Martes, 12 de Diciembre de 2017

 

Neuropatología Molecular

    Fisiopatología de los transportadores de glicina en la neurotransmisión                                              glicinérgica: hiperplexia y dolor

 


Grupo-400 

 


Carmen Aragón

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Resumen de Investigación:

Nuestro interés es el estudio del mecanismo funcional, biogénesis, tráfico intracelular y regulación de los transportadores de glicina, GlyTs (GlyT1 y GlyT2) del SNC, proteínas de la membrana plasmática de neuronas y astrocitos responsables de la finalización de la transmisión glicinérgica inhibidora. Nuestra investigación está orientada a patologías del SNC de mamíferos asociadas a disfunciones de las vías glicinérgicas, principalmente alteraciones neuromusculares como la hiperplexia hereditaria humana y dolor neuropático. Mutaciones en el gen de GlyT2 (SLC6A5) son causantes de la hiperplexia humana y la distonía muscular congénita tipo 2 en terneros.

Mediante estudios estructurales y dinámicos utilizando modelos 3D de GlyTs, que hemos generado y validado experimentalmente en colaboración con el Dr. Antonio Morreale (Unidad de Bioinformática del CBMSO), hemos identificado una región en el vestíbulo extracelular de GlyT2 implicada en la selectividad de cationes y en el mecanismo de acoplamiento del transporte de glicina.

Nos interesa el estudio del tráfico intracelular de GlyT2 en la terminal sináptica por ser un mecanismo fundamental en el control de la actividad glycinérgica ya que proporciona una forma rápida para modular la actividad del transportador en la superficie celular. Hemos descrito los mecanismos molecular es de endocitosis constitutiva y regulada por PKC a través de los cuales GlyT2 recicla entre la superficie y el interior celular así como el papel que los subdominios rafts de membrana plasmática y la ubiquitinación desempeñan en la internalización constitutiva y regulada del transportador, respectivamente.

Hemos descrito una regulación paracrina coordinada y antagónica de la actividad de GlyT1 y GlyT2 a través de receptores purinérgicosP2Y1. Este mecanismo produce un incremento de la neurotransmisión glicinérgica inhibidora y una reducción de la neurotransmisión glutamatérgica excitadora lo que podría conducir a anti-nocicepción.

Recientemente hemos identificado una nueva mutación dominante en el gen de GlyT2 en ocho pacientes de hiperplexia. La expresión heteróloga y caracterización de la mutación (Y705C) nos ha permitido determinar alteraciones en el tráfico y en las propiedades bioquímicas y de maduración del transportador mutante.

 

Fig01-300 --------- Fig02-300
Análisis genético y estructural de la mutación Y705C (GlyT2) en pacientes de hiperplexia. A, Secuencias parciales del exon 15 pertenecientes a un individuo control y un paciente de hiperplexia, respectivamente. B, Modelo molecular de GlyT2 mostrando la localización de la Tyr-705 en el dominio transmembrana 11 (TM11).  

 

Colocalización de GlyT2 silvestre (A) y la mutación 4KR (sustitución de las cuatro lisinas del C-terminal por argininas) (B) con sintaxina 1A y sintenina-1. Neuronas de hipocampo de rata de 10 días en cultivo se transfectan con GlyT2 silvestre o con la mutación 4KR, se identifican con anticuerpos específicos y se analizan por microscopía confocal de fluorescencia.

     

 


 

 Publicaciones relevantes:

  • Giménez, C., Pérez-Siles, G., Martínez-Villarreal, J., Arribas-González, E., Jiménez, E.,  Núñez, E., de Juan-Sanz, J., Fernández-Sánchez, E., García-Tardón, N., Ibáñez, I., Romanelli, V., Nevado, J., James, V.M., Topf., M., Thomas, R.H., Desviat, L.R., Aragón, C., Zafra, F., Rees, M.I., Lapunzina, P., Harvey, R.J., and  López-Corcuera, B.  (2012). A novel dominant hyperekplexia mutation Y705C alters trafficking and biochemical properties of the presynaptic glycine transporter GlyT2". J. Biol. Chem. 287:28986-9002.
  • de Juan-Sanz, J, Núñez, E, López-Corcuera, B and Aragón, C. (2013) “Constitutive Endocytosis and Turnover of the Neuronal Glycine Transporter GlyT2 Is Dependent on Ubiquitination of a C-Terminal Lysine Cluster. PLoS ONE 8(3): e58863.
  • Arribas-González, E., Alonso-Torres, P., Aragón, C. and López-Corcuera, B. (2013). Calnexin-assisted biogenesis of the neuronal glycine transporter 2 (GlyT2). PLoS One. 8(5):e63230
  • de Juan Sanz, J., Núñez, E., Villarejo-López, L., Pérez-Hernández, D., Rodríguez-Fraticelli, A., López-Corcuera, B., Vázquez, J. and Aragón, C. (2013). Na+/K+-ATPase is a new interacting partner for the neuronal glycine transporter GlyT2 that down-regulates its expresión in vitro and in vivo. J Neurosci. 33:14269-81.

Premios:

- Carmen Aragón. Académico Correspondiente de la Real Academia Nacional de Farmacia (9 de junio de 2011).

- Jaime de Juan-Sanz. Premio "Juan Abelló" (2012). Concurso científico anual de la Real Academia Nacional de Farmacia. Regulation of the glycinergic neurotransmission during inflammatory pain: A new pathway in the action of Prostaglandin E2 in the spinal cord. de Juan-Sanz, J., Núñez, E., López-Corcuera, B. and Aragón C.


Otras actividades:

- Pertenencia al Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Raras (CIBERER, grupo U751) del Instituto de Salud Carlos III desde 2007.
- Pertenencia al Grupo de Investigación «Implicación de los SistemasGlicinérgico y Glutamatérgico en Patologías del Sistema Nervioso Central» (Jefe del grupo: Cecilio Giménez) perteneciente al Instituto de Investigación Biosanitaria IdiPAZ desde noviembre 2010.


 

Tesis doctorales:

Jaime de Juan Sanz (2013). Estudio del tráfico intracelular del transportador neuronal de glicina GlyT2: Modulación por lipid rafts, ubiquitinación e interacción con Na/K ATPasa. Universidad Autónoma de Madrid. Directores: Carmen Aragón Rueda y Beatriz López Corcuera.