Alberto Sols Biomedical Research Institute
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Rotación óptica de micropartículas luminiscentes para manipulación y detección remotas
No full textTesis Doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Facultad de Ciencias, Departamento de Física de Materiales. Fecha de Lectura: 20-10-2023Esta tesis tiene embargado el acceso al texto completo hasta el 20-04-2025The precise and non-invasive control over single particles is key for an array of physical and bio-medical applications, such as microfluidics or cell studies. In particular, the manipulation of single luminescent rare-earth-doped (RE3+) particles is of great interest due to their biocompatibility and the sensitivity of their luminescent properties to environmental conditions, such as temperature. To achieve stable three-dimensional, precise, non-contact (i.e., sterile) manipulation of individual particles, the optical trapping technique stands out. It was developed in the 1970s by Arthur Ashkin, and it is based on the radiation pressure and optical forces exerted by a focused laser beam on individual particles of small size, which experience an attractive force towards the high-intensity region created by the laser focus. The relevance and suitability of optical trapping for the study of biological systems is evidenced by the 2018 Nobel Prize in Physics to Ashkin for “his contributions to optical tweezers and their application to biological systems”.
Moreover, if the trapping laser beam is circularly polarized and the trapped particle is birefringent, the transfer of spin angular momentum can generate an optical torque and induce the rotation of the particle. This rotation will be highly affected by the properties of the surrounding medium, such as temperature or viscosity, and the morphology of the particle. To explore the rotation dynamics as a sensing mechanism, in this thesis optically trapped and rotated β-NaREF4:RE3+ microparticles are presented as novel sensors to characterize a liquid medium at the microscale. By selecting the appropriate trapping wavelength and doping, the luminescence of the microparticle can be additionally excited and explored. Due to their unique luminescence mechanisms, β-NaYF4:Yb3+ and β-NaLuF4:Nd3+ microparticles are used as remote optical coolers and heaters, respectively, capable of inducing thermal changes while simultaneously monitoring the temperature and viscosity of their surrounding medium. Additionally, to decouple the thermal and mechanical measurements, a β-NaYF4:Yb3+, Er3+ microparticle is presented as a luminescent sensor capable of bias-free multiparametric sensing.
The dynamics of the spinning microparticle are also affected by its volume or any change in its surface. This feature allows the development of a protein G-coated NaYF4: Yb3+, Er3+ microparticle as a biosensor capable of detecting single cells and bacteria after their adhesion to the sensor. Contrary to current biosensors, this novel method only requires a small amount of sample and a few seconds to detect.
In conclusion, the incorporation of rare-earth-doped microparticles in liquid allows their use as individual remote optical sensors. Precise control over the dynamics of the microparticles is achieved via optical trapping. The analysis of their overdamped rotation dynamics is an innovative and powerful tool that makes possible not only the controlled and remote manipulation of the sensor, but also an improved characterization of the medium and fast recording of its content. This thesis aims to understand and characterize the mechanisms that occur for their application as local probe
Distribución de los transportadores de hormonas tiroideas MCT8 y OATP1C1 en los ganglios basales de humano y macaco
No full textTesis Doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Facultad de Medicina, Departamento de Anatomía, Histología y Neurociencia. Fecha de Lectura: 27-10-2023Esta tesis tiene embargado el acceso al texto completo hasta el 27-04-2025El transportador de monocarboxilatos 8 (MCT8) y el polipéptido transportador de aniones
orgánicos 1C1 (OATP1C1) son transportadores transmembrana de hormonas tiroideas
relevantes para garantizar la disponibilidad de hormonas tiroideas a las células neurales,
hormonas cruciales para su correcto desarrollo y función. Las mutaciones inactivantes en
MCT8 u OATP1C1 producen trastornos graves que incluyen dramáticas discapacidades
de movimiento, relacionadas con alteraciones en los circuitos motores de los ganglios
basales. Para poder comprender la participación de MCT8/OATP1C1 en el control motor
es necesario mapear su expresión en dichos circuitos. Hemos estudiado la distribución de
