[en] Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS) is a progressive neurodegenerative disease of motor neurons. It is included within the spectrum of TDP-43 proteinopathies, such as frontotemporal dementia (FTD), since it presents inclusions of this protein. The pathophysiology of ALS includes alterations in mitochondrial energy metabolism related to decreased production of ATP and increased production of free radicals. Endoplasmic reticulum (ER) establishes contact with mitochondria through lipid raft-type membranes called mitochondria-associated membranes (MAM). MAMs are involved in phospholipid synthesis and calcium homeostasis, which are altered in ALS. The objective of this thesis is to establish the possible localization of TDP-43 in MAMs and ER, as well as the possible contribution of this localization in the pathophysiology of the disease. The obtained results show that i) the functional alteration of TDP-43 in the murine model of overexpression of the mutated form (Q331K) and in the HeLa cell model of inducible silencing of TARDBP causes changes in MAM-dependent phospholipid synthesis and in the communication between ER and mitochondria; ii) TDP-43 is localized in MAMs and ER in healthy human brain and in patients with TDP-43 proteinopathy, in rodent cell models knock-in by Tdp-43Q331K, Tdp-43M323K and Tdp-43F210I as well as in the brain and spinal cord of the Q331K mouse model, in all cases related to its phosphorylation; iii) TDP-43 interactome includes, in MAMs and ER, proteins involved in RNA processing, protein translation, mitophagy, and lipid metabolism; iv) depletion of TDP-43 in the cell model causes a decrease in the expression of a non-functional HMGCR splicing variant that could alter the composition of MAMs and iv) the functional alteration of TDP-43 is associated with changes in lipidome of MAMs and ER. In conclusion, TDP-43 is important for motor neuron function.

[es] La Esclerosis Lateral Amiotrófica (ELA) es una enfermedad neurodegenerativa que se engloba dentro del espectro de proteinopatías de TDP-43, como la demencia frontotemporal (DFT). La fisiopatología de la ELA incluye alteraciones en el metabolismo energético mitocondrial, con una menor producción de ATP y un exceso en la producción de radicales libres. El retículo endoplasmático (ER) establece contacto con las mitocondrias a través de adaptaciones membranales de tipo lipi draft denominadas membranas asociadas a mitocondrias (MAM), dominios responsables de la síntesis de fosfolípidos y del flujo de calcio entre el retículo y la mitocondria, alterados en la ELA. El objetivo de esta tesis es establecer la posible localización de TDP-43 en las MAM y en el ER, así como la posible contribución de esta localización en la fisiopatología de la enfermedad. Los resultados obtenidos muestran que i) la alteración funcional de TDP-43 en el modelo murino de sobreexpresión de la forma mutada (Q331K) y en el modelo celular HeLa de silenciamiento inducible de TARDBP provoca cambios en la síntesis de fosfolípidos en las MAM y en la comunicación entre ER y mitocondria; ii) TDP-43 se localiza en las MAM y el ER en cerebro de humanos sanos y en pacientes portadores de proteinopatía de TDP-43, en los modelos celulares de roedores knock-in por Tdp-43Q331K, Tdp-43M323K y Tdp-43F210I así como en cerebro y médula del modelo de ratones Q331K, en todos los casos relacionado con su fosforilación; iii) el interactoma de TDP-43, incluye, en MAM y ER, proteínas implicadas en el procesamiento del ARN, en el proceso de traducción de proteínas, mitofagia y metabolismo lipídico; iv) la depleción de TDP-43 en el modelo celular utilizado provoca una disminución en la expresión de una variante de splicing de la HMGCR que podría alterar la composición de las MAM y iv) la alteración funcional de la proteína TDP-43 se asocia a cambios en el lipidoma de las MAM y el ER. En conclusión, la función de TDP-43 es importante para el funcionamiento de la motoneurona.