La ruta endocítica temprana-reciclaje regula la activación del factor de transcripción CREB y la expresión génica requerida para la arborización dendrítica inducida por BDNF

La neurotrofina BDNF y su receptor TrkB son expresados ampliamente en el sistema nervioso central y regulan la morfología neuronal mediante la inducción del crecimiento y ramificación de dendritas. Sin embargo, los mecanismos celulares y moleculares subyacentes a los efectos de BDNF aún no han sido establecidos. Un aspecto clave que regula la señalización de TrkB es su internalización y posterior tráfico intracelular, dado que determina la disponibilidad de TrkB en la superficie celular, los adaptadores intracelulares de señalización que une y su cinética de degradación. Estos procesos, en su conjunto, determinan la respuesta biológica a neurotrofinas. El tráfico endócitico de proteínas de superficie está regulado por las GTPasas monoméricas de la familia Rabs. Particularmente Rab5 y Rab11, regulan la endocitosis inicial y reciclaje de receptores. Es sabido que BDNF activa a TrkB tanto en dendritas como axones y las señales generadas en estas regiones distales deben propagarse hasta el núcleo activando factores de transcripción y así modificar la expresión génica. El trabajo de esta tesis se centró en estudiar si el tráfico post-endocítico regulado por Rab5 y Rab11 está involucrado en la duración de la señalización mediada por TrkB, teniendo consecuencias en la activación de factores de transcripción y la morfología neuronal.Nuestra hipótesis postuló que: "Las GTPasas Rab5 y Rab11 son requeridas para la activación sostenida de la señalización neurotrófica y los posteriores cambios transcripcionales y morfológicos regulados por CREB e inducidos por BDNF”. Usando neuronas de hipocampo de rata en cultivo (9 DIV), en el presente trabajo hemos establecido que el sistema endosomal compuesto por las GTPasas monoméricas Rab5 y Rab11 es necesario para la señalización BDNF/TrkB, activación del factor de transcripción CREB y aumento en la expresión de genes relacionados con arborización dendrítica. Encontramos que la expresión de mutantes dominantes negativo de Rab5 y Rab11 redujo la activación de ERK1/2 y la posterior activación de CREB en el núcleo en respuesta a la estimulación con BDNF. Además, la activación de TrkB aumentó los niveles de proteína de Rab5a y Rab11a de una manera dependiente de la traducción y la actividad de la quinasa mTOR. También, encontramos que BDNF aumentó la transcripción de Rab5a.Esto podría permitir la existencia de un feedback positivo para la señalización neurotrófica de TrkB desde endosomas. Finalmente, además de ser requerido para la activación de CREB, hemos identificado a Rab11 como un regulador de la expresión génica de c-Fos, Egr-1 y Arc (entre otros), genes que están relacionados con el crecimiento y plasticidad neuronal y que son inducidos por BDNF, vinculando por primera vez a la actividad de Rab11 en los efectos transcripcionales promovidos por BDNF. En resumen, nuestros resultados identifican nuevos componentes celulares requeridos rio arriba de la activación de CREB y posterior arborización dendrítica inducida por BDNF en neuronas del sistema nervioso central.