Regulación de la expresion de tirosina hidroxilasa por transcritos quimera y función de la dopamina en la cardiogénesis

Resumen

Uno de los paradigmas de la biología molecular de las últimas dos décadas ha sido que un gen daba lugar a una proteína. Hoy en día, es sobradamente conocido que un gen puede dar lugar a múltiples mRNA mediante el uso de diferentes sitios de inicio de la transcripción, diferentes sitios de poliadenilación y procesamiento alternativo. Otra fuente de variabilidad es el quimerismo inducido por transcripción (TIC, del inglés transcription induced chimeras), mRNA compuestos por la secuencia de dos genes. En esta Tesis describimos por primera vez la presencia de TIC en aves. Hemos encontrado dos TIC en embriones de pollo y de codorniz, formados por secuencias de los genes de la tirosina hidroxilasa (TH) y de la insulina. Los TIC, denominados TH-INS1 y TH-INS2 difieren en la secuencia de insulina que contienen. Las proteínas TH-INS1 y TH-INS2 corresponden con formas truncadas de la TH que carecen del dominio de tetramerización (TH-INS2) o han reemplazado este dominio de tetramerización con una nueva secuencia de aminoácidos (TH-INS1). Ambas isoformas de TH regulan la actividad de la TH, porque su actividad enzimática es de 6 a 7 veces más baja que la de la TH canónica, y regulan la producción de insulina al interrumpir la producción de los mRNA de insulina. La TH es la enzima limitante en la biosíntesis de catecolaminas y cataliza la conversión de L-tirosina a L-DOPA (precursor de catecolaminas). En este trabajo describimos el patrón de expresión de TH durante las primeras fases del desarrollo embrionario de pollo. La TH funcional es detectada desde St8, y su expresión está restringida al primordio cardíaco. Varios autores han propuesto un papel para las catecolaminas durante el desarrollo embrionario del corazón (Sarasa y Climent, 1991; Zhou y cols., 1995; Thomas y cols., 1995). En este estudio mostramos que la L-DOPA y la dopamina (primera catecolamina en la ruta de biosíntesis) añadidas en embriones de pollo en posiciones específicas, inducen la expresión ectópica de los marcadores cardíacos Tbx5, Nkx2.5, AMHC-1 (miosina auricular) y VMHC-1 (miosina ventricular). Además, estas células no solo expresan marcadores cardíacos, sino que también son morfológica y ultraestructuralmente similares a cardiomiocitos. Por otro lado, la inhibición de la producción endógena de L-DOPA y dopamina en embriones de pollo, inhibe la expresión de AMHC-1 y de VMHC-1. Mediante el uso de herramientas de manipulación genética, hemos visto que la sobreexpresión de TH en embriones de pollo, induce la expresión de AMHC-1 y de VMHC-1. Por otra parte, el bloqueo de la TH mediante el uso de morfolinos, inhibe la expresión de AMHC-1. En esta Tesis también demostramos la implicación de la L-DOPA y de la dopamina en la diferenciación de células troncales embrionarias de ratón a cardiomiocitos. Tanto la L-DOPA como la dopamina indujeron la expresión de los marcadores cardíacos Nkx2.5, GATA4, Tbx5, alfaMHC y troponina T2. En paralelo hemos observado que la L-DOPA y la dopamina bloquean la diferenciación al linaje eritrocítico.