Dinámica estructural de membrana plasmática de epitelio urinario con distinta composición en ácidos grasos

Hoy se conoce que los lípidos de la dieta son factores ambientales importantes en el desarrollo del cáncer. En efecto, tanto el cáncer de mama como el de colon han sido relacionados con alto consumo de grasas saturadas. Por otra parte, hay evidencias clínicas y experimentales que señalan que la deficiencia en ácidos grasos esenciales (DAGE) está asociada a lesiones tumorigénicas, tales como elevada proliferación celular y anormal diferenciación especialmente en epitelios queratinizantes y urinario. (...) La patobiología del cáncer de vejiga, de alta incidencia en nuestro medio, es un enigma. Varios fenómenos de membrana relacionados al cáncer (interacción intercelular, transducción transmembrana, metástasis) son sensibles a cambios en la rigidez de membrana. Este proyecto contempla el estudio de parámetros dinámicos de lípidos de membrana plasmática de epitelio de vejiga con variada composición de ácidos grasos. Se determinará: a) La depolarización de la fluorescencia de sondas fluorescentes que predominantemente reflejan el orden estructural de los lípidos de membrana. b) La anisotropia de la fluorescencia de fluoroforos que por su ubicación dentro de la bicapa lipídica reflejan gradientes de fluidez a través de la membrana. Los datos permitirán caracterizar las condiciones dietarias en ácidos grasos que determinan propiedades de membrana que pueden influenciar la promoción y/o desarrollo del cáncer de vejiga.

Participación del tráfico y la distribución de proteínas en la polaridad y el desarrollo de procesos neuronales. Protein sorting and trafficking participation in neuronal processes polarity and development.

El estudio del tráfico intracelular en neuronas ha despertado gran interés en los últimos años, debido a que un gran número de enfermedades neurodegenerativas y neuropsiquiátricas parecen tener origen en en el transporte defectuoso de proteínas en estos tipos celulares. Mediante el uso de técnicas de biología celular y molecular, fuimos capaces de describir una de las vías que regula la fisión de las vesículas que llevan su cargo desde la última cisterna del Aparato de Golgi hacia la superficie celular en células epiteliales no polarizadas. Uno de los componentes clave de esa vía resultó ser la Proteina Kinasa D1 (PKD1), cuya actividad en el Aparato de Golgi es esencial para un normal transporte intracelular. Sorprendentemente, observamos que la PKD1 en neuronas con polaridad establecida no regula la fisión en el Golgi, pero si estaría involucrada en la selectividad y distribución (sorting) de vesículas cuyo cargo debe ser específicamente dirigido a las membranas dendríticas. El bloqueo de la actividad de la PKD1 no solamente cambia el destino final de estos cargos, que son enviados de esta forma a la membrana terminal del axón, sino que también es capaz de inducir defectos en el desarrollo y crecimiento de los procesos dendríticos a largo plazo. En este proyecto estudiaremos de que manera influye la perturbación del sorting, en ausencia de PKD1 activa y de otros componentes que la regulan, en la distribución de receptores de factores neurotróficos y de neurotransmisores glutamatérgicos, y cómo estos cambios en su distribución afectan el número, tamaño, y funcionalidad de los procesos neuronales (axones y dendritas). Estos resultados contribuirán a adquirir mayores conocimientos de los mecanismos dependientes del transporte y sorting de proteínas de membrana que participan en la regulación del crecimiento neuronal, los cuales a su vez aportarán información valiosa en la comprensión de un gran número de enfermedades neurológicas. The study of intracellular trafficking in neurons has arisen a great deal of interest in the last years, since a great number of neurodegenerative and neuropsychiatric disorders seem to be originated in abnormal protein transport in these type of cells. Using cell and molecular biology methodologies, we have been capable of describe one of the pathways that regulate the fission of vesicles that carry their cargo from the last Golgi Apparatus cisternae to the cell surface in non-polarized epithelial cells. One of the key components in this pathway is the Protein Kinase D1 (PKD1), whose activity in the Golgi Apparatus is essential for a normal intracelular transport. Surprisingly, we have observed that PKD1 does not regulate fission in neurons with established polarity, but it would be involved in vesicles' sorting at Golgi, particularly of those that carry specific dendritic cargo. Blocking PKD1 activity changes the final destination of these cargoes, which is now sent to the axons' terminal membranes, and also produces late dendritic development and growing defects. In this project we will study how sorting perturbation in absence of PKD1 and its regulators activities influences selectivity and distribution of neurotrophic and neurotransmitter receptors, and how these sorting changes affect number, size and functionality of neuronal processes (axons and dendrites). These results will help to acquire greater knowledge about transport and sorting mechanisms of neuronal growth regulatory membrane proteins. In addition, these studies will contribute with new valuable information necessary to understand numerous neurological diseases.

