Estudio de los microdominios de sistemas redox y de transporte de calcio en la membrana plasmática de neuronas

Evidencias experimentales recientes sugieren que los sistemas transportadores de calcio más relevantes en neuronas están compartimentados en microdominios focalizados funcionalmente en la membrana plasmática. Por otra parte, estos sistemas son dianas para especies reactivas de oxígeno (ROS) y el estrés oxidativo y la alteración sostenida de la homeostasis del calcio intracelular en neuronas son características comunes en las enfermedades neurodegenerativas de mayor prevalencia. En trabajos previos de nuestro laboratorio se ha demostrado que el sistema redox, cuya desregulación produce sobreproducción de ROS en etapas tempranas de la apoptosis en neuronas granulares de cerebelo (CGN), forma una red de centros redox asociados a rafts lipídicos en la membrana plasmática. En esta Tesis Doctoral se ha estudiado la composición y estructura de estos microdominios y se ha evaluado su importancia en la modulación recíproca entre los sistemas de señalización redox y los de señalización del calcio en neuronas. Se ha demostrado la presencia de L-VOCC, NMDAr, PMCA, NCX, nNOS y Cb5R en los sub-microdominios asociados a rafts lipídicos, se ha determinado la proximidad o intervalo de la distancia de separación entre ellos, así como la estabilidad de estos microdominios. Se ha verificado el efecto de la disrupción de los rafts lipídicos por depleción de colesterol en la homeostasis de calcio intracelular y se han identificado las proteínas quinasas de mayor relevancia para la regulación de la homeostasis del calcio citosólico por los sistemas de transporte de calcio identificados en los sub-microdominios asociados a rafts lipídicos de la membrana plasmática en las CGN.

Recent experimental evidences suggest that the major calcium transport systems of the neuronal plasma membrane are compartmented in functional and focalized microdomains. On the other hand, these transport systems are targets for reactive oxygen species (ROS) and oxidative stress and a sustained alteration of the intracellular calcium homeostasis in neurons are common features in the neurodegenerative diseases of high social incidence. Previous works of our laboratory have shown that the redox system whose deregulation leads to an overshot of ROS in the early stages of cerebellar granule neurons (CGN) apoptosis forms a large network of redox centres associated with lipid rafts of the plasma membrane. In this Ph.D. work the composition and structure of these microdomains has been studied, and their relevance for the cross-modulation of redox and calcium cellular signalling in neurons has been evaluated. It has been demonstrated the presence of L-VOCC, NMDAR, the PMCA of NCX, nNOS and Cb5R on these sub-microdomains associated with lipid rafts, the proximity or distance interval of separation between them has been measured and the stability of these microdomains has been studied. In addition, the effect of lipid rafts disruption by cholesterol depletion in intracellular calcium homeostasis has been experimentally assessed and the most relevant kinase pathways that regulates cytosolic calcium homeostasis by calcium transport systems present in submicrodomains associated with lipid rafts in the plasma membrane of CGN in culture have been identified.

Ministerio de Ciencia e Innovación (BFU2007-67740); (BFU2011-30178) Junta de Extremadura (GRU09119); (GR10092)