Regulación transcripcional y evolución molecular del gen delta-like 1

• Autores: Stopiello, Juan Matías
• Año de publicación: 2019
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Franchini, Lucía Florencia
• Materia: DELTA1; NOTCH; DLL1; NOTCH; NEUROGENESIS; EVOLUCION; ENHANCER; TRANSCRIPCION; KNOCK-IN; KNOCK-OUT; CEREBRO; DAANC; PRIMATES; DELTA1; NOTCH; DLL1; NEUROGENESIS; EVOLUTION; ENHANCER; TRANSCRIPTION; KNOCK-IN; KNOCK-OUT; BRAIN; DAANC; PRIMATES
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Delta-like 1 (Dll1) es el gen que codifica para DELTA1, el ligando canónico del receptor Notch componente principal de la vía de transducción de señales de célula a célula, que participa ampliamente en la neurogénesis embrionaria y que determina en gran medida las características del sistema nervioso en la adultez. Entender la regulación transcripcional de Dll1 durante el desarrollo y sus variaciones a largo de la evolución es fundamental para entender las bases genéticas de la diversidad existente entre los cerebros de las distintas especies, particularmente en nuestro linaje evolutivo. El objetivo de esta tesis consiste en ampliar el conocimiento sobre la regulación transcripcional de Dll1 y analizar los cambios evolutivos sobre la misma que ocurrieron en el linaje de los primates antropoides que podrían haber modificado el proceso de neurogénesis para dar un cerebro con gran tamaño, alto número de neuronas corticales y distintivas capacidades cognitivas y de aprendizaje, que caracterizan a nuestro linaje evolutivo. Para ello, se estudiaron los elementos genéticos no codificantes que presentan alto grado de conservación entre vertebrados y que se encuentran comprendidos entre 4.3 kilobases (Kb) y 7.4 Kb desde el sitio de inicio de la transcripción Dll1 en el genoma de ratón. Para evaluar la capacidad de estos elementos de funcionar como activadores transcripcionales (enhancers), se generaron ratones transgénicos portadores de proteínas reporteras bajo el control de los elementos a estudiar. El patrón de expresión de las proteínas fue caracterizado tanto espacial como temporalmente. De manera complementaria, para evaluar el rol de estos enhancers durante el desarrollo in vivo, se realizaron ensayos de pérdida de función al generar y caracterizar ratones mutantes (knock-out) portadores de deleciones en dichos elementos. Además se identificó uno de los elementos no codificantes conservados, al que denominamos DAANC (por Dll1 Anthropoid Accelerated Non Coding), que presenta signos de evolución acelerada en el linaje de los antropoides y es capaz de dirigir la expresión de proteínas reporteras al sistema nervioso central y en particular a la corteza en estadíos del desarrollo coincidentes con la neurogénesis. Para estudiar el potencial efecto de estos cambios evolutivos sobre la transcripción de Dll1 y sobre el proceso de neurogénesis, se generaron ratones transgénicos reporteros portadores de las versiones ancestral y antropoide de DAANC y también se evaluaron in vivo mediante la generación de un ratón mutante (knock-in) portador de las mutaciones antropoideespecíficas.
Delta-like 1 (Dll1) is the gene encoding for DELTA1 protein, the canonical ligand of notch receptor and a key player on the notch signaling pathway. Dll1 is involved in neurogenesis during embryo development and defines the properties of the adult nervous system. Understanding Dll1 transcriptional regulation during development and its variations across evolution is key to unravel the genetic basis of the extant brain diversity among species, particularly in our evolutionary lineage. The aim of the present thesis consists on broadening the knowledge about Dll1 transcriptional regulation and to study the evolutionary changes that went on the anthropoid primates lineage that may have been responsibly for specific anthropoid traits; bigger brains, increased number of neurons and distinctive cognitive skills. In order to do this, we studied the non coding genetic elements with high conservation among vertebrates that were found between 4,3 and 7.4 Kilobases from the Dll1 transcription start site. To assess the ability of these elements to act as transcriptional enhancers, we generated transgenic mice carrying reporter proteins under the control of these elements and determined their expression pattern both spatially as temporally. At the same time, we evaluated their in vivo function by generating knock-out mice harboring deletions on these enhancers. Also, we identified and named one of these non coding elements as DAANC (Dll1 Anthropoid Accelerated Non Coding). This element show signs of accelerated evolution on the lineage of anthropoid primates and it is able to drive the expression of reporter proteins to the central nervous system, particularly to the developing cortex during embryonic neurogenic stages. To uncover the potential impact of these evolutionary changes on Dll1 transcriptional regulation and subsequently on neurogenesis, we generated transgenic mice carrying reporter proteins under the ancestral and the anthropoid versions of DAANC. We also assessed it’s function in vivo by generating a mutant knock-in mouse harboring the anthropoid mutations.
Fil: Stopiello, Juan Matías. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.