ESTUDIO DE MOLÉCULAS INVOLUCRADAS EN LA REGULACIÓN DE LA HOMEOSTASIS VACUOLAR Y LA ENDOCITOSIS DE ANTIPARASITARIOS NATURALES EN GIARDIA LAMBLIA

La endocitosis y el tráfico de proteínas lisosomales son eventos esenciales en los parásitos patógenos ya que están directamente vinculados a procesos específicos vitales tales como la invasión de células hospedadoras, la nutrición y la diferenciación celular a estadios resistentes. En el parásito unicelular G. lamblia, las moléculas que participan en estos procesos fueron analizadas por nuestro grupo e incluyen la acción de las proteínas adaptadoras AP-1 y AP-2 y del coatómero clatrina, con implicancia incierta de otras proteínas adaptadoras. Recientemente, hemos identificado a la proteína GlENTHp (Giardia lamblia ENTH protein) que contiene un dominio de ENTH presente en las proteínas adaptadoras monoméricas epsina o epsinaR (proteína relacionada a epsina), que participan en la endocitosis y el tráfico de proteínas desde el aparato de Golgi a los endosomas, respectivamente, en otros tipos celulares. Hemos encontrado que GlENTHp se une clatrina y ubiquitina y, notablemente, también interactúa con la subunidad alfa de la AP-2 (que participan en la endocitosis) y la subunidad gamma de la AP-1 (implicada en el tráfico de Golgi-a-lisosoma). Encontramos también que GlENTHp estaría asociada a membrana a través de su unión a fosfoinosítidos vinculados al anclaje a la membrana plasmática y membrana de Golgi en células de mamífero. La reducción de la expresión de GlENTHp o la sobreexpresión de una mutante de GlENTHp no funcional mostró una acumulación inusual de material electrodenso en las vacuolas lisosomales periféricas o PVs, estando gravemente afectado el crecimiento de los trofozoítos. Un hallazgo similar se observó en trofozoítos salvajes tratados con lactoferrina, un metabolito antimicrobiano natural y una de las barreras de defensa del hospedador más importantes contra G. lamblia. El mismo efecto, se vió luego de la exposición de trofozoítos a LY294002, un inhibidor de las enzimas PI3 quinasas capaces de fosforilar fosfatidilinositol a fosfoinosítidos. Estos estudios acerca de la función molecular de drogas antiparasitarias y el análisis de su relación con la maquinaria endocítica nos permitirían inferir la utilidad clínica de esta droga natural en particular pero también nos permitirán establecer nuevas bases en la investigación de un enfoque de administración de drogas específicas a través de receptores de alta afinidad en general. Por lo tanto, en este proyecto nos proponemos continuar con el estudio del tráfico de proteínas mediado por clatrina implicado en el mantenimiento de la homeostasis de las PVs y su implicancia en la incorporación de giardicidas naturales. Nuevos hallazgos posiblemente nos darán una visión diferente de la función de las PVs y pueden brindar información sobre vías de intervención terapéutica alternativas contra Giardia y otros parásitos relacionados.

