info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
NSPA function in NMDA receptors regulation in hippocampus
Función de la proteína NSPA en la regulación de los receptores de NMDA en hipocampo
Autor
Espinoza Conlledo, Carmen Sofía
Institución
Resumen
Systemic lupus erythematosus, a prototype of autoimmune disease, frequently manifests diffuse cerebral dysfunctions that include cognitive deficits and psychosis in more extreme cases. These manifestations are part of the spectrum of manifestations of neuropsychiatric lupus (NPSLE) whose mechanisms are still not well understood. Anti-ribosomal P autoantibodies (Anti-P) have been associated with lupus psychosis and cognitive impairment in patients with NPSLE. Our laboratory introduced the concept that diffuse brain manifestations of NPSLE would involve a cross reaction of anti-P antibodies with a cell surface protein of unknown function that we call NSPA (neuronal surface P antigen). In the brain, NSPA is only expressed by neurons of specific regions, including cortex and hippocampus. To understand the pathogenesis of anti-P antibodies in NPSLE, it is necessary to elucidate the function of NSPA in the brain. NSPA primary structure shows the presence of an APC10 domain, this domain has been found only in E3 ubiquitin ligases, suggesting that NSPA could be an E3 ligase. Based on the phenotype of a mouse that expresses a truncated version of NSPA that lacks the APC10 domain, we postulate the following hypothesis: NSPA is an ubiquitin ligase that regulates the levels of NMDA receptor in the postsynaptic region. We characterized a NSPA knockout mice to evaluate if NSPA is necessary for hippocampal function and synaptic plasticity, particularly in NMDAR-dependent processes, also we evaluate whether NSPA possesses E3 ubiquitin ligases characteristics. We found that NSPA is required for glutamatergic transmission and NMDARs-mediated synaptic plasticity, which results in alteration of spatial and recognition memory. NSPA absence resulted in decreased levels of NMDAR GluN2 subunits in the postsynaptic density. It is also associated with a reduction in the phosphorylation of GluN2B in tyrosine 1472, residue that mediates NMDAR endocytosis. We found that PTPN4 tyrosine phosphatase is ubiquitinated and there is decreased ubiquitination in NSPA knockout mice. This leads to an increase in the mass of PTPN4 in the synaptic region, resulting in less phosphorylation of tyrosine 1472 of GluN2B subunit of NMDAR that is involved in endocytosis. Moreover, NSPA is required for adult neurogenesis in the dentate gyrus of the hippocampus, process that also has been associated with NMDARs function. On the other hand, we saw that NSPA has some characteristics of RBR E3 ligases. Therefore, our results indicate that NSPA could be or be part of an E3 ubiquitin ligase, that has PTPN4 as a substrate, which in turn regulates NMDAR levels in the postsynaptic region and consequently regulates hippocampal functions that depend on these receptors, including memory. El lupus eritematoso sistémico, prototipo de enfermedad autoinmune, frecuentemente manifiesta disfunciones cerebrales difusas que incluyen deficiencias cognitivas y psicosis en casos más extremos. Estas manifestaciones son parte del espectro de manifestaciones del lupus neuropsiquiátrico (LES-NP) cuyos mecanismos todavía no están bien dilucidados. Autoanticuerpos anti-proteína P ribosomal (Anti-P) se han asociado a psicosis lúpica y déficit cognitivo en pacientes con LES-NP. Nuestro laboratorio introdujo el concepto de que las manifestaciones cerebrales difusas del LES-NP involucrarían una reacción cruzada de los anticuerpos anti-P con una proteína de la superficie celular de función desconocida que llamamos NSPA (neuronal surface P antigen). En cerebro, la NSPA se expresa exclusivamente en neuronas y en regiones específicas tales como corteza e hipocampo. Para entender la patogenia de los anticuerpos anti-P en el LES-NP es necesario dilucidar la función de la NSPA en el cerebro. La estructura primaria de la NSPA muestra un dominio APC10 que sólo se ha descrito en E3 ubiquitin ligasas, sugiriendo que la NSPA podría ser una E3 ubiquitin ligasa. En base al fenotipo de un ratón que expresa una versión truncada de la NSPA que carece del dominio APC10 postulamos la siguiente hipótesis: La NSPA es una ubiquitin ligasa que regula los niveles del receptor de NMDA en la región post-sináptica. Para esto caracterizamos un ratón carente de NSPA evaluando si la NSPA es necesaria para la función del hipocampo y la transmisión sináptica, particularmente en procesos dependientes del receptor de NMDA, también evaluamos si la NSPA posee características de algún tipo de E3 ubiquitin ligasa. Encontramos que la NSPA se requiere para la transmisión glutamatérgica y la plasticidad sináptica mediada por los NMDARs, lo que se traduce en alteraciones en procesos de memoria espacial y de reconocimiento. La falta de NSPA lleva a una disminución de las subunidades GluN2 del NMDAR en la densidad post-sináptica. También se asocia a una reducción en la fosforilación de la subunidad GluN2B en la tirosina 1472, residuo que modula la endocitosis del NMDAR. Encontramos que la tirosina fosfatasa PTPN4 se ubiquitina y sus niveles de ubiquitinación se encuentran disminuidos en ratones que carecen de NSPA. Esto lleva a un aumento de la masa de PTPN4 en la región sináptica, resultando en una menor fosforilación del residuo de tirosina 1472 de la subunidad GluN2B del NMDAR involucrado en endocitosis. Además, la NSPA se requiere para la neurogénesis adulta en el giro dentado del hipocampo, proceso que también se ha asociado a función de los NMDARs. Por otra parte, vimos que la NSPA posee algunas características E3 ligasas del tipo RBR. Por lo tanto, nuestros resultados indican que la NSPA podría ser o formar parte de una E3 ubiquitin ligasa, que tiene como sustrato a la PTPN4, que a su vez regula los niveles de NMDAR en la región postsináptica y en consecuencia regula las funciones del hipocampo que dependen de estos receptores, incluyendo la memoria.