Rol de la respuesta de proteínas mal plegadas (UPR) en la patología mediada por TDP-43 en la esclerosis lateral amiotrófica

Abstract

TDP-43, una proteína nuclear cuyas funciones tienen relación con el metabolismo del ARN y ADN, es el principal constituyente de las inclusiones y agregados proteicos ubiquitinados presentes en tejido post-mortem de la mayoría de los pacientes con esclerosis lateral amiotrófica (ELA) y demencia frontotemporal (DFT). En particular, la patología de la ELA ha sido asociada a un fenómeno de acumulación de proteínas mal plegadas y a su vez a una condición de "estrés de retículo endoplasmático (RE)" en las motoneuronas. Frente a esta condición de estrés de RE, la célula activa una vía de señalización llamada respuesta de proteínas mal plegadas (UPR, sigla en inglés). El rol de la UPR en la patología de la ELA ha adquirido gran relevancia en el campo de estudio en los últimos años. Sin embargo, hasta la fecha, no se ha descrito en forma cabal el rol que podría tener la UPR en el contexto de la proteinopatía de TDP-43. En esta tesis, se evaluó la respuesta frente a condiciones de estrés de RE en un modelo animal y celular de la proteinopatía de TDP-43. Para los estudios in vivo se utilizó un modelo murino que sobre-expresa en el sistema nervioso central la forma de TDP-43 humana con la mutación A315T, asociada a ELA. Se detectó que este ratón transgénico genera agregados positivos para TDP-43 en la corteza cerebral y la médula espinal en estadío sintomático terminal. Además, estos tejidos nerviosos no respondieron cabalmente a una condición de estrés de RE inducida farmacológicamente. Con una aproximación in vitro se observó el mismo fenómeno, ya que al tratar con un estresor de RE una línea celular de motoneuronas que expresa la TDP-43 con la mutación A315T, la activación de blancos de la UPR fue significativamente menor a la de condiciones control. Estos resultados sugieren que la condición patológica asociada a la presencia de TDP-43 anómala estaría disminuyendo la capacidad adaptativa de las células frente a perturbaciones en la homeostasis del RE, alterando de esta forma la fisiología neuronal. Estos datos resultan ser bastante interesantes y novedosos para el campo de la ELA, y abren nuevas preguntas acerca de los mecanismos que alteran la sobrevida de las motoneuronas.

TDP-43, a nuclear protein whose functions are related to the DNA and RNA metabolism, is the main constituent of the ubiquitinated inclusions and protein aggregates present in post-mortem tissue of most of patients with amyotrophic lateral sclerosis (ALS) and frontotemporal dementia (FTD). In particular, the pathology of ALS has been associated with a phenomenon of accumulation of misfolded proteins and also with a condition of "endoplasmic reticulum (ER) stress" in motoneurons. Under this condition of ER stress, the cell activates a signaling pathway named unfolded protein response (UPR). The role of the UPR in ALS pathology has acquired great importance in the field in the recent years. However, to date, it is not well described the role which could have the UPR in the context of TDP-43 proteinopathy. In this thesis, we evaluated the response under ER stress conditions in an animal and cell model of TDP-43 proteinopathy. For in vivo studies, we used a mouse model that overexpress a human form of TDP-43 with the mutation A315T, that has been associated to ALS. We detected that this transgenic mouse in symptomatic end stage generates positive aggregates for TDP-43 in cerebral cortex and spinal cord. Furthermore, these nervous tissues did not fully respond to a condition of ER stress induced pharmacologically. With an in vitro approach the same phenomenon was observed, since we treated with a ER stressor a motoneuron cell line that express TDP-43 with the A315T mutation, the activation of UPR targets was significantly lower than control conditions. These results suggest that the pathological condition associated with the presence of abnormal TDP-43 would be decreasing the adaptive capacity of cells against a disturbance of RE homeostasis, thereby altering neuronal physiology. These data are quite interesting and novel for the field of ALS, and open up new questions about the mechanisms that alter the survival of motoneurons.