) y repeticiones ricas en leucina (LRR - Leucine-rich repeats). En este sentido, identificamos a Lrig1 como un regulador negativo de la señalización y los efectos biológicos inducidos por BDNF y su receptor TrkB en neuronas hipocampales. Notablemente, hemos determinado que los ratones transgénicos deficientes para Lrig1 poseen una mayor arborización dendrítica en las neuronas piramidales del hipocampo que correlaciona con defectos en su comportamiento de interacción social, aportando nuevas evidencias de su relevancia fisiológica. Por último, realizamos experimentos que demuestran que los tres miembros de la familia Lrig, cooperarían para inhibir el crecimiento neurítico inducido por GDNF, controlando el estado de activación de su receptor tirosina kinasa Ret en células neuronales. De esta manera, en este trabajo de tesis doctoral hemos identificado nuevos determinantes moleculares relevantes para el control de la conectividad y el armado de los circuitos neuronales, a través de la regulación de procesos de crecimiento axonal y dendríticos inducidos por factores neurotróficos en el sistema nervioso central y periférico. Palabras clave: RTK, factores neurotróficos, Lrig, Sprouty4, NGF, BDNF, GDNF, Ret, TrkA, TrkB, hipocampo, ganglios de la raíz dorsal (DRG)