Anticuerpos anti-glicoesfingolípidos

Los glicoesfingolípidos (GSL) son moléculas anfipáticas, componentes de la membrana plasmática. La porción hidrofóbica, formada por un aminoalcohol de cadena larga N-acilado (ceramida), se inserta en la bicapa lipídica; mientras que la porción hidrofílica, muy variable y expuesta al medio extracelular, está compuesta por uno o varios azúcares. Como grupo son moléculas ubicuas, aunque existe especificidad en el contenido de GSL de ciertos tipos celulares y de tejidos. Estas características hicieron que estos compuestos fueran considerados como moléculas potencialmente claves en el reconocimiento celular. GSL han sido implicados en procesos de interacción célula-célula y de reconocimiento celular por toxinas y anticuerpos. GSL portando determinadas estructuras en el oligosacárido han sido identificados como antígenos de grupo sanguíneo y antígenos específicos de tumores. Más recientemente, GSL han sido propuestos como antígenos en neuropatías autoinmunes asociadas y no asociadas a gamopatías. Anticuerpos anti-GSL dirigidos contra heteroantígenos, tales como el antígeno de Forsmann y GSL de insectos o contra autoantígenos, como gangliósidos, son parte del repertorio normal de anticuerpos en el ser humano. Objetivos Generales: Nuestro laboratorio tiene como línea de investigación el estudio de anticuerpos anti-GSL en procesos patológicos. Estamos interesados tanto en aspectos básicos, como caracterización, origen y rol patológico en la enfermedad, como en aplicados: diagnóstico y monitoreo de terapias.

Regulación del transporte de iones a través de membranas biológicas: El transporte activo Na/K y el contratransporte Na/Ca

El contra-transporte Na-Ca presente en células excitables es un sistema que, reversiblemente, puede introducir Ca de las células en intercambio por Na. La energía requerida para el transporte de Ca en contra de su gradiente electroquímico es provista por el gradiente de Na generado por la actividad de la Na+, K+- ATPasa. Por ello, aunque estos dos mecanismos funcionan independientemente uno del otro, están íntimamente ligados en la gestión integradora de la homeostasis iónica celular. (...) El presente plan consiste en dos subproyectos que estudiarán dos sistemas de transporte de cationes a través de la membrana celular estrechamente ligados entre sí. Estos son el contratransporte Na/Ca y el transporte activo Na/K que a su vez provee de energías (el gradiente de Na) para el funcionamiento del primero. Los estudios enfatizarán la regulación metabólica, su relevancia en la maduración y diferenciación celular y los intermediarios en los ciclos de reacción. (I) Subproyecto de Intercambio Na/Ca: Los objetivos que se persiguen son: (i) avanzar en la propiedades del sitio activador externo para cationes monovalentes (SAECM); (ii) analizar el ciclo de reacción en base a las propiedades del ciclo único tratando de establecer la cinética del sistema de unión de ligandos transportados (secuencial o ping pong); (iii) analizar el/los mecanismos asociados a la estimulación por MgATP. Si la fosforilación por ATP es requerida, identificar las reacciones y estructuras involucradas. Las preparaciones a utilizar incluyen células nerviosas en cultivo, vesículas de esas células y vesículas de cerebro total y de miocardio. (II) Transporte activo Na/K: el propósito es proveer información relevante al debate respecto del mecanismo por el cual K estimula la reacción de intercambio fosforil entre ATP y ADP y revierte la inhibición por Na exterior de la actividad Na-ATPasa, de la deforilación de E2P y del intercambio ATP-ADP. La preparación a utilizar será la Na+, K+- ATPasa purificada; la ubicación topográfica de sitios de interacción se efectuará utilizando la enzima incorporada en liposomas.