ambos transportadores en las subpoblaciones neuronales que configuran los circuitos
motores directo e indirecto de los ganglios basales utilizando inmunohistoquímica e
inmunofluorescencia de múltiple marcaje para los transportadores de hormonas tiroideas
MCT8 y OATP1C1, junto con biomarcadores neurales. Observamos la expresión de
ambos transportadores en las neuronas espinosas de tamaño mediano del estriado (MSN,
las neuronas receptoras de la vía corticoestriatal) y en varios tipos de interneuronas de su
microcircuito local, incluyendo las interneuronas colinérgicas. Además, demostramos la
presencia de ambos transportadores en las neuronas de proyección de los núcleos
intrínsecos y de salida de los ganglios basales, el tálamo motor y el núcleo basal de
Meynert, lo que sugiere un papel importante de MCT8 y OATP1C1 en la modulación del
sistema motor. Nuestros hallazgos indican que la disfunción de estos transportadores en
los circuitos de los ganglios basales afectaría significativamente a la modulación del
sistema motor, lo cual resultaría en una grave afectación del movimiento a nivel clínicoMonocarboxylate transporter 8 (MCT8) and the organic anion-transporting polypeptide
1C1 (OATP1C1) are transmembrane transporters of thyroid hormones relevant for
ensuring the availability of thyroid hormones to neural cells, essential for their proper
development and function. Inactivating mutations in MCT8 or OATP1C1 result in severe
disorders associated with dramatic movement disabilities related to alterations in the
motor circuits of the basal ganglia. Mapping the expression of MCT8/OATP1C1 within
these circuits is necessary to understand their involvement in motor control. We have
studied the distribution of both transporters in the neuronal subpopulations that configure
the direct and indirect motor circuits of the basal ganglia using immunohistochemistry
and multiple immunofluorescences labeling for the thyroid hormones transporters MCT8
and OATP1C1, along with neuronal biomarkers. We found the expression of both
transporters in the medium-sized spiny neurons of the striatum (MSN, the receptor
neurons of the corticostriatal pathway) and in various types of interneurons within its
local microcircuitry, including the cholinergic interneurons. Furthermore, we
demonstrated the presence of both transporters in projection neurons of the intrinsic and
output nuclei of the basal ganglia, the motor thalamus, and the nucleus basalis of Meynert,
suggesting an important role of MCT8 and OATP1C1 in motor system modulation. Our
findings indicate that dysfunction of these transporters within the basal ganglia circuits
would significantly impact motor system modulation, leading to the severe movement
impairments observed in patientsEsta tesis ha podido llevarse a cabo gracias al apoyo económico de
La financiación del MCIN/AEI/10.13039/501100011033 (Proyecto SAF2017-
86342-R a AG-F), MCIN/AEI/10.13039/501100011033/FEDER “Una manera de
hacer Europa” (Proyecto PID2020-113139RB-I00 a AG-F), Consejo Superior de
Investigaciones Científicas (Proyecto 2020AEP044 a AG-F), The Sherman
Foundation (Proyecto OTR02211 a AG-F), Asociación Corriendo con el Corazón
por Hugo (Proyecto OTR06190 a AG-F
Nuevos modelos de enfermedad y herramientas de diagnóstico para el carcinoma escamoso de cabeza y cuello en pacientes con Anemia de Fanconi
No full textTesis Doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Facultad de Ciencias, Departamento de Biología Molecular. Fecha de Lectura: 13-11-2023Esta tesis tiene embargado el acceso al texto completo hasta el 13-05-2025Los pacientes con anemia de Fanconi (AF) presentan un elevado riesgo de desarrollar
carcinomas escamosos de cabeza y cuello (HNSCC) durante las primeras 3-4 décadas de vida,
con una incidencia 600 veces mayor que la población general. El diagnóstico de este tipo de
neoplasias malignas se realiza normalmente en estadios avanzados, dificultando la aplicación de
terapias con intención curativa. Además, como consecuencia de los defectos en los mecanismos
de reparación del ADN, estos pacientes presentan una elevada toxicidad derivada de los
tratamientos convencionales como radio/quimioterapia, limitando las opciones terapéuticas. La
investigación traslacional sobre nuevos agentes quimiopreventivos y estrategias terapéuticas ha
sido infructuosa debido en parte a la escasez de modelos de la enfermedad o a la imposibilidad
de reproducirla completamente. Por este motivo, se necesitan urgentemente nuevos métodos
de diagnóstico precoz, que permitan la detección del HNSCC en estadios tempranos, además de
nuevos modelos que permitan entender los mecanismos de progresión del cáncer oral y sobre
los que probar nuevas terapias de baja toxicidad.
