Participación y rol de conexinas en la liberación de ATP en el proceso de neurulación en Xenopus laevis.

Abstract

La neurulación es un proceso crucial en la formación del sistema nervioso central (SNC), y corresponde a uno de los primeros eventos de desarrollo embrionario en vertebrados (3 ra semana de gestación en humanos y 14,5 a 21,5 horas en Xenopus laevis). Este proceso comienza con el plegamiento y fusión de la placa neural que dará lugar a la formación de tubo neural y posterior desarrollo del cerebro y medula espinal, involucrando procesos como la migración y proliferación celular. Alteraciones en este proceso generan defectos del tubo neural (DTN), los que pueden ser causados por factores ambientales y genéticos. Las conexinas (Cxs) son una familia de 21 proteínas transmembrana que forman hemicanales (HCs) y uniones comunicantes (gap junction) en vertebrados. Varios estudios han demostrado la participación de hemicanales en la comunicación celular permitiendo la liberación de ATP, glutamato y NAD+ , moléculas que regulan la migración celular y estabilizan la transmisión sináptica. Por otro lado, se ha demostrado que cambios en el estado de fosforilación y/o cambios en el potencial redox intracelular activan la apertura de hemicanales en diferentes tipos celulares. Algunas Cxs (Cx46, Cx43, Cx32 y Cx26) han sido asociadas a procesos de proliferación, migración y diferenciación en diferentes etapas de desarrollo, sugiriendo una participación dinámica de estas proteínas durante el desarrollo del SNC. La hipótesis de esta tesis pretende elucidar si los hemicanales formados por conexinas (ej., GJα3/GJβ1) participan en la liberación de ATP desde células de la placa neural durante el proceso de neurulación en Xenopus laevis. Los datos obtenidos en esta tesis permiten demostrar: (i) la presencia relevante de Cx46, Cx32, en estadios de neurulación y que su bloqueo farmacológico con CBX y ENX ocasiona defectos en el cierre del tubo neural (DTN). (ii) Las Cxs son funcionales como hemicanales y participan en la liberación de ATP, y su apertura es regulada transitoriamente por FGF2 y/o potenciales redox intracelulares (DTT), desencadenado potencialmente la activación de la señalización purinérgica. Por último, a través de estudios in silico se determinó dos posibles sitios (sitio N y sitio E) de interacción entre Cx46/CBX y Cx46/ENX, los cuales se localizan en los dominios N-terminal y EL2 sitos altamente conservados entre las distintas isoformas de Cxs. Con este trabajo de tesis se genera una aproximación del rol de los hemicanales de Cxs y los mecanismos moleculares involucrados en su apertura durante el proceso de neurulación, y que en este caso involucran la regulación de la vía de señalización de FGF2, potenciales redox intracelulares y eventualmente la señalización purinérgica. Proponemos que, los hemicanales de Cxs regulan la liberación de ATP y eventualmente otras moléculas como glutamato en el proceso de neurulación y que su bloqueo farmacológico participa en la generación DTN, que serían ocasionados por alteraciones en la señalización purinérgica y/o glutamatérgica.