¿Tiene el gen MAPT algo nuevo que decir? Descubrimiento y caracterización de nuevas isoformas de la proteína tau y su relevancia en la enfermedad de Alzheimer

Abstract

La proteína tau es una proteína asociada a microtúbulos que participa en múltiples funciones fisiológicas, pero también ha sido relacionada con diferentes condiciones patológicas, conocidas como taupatías. Estas constituyen un grupo de enfermedades neurodegenerativas más o menos heterogéneas, entre las que destaca la enfermedad de Alzheimer (EA) por ser la más prevalente. Normalmente, la patología asociada a la proteína tau se acompaña de una desregulación de las modificaciones postraduccionales de la proteína, cruciales en la patogénesis molecular de la EA. El gen MAPT genera numerosas isoformas de la proteína tau, por medio del procesamiento alternativo de tránscritos de RNA por splicing, a través de eventos como el salto de exones o el uso de sitios alternativos 3’ o 5’. En base a estos mecanismos se ha venido definiendo la existencia de 6 isoformas de tau en el sistema nervioso central de humanos adultos. Hasta ahora. En esta tesis demostramos la existencia de nuevas isoformas de tau generadas por retención intrónica, un evento de splicing que no se había descrito previamente para este gen. Al retenerse el intrón 12 aparece una señal de parada prematura que da lugar a una proteína truncada que contiene una secuencia de 16 aminoácidos única, correspondiente a la traducción del fragmento del intrón. En esta secuencia se incluyen dos triptófanos (W), un aminoácido que no se encuentra en ningún otro punto de la tau canónica, por lo que hemos llamado a estas isoformas CW-Tau. Hemos descrito la existencia de estas nuevas isoformas como tránscritos maduros en una línea celular humana y, en mayor medida, en muestras de cerebro humano, por medio de qPCR; confirmando nuestros resultados en una base de datos de RNAseq. Además, probamos la existencia de la proteína resultante en cerebros humanos de sujetos control y pacientes de Alzheimer, usando un anticuerpo generado ad hoc contra la secuencia de aminoácidos específica de estas isoformas. Sorprendentemente, comprobamos que estas isoformas disminuyen en pacientes de Alzheimer respecto a personas sin demencia, especialmente en estadios avanzados. Los estudios funcionales de CW-Tau nos permitieron observar que estas isoformas mantienen la capacidad de unirse a microtúbulos e inducir su polimerización y de ser fosforiladas de forma equivalente a tau canónica, mientras que exhiben mayor solubilidad y menor tendencia a la agregación que otras isoformas. Además, en condiciones de sobreexpresión, CW-Tau favorece la formación de redes mitocondriales más dinámicas y no modifica el flujo autofágico, mientras que este se ve afectado en presencia de otras isoformas. En cuanto a los mecanismos de regulación de la expresión de estas isoformas, parece que podemos relacionar la retención del intrón 12 con la proteína kinasa GSK3, posiblemente a través de la fosforilación del factor de splicing SRSF2. Finalmente, hemos profundizado en la base de datos de RNAseq y en nuestras muestras de líneas celulares y cerebros humanos, mostrando que el fenómeno de retención intrónica no es exclusivo del intrón 12. De hecho, hemos descubierto que tiene lugar también en el intrón 3, aunque la existencia de la isoforma correspondiente no ha podido ser determinada por el momento por falta de un anticuerpo eficaz. No obstante, de traducirse, estos tránscritos generarían otra isoforma que contiene triptófanos, truncada en el extremo N-terminal. Otras investigaciones describen isoformas truncadas en el intrón 11, apuntando a que la retención intrónica pueda constituir un fenómeno productivo de splicing para el gen MAPT. En resumen, esta tesis doctoral presenta un nuevo mecanismo de splicing alternativo del gen MAPT que genera nuevas isoformas truncadas específicas de humanos, con sorprendentes propiedades funcionales. Estos resultados subrayan la diversidad generada por el gen MAPT y abren nuevas y fascinantes vías de investigación que pueden ayudar a desarrollar en el futuro nuevas estrategias terapéuticas que nos ayuden a entender y erradicar esta terrible enfermedad para la que no existe cura ni tratamiento eficaz por el momento