Respecto al diagnóstico precoz, se llevó a cabo un estudio clínico prospectivo y longitudinal
en el que se analizaron biopsias líquidas de dieciséis pacientes sin diagnóstico clínico previo de
lesiones premalignas orales (OPML) y/o carcinomas escamosos orales (OSCC) para detectar la
posible presencia de mutaciones en genes del cáncer. Se recogieron periódicamente muestras
de saliva y plasma durante un periodo medio de 2 años, de las que se extrajo ADN que fue
secuenciado utilizando paneles NGS. Con esta tecnología fuimos capaces de detectar
mutaciones en genes del cáncer (principalmente TP53) con frecuencias alélicas de hasta el
0,07%. Además, aquellos pacientes que presentaron mutaciones y recibieron un seguimiento
clínico tras la detección de la mutación (n = 6) desarrollaron OPMLs u OSCCs, en un intervalo de
tiempo desde la detección al diagnóstico de 23-630 días. Estos resultados muestran que los
pacientes con mutaciones tienen un riesgo significativamente mayor de desarrollar OPMLs u
OSCCs.
En paralelo, se generaron modelos de ratón basados en la deleción del gen Fanca (Fanca-/-)
combinada con la deleción de Trp53 en la mucosa oral (Fanca-/-;K14cre;Trp53F2-10/F2-10). Estos
animales desarrollan espontáneamente OSCCs bien diferenciados, que expresan marcadores de
diferenciación escamosa (queratinas K5 y K10), y con una latencia inferior a 10 meses. Además,
los ratones Fanca-/- tenían hiperplasias y displasias en la cavidad oral, lo que fenocopia la alta
incidencia de OPMLs en individuos AF. Estos resultados demuestran la cooperación entre los
genes Fanca y Trp53 para suprimir cáncer oral en ratones.
En segundo lugar, se generaron modelos de ratón de carcinogénesis inducida mediante el
uso de 4-NQO. La administración de este agente favoreció el desarrollo de tumores en cavidad
oral y esófago en ratones Fanca-/-. Este modelo permitió además obtener líneas celulares de
cáncer oral a partir de muestras tumorales que crecen en monocultivos 2D.
Por último, se desarrollaron modelos celulares de HNSCC-AF. Se utilizó la herramienta de
edición génica CRISPR/Cas9 para introducir deleciones en el gen FANCA en dos líneas de HNSCC
(CAL27 y CAL33) de pacientes no AF y sin mutación somáticas en genes AF. Los clones mutantes
obtenidos mostraron un comportamiento similar al de las células de pacientes AF tras sufrir
daño en ADN (hipersensibilidad al daño, incapacidad de ubiquitinar FANCD2, elevada fragilidad
cromosómica y parada en fase G2). Aunque los clones mostraron tasas de crecimiento similares
a las de las respectivas líneas parentales, mostraron una mayor capacidad de migración in vitro,
posiblemente asociada a un fenotipo más agresivo de la enfermedad.
