Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10316/24128
DC FieldValueLanguage
dc.contributor.advisorDuarte, Carlos-
dc.contributor.authorLeal, Graciano-
dc.date.accessioned2013-09-25T10:56:59Z-
dc.date.available2016-02-04T03:00:06Z-
dc.date.issued2014-02-04-
dc.identifier.citationLEAL, Graciano da Silva - Regulation of hnRNP A2/B1 and hnRNP K by synaptic activity and BDNF in the hippocampus. Coimbra : [s.n.], 2013. Tese de doutoramento. Disponível na WWW: http://hdl.handle.net/10316/24128-
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/10316/24128-
dc.descriptionTese de doutoramento em Biociências, apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra-
dc.description.abstractSynaptic plasticity describes the process by which connections between neurons, or synapses, change in strength. By definition, it is a functional term referring to an increase or decrease in synaptic efficacy, which is accompanied by structural changes at synapses.Long-term potentiation (LTP) is the most studied form of synaptic plasticity and it has been widely recognized that synaptic changes that underpin certain forms of learning and memory may be similar to those involved in the expression of LTP. Some of the structural, biochemical and functional modifications at the synapse associated with synaptic plasticity require activity-dependent transport and translation of dendritic-localized mRNAs, with concomitant alterations in the synaptic proteome. It is becoming evident that dendritic protein synthesis has a crucial role in several forms of synaptic plasticity, including brain-derived neurotrophic factor (BDNF)-mediated LTP. Dendritic transcripts required for local protein synthesis are transported in a repressed state along the microtubule cytoskeleton as components of large messenger ribonucleoprotein complexes (mRNPs). In order to be transported, dendritic mRNAs must contain a cis-acting element in their sequence that is recognized by specific RNA binding proteins that, together with other factors, form a functional mRNP granule that engage with motor proteins for the transport. When they reach their destination, usually in, or in the vicinity of activated synapses, the translational-block is relieved and the mRNAs are translated upon neuronal activation. Among the molecular components of neuronal mRNPs, there are several members of the heterogeneous nuclear ribonucleoprotein (hnRNP) family of proteins. hnRNP A2/B1 is one of the best described trans-acting factor involved in the transport of dendritic-localized mRNAs in neurons, but whether this is a constitutive or a regulated process is unknown. hnRNP K is another member of the hnRNP family of proteins present in neuronal mRNPs, but the function of hnRNP K in neurons, and whether this protein plays a role in dendritic mRNA metabolism, remains to be determined. Here we show that both hnRNP A2/B1 and hnRNP K accumulate in dendrites and at the synapse following neuronal activation in hippocampal neurons. Importantly, the activity-dependent delivery of hnRNP A2/B1 into synaptic sites requires BDNF. In addition, we observed that this neurotrophin also upregulates the dendritic and synaptic levels of hnRNP K and hnRNP A2/B1 in primary cultures of hippocampal neurons. Previous studies from our laboratory identified several transcripts associated with hnRNP K in cultured hippocampal neurons, including mRNAs coding for proteins with roles in synaptic plasticity such as GluA1, GluN1, BDNF and CaMKIIẞ. In addition, we demonstrated that the neurotrophin BDNF induces the release of these transcripts from the hnRNPK-containing mRNPs in hippocampal neurons. Herein we show that BDNF also promotes the dissociation of hnRNPK-bound mRNAs locally at the synapse. These results suggest a key role for hnRNP K in the local translation of several proteins that contribute to the late phase of LTP. Accordingly, we demonstrate that hnRNP K-associated mRNAs are differentially regulated during high-frequency stimulation (HFS)-induced LTP in the perforant path-dentate gyrus synapse in live anesthetized rats. Importantly, we show that this form of synaptic potentiation requires TrkB (tropomyosin-related kinase B) signaling. Although our results indicate that BDNF induces the release of the transcripts bound to mRNPs containing hnRNP K, at this time point it is not possible to rule out the contribution of other RNA-binding proteins that were found to co-immunoprecipitate with hnRNP K in a proteomic screen. Altogether, our data support the evidence available pointing to a prominent role of hnRNP A2/B1 in the delivery of transcripts into dendritic domains and suggest that this process is regulated by synaptic activity and by the neurotrophin BDNF. Furthermore, we show that BDNF is required for the activity-induced synaptic delivery of hnRNP A2/B1. We also show that hnRNP K is another hnRNP that is likely to have a major role in the regulation of local mRNA metabolism in dendrites. Ourresults show that hnRNP K and hnRNP K-associated mRNAs are regulated by synaptic activity and BDNF, both in vitro and in vivo,and suggest hnRNP K as an important regulator of neuronal function, in particularin BDNF-induced plasticity events.por