Procesos de separación con membranas

El uso de membranas semipermeables representa una tecnología importante para resolver problemas de separación, concentración y/o purificación de distintas sustancias presentes en una mezcla, utilizada frecuentemente en naciones desarrolladas y no explotada convenientemente en nuestro país. El bajo costo energético y escasa agresividad térmica derivados de su utilización la convierte en una técnica de gran interés en procesos de separación ligados a la industria alimenticia y biotecnológica, tal como lo demuestra la variedad de aplicaciones en este campo generadas en la última década. En este proyecto se propone estudiar el proceso de separación de una manera integral, analizando a) la síntesis de membranas poliméricas; b) la simulación y caracterización de su funcionamiento y c) su aplicación a procesos de interés regional. Las membranas se sintetizarán a partir de polisulfonas por el método de inversión de fases. Se caracterizarán por medio de determinaciones morfológicas y de funcionamiento (permeabilidad, selectividad, MWCO). A partir de mosaicos generados en la computadora, se elaborará un modelo para simular el funcionamiento de la membrana y el proceso de ensuciamiento que la misma sufre durante su operación. Los resultados del modelo serán verificados con datos experimentales obtenidos a partir de las membranas sintetizadas y de algunas membranas inorgánicas disponibles en el mercado. Finalmente, tanto las membranas poliméricas obtenidas como una variedad de membranas inorgánicas comerciales, serán utilizadas para el tratamiento del efluente acuoso de una industria oleaginosa de la región. En estos ensayos se determinará la influencia de distintas variables operativas (presión, temperatura, caudal) sobre la capacidad de separación y la selectividad de las diferentes membranas, decidiendo las condiciones y características que optimicen el proceso de purificación.

Estudios de diferentes aspectos en reproducción de mamíferos

La fecundación involucra una secuencia de interacciones complejas entre los gametos masculino y femenino quienes se unen para crear un nuevo individuo con características diferentes a la de los padres. Este modo de reproducción surgió durante la evolución y se ha mantenido en los mamíferos. Los espermatozoides dejan el testículo y maduran en el epidídimo para poder fecundar el óvulo. El espermatozoide se adhiere y penetra la matriz extracelular del óvulo, la zona pelúcida, para luego fusionarse con la membrana plasmática del óvulo (oolema). En contraste con los bien conocidos mecanismos moleculares de la interacción entre el espermatozoide y la zona pelúcida, poco se conoce acerca de las moléculas implicadas en la fusión entre las membranas plasmáticas del espermatozoide y el óvulo. Este proyecto tiene como objetivo indagar los mecanismos involucrados en el proceso de fecundación. El trabajo pondrá particular énfasis en: 1) Estudiar la participación de los carbohidratos en el mecanismo de fusión entre las membranas plasmáticas del espermatozoide y el óvulo en diferentes especies de animales (sub-proyecto "A"). 2) Determinar las causas de las barreras reproductivas entre dos grupos de roedores silvestres de especiación muy reciente (sub-proyecto "B").

Manipulación acustica del orden y dinámica molecular en estructuras mesomorficas de organización lamelar. Acoustic manipulation of molecular order and dynamics in mesomorphic structures of lamellar organization.

