Regulación de la expresión génica por patrones de actividad neuronal - Lukin, Jerónimo (2022)
La expresión de genes inducida en respuesta a la actividad neuronal es fundamental para que una neurona pueda desencadenar cambios plásticos frente a diferentes estímulos y dar lugar a procesos de aprendizaje y memoria. Sin embargo, aún se desconocen los mecanismos finos que expliquen cómo una neurona integra y procesa patrones y frecuencias de actividad neuronal y los traduce en programas transcripcionales específicos. Para estudiar este fenómeno, se utilizaron cultivos primarios neuronales que fueron estimulados con protocolos que desencadenan diferentes tipos de actividad neuronal: despolarización con cloruro de potasio (KCl), tratamiento con Bicuculina (BIC) y tratamiento y posterior remoción de la Tetrodotoxina (TTXw). Se obtuvieron muestras de ARN y proteínas en distintos puntos temporales luego de estimular la actividad neuronal para evaluar la expresión génica por secuenciación de ARN y la activación de diferentes cascadas de señalización que podrían regular este proceso. A partir del análisis de secuenciación de ARN se demostró que cada patrón de actividad neuronal genera diferentes perfiles de expresión génica. Se observó que un mismo gen puede inducirse o inhibirse con diferentes dinámicas según el tipo de actividad neuronal y que ciertos grupos de genes que se comportan de manera similar. A su vez, se encontró que diferentes proteínas de señalización como ERK y p38 muestran dinámicas de fosforilación específicas frente a cada tipo de estimulación. También se compararon los perfiles transcripcionales inducidos por actividad en diferentes estados del desarrollo neuronal in vitro y se estableció que la maduración neuronal es determinante en la expresión génica dependiente de actividad neuronal. Este resultado es de particular importancia porque gran parte de los trabajos de este campo de estudio se realizaron en cultivos primarios neuronales primarios de 7 días in vitro (DIV). Los resultados de esta tesis aportan al entendimiento de los mecanismos por los cuales una neurona es capaz de codificar una gran variedad de señales y adaptar su fisiología molecular. En este sentido, el trabajo puede contribuir a comprender los mecanismos de plasticidad sináptica que organizan los procesos de aprendizaje y memoria.