Como conclusión, en este estudio se presenta un nuevo método de diagnóstico temprano que
podría estratificar los pacientes con AF en grupos de riesgo, facilitando su monitorización y la
administración temprana de tratamientos. Por otro lado, describimos diferentes modelos de
ratón y celulares para HNSCC basados en una ruta AF defectuosa, destacando entre ellos el
primer modelo animal de HNSCC espontáneo en AFPara su ejecución, este trabajo de investigación ha contado con la
financiación del Instituto de Salud Carlos III (ISCIII) a través de los proyectos
CB16/12/00228/CIBERONC, PI18/00263 y P121/00208, cofinanciados por
FEDER y la Unión Europe
Efectos de la sobreexpresión moderada de la telomerasa en el corazón del ratón neonatal durante homeostasis y tras lesión
No full textTesis Doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Facultad de Medicina, Departamento de Bioquímica. Fecha de Lectura: 21-11-2023Esta tesis tiene embargado el acceso al texto completo hasta el 21-05-2025Las enfermedades cardiovasculares continúan siendo la principal causa de mortalidad en Occidente. Uno de los factores más relevantes es la incapacidad de los cardiomiocitos para progresar en el ciclo celular y remplazar los cardiomiocitos perdidos tras un infarto de miocardio. La capacidad proliferativa de los cardiomiocitos de mamífero se reduce poco después del nacimiento y, con ella, su potencial regenerativo. Uno de los factores relacionados con la regeneración cardíaca es la proporción de cardiomiocitos mononucleados. El rápido acortamiento telomérico que sufren los cardiomiocitos durante el desarrollo postnatal favorece la aparición de cardiomiocitos binucleados. En este trabajo se han estudiado diferentes estrategias de sobrexpresión moderada de telomerasa en cardiomiocitos y su efecto tras una criolesión cardíaca. Los resultados obtenidos muestran que un incremento de la actividad telomerasa en cardiomiocitos tiene efectos beneficiosos durante el proceso regenerativo. En los ratones con sobrexpresión moderada y específica de TERT en cardiomiocitos, observamos una prolongación de la actividad telomerasa y un incremento de la longitud telomérica de los cardiomiocitos, como también una mejor capacidad de entrada en mitosis tras una criolesión a P1. Sin embargo, no detectamos una reducción significativa del área fibrótica 21 días después de una criolesión a día 1 de vida. Tampoco observamos una extensión de la ventana de regeneración neonatral tras una criolesión causada a 7 días de vida. En cambio, al analizar un modelo murino con sobrexpresión de telomerasa bajo el promotor de p21, observamos un mantenimiento de la actividad telomerasa al final de la primera semana de vida, y una compensación del acortamiento telomérico causado por la ausencia de p21. Aunque no observamos diferencias en la proporción de cardiomiocitos en mitosis al compararlo con p21-KO, detectamos una mayor proporción de cardiomiocitos mononucleados a día 1 y 7. Además, observamos cómo la sobrexpresión de TERT en fondo p21-KO favorece la mitosis sin citoquinesis de ciertos cardiomiocitos binucleados, generándose cardiomiocitos con tres y cuatro núcleos. Además, analizamos cómo en este modelo se extiende la ventana de regeneración neonatal tras una criolesión a día 7 acompañado de un incremento de la proliferación de los cardiomiocitos. Por ello, concluimos que la sobrexpresión de TERT en fondo genético p21-KO incrementa la proporción de cardiomiocitos mononucleados, favoreciendo el proceso de regeneració
Regulación del metabolismo mitocondrial y la diferenciación normal y patológica de los linfocitos B por Wolf-Hirschhorn Syndrome Candidate 1
No full textTesis Doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Facultad de Ciencias, Departamento de Biología Molecular. Fecha de Lectura: 16-11-2023Esta tesis tiene embargado el acceso al texto completo hasta el 16-05-2025Las alteraciones que afectan a las proteínas responsables de establecer los patrones
epigenéticos tienen graves consecuencias para el organismo. El síndrome de Wolf-
Hirschhorn (SWH) es una enfermedad rara causada por la pérdida de material genético en
el cromosoma 4(p). Estas deleciones causan numerosas complicaciones, entre ellas deficiencias
inmunológicas que son una causa importante de mortalidad en el SWH. Uno de
los genes que se pierden en el cromosoma 4(p) en el WHS es Wolf-Hirschhorn Syndrome
Candidate 1 o WHSC1, un regulador epigenético esencial en numerosos procesos de la
biología del ADN y cuyas alteraciones son responsables de la inmunodeficiencia en WHS,
pues su falta interfiere con el correcto desarrollo y función de los linfocitos B. Además,
WHSC1 está implicado en varios tumores del sistema hematopoyético, principalmente el
mieloma múltiple (MM) y la leucemia linfoblástica aguda B (LLA-B) infantil. De hecho, alrededor
del 15% de los pacientes con MM presentan una translocación que aumenta la
transcripción de WHSC1 en las células tumorales y, en las LLA-Bs, una mutación puntual
puede dar origen a una forma patológica constitutivamente activa, WHSC1E1099K, que parece
actuar como segundo “hit” en la progresión leucémica en los pacientes. Por otra parte, la
correcta diferenciación de los linfocitos B depende de un metabolismo y una proliferación
adecuados y, en este sentido, los datos más recientes demuestran que las alteraciones en
la función mitocondrial pueden causar defectos inmunológicos.
