57 research outputs found
The GTPase-activating protein Rap1GAP: A new player to modulate Ret signaling
No full textFil: Paratcha, Gustavo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; Argentina. Karolinska Huddinge Hospital. Karolinska Institutet; SueciaFil: Ledda, Maria Fernanda. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; Argentina. Karolinska Huddinge Hospital. Karolinska Institutet; Sueci
Estudio del efecto inhibitorio de anticuerpos anti-gangliosidos asociados al Síndrome de Guillain-Barré sobre la regeneración axonal en el sistema nervioso periférico
No full textFil: Rozés Salvador, María Victoria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; Argentina.Fil: Lopez, Pablo Héctor Horacio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; Argentina.Fil: Nores, Gustavo Alejandro. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Química Biológica; Argentina.Fil: Nores, Gustavo Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; Argentina.Fil: Cancela, Liliana Marina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Farmacología; Argentina.Fil: Cancela, Liliana Marina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Farmacología Experimental de Córdoba; Argentina.Fil: Maletto, Belkys Angelica. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Bioquímica Clínica; Argentina.Fil: Maletto, Belkys Angélica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; Argentina.Fil: Paratcha, Gustavo. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina; Argentina.Fil: Paratcha, Gustavo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Profesor Eduardo de Robertis"; Argentina.La regeneración axonal es una respuesta de las células nerviosas dañadas necesaria y crítica para la reparación del nervio en neuropatías agudas immunes humanas, tales como el Síndrome de Guillaín Barré (SGB). Muchos estudios clínicos asocian la presencia de anticuerpos anti-gangliósidos (anticuerpos anti-Ggs) con recuperación incompleta en SGB. La transferancia pasiva del anticuerpo monoclonal anti-GD1a/GT1b (clon 1137) inhibe la regeneración axonal en un modelo animal. Cultivos de neuronas disociadas DRGs (ganglio de la raíz dorsal, por sus siglas en inglés) (DRGn) demostraron que el anticuerpo anti-Ggs inhibe el crecimiento neurítico a través de la vía dependiente de RhoA/ROCK. Sin embargo, los mecanismos moleculares inducidos por el anticuerpo anti-Ggs que desencadenan la activación de RhoA no han sido esclarecidos. Este trabajo explora las bases moleculares del efecto inhibitorio del anticuerpo anti-Ggs sobre la regeneración axonal de neuronas DRGs tanto en modelos in vitro como in vivo. El efecto del anticuerpo anti-Ggs sobre la dinámica del citoesqueleto en conos de crecimiento (CC) asocidado con el efecto inhibitorio sobre la regeneración axonal fue analizada por video microscopía. Encontramos que la inhibición en DRGs inducidas por el anticuerpo monoclonal dirigido contra los gangliósidos GD1a/GT1b (clon 1137) involucra: i) un colapso temprano de lamela a través de una vía independiente de RhoA/ROCK; u) una retracción de filopodios dependiente de RhoA/ROCK; y iii) alteraciones en la organización/dinámica de microtúbulos en el cono de crecimiento mediante la fosforilación de la proteina que media la respuesta de colapso del cono 2 (CRMP-2) en la treonina 555 dependiente de la vía de señalización RhoA/ROCK. Estos resultados fueron confirmados en un modelo in vivo, donde la inhibición de la regeneración axonal inducida por el anticuerpo anti-Ggs se produjo mediante la fosforilación/inactivación de la proteina CRMP-2 en la treonina 555. En conclusion, este trabajo sugiere que el anticuerpo 1137 inhibe la regeneración axonal mediante vías dependiente e independiente de RhoA/ROCK a través de la desestabilización de microtúbulos.Axon regeneration is the response of injured nerve celis critical for nerve repair in human acute immune neuropathies, like Guillain Barré Syndrome (GBS). Severa¡ clinical studies associate the presence of anti-ganglioside antibodies (anti-Gg abs) with poor recovery in GBS. Passive transfer of mAb (GD1a/GTlb, done 1137) halts axon regeneration in experimental models. Cultures of dissociated DRG neurons (DRGn) demonstrated that anti- Gs inhibits neurite outgrowth through a RhoA/ROCKdependent pathway. However, molecular intermediates between anti-Gg abs and RhoA activation have not been described. This work explores the molecular basis of the inhibitory effect of anti-Gg abs on axon regeneration of DRG neurons (DRGn) both in vitro and in vivo. Time-lapse video microscopy was used to study their cytoskeleton dynamics at growth cones (GC) in DRGn cultures. We now report that axon growth inhibition in DRGn induced by a well characterized mAb targeting gangliosides GD1a/GT1b (done 1137) involves: i) an early RhoA/ROCK-independent collapse of lamellipodia; u) a RhoA/ROCK-dependent shrinking of fulopodia; and iii) alteration of GC microtubule organization/and presumably dynamics via RhoA/ROCK-dependent phosphorylation of CRMP-2 at threonine 555. Our results also show that mAb 1137 inhibits peripheral axon regeneration in an animal model via phosphorylation/inactivation of CRMP-2 at threonine 555. In conclusion, this work suggest that anti-Ggs ab impair axon regeneration by RhoA/ROCKdependent and independent signaling pathways.Fil: Rozés Salvador, María Victoria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; Argentina.Fil: Lopez, Pablo Héctor Horacio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; Argentina.Fil: Nores, Gustavo Alejandro. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Química Biológica; Argentina.Fil: Nores, Gustavo Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; Argentina.Fil: Cancela, Liliana Marina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Farmacología; Argentina.Fil: Cancela, Liliana Marina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Farmacología Experimental de Córdoba; Argentina.Fil: Maletto, Belkys Angelica. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Bioquímica Clínica; Argentina.Fil: Maletto, Belkys Angélica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; Argentina.Fil: Paratcha, Gustavo. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina; Argentina.Fil: Paratcha, Gustavo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Profesor Eduardo de Robertis"; Argentina
Mechanisms regulating dendritic arbor patterning
No full textThe nervous system is populated by diverse types of neurons, each of which has dendritic trees with strikingly different morphologies. These neuron-specific morphologies determine how dendritic trees integrate thousands of synaptic inputs to generate different firing properties. To ensure proper neuronal function and connectivity, it is necessary that dendrite patterns are precisely controlled and coordinated with synaptic activity. Here, we summarize the molecular and cellular mechanisms that regulate the formation of cell type-specific dendrite patterns during development. We focus on different aspects of vertebrate dendrite patterning that are particularly important in determining the neuronal function; such as the shape, branching, orientation and size of the arbors as well as the development of dendritic spine protrusions that receive excitatory inputs and compartmentalize postsynaptic responses. Additionally, we briefly comment on the implications of aberrant dendritic morphology for nervous system disease.Fil: Ledda, Maria Fernanda. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; ArgentinaFil: Paratcha, Gustavo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; Argentin
Assembly of neuronal connectivity by neurotrophic factors and leucine-rich repeat proteins
No full textProper function of the nervous system critically relies on sophisticated neuronal networks interconnected in a highly specific pattern. The architecture of these connections arises from sequential developmental steps such as axonal growth and guidance, dendrite development, target determination, synapse formation and plasticity. Leucine-rich repeat (LRR) transmembrane proteins have been involved in cell-type specific signaling pathways that underlie these developmental processes. The members of this superfamily of proteins execute their functions acting as trans-synaptic cell adhesion molecules involved in target specificity and synapse formation or working in cis as cell-intrinsic modulators of neurotrophic factor receptor trafficking and signaling. In this review, we will focus on novel physiological mechanisms through which LRR proteins regulate neurotrophic factor receptor signaling, highlighting the importance of these modulatory events for proper axonal extension and guidance, tissue innervation and dendrite morphogenesis. Additionally, we discuss few examples linking this set of LRR proteins to neurodevelopmental and psychiatric disorders.Fil: Ledda, Maria Fernanda. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; ArgentinaFil: Paratcha, Gustavo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; Argentin
Deciphering New Players in the Neurogenic Adult Hippocampal Niche
No full textIn the mammalian adult hippocampus, new neurons are continuously generated throughout life in the subgranular zone of the dentate gyrus. Increasing evidence point out the contribution of adult-born hippocampal granule cells (GCs) to cognitive processes such as learning and memory, indicating the relevance of understanding the molecular mechanisms that control the development of these new neurons in the preexisting hippocampal circuits. Cell proliferation and functional integration of adult-born GCs is a process highly regulated by different intrinsic and extrinsic factors. In this review, we discuss recent advances related with cellular components and extrinsic signals of the hippocampal neurogenic niche that support and modulate neurogenesis under physiological conditions.Fil: Bonafina, Antonela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; ArgentinaFil: Paratcha, Gustavo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; ArgentinaFil: Ledda, Maria Fernanda. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; Argentin
New insights into the control of neurotrophic growth factor receptor signaling: Implications for nervous system development and repair