El control de propiedades hidrodinámicas capaces de influir en la mecánica de ruptura y poración de sistemas lamelares o membranas es de fundamental interés para diferentes aplicaciones biotecnológicas. Resulta de particular interés la conexión entre los procesos microscópicos relacionados al tipo de moléculas o unidades básicas, el orden determinado en el auto-ensamblado de las mismas y la dinámica local del sistema, con las propiedades físicas que determinan el comportamiento macroscópico bajo estimulación acústica. Resultados logrados recientemente sugieren la existencia de resonancias hidrodinámicas que podrian ser utilizadas para lograr la inestabilidad del sistema a baja potencia acústica. Se realizaran estudios experimentales utilizando principalmente técnicas que combinan resonancia magnética nuclear (RMN) y la sonicación de la muestra. También se realizarán estudios teóricos y simulaciones numéricas que permitan modelar los sistemas bajo estudio. Se propone dar continuidad al desarrollo de una técnica de relaxometría magnética nuclear en la cual se estimula acústicamente a la muestra durante el proceso de relajación magnética nuclear, y continuar la implementación de técnicas de RMN con resolución espacial que permitan complementar los estudios mencionados. Se espera comprender los mecanismos físicos que determinan la estabilidad de fases lamelares, logrando un modelo verificable y consistente que permita relacionar las propiedades mecánicas e hidrodinámicas con las propiedades de orden y dinámica molecular. Asimismo, se espera lograr avances en el desarrollo de las técnicas experimentales involucradas. La importancia del proyecto radica en el enfoque del problema. A diferencia de casi la totalidad de los estudios reportados, nuestro interés se enfoca en mecanismos de interacción entre la membrana y el campo acústico que sean eficientes a baja potencia acústica, en un régimen donde los gradientes térmicos y la cavitación sean despreciables.

Interacciones Transitorias de Proteínas Solubles con Membranas Lipídicas. Transient interactions of soluble proteins with lipid membranes.

La transferencia de proteínas solubles a la interfase de la membrana lipídica es un paso clave en varios procesos celulares. Esta traslocación resulta en un importante cambio en el ambiente de la proteína con consecuencias sobre su conformación, estabilidad y actividad biológica. En este proyecto estudiamos las condiciones que determinan la unión a la membrana, particularmente el balance entre interacciones electrostáticas e hidrofóbicas, y los factores que determinan la conformación, estabilidad y dinámica de la proteína en interfaces. Particularmente, estudiaremos la interacción con membranas de la proteína transportadora de ácido cólico de hígado de ave L-BABP, la proteína beta-2 glicoproteína humana y la proteína asociada a microtúbulos SL21. Hemos encontrado que el estado de fase del lípido determina la conformación y estabilidad de L-BABP unida periféricamente. En este proyecto estudiaremos la naturaleza de las interacciones que determinan esta dependencia. beta-2 glicoproteína humana se une a membranas aniónicas e induce cambios estructurales en el lípido cuando ocurre la transición al estado desplegado de la proteína. El proyecto contempla estudiar comparativamente las interacciones del estado nativo y parcialmente desplegado de beta-2 glicoproteína con membranas. Estudiaremos los cambios conformacionales de proteínas y lípidos utilizando espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR), espectroscopia de emisión de fluorescencia y espectroscopia de dicroísmo circular (CD). Utilizaremos calorimetría diferencial de barrido (DSC) para estudios de estabilidad y espectroscopia de fosforescencia para estudiar dinámica rotacional de proteínas en la membrana.

Efecto de las Fenotiazinas sobre la vitalidad del Trypanosoma cruzi

La Enfermedad de Chagas, causada por el Tripanosoma cruzi es una parasitosis ampliamente difundida en los países latinoamericanos, constituyendo una patología con un intrincado problema bioecológico y político social. Dado que existen sólo dos drogas tripanocidas aprobadas por la Organización Mundial de la Salud (OMS) efectivas durante la fase aguda de la enfermedad (Nifrutimox, Benznidasol) y con un alto nivel de toxicidad, es que resulta de imperiosa necesidad la búsqueda de nuevos agentes terapéuticos que presenten menores riesgos y mayores beneficios para el paciente, así como para la quimioprofilaxis de la sangre a transfundir en zonas alejadas de centros de salud de complejidad. Hemos demostrado que algunas fenotiazinas, derivados tricíclicos y usados en la clínica psiquiátrica resultan letales sobre tripomastigotes y epimastigotes de T. cruzi, cepa Tulahuen, produciendo disrupción de membrana celular con liberación del contenido citoplasmático o disrupción de la mitocondria del parásito con la consiguiente alteración en la producción de ATP y la posterior muerte del mismo. Los ensayos "in vivo" han revelado ausencia o disminución de la parasitemia con importante sobrevida de los ratones infectados. El presente plan de trabajo tiene como objetivos: Continuar con los estudios de los efectos de derivados fenotiazínicos (Tioridazina) e iniciar el de otros compuestos (Propanolol), sobre la vitalidad del T. cruzi en diseños "in vitro" e "in vivo". El conocimiento de los mecanismos de acción de los compuestos señalados sobre la biología y composición química del parásito, así como sobre el huésped facilitará el hallazgo de potenciales agentes terapéuticos para la Enfermedad de Chagas experimental.