En esta tesis doctoral hemos demostrado que:
๏La pérdida total o parcial de Whsc1 causa alteraciones en el metabolismo mitocondrial
asociadas a cambios en el potencial de membrana y en la concentración de radicales
libres. Estas alteraciones comprometen la capacidad respiratoria de las células deficientes
en Whsc1 y disminuyen su potencial para adaptarse a condiciones de alta demanda
energética, algo que ocurre en diferentes tipos celulares.
๏La sobreexpresión constitutiva de WHSC1 no es capaz, por sí sola, de causar alteraciones
significativas en el desarrollo hematopoyético. Sin embargo, en combinación con
otras lesiones genéticas asociadas con el mieloma múltiple humano, dicha sobreexpresión
actúa como un factor colaborador en la progresión tumoral y lleva a la aparición de
mieloma múltiple, recapitulando la patología humana.
๏La expresión de la forma mutada WHSC1E1099K desde el comienzo del desarrollo de
las células B interfiere con su diferenciación y causa una disminución en su número, tanto
en la médula ósea como en la periferia. Además, en combinación con el oncogén ETV6-
RUNX1 asociado a las B-ALLs humanas, WHSC1E1099K actúa como un segundo “hit” capaz
de causar la aparición de linfomas linfoblásticos B en ratones in vivo.
๏Hemos demostrado que es posible corregir epigenéticamente, in vivo, un tipo celular
defectuoso originado por la ausencia congénita de un modificador epigenético, mediante
la reintroducción de una copia funcional de dicho modificador. Además, hemos explorado
la posibilidad terapéutica de revertir la inmunodeficiencia causada por la ausencia constitutiva
de Whsc1, reintroduciendo dicha proteína en diferentes etapas del desarrollo hematopoyético.
Nuestros resultados muestran que, si bien la reintroducción de WHSC1 en
células hematopoyéticas constitutivamente carentes de Whsc1 no puede corregir algunos
defectos a nivel de las HSCs, sí es capaz de revertir casi por completo los defectos en la
diferenciación de los linfocitos B, tanto en el cambio de clase de inmunoglobulinas como
en la proliferación de células B del centro germinalLa investigación en el grupo de César Cobaleda ha estado financiada parcialmente
por: 1) los proyectos de I+D+i SAF2017-83061-R y PID2021-122787OB-I00 financiados
por MCIN/AEI/10.13039/501100011033, por la Unión Europea NextGenerationEU/
PRTR y por FEDER “Una manera de hacer Europa”; 2) un proyecto de la Fundación
Ramón Areces, del “XVIII Concurso Nacional para la adjudicación de Ayudas a la Investigación
en Ciencias de la Vida y de la Materia”; 3) una Ayuda a la Investigación de la
Asociación “Muévete por los que no pueden”; 4) un convenio de colaboración con la
Fundación Síndrome de Wolf-Hirschhorn o 4p-; 5) el Proyecto PREVENT de la Fundación
de la Asociación Española Contra el Cáncer; y por una beca institucional de la Fundación
Ramón Areces al CBMS
Caracterización de la respuesta inmunitaria adaptativa generada tras la vacunación frente al virus SARSCoV-2 en sujetos sanos y poblaciones de riesgo
No full textTesis Doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Facultad de Medicina, Departamento de Medicina Preventiva y Salud Pública y Microbiología. Fecha de Lectura: 01-12-2023Esta Tesis tiene embargado el acceso al texto completo hasta el 01-06-2025Debido a la pandemia generada por el virus SARS-CoV-2 se han llevado a cabo numerosos estudios para comprender la epidemiología y patogenia del virus, así como para desarrollar una vacuna capaz de controlar la expansión del mismo. Asimismo, el conocimiento de las características de la inmunidad innata y adaptativa frente al SARS-CoV-2 ha sido clave para interpretar la respuesta de los pacientes a la infección y la vacunación.
