Noves funcions de PrP(c) en neurotransmissió, neuroprotecció i neurodegeneració

Las Prionopatias son una familia de enfermedades neurodegenerativas minoritarias letales. Son causadas por el plegamiento aberrante de la proteina prionica (PrPC), que se agrega y acumula en el parenquima neuronal causando neurodegeneracion. En los anos ochenta, Europa sufrio la epidemia de encefalopatia espongiforme bovina que infecto algunos centenares de personas que acabarian sufriendo la patologia. Esta crisis sanitaria puso de manifiesto la capacidad infectiva de los priones entre especies y convirtio el estudio de la biologia de la PrPC en un tema de salud publica. A raiz de ello, se generaron los primeros modelos de raton deficientes por la PrPC (Prnp0/0) como herramienta de estudio y se demostro que la presencia de la PrPC endogena es indispensable para la infectividad de las Prionopaties. Estos resultados postulaban que la patogenia de estas provendria tanto de la ganancia de funcion patologica debido a su agregacion, como de la falta de la funcion fisiologica al perder su conformacion. Esta hipotesis derivo en una doble focalizacion en la investigacion sobre las Prionopaties. Por un lado, el estudio de las causas y consecuencias de la adquisicion de la conformacion patogenica scrapie, la PrPSc, y por otro, la busqueda de las funciones fisiologicas de la PrPC nativa. Por lo aqui comentado, la presente tesis se centra en el estudio de la biologia de la PrPC para intentar entender mejor las Prionopatias. La PrPC se expresa anclada a la membrana plasmatica, sobre todo en el terminal sinaptico, y se le ha relacionado con la regulacion de la neurotransmision, la diferenciacion neuronal y la patologia de la enfermedad de Alzheimer. Sin embargo, el papel real es desconocido ya que se han publicado resultados contradictorios y con poca reproducibilidad. En esta tesis hemos desarrollado nuevos modelos in vitro e in vivo para estudiar la PrPC y poder definir nitidamente sus funciones. En primer lugar, nos hemos centrado en la generacion y caracterizacion del primer modelo de iPSC procedentes de un paciente de Prionopatia con comorbilidad con Taupatia. Hemos desarrollado un cultivo neuronal que reproduce gran parte del fenotipo del paciente. Observemos astrogliosis, muerte celular, retraso de la diferenciacion neuronal y un incremento de la fosforilacion de Tau. Aunque no hemos observado la generacion de PrPSc, hemos creado el primer modelo derivado directamente paciente de Prionopatia que nos permite estudiar la taupatia y su comorbilidad. En segundo lugar, hemos estudiado el papel neuroprotector de PrPC. Se habia observado previamente que los animales KO eran mas susceptibles a la epilepsia, pero otros grupos habian observado resultados contradictorios. Para resolver esta controversia, hemos evaluado la respuesta epileptica de cuatro cepas de raton Prnp0/0 diferentes. Nuestros resultados demuestran que, aunque las diferentes cepas presentan respuestas diferentes, la PrPC si desempena un papel neuroprotector frente a la epilepsia. Ademas, hemos observado que necesita estar anclada a membrana y su dominio OR N-terminal para ejercer esta funcion. Finalmente, la ultima parte de esta tesis comienza con la adquisicion de un nuevo modelo de raton Prnp0/0, el ZH3, generado bajo un fondo genetico puro co-isogenica (C57Bl6). Este nuevo modelo nos ha abierto la puerta a nuevas lineas de investigacion sobre el papel de PrPC en la neurotransmision, la maduracion neuronal y la conducta. Nuestros resultados muestran un comportamiento ansioso, una actividad reducida y un deterioro del aprendizaje basado en el condicionamiento operante en los animales ZH3-Prnp0/0. La ausencia de PrPC tambien provoca una elevada excitabilidad sinaptica, una mayor susceptibilidad epileptica e imposibilita la generacion de potenciacion a largo plazo. Ademas, nuestra aproximacion in vitro muestra un retraso en la formacion de redes y una baja conectividad. En resumen, esta tesis ha aportado nueva informacion sobre las funciones fisiologicas de PrPC desde la regulacion de la fosforilacion de la proteina Tau en un modelo pionero de iPSC procedentes de pacientes, hasta la neuroproteccion epileptica, la neurotransmision y la conducta en modelos animales.