Regulación supramolecular de la dinámica de biomembranas por Esfingolípidos y Fosfolípidos

Los cambios que ocurren durante el funcionamiento (normal o patológico) de biomembranas resultan de alteraciones de interacciones moleculares dinámicas. Éstas involucran a fenómenos supramoleculares críticos (cambios de fase, electrostáticos y topológicos) que regulan la organización, estabilidad, expresión y metabolismo de lípidos y proteínas de membrana. Para conocer los factores físico-químicos que controlan el comportamiento de biomembranas se deben utilizar técnicas que permitan un control preciso de la organización molecular. (...) Objetivos generales y específicos: El propósito a largo plazo de las investigaciones es establecer las bases moleculares y supramoleculares por las cuales interacciones entre esfingolípidos, fosfolípidos y sus derivados regulan la organización, reconocimiento y reactividad de biomembranas. Al presente se estudia: I) Control supramolecular de la catálisis enzimática interfacial por enzimas fosfohidrolíticas que median la transducción de señales a nivel de membrana. II) Modulación de la estabilidad de biomembranas por cambios críticos de composición de la interfase, interacciones y transiciones topológicas. III) Caracterización y transferencia a soportes sólidos y líquidos de capas monomoleculares de organización intermolecular controlada, formadas con membranas neuronales y gliales.

Las glándulas salivales de aves como modelo experimental para el estudio de la acción biológica de las mucinas en la cavidad oral

Es bien conocido entre los constituyentes de las glándulas salivales, las mucinas juegan un rol primordial en la preservación del equilibrio del microambiente de la cavidad bucal interactuando con los tejidos bucales y con la flora bacteriana a través de la lubricación y fluidificación de los alimentos, la formación de una película protectora contra la desecación y agresiones externas y el freno para el desarrollo microbiano por el elevado grado de sulfatación de las mismas. En base a estos antecedentes se plantea utilizar el modelo experimental a las glándulas salivales del pollo con el objeto de analizar el patrón citomorfológico del desarrollo y diferenciación glandular y correlacionar la actividad funcional, en especial la secreción de mucinas y sus variedades con su acción biológica en la cavidad bucal. Objetivos generales Realizar el análisis el análisis estructural y citoquímico de glándulas salivales de pollo desde la etapa embrionaria hasta la edad adulta para inferir, por la naturaleza de sus secreciones, el papel que cumplen las mucinas en el proceso de protección de la cavidad oral, extrapolando estos resultados a las glándulas evolucionadas del hombre cuyas variaciones dietéticas inducirían cambios en la flora de la cavidad bucal. Objetivos específicos - Analizar las glándulas salivales de embriones de pollo, pollos recién nacidos y adultos para determinar cambios histológicos y citoquímicos durante su desarrollo y diferenciación. - Analizar el proceso citológico de la secreción glandular comparándola con la de los mamíferos y en especial las humanas mediante el estudio de los componentes celulares que intervienen en la exocitosis (membrana, citoesqueleto, etcétera). - Determinar las características morfométricas de los componentes glandulares para cuantificar los resultados obtenidos en los distintos grupos etarios. - Investigar la naturaleza de los glicoconjugados por medio de una batería de lecitinas unidas a peroxidasa aplicadas en secciones histológicas para determinar la composición de oligosacáridos de estas secreciones glandulares. (...)

