La señalización de la quinasa Abl1 restringe la expresión de un programa de genes sinápticos relacionado con la memoria y el aprendizaje.

Mediante la memoria y el aprendizaje somos capaces de adquirir, almacenar y recuperar nueva información a lo largo de nuestra vida. Hoy se sabe que para que se forme la memoria es necesaria la modificación de la comunicación entre las neuronas, bien remodelando las espinas existentes o formando nuevas espinas. Para ello, se requiere una regulación tanto a nivel proteico como a nivel genético. Actualmente, se conocen factores de transcripción muy ligados a los procesos de memoria y aprendizaje, como; CREB, MEF2, Npas4 o SRF, entre otros. Además, ha tomado gran relevancia la regulación génica a través de modificaciones epigenéticas, llevadas a cabo, principalmente, por las enzimas HAT y HDAC. La actividad de HDAC2, por ejemplo, regula negativamente la formación de memoria y la plasticidad sináptica. Nosotros hemos descrito que la quinasa ABL1, es capaz de regular factores de transcripción como p73 o TFEB, así como a la HDAC2. La activación de esta última, por ABL1, reprime la expresión de genes sinápticos, como; la sinaptofisina, la sinaptotagmina o subunidades de los AMPAR y NMDAR. Además, el uso de Imatinib para inhibir la activación de ABL1, puede revertir la activación de la HDAC2 y, por tanto, permitir la expresión de genes fundamentales para la comunicación sináptica. A pesar de estos nuevos conocimientos, se desconoce el grupo de genes que se están regulando y que pueden determinar la correcta formación y mantenimiento de la memoria. Basándonos en los antecedentes presentados, nos planteamos la siguiente hipótesis: “La ausencia de ABL1 mejora la memoria y el aprendizaje regulando la expresión de genes involucrados en la plasticidad sináptica”. Para comprobar nuestra hipótesis, primero evaluamos in vivo, si la ausencia de ABL1 en el SNC tenía efectos cognitivos. Para ello, realizamos los tests de MWM, BM y NOR, que evalúan memoria y aprendizaje dependiente del hipocampo. Observamos que los ratones nulos de ABL1 tenían un aprendizaje más rápido y una mayor consolidación de la memoria que los controles. Lo que indicaría que ABL1 participa en la regulación de ambos procesos. A continuación, evaluamos si ABL1 estaría regulando la expresión de genes involucrados con los cambios cognitivos. Así, secuenciamos el RNA hipocampal de ratones nulos de ABL1 y sus respectivos controles, en ambos casos en estado basal y tras un entrenamiento de aprendizaje. Los resultados mostraron que los ratones nulos de ABL1 con aprendizaje presentaban un mayor número de genes con expresión diferencial respecto a los controles durante el aprendizaje que durante el estado basal, por lo que el efecto de ABL1 era debido al aprendizaje. Además, nuestros análisis determinaron que de los genes con una sobreexpresión diferencial por aprendizaje, casi dos tercios pertenecían a los ratones nulos de ABL1, los cuales pertenecen a ontologías relacionadas con la plasticidad sináptica y la regulación del citoesqueleto. Por otro lado, confirmamos mediante RT-qPCR la expresión diferencial de algunos de los genes relacionados con la morfología y plasticidad sináptica. Evaluamos si también había cambios en los niveles proteicos, de dos de los genes seleccionamos, Atad1 y Actr2 que tienen un papel muy importante en la plasticidad funcional y morfológica de las espinas, respectivamente. Ambas proteínas mostraron un aumento en los ratones nulos de ABL1 tras el aprendizaje. Para analizar in vitro los resultados obtenidos, utilizamos cultivos neuronales. Tras inhibir la activación de ABL1 con Imatinib, se hizo un estímulo químico de LTD o LTP para evaluar tanto los niveles de transcrito como proteicos de Arp2 y Thorase. En ambos casos aumentaron significativamente tras la generación de un LTP. Del mismo modo, la inhibición de ABL1 mediante el uso de su shRNA nos permitió observar como la polimerización del citoesqueleto de actina, controlada principalmente por Arp2, estaba siendo incrementada tras el LTP con respecto al control sc-shRNA. Por último, evaluamos si, según las ontologías enriquecidas en nuestro análisis, había cambios en las espinas de los ratones sometidos a aprendizaje. Mediante la tinción de Golgi-Cox pudimos clasificar y cuantificar espinas individuales, observando como la ausencia de ABL1 aumentaba su densidad y las de tipos más maduros tras el aprendizaje. Estas observaciones se correlacionan con sinapsis más estables y eficaces, requisitos indispensables para la formación de la memoria a largo plazo. Todos estos resultados indican que ABL1 esta jugando un rol determinante en los procesos de memoria y aprendizaje, regulando la expresión de genes sinápticos y de remodelación del citoesqueleto, reflejándose en la morfología y densidad de las espinas de los ratones nulos para ABL1 tras el aprendizaje. Además, la inhibición farmacológica de ABL1 aparece como una posible vía para el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas que involucren deterioro cognitivo.