No full textNeurotrophic growth factors control neuronal development by activating specific receptor tyrosine kinase positive signaling pathways, such as Ras-MAPK and PI3K-Akt cascades. Once activated, neurotrophic factor receptors also trigger a cascade of molecular events, named negative receptor signaling, that restricts the intensity of the positive signals and modulates cellular behavior. Thus, to avoid signaling errors that ultimately could lead to aberrant neuronal physiology and disease, negative signaling mechanisms have evolved to ensure that suitable thresholds of neuronal stimulation are achieved and maintained during right periods of time. Recent findings have revealed that neurotrophic factor receptor signaling is tightly modulated through the coordinated action of many different protein regulators that limit or potentiate signal propagation in spatially and temporally controlled manners, acting at specific points after receptor engagement. In this review, we discuss progress in this field, highlighting the importance of these modulators in axonal growth, guidance, neural connectivity, and nervous system regeneration.Fil: Alsina, Fernando Cruz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia ; ArgentinaFil: Ledda, Maria Fernanda. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia ; ArgentinaFil: Paratcha, Gustavo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia ; Argentin
RET-independent signaling by GDNF ligands and GFRα receptors
No full textThe discovery in the late 1990s of the partnership between the RET receptor tyrosine kinase and the GFRα family of GPI-anchored co-receptors as mediators of the effects of GDNF family ligands galvanized the field of neurotrophic factors, firmly establishing a new molecular framework besides the ubiquitous neurotrophins. Soon after, however, it was realized that many neurons and brain areas expressed GFRα receptors without expressing RET. These observations led to the formulation of two new concepts in GDNF family signaling, namely, the non-cell-autonomous functions of GFRα molecules, so-called trans signaling, as well as cell-autonomous functions mediated by signaling receptors distinct from RET, which became known as RET-independent signaling. To date, the best studied RET-independent signaling pathway for GDNF family ligands involves the neural cell adhesion molecule NCAM and its association with GFRα co-receptors. Among the many functions attributed to this signaling system are neuronal migration, neurite outgrowth, dendrite branching, spine formation, and synaptogenesis. This review summarizes our current understanding of this and other mechanisms of RET-independent signaling by GDNF family ligands and GFRα receptors, as well as their physiological importance.Fil: Ibáñez, Carlos F.. Karolinska Huddinge Hospital. Karolinska Institutet; SueciaFil: Paratcha, Gustavo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; ArgentinaFil: Ledda, Maria Fernanda. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; Argentin
GDNF/GFRα1 Complex Abrogates Self-Renewing Activity of Cortical Neural Precursors Inducing Their Differentiation
No full textThe balance between factors leading to proliferation and differentiation of cortical neural precursors (CNPs) determines the correct cortical development. In this work, we show that GDNF and its receptor GFRα1 are expressed in the neocortex during the period of cortical neurogenesis. We show that the GDNF/GFRα1 complex inhibits the self-renewal capacity of mouse CNP cells induced by fibroblast growth factor 2 (FGF2), promoting neuronal differentiation. While GDNF leads to decreased proliferation of cultured cortical precursor cells, ablation of GFRα1 in glutamatergic cortical precursors enhances its proliferation. We show that GDNF treatment of CNPs promoted morphological differentiation even in the presence of the self-renewal-promoting factor, FGF2. Analysis of GFRα1-deficient mice shows an increase in the number of cycling cells during cortical development and a reduction in dendrite development of cortical GFRα1-expressing neurons. Together, these results indicate that GDNF/GFRα1 signaling plays an essential role in regulating the proliferative condition and the differentiation of cortical progenitors. In this article, Ledda and colleagues show that GDNF acting through its receptor GFRα1 plays a critical role in the maturation of cortical progenitors by counteracting FGF2 self-renewal activity on neural stem cells and promoting neuronal differentiation.Fil: Bonafina, Antonela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; ArgentinaFil: Fontanet, Paula Aldana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; ArgentinaFil: Paratcha, Gustavo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; ArgentinaFil: Ledda, Maria Fernanda. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; Argentin
Negative regulation of neurotrophic factor receptor signaling in developing neurons
