Función de las protocadherinas en cluster alfa en interacciones intercelulares

• Autores: Ferrero, Florencia Victoria
• Año de publicación: 2015
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Cramer, Paula
• Materia: PROTOCADHERINA; CLUSTER; ADHESION; HOMOFILICO; INTERACCION CELULA-CELULA; PROTOCADHERIN; CLUSTER; ADHESION; HOMOPHILIC; CELL-CELL INTERACTION
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Las protocadherinas en cluster (Pcdh) son un grupo de glicoproteínas de la superficie de lasneuronas que se expresan en regiones específicas del sistema nervioso central (SNC) de losvertebrados (cerebro, corteza, bulbo olfatorio, médula espinal, hipocampo). Dada su similitudcon otras moléculas de adhesión (pertenecen a la superfamilia de las Cadherinas, involucradasen adhesión celular dependiente de calcio -Ca(2+)- y a que su presencia está enriquecida en lassinapsis, podrían ayudar a determinar la especificidad de algunas conexiones sinápticas. Sufunción es aún desconocida. Consisten en más de 50 genes, codificados por tres clusters degenes muy relacionados entre sí: alfa, beta y gama. A través de splicing alternativo se generanmúltiples isoformas alfa y gama, lo que potencialmente genera una enorme variabilidad enmoléculas de la superficie celular. La expresión combinada de estas variantes podría ayudar aestablecer, hasta cierto punto, la identidad neuronal. Se sabe que neuronas individuales expresandistintas isoformas de Pcdh en forma monoalélica y estocástica, a excepción de la isoforma c2. En este trabajo de tesis intentamos comenzar a comprender el rol biológico de esta diversidad. Logramos determinar que las isoformas Pcdh alfa 4 y c2 entablan interacciones intercelularesexclusivamente homofílicas. Este hallazgo tiene importantes implicancias respecto del posiblerol de las Pcdh en la generación de diversidad neuronal ya que es compatible con modelos deinteracción proteína-proteína que conducen a la distinción entre terminaciones “propias” y “nopropias” de las neuronas. Además, encontramos indicios de que ciertas isoformas de Pcdhpodrían tener comportamientos diferentes respecto de otros miembros del mismo cluster. Porejemplo, en cultivos celulares donde sobreexpresamos la isoforma alfa c2, esta muestra unamejor localización en los contactos célula-célula a medida que transcurre el tiempo, a diferenciade lo que ocurre con las isoformas alfa 4 o alfa 8. A pesar de que, como mencionamos másarriba, estas proteínas pertenecen a la superfamilia de las cadherinas y conservan algunosmotivos típicos de las mismas, observamos que se comportan distinto de las cladherinasclásicas. Comparando las isoformas de Pcdh alfa con la cadherina clásica E-cadherina (Ecad),logramos demostrar que no están involucradas en procesos de reciclado de la membranaplasmática, que no median una fuerte adhesión célula-célula, y que el Ca2+ no parece afectar sulocalización en los contactos célula-célula ni su procesamiento proteolítico. Por otro lado, encontramos que las Pcdh alfa pueden sufrir proteólisis en la membrana de unamanera similar a la de las cadherinas clásicas. Nuevamente observamos diferencias entre las Pcdh, esta vez en el nivel de clivaje proteico entre distintas isoformas de Pcdh del cluster alfa.
Clustered protocadherins (Pcdh) are a group of neuronal surface glycoproteins that areexpressed in specific regions of the central nervous system (CNS) of vertebrates (brain cortex,olfactory bulb, spinal chord, hippocampus). Because of their similarity with other adhesionmolecules (they belong to the Cadherin superfamily, involved in calcium -Ca(2+)- dependent celladhesion) and enriched presence at synapses, they could be involved in determining thespecificity of some synaptic connections. Their function remains unknown. They consist of over 50 genes encoded by three closely related gene clusters: alpha, beta and gamma. Alternativesplicing generates multiple alpha and gamma isoforms, potentially producing enormousvariability in cell surface molecules. The combinatorial expression of these variants could helpto establish, to some extent, neuronal identity. It is known that single neurons express Pcdhisoforms monoallelically and stochastically, with the exception of the "c2 type" isoform. In this project we attempted to begin to understand the biological role of this diversity. Wewere able to establish that Pcdh alpha 4 and c2 isoforms engage exclusively in homophilicintercellular interactions. This finding has important implications regarding a possible role for Pcdh in the generation of neuronal diversity because it is compatible with protein-proteininteraction models that lead to distinction of “self” and “non-self” projections from neurons. Also, we found evidence that certain Pcdh isoforms may have a different behaviour from othermembers of the same cluster. For example, when we overexpress the alpha c2 isoform incultured cells, it shows a better localization to cell-to-cell contacts over time, unlike whathappens for alpha 4 or alpha 8 isoforms. Even though, as we mentioned above, this proteinsbelong to the cadherin superfamily and they posses some of their typical motifs, we observedthey behave differently from classic cadherins. By comparing Pcdh alpha isoforms against Ecadherin (Ecad), we could demonstrate that they are not involved in membrane recyclingprocesses, that they do not mediate strong cell-cell adhesion and that Ca2+ does not seem toaffect their localization to cell-cell contacts nor their proteolytic processing. On the other hand, we found that Pcdh alpha can undergo proteolysis at the cell membrane in away similar to that of classic cadherins. Again, we observed differences among Pcdh, this timeat the level of protein cleavage between different Pcdh alpha isoforms.
Fil: Ferrero, Florencia Victoria. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.