DYRK1A Regulates the Bidirectional Axonal Transport of APP in Human-Derived Neurons

Autores
Fernández Bessone, Iván; Navarro, Jordi; Martinez, Emanuel; Karmirian, Karina; Holubiec, Mariana Ines; Alloatti, Matías; Goto Silva, Livia; Arnaiz Yépez, Cayetana; Martins De Souza, Daniel; Nascimento, Juliana Minardi; Bruno, Luciana; Saez, Trinidad María de Los Milagros; Rehen, Stevens K.; Falzone, Tomas Luis
Año de publicación
2022
Idioma
inglés
Tipo de recurso
artículo
Estado
versión publicada
Descripción
Dyrk1a triplication in Down’s syndrome and its overexpression in Alzheimer’s disease suggest a role for increased DYRK1A activity in the abnormal metabolism of APP. Transport defects are early phenotypes in the progression of Alzheimer’s disease, which lead to APP processing impairments. However, whether DYRK1A regulates the intracellular transport and delivery of APP in human neurons remains unknown. From a proteomic dataset of human cerebral organoids treated with harmine, a DYRK1A inhibitor, we found expression changes in protein clusters associated with the control of microtubule-based transport and in close interaction with the APP vesicle. Live imaging of APP axonal transport in human-derived neurons treated with harmine or overexpressing a dominant negative DYRK1A revealed a reduction in APP vesicle density and enhanced the stochastic behavior of retrograde vesicle transport. Moreover, harmine increased the fraction of slow segmental velocities and changed speed transitions supporting a DYRK1A-mediated effect in the exchange of active motor configuration. Contrarily, the overexpression of DYRK1A in human polarized neurons increased the axonal density of APP vesicles and enhanced the processivity of retrograde APP. In addition, increased DYRK1A activity induced faster retrograde segmental velocities together with significant changes in slow to fast anterograde and retrograde speed transitions, suggesting the facilitation of the active motor configuration. Our results highlight DYRK1A as a modulator of the axonal transport machinery driving APP intracellular distribution in neurons, and stress DYRK1A inhibition as a putative therapeutic intervention to restore APP axonal transport in Down’s syndrome and Alzheimer’s disease.
Fil: Fernández Bessone, Iván. 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
Fil: Navarro, Jordi. 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
Fil: Martinez, Emanuel. 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
Fil: Karmirian, Karina. Universidade Federal do Rio de Janeiro; Brasil
Fil: Holubiec, Mariana Ines. 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
Fil: Alloatti, Matías. 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
Fil: Goto Silva, Livia. D'Or Institute for Research and Education; Brasil
Fil: Arnaiz Yépez, Cayetana. 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
Fil: Martins De Souza, Daniel. Universidade Estadual de Campinas; Brasil. Conselho Nacional de Desenvolvimiento Científico e Tecnológico; Brasil
Fil: Nascimento, Juliana Minardi. Universidade Estadual de Campinas; Brasil
Fil: Bruno, Luciana. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Cálculo; Argentina
Fil: Saez, Trinidad María de Los Milagros. 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
Fil: Rehen, Stevens K.. Universidade Federal do Rio de Janeiro; Brasil
Fil: Falzone, Tomas Luis. 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
Materia
ALZHEIMER’S DISEASE
APP
AXONAL TRANSPORT
DYRK1A
HUMAN NEURONS
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Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
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CONICET Digital (CONICET)
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From a proteomic dataset of human cerebral organoids treated with harmine, a DYRK1A inhibitor, we found expression changes in protein clusters associated with the control of microtubule-based transport and in close interaction with the APP vesicle. Live imaging of APP axonal transport in human-derived neurons treated with harmine or overexpressing a dominant negative DYRK1A revealed a reduction in APP vesicle density and enhanced the stochastic behavior of retrograde vesicle transport. Moreover, harmine increased the fraction of slow segmental velocities and changed speed transitions supporting a DYRK1A-mediated effect in the exchange of active motor configuration. Contrarily, the overexpression of DYRK1A in human polarized neurons increased the axonal density of APP vesicles and enhanced the processivity of retrograde APP. In addition, increased DYRK1A activity induced faster retrograde segmental velocities together with significant changes in slow to fast anterograde and retrograde speed transitions, suggesting the facilitation of the active motor configuration. Our results highlight DYRK1A as a modulator of the axonal transport machinery driving APP intracellular distribution in neurons, and stress DYRK1A inhibition as a putative therapeutic intervention to restore APP axonal transport in Down’s syndrome and Alzheimer’s disease.Fil: Fernández Bessone, Iván. 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: Navarro, Jordi. 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: Martinez, Emanuel. 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: Karmirian, Karina. Universidade Federal do Rio de Janeiro; BrasilFil: Holubiec, Mariana Ines. 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: Alloatti, Matías. 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: Goto Silva, Livia. D'Or Institute for Research and Education; BrasilFil: Arnaiz Yépez, Cayetana. 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: Martins De Souza, Daniel. Universidade Estadual de Campinas; Brasil. Conselho Nacional de Desenvolvimiento Científico e Tecnológico; BrasilFil: Nascimento, Juliana Minardi. Universidade Estadual de Campinas; BrasilFil: Bruno, Luciana. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. 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