Interacción trofoblasto - Trypanosoma cruzi: Rol de la fosfatasa alcalina placentaria en la nfección de la placenta humana

La invasión del Trypanosoma cruzi a la célula huésped es un proceso de endocitosis tipo ligando-receptor que produce aumento de Ca2+ citosólico y reorganización de actina cortical. En trabajos anteriores se había observado que la fosfatasa alcalina placentaria (FAP) estaba modificada en las placentas de embarazadas chagásicas con respecto a las placentas control. El T.cruzi secreta fosfolipasa C, y ésta podría tener alguna función importante en la interiorización del parásito a la célula huésped. La FAP es una enzima unida a membrana por glicosilfosfatidilinositol, y esta molécula es susceptible a la acción de la fosfolipasa C, por lo que se propone que la FAP podría estar involucrada en el proceso de interiorización del parásito a la célula placentaria, actuando como gatilladora de señales. Objetivo General: Determinar si la FAP y componentes del citoesqueleto del sinciciotrofoblasto de placentas humanas están involucrados en la interiorización del T. cruzi en infecciones realizadas in vitro. Objetivos específicos: - Analizar la interacción de la FAP de sinciciotrofoblasto de placentas humanas con el T. cruzi en el proceso de interiorización a células placentarias en un modelo de infección in vitro y estudiar la capacidad de invasividad del parásito a la célula placentaria bajo ciertas condiciones experimentales que alteran el funcionamiento normal de la FAP. - Determinar la existencia de reorganización del citoesqueleto de las células placentarias en la infección in vitro con T. cruzi. - Comparar los resultados obtenidos con la placenta con experiencias similares realizadas en células HEP/2. Metodología: Mediante la utilización de un sistema in vitro que simule infección placentaria por el T. cruzi, se determinó la participación de la FAP en este proceso. Los estudios se realizaron entre vellosidades placentarias humanas y tripomastigotes del T. cruzi y entre células HEp2 y tripomastigotes del T. cruzi.

Rol de motores moleculares y tráfico vesicular en el establecimiento de la polaridad neuronal. Molecular motors and vesicle trafficking role in neuronal polarity establishment.

En los últimos años se ha establecido que un gran número de enfermedades neurodegenerativas están asociadas a defectos en el transporte vesicular, particularmente aquel mediado por motores moleculares y proteínas quinasas, estando directamente relacionado al establecimiento y mantenimiento de la polaridad neuronal.El estudio de los mecanismos moleculares que regulan la formación y diferenciación de dendritas, especialmente a nivel del tráfico de organelas túbulo-vesiculares, nos permitirá entender el papel de los motores moleculares retrógrados y de las proteínas quinasas en el establecimiento de la polaridad neuronal, evento crucial para el mantenimiento y función del sistema nervioso.Para ello contamos con las herramientas necesarias para el estudio del transporte de proteínas a nivel molecular y celular, como cDNAs para expresar varias proteínas de estudio, siRNAs para bloquear la expresión de proteínas específicas, dominantes negativos y constitutivamente activos de algunos de los componentes a analizar, así como anticuerpos que nos permitan monitorear su localización celular, para lo cual contamos con equipos de microscopía de última generación.Es de esperar que se obtengan resultados que confirmen el papel específico de motores retrógrados, como dineína, y quinasas de las familias C y D, en el transporte de proteínas de membrana al compartimiento somato-dendrítico, demostrando su importancia en el establecimiento de la polaridad neuronal. Entender el desarrollo y el mantenimiento de esta polaridad axón-dendrita es de vital importancia, tanto para incrementar el conocimiento del funcionamiento y la biología del sistema nervioso, como para comprender aquellos mecanismos que se desarrollan en ciertas enfermedades neurodegenerativas y neuropsiquiátricas.

Acciones tróficas de GABA: implicancias en la diferenciación sexual del cerebro. Trophic actions of GABA: Implications for sexual differentiation of the brain.

