Obtención y caracterización de mutantes funcionales del gen frataxin homologue (FH) en Drosophila.

Resumen

La ataxia de Friedreich es una enfermedad humana neurodegenerativa y de herencia autonómica recesiva. Es la ataxia hereditaria más común en la población caucásica. La enfermedad está causada por la deficiencia de la proteína frataxina. Las claves sobre la función de la frataxina provienen de los diferentes estudios llevados a cabo en varios organismos modelo. Se han aislado los genes ortólogos en un número elevado de organismos desde bacterias al ratón y también en plantas. En nuestro laboratorio se ha aislado el gen de Drosophila que codifica para la proteína frataxina, el gen fh. Drosophila ha resultado ser un excelente modelo para el estudio de enfermedades humanas dado que son muchos los procesos biológicos conservados entre la mosca y el hombre, como por ejemplo, la formación y degeneración del sistema nervioso, la generación y función del corazón, el metabolismo mitocondrial, etcEn este trabajo se ha abordado el estudio de la función del gen fh en D. melanogaster empleando tres de las múltiples estrategias existentes en este organismo orientadas a la obtención de fenotipos mutantes: la movilización de elementos transponibles P, el sistema ARNi y la sobreexpresión. Con los experimentos de mutagénesis insercional no se obtuvieron los resultados esperados debido a que el gen fh es un gen pequeño localizado en una región rica en genes y flanqueado por dos e incluso tres puntos calientes de inserción. Se abordó entonces una segunda aproximación consistente en el uso del sistema UASGAL4 para el desarrollo de experimentos de sobreexpresión e interferencia. La interferencia o la sobreexpresión del gen fh en los tejidos de Drosophila equivalentes a aquellos afectados en los pacientes (sistema nervioso periférico, músculo y corazón) y en el desarrollo embrionario de Drosophila, inducen la aparición de letalidad, de alguna alteración fenotípica o de alguna modificación del comportamiento. Los defectos encontrados se concentran por una parte en el SNP, tanto en las neuronas y axones del comportamiento sensorial, como en los axones motores embrionarios. En esta caso las neuronas motoras no parecen afectadas, aunque la sobreexpresión y la intereferencia en estas estructuras si que han inducido defectos en el adulto. Por otra parte, se han observado alteraciones importantes en varios de los derivados del mesodermo embrionario, como son el músculo somático y las células cardiacas y pericardiacas. Todos estos defectos conducen a la aparición de 100% de letalidad antes de la emersión del adulto o a una disminución de la capacidad de supervivencia y escalada en los casos en los que se obtiene descendencia. La interferencia y la sobreexpresión en el músculo sólo han resultado efectivas si la alteración se produce en los primeros momentos del desarrollo de las estructuras afectadas. Por su parte, en el SNP sólo se han producido daños cuando se han afectado conjuntos de precursores sensoriales o de neuronas sensoriales recién diferenciadas, que participan en la formación de los órganos sensoriales en el embrión y en el adulto. Pero al parecer, la función de fh no es igual de importante en todos los órganos sensoriales, ya que la modificación de su expresión en los órganos cordotonales no parece producir ningún efecto significativo, aunque es posible que sea debido a que las funciones que desarrollan también son realizadas por las neuronas multidendríticas. Todos los resultados descritos permiten establecer un modelo, en D. melanogaster, para el estudio de la ataxia de Friedreich. __________________________________________________________________________________________________