No full textLos 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).Neurotrophic factors are soluble proteins mainly known for their roles in the maintenance, survival, differentiation and synaptic maturation of different neuronal subpopulations. Different families of neurotrophic factors have been identified in the mammalian nervous system, including the neurotrophins (NGF, BDNF, NT3, NT4) and the glial cell-line derived neurotrophic factor family ligands (GDNF, NRTN, ARTN, PSPN). Signaling induced by these ligands involves the activation of receptors containing a tyrosine kinase intrinsic activity, a key event to control cell physiology and orchestrate the development of the nervous system. A tight control and regulation of the activity of receptor tyrosine kinases (RTK) are crucial to ensure proper cell homeostasis and neuronal development, as both functional alterations of these receptors by gene mutations and failures on the mechanisms that restrict their activation may contribute to the pathogenesis of certain types of cancer and neurological diseases. Therefore, to avoid signaling errors that could eventually lead to aberrant and pathological cellular behaviors, the cellular mechanisms have evolved to allow that appropriate signaling thresholds are reached and maintained for a period of time compatible with the induction of a physiological response. The aim of this thesis was to identify and characterize new mechanisms that restrict the activation of neurotrophic factor receptors in developing neurons, as a way to understand the pathogenesis of some neurological diseases, thus contributing to the development of new regenerative therapies. First, we identified and characterized Sprouty4 protein as an endogenous inhibitor of TrkA-dependent downstream signaling and NGF-induced axonal growth of primary dorsal root ganglia (DRG) sensory neurons. On the other hand, we also analyzed the role of Lrig protein family members – Lrig1, Lrig2 and Lrig3 – as endogenous modulators of neurotrophic factor receptor activation. Lrig proteins belong to a novel superfamily of transmembrane proteins enriched in nervous system containing immunoglobulin-like (Ig) and leucine-rich repeat domains (LRR). Here, we identified Lrig1 as a negative regulator of TrkB signaling and biological effects induced by BDNF in hippocampal neurons. Interestingly, we have determined that Lrig1-null transgenic mice have increased dendrite morphogenesis and dendritic arborization of CA1 and CA3 hippocampal pyramidal neurons, suggesting that Lrig1 could increase the repertoire of TrkB signaling outputs to allow hippocampal neurons to sculpt distinctive dendrite patterns. In addition, Lrig1 ablation was also associated with social motivation/interaction deficits, providing new insights into its physiological importance. Finally, we conducted a set of experiments showing that the three Lrig family members cooperate to inhibit GDNF-promoted neurite outgrowth by controlling the activation state of the tyrosine kinase receptor Ret in neuronal cells. In conclusion, in this manuscript we have identified novel molecular determinants, relevant to control connectivity and neural circuits assembly through the regulation of axonal and dendritic growth induced by neurotrophic factors in peripheral and central nervous system. key words: RTK, Neurotrophic factors, Lrig, Sprouty4, NGF, BDNF, GDNF, Ret, TrkA, TrkB, hippocampus, dorsal root ganglia (DRG).Fil:Alsina, Fernando Cruz. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina
Lrig protein family: new biological functions and signaling mechanisms in neurons
No full textEstudios recientes aportaron evidencias convincentes acerca de las funciones que cumplen diversas proteínas transmembrana que contienen dominios extra-celulares ricos en leucina (LRR) durante el desarrollo del sistema nervioso. Los procesos celulares que subyacen al establecimiento de la conectividad neuronal, como la regulación del guiado axonal, el crecimiento dendrítico, la formación de contactos sinápticos y en parte, la plasticidad sináptica; a menudo requieren la participación de proteínas que contienen estos dominios. En efecto, existe una gran variedad de proteínas con dominios LRR altamente enriquecidas en el hipocampo y la corteza cerebral de mamíferos, que juegan roles claves en el armado de los circuitos neuronales. Se sabe que un mal funcionamiento de estos genes en ocasiones puede comprometer la función neuronal y derivar en enfermedades del neurodesarrollo, déficits cognitivos y/o desórdenes neuropsiquiátricos. Evidencias previas demostraron que la proteína transmembrana Lrig1 (proteína rica en dominios leucina e inmunoglobulina) se asocia con múltiples receptores tirosina kinasa y regula así la actividad trófica inducida por los factores de crecimiento EGF, HGF y el factor neurotrófico GDNF, entre otros. A pesar de que Lrig1 se expresa en neuronas centrales (motoneuronas espinales) y periféricas (del ganglio anexo de la raíz dorsal) en desarrollo, su contribución fisiológica para el desarrollo del sistema nervioso, aún no ha sido determinada. Por lo tanto, el objetivo del presente trabajo de tesis, fue caracterizar las poblaciones neuronales Lrig1 positivas en las estructuras cerebrales estudiadas y determinar la contribución de las Lrigs para el desarrollo y el desempeño del sistema nervioso central. Basándonos principalmente en su prominente patrón de expresión durante el desarrollo hipocampal y utilizando ensayos de pérdida y ganancia de función, hemos