CDK5RAP2 function during Zebrafish neurogenesis

Abstract

Primary Microcephaly is a human brain disease that develops during gestation and it is characterized by a small brain phenotype. Several centrosome-associated proteins have been associated with this disease (Cdk5rap2, Aspm, Wdr62, etc). They are associated with regulation of many characteristics of cell division. It has been suggested that microcephalies can arise from disruption of progenitors divisions and cell cycle exit. The aim of the present work was to investigate the role of CDK5RAP2 on brain development and modulation of neuronal differentiation in zebrafish embryos. To abrogate Cdk5rap2 function antisense oligo morpholinos predicted to block protein translation and splicing between exon 4 and 5 were injected. Brain size was measured; neurogenesis rate and apical/basal progenitor divisions were evaluated in telencephalon of zebrafish embryos injected with control and CDK5RAP2 morpholinos. The validations of CDK5RAP2 antisense oligo morpholinos and antibody specificity were also undertaken. Preliminary results show that CDK5RAP2 reduced function disrupts brain growth, cell proliferation and neurogenesisin zebrafish embryos. Microcephaly does not result from an increase in cell death caused by morpholino injection neither from a disruption of polarity proteins. We could not observed an increase in neurogenesis as previously reported. In telencephalon of zebrafish embryos, with morpholinos injection, neurogenesis and cell proliferation are decreased. These results might suggest that progenitors maybe arrested at some point in the cell cycle or in increased cell cycle length. Further live-imaging experiments are required to confirm these observations. So far, the present work suggests that decrease on CDK5RAP2 function causes microcephalies and prevents neuronal differentiation.

Microcefalia de origem primária é uma doença caracterizada por afectar o desenvolvimento cerebral. Cdk5rap2, Aspm e Wdr62 são algumas das proteínas centrossomáis que têm sido descritas como sendo associadas a microcefalias. As proteínas associadas aos centrossomas são evidenciadas como reguladoras da divisão celular e tem sido sugerido que a saída prematura do ciclo celular e a interferência com o tipo de divisão de células progenitoras pode causar microcefalias. O objetivo deste estudo consistiu em investigar o papel de Cdk5rap2 no desenvolvimento cerebral e na modulação da diferenciação neuronal em embriões de peixe zebra. A disfunção de Cdk5rap2 foi conseguida através da injeção de oligoantisense morpholinos que estão desenhados de forma a bloquear a tradução proteica e o splicing entre o exão 4 e 5 que, teoricamente, levaria à formação de uma proteína truncada. De forma a avaliar os efeitos da injeção dos morpholinos contra CDK5RAP2 e morpholinos controlo, foi medido o tamanho do cérebro e foram contadas o número células presentes no telencéfalo. A validação do oligoantisense morpholino para CDK5RAP2 e a especificidade do anticorpo desenhado contra CDK5RAP2 de peixe zebra foram também estudadas. Os resultados obtidos sugerem que a redução da função de CDK5RAP2 afeta o crescimento do cérebro, a proliferação celular e a neurogénese no peixe zebra. As microcefalias observadas não são resultantes de um aumento da morte celular ou de algum tipo de interferência causada nas proteínas de manutenção de polaridade possivelmente resultante da injeção do morpholino. A diminuição da expressão de Cdk5rap2 não induziu um aumento da neurogénese, como descrito anteriormente em mamíferos. No entanto, a injeção de morpholino induziu uma diminuição da neurogénese. Quando foi injetado morpholino para Cdk5rap2, foi observado uma diminuição da proliferação celular. Desta forma os resultados obtidos podem sugerir que existe um bloqueio do ciclo celular, em alguma das suas fases, ou até o aumento do tempo em que a célula permanece em divisão. Estes resultados deverão ser confirmados realizando ensaios de imagem em tempo real (live-imaging) de modo a avaliar uma mudança no destino previsto da célula entre a diferenciação ou a proliferação