Dissection of the molecular players required for the spatial and temporal orchestration of synaptic bouton formation

• Autor(a) principal: Cruz, Margarida Franco Rafael
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: eng
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10362/115260
• topic: Plasticidade sináptica; Drosophila melanogaster; Neurónios; Botões sinápticos; Junção neuromuscular; Terapias; Doença de Alzheimer; Esclerose Lateral Amiotrófica; Sinaptic plasticity; Drosophila melanogaster; Neurons; Synaptic boutons; Neuromuscular junction; Therapies; Alzheimer Disease; Amyotrophic Lateral Sclerosis; Ciências Médicas

RESUMO: Uma das propriedades mais notáveis do Sistema Nervoso é a sua capacidade de mudar em resposta a experiências. Alterações na atividade neuronal esculpem a conectivitdade neuronal através da alteração da estrutura e funcão das ligações sinápticas. Este processo, conhecido como plasticidade sináptica, é um mechanismo central de funções complexas como memória e aprendizagem, locomoção, e percepção. As alterações estruturais a nível dos elementos pré- e pós-sinápticos, incluindo remodelação, formação e eliminação destas estruturas, representa um importante mecanismo de plasticidade sináptica. Durante muito tempo, estudos relativos a plasticidade estrutural focaram-se nos elementos pós-sinápticos, enquanto que as alterações morfológicas a nível dos elementos pré-sinápticos foram menos estudadas. Recentemente, os mecanismos de plasticidade estrutural pré-sináptica tornaram-se um foco de investigação. Os elementos présinápticos, conhecidos como botões sinápticos, são estruturas redondas que albergam a machineria necessária para neurotransmissão. Tal como os seus parceiros pós-sinápticos, os botões são plásticos e sofrem alterações em resposta a atividade. Apesar do crescente interesse em plasticidade estrutural pré-sináptica, ainda há muito por descobrir relativamento aos mecanismos que regulam a formação destas estruturas. Nesta tese, pretendemos dissecar os mecanismos moleculares pelos quais os novos botões sinápticos são formados. Trabalho recente no nosso laboratório, usando a junção neuromuscular da Drosophila melanogaster, levou à descoberta de um novo mecanismo de formação de botões sinápticos em resposta a atividade. Usando a junção neuromuscular larval da Drosophila, que permite a realização de microscopia confocal com lapso de tempo em larvas não anestesiadas, foi possível descrever um novo mecanismo de adição de botões a neurónios maduros que se assemelha a um mecanismo de migração chamado blebbing. Blebssão protrusões de membrana induzidas por pressão hidrostática, normalmente utilizados por células para migrar em ambientes tridimensionais. Apesar de bastante estudado como mecanismo de migração em vários tipos de células, esta foi a primeira vez que blebbing foi descrito como uma estratégia de plasticidade usada por neurónios para adicionar novos botões ao neurónio motor. Contrariamente a migração por lamelipódia e filopódia, a formação de blebs depende da contractilidade da actomiosina, em vez de polimerização da actina. Foram descritas duas vias que controlam a contractilidade da actomiosina e que estão envolvidas na formação destas estruturas: uma via dependente de cálcio e uma via dependente de Rho. Dados recentes no nosso laboratório sugeriram que o cálcio poderia ter um papel na formação de novos botões. Considerando o seu papel central em transmissão sináptica e o seu envolvimento numa das vias acima descritas, decidimos investigar o papel do cálcio na formação das novas estruturas. Os nossos resultados sugerem que cálcio é necessário para a formação de botões, possivelmente através da regulação do citosqueleto. Investigámos também o envolvimento das vias acima mencionadas em plasticidade estrutural. Através de abordagens genéticas e farmacológicas, observámos que a via dependente de cálcio está envolvida na formação de novos botões na Junção Neuromuscular da Drosophila, enquanto que a via dependente de Rho não afetou de forma significativa este processo. Este trabalho expande o nosso conhecimento relativo aos mecanismos que controlam a adição de novos botões na junção neuromuscular. Um entendimento mais detalhados dos mecanismos pelos quais atividade neuronal esculpe a estrutura neuronal, poderá abrir caminho para o desenvolvimento de novas terapias baseadas nestes mesmo mecanismos e potencialmente promover melhorias comportacionais e cognitivas em doenças como Alzheimer e Esclerose Lateral Amiotrófica.