dc.description.abstractA plasticidade sináptica descreve um processo no qual a força da interacção entre neurónios, ou sinapses, é alterada. Por definição, é um termo funcional que se refere ao aumento ou decréscimo na eficácia sináptica, sendo acompanhado por alterações estruturais nas sinapses.A potenciação sináptica de longa duração (LTP) é a forma mais estudada de plasticidade sináptica e tem sido amplamente reconhecido que as alterações sinápticas responsáveis por certas formas de aprendizagem e memória podem ser semelhantes aquelas em que a expressão da LTP se baseia. Algumas das modificações estruturais, bioquímicas e funcionais nas sinapses associadas à plasticidade sináptica dependem do transporte e da tradução de RNAs mensageiros (mRNAs) localizados nas dendrites, em resposta à actividade sináptica, com a concomitante alteração local do proteoma. É cada vez mais evidente que a síntese de proteínas nas dendrites desempenha um papel crucial em diversas formas de plasticidade sináptica, incluindo na potenciação de longa duração mediada pelo BDNF (factor neurotrófico derivado do cérebro). Os transcritos dendríticos são transportados ao longo dos microtúbulos, numa forma em que a tradução está bloqueada, como componentes de complexos ribonucleoproteicos mensageiros (mRNPs). Para serem transportados, os mRNAs necessitam de conter na sua sequência um elemento cis-acting que é reconhecido por proteínas que ligam RNA e que, juntamente com outros factores, formam um complexo funcional que se liga a proteínas motoras para o transporte. Quando chegam ao seu destino, normalmente em sinapses ou na imediação de sinapses activadas, o bloqueio da tradução é libertado e os mRNAs são traduzidos após activação neuronal. Entre os constituintes moleculares que compõem os mRNPs em neurónios estão vários membros da família de proteínas hnRNP (ribonucleoproteinas nucleares heterogéneas).A proteína hnRNP A2/B1 é um dos mais bem descritos factores trans-acting envolvidos no transporte de mRNAs ao longo das dendrites em neurónios, contudo não se sabe se este é um processo constitutivo ou regulado. A hnRNP K também está presente em mRNPs em neurónios mas a sua função, e se desempenha algum papel no metabolismo de mRNAs nas dendrites, ainda está por determinar. Neste trabalho mostramos que tanto a hnRNP A2/B1 como a hnRNP K se acumulam nas dendrites e nas sinapses após actividade sináptica em neurónios do hipocampo em cultura. Verificou-se também que o endereçamento de hnRNP A2/B1 para a sinapse em resposta à actividade neuronal depende de BDNF. De acordo com estes resultados, a estimulação de neurónios do hipocampo com BDNF também aumentou os níveis de hnRNP K e hnRNP A2/B1 nas dendrites e nas sinapses. Estudos anteriores realizados no nosso laboratório identificaram diversos transcritos associados com a hnRNP K em neurónios do hipocampo, incluindo mRNAs que codificam proteínas importantes para a plasticidade sináptica como GluA1, GluN1, BDNF e CaMKIIẞ. De seguida verificou-se também que a neurotrofina BDNF induz a libertação desses transcritos de mRNPs que contêm hnRNP K em neurónios do hipocampo. Neste trabalho mostrámos que o BDNF também promove a dissociação dos mRNAs associados à hnRNP K localmente na sinapse. Estes resultados sugerem um papel fundamental da hnRNP K na tradução local de várias proteínas que contribuem para a fase tardia da LTP. De acordo com estas evidências experimentais, demonstrámos que os mRNAs associados à hnRNP K são regulados diferencialmente durante a potenciação de longa duração (LTP) induzida pela estimulação de alta frequência nas sinapses da via perforante-giro dentado em ratos vivos anestesiados. Demonstrámos também que esta forma de potenciação sináptica requer a activação dos receptores TrkB. Apesar de os resultados obtidos indicarem que o BDNF induz a libertação dos transcritos associados a mRNPs contendo a hnRNP K, não é possível excluir a contribuição de outras ribonucleoproteínas que co-imunoprecipitaram com a hnRNP K num estudo de proteómica efectuado. No seu conjunto, os resultados obtidos apoiam o modelo que propõe uma função para a hnRNP A2/B1 na entrega de transcritos em regiões específicas das dendrites e sugerem que este é um processo regulado pela actividade sináptica e pelo BDNF. Demonstrámos também que a acumulação de hnRNP A2/B1 na sinapse após actividade sináptica depende de BDNF. A hnRNP K é outra hnRNP que parece desempenhar um papel crucial na regulação do metabolismo do mRNA localmente nas dendrites. Os nossos resultados demonstram que a interacção entre a hnRNP K e os mRNAs a ela associados é regulada pela actividade sináptica e pelo BDNF, tanto in vitro como in vivo, o que sugere a hnRNP K como um importante regulador da função neuronal, em particular em fenómenos de plasticidade sináptica induzidos pelo BDNF.por
dc.language.isoengpor
dc.rightsembargoedAccesspor
dc.subjectLong-term potentiationpor
dc.subjectHippocampuspor
dc.subjectBDNFpor
dc.subjecthnRNP A2/B1por
dc.subjecthnRNP Kpor
dc.titleRegulation of hnRNP A2/B1 and hnRNP K by synaptic activity and BDNF in the hippocampuspor
dc.typedoctoralThesispor
dc.peerreviewedNopor
dc.identifier.tid101458576-
uc.controloAutoridadeSim-
item.languageiso639-1en-
item.fulltextCom Texto completo-
item.grantfulltextopen-
crisitem.advisor.deptFaculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade de Coimbra-
crisitem.advisor.parentdeptUniversidade de Coimbra-
crisitem.advisor.researchunitCNC.IBILI-
crisitem.advisor.orcid0000-0002-1474-0208-
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