determinado que Lrig1 es un regulador de la arborización dendrítica y de la espinogénesis hipocampal. Nuestros ensayos celulares y bioquímicos indican que Lrig1 controla la formación de dendritas primarias y la ramificación dendrítica de neuronas hipocampales, a través de un mecanismo de regulación negativa de la actividad neurotrófica de BDNF. Debido a que los otros dos miembros de la familia, Lrig2 y Lrig3 también se expresan en neuronas hipocampales en desarrollo, se ha estudiado de qué manera la pérdida de función de Lrig2 o Lrig3 podría afectar la morfología de neuronas hipocampales. Nuestros resultados sugieren que a diferencia de Lrig1, la ausencia de Lrig2 o Lrig3 inhibe la dendritogénesis de neuronas primarias hipocampales. Por otra parte, ensayos conductuales llevados a cabo con ratones transgénicos deficientes en Lrig1 han demostrado que la ausencia de Lrig1 afecta procesos de memoria dependientes de hipocampo y corteza, tales como la codificación de información espacial y la capacidad de reconocer la identidad de objetos novedosos. De esta manera, nuestros estudios demuestran que Lrig1 controla la morfología neuronal y la plasticidad estructural de las neuronas hipocampales, así como también la plasticidad funcional del hipocampo. En este trabajo de tesis doctoral hemos identificado a las proteínas Lrig como nuevos reguladores endógenos de la complejidad dendrítica hipocampal y a la vez hemos establecido por primera vez un fenotipo conductual asociado a funciones hipocampales y corticales, en los ratones deficientes para Lrig1. En su conjunto nuestros hallazgos revelan un nuevo rol de Lrig1 en el control de los procesos morfogénicos que forman el sistema nervioso durante su desarrollo; y evidencian la relevancia fisiológica de Lrig1 en el comportamiento animal.Recent studies provided convincing evidence about the roles driven by various trans-membrane proteins containing extracellular Lucine-rich domains (LRR) during development of the nervous system. Cellular processes underlying the establishment of neuronal connectivity, regulation of axon guidance, dendrite growth, or formation of synaptic contacts and synaptic plasticity, often require the involvement of proteins containing these domains. In fact, there are a variety of proteins with LRR domains, highly enriched in the hippocampus and cerebral cortex of mammals, playing key roles in the assembly of neural circuits. It is known that a malfunction of these genes can sometimes compromise neuronal function and lead to neurodevelopmental diseases related to cognitive deficits and / or neuropsychiatric disorders. Previous evidence showed that the trans-membrane protein LRIG1 (Lucine-rich protein and immunoglobulin domains) is associated with multiple receptor tyrosine kinases regulating trophic activity through growth factors like EGF, HGF and GDNF, among others. Although LRIG1 is expressed in central (spinal motor neurons) and peripheral (Dorsal root ganglion) neurons, its physiological contribution to the development of the nervous system, has not been determined yet. Therefore, the objective of this thesis was to characterize the LRIG1 positive neuronal populations in brain structures, and determine the contribution of LRIG1 for the development and function of the central nervous system. Based mainly on its prominent expression pattern during hippocampal development and through loss and gain of function experiments, we have determined that LRIG1 is a regulator of dendrite arborization and hippocampal spine genesis. Our biochemical and cellular assays indicate that LRIG1 controls the formation of primary dendrites and dendrite branching of hippocampal neurons through a mechanism involving down-regulation of BDNF neurotrophic activity. Given that other two members of the family, Lrig3 and Lrig2, are also expressed in hippocampal neurons during development, we asked ourselves how the loss of function of Lrig2 or Lrig3 could affect the morphology of hippocampal neurons too. Our results suggest that unlike Lrig1, the absence of Lrig2 or Lrig3 inhibits 14 hippocampal primary neurons dendritogenesis and reduces their complexity. Moreover, behavioral tests conducted with mutant mice, deficient in LRIG1, have shown that absence of LRIG1 affects memory processes dependent of cortical and hippocampal circuitry. Among them, the encoding of spatial information and recognition of objects identity or novelty. Thus, our studies show that LRIG1 controls neuronal morphology and structural plasticity of hippocampal neurons as well as functional hippocampal plasticity. In this doctoral thesis we have identified Lrigs proteins as new endogenous regulators of hippocampal dendrite complexity and at the same time we have established for the first time a behavioral phenotype associated with hippocampal and cortical functions in mice deficient for LRIG1. Taken together our findings reveal a new role for LRIG1, in controlling morphologic processes that form the nervous system during development; and also, the physiological relevance of LRIG1 in animal behavior.Fil:Hita, Francisco Javier. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina
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