Un modelo en Drosophila del mecanismo de patogénesis de las expansiones ctg en la distrofia miotónica.

by Monferrer Sales, Lidón

RESUMEN La distrofia miotónica tipo 1 (DM1) es una enfermedad neuromuscular que se debe a una expansión de repeticiones CTG inestables en la región 3 no traducida del gen proteína kinasa de la DM (DMPK). La DM1 se caracteriza por la miotonía y distrofia muscular que muestran los pacientes, los cuales también presentan cataratas, arritmias cardiacas y alteraciones neuropatológicas. A nivel bioquímico muestran defectos en el procesado alternativo de pre-mRNAs específicos lo cual explica algunos síntomas definitorios de la DM1. El mecanismo de patogénesis se debe a la toxicidad de los RNAs con expansiones CUG para la célula. Varias proteínas de unión a RNA, como las proteínas humanas Muscleblind-like MBNL1-3 son secuestradas por los transcritos mutantes DMPK. Las proteínas MBNL colocalizan con los foci ribonucleares CUG dentro de los núcleos de músculo y neuronas de pacientes DM1. Existen defectos asociados a DM1 en ratones knockout para Mbnl1 y en moscas mutantes muscleblind. Nos propusimos generar un modelo en Drosophila de la DM1 para entender su mecanismo molecular y celular. En primer lugar comprobamos que las proteínas Muscleblind de Drosophila y la humana MBNL1 eran homólogos funcionales. Un modelo basado en secuestrar la proteína Muscleblind endógena con RNAs portadores de repeticiones CUG sólo sería relevante desde el punto de vista biomédico si la proteína de Drosophila y la humana realizan funciones equivalentes. Una vez demostrada la conservación funcional entre ambas proteínas mediante el rescate del fenotipo mutante muscleblind expresando la proteína humana, generamos moscas transgénicas capaces de expresar 60 y 480 repeticiones CUG en un transcrito no codificante bajo el control del sistema GAL4/UAS. Detectamos que los RNAs de 480 repeticiones CUG formaban inclusiones nucleares y que Muscleblind era secuestrada por estos transcritos tal y como ocurre en pacientes DM1. La expresión de RNAs (CUG)480 en músculo mostró una reducción dependiente de la edad en el tamaño de la fibra de los músculos indirectos del vuelo y un aumento en el número de vacuolas. Analizamos el patrón de procesado de la ?-actinina, un gen muscular, en moscas que expresan RNAs (CUG)480 y se observó una alteración en los niveles de isoformas. En pacientes también se ha descrito una degeneración en las células de la retina y una pérdida en las neuronas fotorreceptoras. Analizamos la retina de las moscas modelo que expresaban RNAs (CUG)480 en el disco de ojo-antena y mostraron alteraciones en la adhesión de las células subretinales y la falta de los rabdómeros de los fotorreceptores. Externamente mostraban un fenotipo de ojo rugoso y ligeramente más pequeño que utilizamos para comprobar mediante una combinación alélica de pérdida de función de muscleblind que las repeticiones CUG estaban interfiriendo genéticamente con la función de este gen. Realizamos una búsqueda de modificadores dominantes con este fenotipo ojo rugoso para identificar genes potencialmente relacionados con el mecanismo de patogénesis de la enfermedad. Identificamos los genes viking y thread entre otros como modificadores y los agrupamos en cinco categorías en función del proceso celular en el que estuvieran actuando; factores de transcripción reguladores, reguladores de la estructura de la cromatina, adhesión celular, apoptosis y metabolismo del RNA. Finalmente comprobamos in vivo si los RNAs CUG podían ser una fuente de siRNA o miRNAs. La expresión de estos RNAs de doble cadena incrementaron los niveles de transcritos de muscleblind por un mecanismo desconocido. En resumen, hemos demostrado que estas moscas reproducen aspectos de la enfermedad humana DM1 y pueden utilizarse para el estudio de la misma.