En la presente Tesis Doctoral se ha investigado la respuesta inmune adaptativa tras la vacunación contra el SARS-CoV-2, tanto en sujetos sanos como en pacientes que presentan una desregulación en su sistema inmunológico por diferentes causas, como el síndrome de Down o la Esclerosis Múltiple en tratamiento con fármacos inmunomoduladores. Se ha hecho especial énfasis en las características de la inmunidad celular tras la vacunación, analizando por un lado los cambios en el perfil de especificidad de los linfocitos T CD4+ y las propiedades funcionales de linfocitos TReg específicos en donantes sanos, y por otro el desarrollo de una respuesta inmunitaria efectiva en pacientes vulnerablesThe pandemic generated by the novel coronavirus SARS-CoV-2 has fostered numerous studies to understand the epidemiology and pathogenesis of the virus, as well as to develop a vaccine capable of controlling its spread. Likewise, knowledge of the characteristics of innate and adaptive immunity to SARS-CoV-2 has been critical to evaluating the response of patients to infection and vaccination.
In this Thesis we have investigated the adaptive immune response after vaccination against SARS-CoV-2, in healthy subjects and in patients with a dysregulated immune system such as Down syndrome, and Multiple Sclerosis patients treated with immunomodulatory drugs. We have focused on the characterization of the cellular immunity after vaccination, analyzing on the one hand the changes in the specificity profile of CD4+ T lymphocytes and the functional properties of specific TReg lymphocytes in healthy donors, and on the other hand the development of an effective immune response in vulnerable patient
Ubiquitina y SUMO en la replicación del ADN: de estudios moleculares a patologías asociadas con la edad
No full textTesis Doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Facultad de Medicina, Departamento de Bioquímica. Fecha de Lectura: 03-11-2023Esta tesis tiene embargado el acceso al texto completo hasta el 03-05-2025The correct regulation of the cell cycle requires the orchestration of fine-tuned molecular mechanisms, frequently regulated by post-translational modifications (PTMs). In this regard, there is still a significant lack of information on how DNA replication terminates, and how it is connected to mitotic entry. During my PhD, I have investigated how PTMs modulate DNA replication and its termination, and how alterations of these mechanisms might be behind certain age-related pathologies. First, I focused on a SUMO-specific deubiquitinase, USP7, which we previously identified as a key factor for DNA replication. The chemical blockade of USP7 leads to a severe impairment in DNA replication, which is accompanied by increases in SUMOylated and ubiquitinated factors on chromatin. Moreover, it also induces an accumulation of ubiquitinylated replication factors, such as MCM7, which are hallmarks for DNA replication termination. This work has contributed to better understand the metabolism of ubiquitinated replication factors, and how these are evicted from chromatin by the action of the VCP segregase. In the second part of this PhD thesis, I followed up upon our previous findings that identified the SUMO E3 ligase NSMCE2, as a suppressor of cancer and ageing in mammals. Part of the work indicated that the deficiency of NSMCE2 led to an accumulation of micronuclei. In this context, we speculated that part of the pathologies that are observed in Nsmce2-deficient mice, such as kidney fibrosis, could derive from the accumulation of cytoplasmic DNA that activates the cGAS-STING inflammatory signalling. The experiments performed confirmed this hypothesis, thereby providing one of the first examples of a disease that is triggered by the activation of the cGAS-STING pathway in response to genome instability. Collectively, this PhD has provided both a better molecular understanding of the role of ubiquitin and SUMO in DNA replication. Moreover, it has also deepened into the mechanisms that drive the onset of age-related pathologies upon deletion of the NSMCE2 SUMO ligaseThe project that gave rise to these results received the support of a fellowship from ”la Caixa” Foundation (ID 100010434). The fellowship code is LCF/BQ/DE18/1167000