En el hipotálamo en desarrollo, el ácido gamma-amino butírico (GABA) produce depolarización neuronal, pudiendo incluso disparar potenciales de acción y causar la apertura de canales de calcio dependientes de voltaje. Esto se debe a que la concentración intracelular de Cl- es alta respecto al medio extracelular, por lo que en reposo el potencial de equilibrio de GABA es más positivo que el potencial de membrana. A medida que el desarrollo transcurre, la concentración intracelular de Cl- disminuye y se produce un cambio en la respuesta de depolarizante (etapa excitatoria) a hiperpolarizante (etapa inhibitoria). Se ha demostrado que este cambio ocurre también en neuronas hipotalámicas in vitro. El dimorfismo sexual del cerebro de los vertebrados es consecuencia de la acción del estrógeno aromatizado a partir de andrógenos segregados por el testículo durante el "periodo crítico" del desarrollo cerebral. Evidencias previas de nuestro y otros laboratorios pusieron de manifiesto diferencias en el crecimiento y diferenciación de neuronas que no podían atribuirse a la acción hormonal, ya que ocurren antes que se inicie el brusco aumento de la secreción gonadal, alrededor del día 18 de desarrollo embrionario en la rata (E18). Además de las diferencias morfológicas, encontramos diferencias sexuales en la forma que las neuronas hipotalámicas responden a muscimol, un agonista específico del receptor GABAA. A los 9 días in vitro (9 DIV) la respuesta a muscimol fue hiperpolarizante (etapa inhibitoria) y además fue de mayor amplitud, área y duración en machos respecto a hembras. Esto nos indica que las neuronas provenientes de embriones machos son intrínsecamente diferentes a las de embriones hembra aún antes de la acción organizadora de los esteroides sexuales. En base a estas evidencias nos propusimos continuar nuestros estudios sobre la participación de GABA en la determinación de diferencias sexuales en el cerebro antes de la acción organizadora de los esteroides gonadales. Para ello, en cultivos de neuronas hipotalámicas de E16 separados por sexos, estudiaremos:- la respuesta a muscimol de las neuronas, en la etapa excitatoria (2 DIV) de la acción de GABA.- las composición de subunidades de los receptores GABAA en la etapa excitatoria/inhibitoria de la acción de GABA.- la participación de los receptores GABAA sobre el crecimiento neurítico.- la activación de la vía de las MAP quinasas por muscimol.- la participación de los receptores GABAA sobre el crecimiento axonal inducido por estradiol in vitro.Toda la metodología propuesta es de uso habitual en nuestro laboratorio e involucra herramientas de la electrofisiología y la biología celular-molecular; como patch-clamp, cultivo de neuronas hipotalámicas, Western blot, RT-PCR, entre otras. Esperamos encontrar diferencias sexuales en la amplitud, área y duración de la respuesta de las neuronas hipotalámicas al muscimol a los 2 DIV, y que éstas se deban a una diferente composición de subunidades del receptor GABAA. En cuanto a la participación del receptor GABAA en la neuritogenesis, esperamos encontrar mayor longitud neurítica en neuronas macho como así también una activación sexualmente dimórfica de la vía de las MAP quinasas. Además esperamosque la acción de un antagonista del receptor GABAA interfiera con la axogénesis inducida por estradiol in vitro, característica que muestra diferencia sexual también a favor de los machos, lo que reforzaría nuestra hipótesis. La importancia y originalidad de este proyecto reside en la evaluación de la participación del sistema GABAérgico en la determinación de características que durante el desarrollo, podrían estar involucradas en la determinación de diferencias sexuales permanentes en el cerebro adulto independientemente de la acción de los esteroides sexuales. Hasta la fecha, no ha sido evaluada la influencia de los receptores GABAA en la diferenciación sexual del cerebro antes de la acción organizadora de los esteroides gonadales.