Dissecting the role of CLASP1 in the mammalian development

A mitose é o evento celular, através do qual uma células transmite uma cópias do seu DNA às células filhas. Este processo é mediado pelo fuso mitótico, o qual consiste numa rede bipolar microtubulos. A dinâmica dos microtubulos é regulada por proteínas associadas a estes (MAPs – Microtubule-Associated Proteins), tais como as proteínas associadas às extremidades positivas dos microtubulos (+TIPs – Plus-ends Tracking proteins). As proteínas associadas às CLIPs (CLASPs – CLIP-associated proteins) pertencem a esta família e estão altamente conservadas nos eucariotas. Estas interagem com os microtubulos regulando o fuso mitótico, a segregação dos cromossomas e o comportamento dos microtubulos ao nível do cinetocoro. Assim, as CLASPs têm sido descritas como essenciais à manutenção da integridade genética durante a divisão celular. Um modelo animal knockout para o gene Clasp1 é uma ferramenta indispensável à descoberta do papel da CLASP1 a nível fisiológico. Nos animais knockout foi observado um fenótipo letal, no qual 100% dos recém-nascidos morreram poucos minutos após o nascimento, no decurso de falência respiratória. Após análise histopatológica, observamos que os pulmões dos animais knockout apresentam um atraso no desenvolvimento. Porém, a análise da expressão de marcadores de diferenciação celular, mostrou que os pneumócitos tipo I e II estão presente e diferenciados nos animais knockout aquando do seu nascimento. No entanto, um defeito primário a nível pulmonar ainda não pode ser excluído. Níveis elevados de glicogénio no parênquima alveolar dos animais knockout sugerem imaturidade pulmonar ou deficiente produção do líquido surfactante. Adicionalmente, ainda não está esclarecido de que forma pode este atraso explicar a letalidade observada nos recémnascidos knockout. Verificamos também que expressão de CLASP1 é transiente ao longo do desenvolvimento, sendo particularmente elevada no cérebro, o que pode explicar o seu papel já descrito na biologia dos neurónios. A CLASP1 é ubiquamente expressa em mamíferos adultos, o que sugere que esta proteína é também importante em tecidos diferenciados. Nesta fase, o significado biológico da CLASP1 em mamíferos ainda não foi descortinado. No entanto, nenhum animal knockout para Clasp1 foi capaz de sobreviver ex uterus, o que sugere um papel fundamental desta proteína na fase final do desenvolvimento dos mamíferos.

Mitosis is a complex cellular event through which cells correctly divide two copies of their DNA content to daughter cells. This process is mediated by a cellular machine called mitotic spindle, a bipolar structure built by microtubules (MTs). MT dynamics is regulated by MT-associated proteins (MAPs), such as MT plus-end tracking proteins (+TIPs). CLIP-associated proteins (CLASPs) belong to this family and are highly conserved among eukaryotes. These proteins interact with MTs regulating mitotic spindle bipolarity, chromosome segregation and MT behavior at the kinetochore. Thus, CLASPs have been described as essential factors for genetic integrity during cell division. A Clasp1 knockout (KO) mouse strain, previously generated in our lab, is an ideal tool to uncover the physiological role of CLASP1 in mammals. All Clasp1 KO mice display a lethal phenotype, dying a few minutes after birth, with an acute lung failure. Upon histological analysis, we found that KO lungs exhibit a morphogenic delay. However, molecular analysis of lung late maturation markers have shown that type I and type II pneumocytes, the cells responsible for the gas-exchange, are differentiated in KO mice at the moment of their birth. Nevertheless, an underlying lung defect cannot yet be excluded. High amounts of glycogen in KO pulmonary parenchyma were found, which might be, not only a sign of lung immaturity, but also deficiencies in surfactant lipid component. Regarding CLASP1 expression, we observed that this protein is transiently expressed among different organs throughout mouse development, being particularly strong in brain, a fact that might explain its roles in neuronal biology. CLASP1 is also ubiquitously expressed in adult mice, suggesting that this protein is also important in mature tissues. Moreover, it is not clear whether the morphological delay observed in KO lungs may explain the newborn lethality observed in Clasp1 KO mice. At this stage, the biological meaning of CLASP1 in mammals’ physiology is not clear. So far, no Clasp1 KO mice was able to survive ex uterus, suggesting that this protein is important during late developmental stages in mammals