Bases celulares y moleculares de la regulación glial en la respuesta neuronal olfatoria

Zusammenfassung

La glía juega un papel fundamental en el desarrollo, homeostasis y modulación de la actividad neuronal en el sistema nervioso central. Sin embargo, en el sistema nervioso periférico, implicado en la recepción olfatoria, los estudios de este rol esencial en la señalización sensorial son más escasos. Este trabajo se centra en el estudio de las bases celulares y moleculares de la regulación glial en la respuesta neuronal olfatoria de Drosophila melanogaster. Existen dos tipos de glía en el órgano receptor olfatorio adulto de Drosophila, la glía de tipo GH146 (30 %) que rodea los axones de las neuronas sensoriales olfatorias (OSNs) y la glía de tipo Mz317 (70 %) que rodea los somas de las OSNs y los axones, ya cubiertos por la glía GH146. Con objeto de determinar la contribución de la glía antenal Mz317 a la señalización olfatoria y en comparación con la glía GH146, se planteó la utilización de los drivers genéticos Mz317-Gal4 y GH146-Gal4. Se comenzó por estudiar la base molecular del driver Mz317-Gal4 que, a diferencia de GH146-Gal4 (insertado en el gen oaz), tenía un origen genético desconocido. Se determinó que el elemento Gal4 está insertado en el gen Ntan1. La caracterización de la expresión del gen Ntan1 y sus transcritos a nivel molecular y a nivel celular, en distintos estadios del ciclo de vida, así como en distintos tejidos, ha permitido entender la utilización del driver Mz317-Gal4 para el estudio de la correspondiente glía antenal. Así, tanto Mz317-Gal4 como GH146-Gal4 dirigen expresión génica exclusivamente en células gliales en antena. En el cerebro adulto, Mz317-Gal4 dirige expresión en células gliales y en un número limitado de neuronas, mientras que, GH146- Gal4 dirige expresión únicamente en neuronas. Además, se ha demostrado la existencia de contacto directo en la antena entre el soma de las OSNs y las células gliales Mz317, y entre los axones de las OSNs y las células gliales GH146. Resumen 2 Para descifrar las bases genéticas de la interacción neurona-glía en la recepción olfatoria de Drosophila, se estudió el perfil transcripcional de las células gliales de tipo Mz317 en la antena de Drosophila por técnicas de secuenciación masiva. Así, se ha determinado que la glía de tipo Mz317 expresa aproximadamente un 21 % de los genes totales de Drosophila, de los cuáles los más abundantes corresponden, según categorías Gene Ontology (GO), a procesos de organización de uniones celulares, transmisión y señalización sináptica y respuesta celular a estímulos químicos, entre otros. Además, se han realizado además los perfiles transcripcionales de otros tres tipos celulares, pertenecientes a la glía antenal GH146, la glía cerebral alrm y las OSNs. La comparación de la expresión entre los distintos grupos permite una primera descripción diferencial basada en tipo celular. Así, de los 3767 genes expresados en la glía antenal Mz317, 259 genes presentan expresión compartida con otros tipos celulares gliales mientras que 441 son de expresión única. Finalmente, para tratar de aproximarse a aquellos genes relacionados con la participación de la glía antenal Mz317 en la función olfatoria a nivel de recepción, se ha realizado un análisis transcripcional de la glía Mz317 en ausencia y presencia de estimulación olorosa intensa. Se observa que la presencia de olor induce la expresión de 891 nuevos genes mientras que dejan de expresarse 772, y 161 genes modifican su expresión. Estos genes corresponden mayoritariamente a los grupos GO de organización y señalización sináptica, percepción sensorial y regulación de la comunicación celular y señalización, entre otros. Todo ello ha permitido establecer listas de genes candidatos, algunos de ellos ya relacionados con la olfacción, así como otros de papel desconocido hasta ahora, cuya investigación funcional promete contribuir a descifrar la interacción neurona-glía en la señalización olfatoria a nivel de recepción en un futuro próximo.