Descifrando el fenotipo y los mecanismos moleculares de la deficiencia de CUX en el desarrollo neocortical y los desórdenes del neurodesarrollo
No full textTesis Doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Facultad de Ciencias, Departamento de Biología Molecular. Fecha de Lectura: 26-01-2024Esta tesis tiene embargado el acceso al texto completo hasta el 26-07-2025The neocortex is the most evolved brain structure, responsible for multisensory processing
and the coordination of subsequent complex responses that allow us to transform our
environment, mediate abstract thoughts, and shelter our consciousness. The wealth of cortical
processes has its origin in the diversity of neuronal types that shape this structure. Such
neuronal heterogeneity relies on precise molecular programmes regulated by transcription
factors (TFs). While these complex regulatory networks are well-characterised in less
evolved organisms, they are scarcely known in mammals.
Cux1 and Cux2 encode TFs, are selective markers of cortical upper-layer neurons (L2-4)
and regulate dendritogenesis, synaptogenesis and callosal development of L2/3 neurons.
Clinical studies link several neurological disorders to heterozygous loss-of-function
mutations in these genes. However, heterozygous Cux animal models are poorly
characterised, and the mechanisms and effectors underneath Cux-related diseases are barely
investigated. Using molecular techniques, we demonstrated half reduction of Cux1 mRNA
and CUX1 in the cortex of Cux1 heterozygous mice, supporting its haploinsufficiency in
cortical neurons. To describe CUX1 isoforms in the cortex, we generated a Cux1Flag allele by
tagging the C-terminus of proteins with TF activity. This approach identified the CUX1 fulllength
p200 isoform and discarded shorter isoforms described in other cell types. Given the
role of this TF in interhemispheric connectivity, we investigated the cell-autonomous and
non-cell-autonomous effects of Cux1 loss of function on the development of L2/3 callosal
projecting neurons. Our findings showed that the expression of CUX1 in L4 is not required
for L2/3 callosal circuits. On the other hand, mutations in L2/3 neurons uncovered minor
impairments in interhemispheric connectivity and the contribution of non-cell-autonomous
mechanisms in heterozygotes, suggesting the possible involvement of axonal competition.
As for the clinical manifestations of Cux1 and Cux2 mutations, our analysis revealed
alterations in somatic growth, reduction in limb strength and defects in the onset of
developmental milestones in Cux1 heterozygous and Cux2 knock-out mouse models.
Furthermore, kainate treatment demonstrated increased susceptibility to seizures in single
and double Cux mutants. Finally, to identify the Cux-dependent molecular developmental
trajectories, we analysed the transcriptional profile of Cux1 and Cux2 knock-out L2/3
neurons along three stages of perinatal development. Data showed that gene expression
deregulation increases over time and comparisons indicate Cux1 and Cux2 non-redundant
functions together with some common effectors. Moreover, the analysis uncovered sexbiased
L2/3 differentiation programmes that interact with the effect of Cux mutations.
Taken together, our studies contribute to further understanding the role of Cux genes in
neuronal development. They exhibit the consequences of their loss of function at the
molecular, circuit and clinical level and set out unknown related mechanisms that may lead
to better diagnosis, prognosis, and treatmen
Estudio de superconductores basados en hierro: Correlaciones electrónicas en campos magnéticos intensos
No full textTesis Doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Facultad de Ciencias, Departamento de Física de la Materia Condensada. Fecha de Lectura: 16-02-2024Esta tesis tiene embargado el acceso al texto completo hasta el 16-08-202