La ataxia de Friedreich es una enfermedad humana neurodegenerativa y de herenciaautonómica recesiva. Es la ataxia hereditaria más común en la población caucásica. Laenfermedad está causada por la deficiencia de la proteína frataxina. Las claves sobre lafunción de la frataxina provienen de los diferentes estudios llevados a cabo en variosorganismos modelo. Se han aislado los genes ortólogos en un número elevado deorganismos desde bacterias al ratón y también en plantas. En nuestro laboratorio se haaislado el gen de Drosophila que codifica para la proteína frataxina, el gen fh.Drosophila ha resultado ser un excelente modelo para el estudio de enfermedadeshumanas dado que son muchos los procesos biológicos conservados entre la mosca y elhombre, como por ejemplo, la formación y degeneración del sistema nervioso, lageneración y función del corazón, el metabolismo mitocondrial, etc.En este trabajo seha abordado el estudio de la función del gen fh en D. melanogaster empleando tres delas múltiples estrategias existentes en este organismo orientadas a la obtención defenotipos mutantes: la movilización de elementos transponibles P, el sistema ARNi y lasobreexpresión. Con los experimentos de mutagénesis insercional no se obtuvieron losresultados esperados debido a que el gen fh es un gen pequeño localizado en una regiónrica en genes y flanqueado por dos e incluso tres puntos calientes de inserción. Seabordó entonces una segunda aproximación consistente en el uso del sistema UASGAL4para el desarrollo de experimentos de sobreexpresión e interferencia. Lainterferencia o la sobreexpresión del gen fh en los tejidos de Drosophila equivalentes aaquellos afectados en los pacientes (sistema nervioso periférico, músculo y corazón) yen el desarrollo embrionario de Drosophila, inducen la aparición de letalidad, de algunaalteración fenotípica o de alguna modificación del comportamiento. Los defectosencontrados se concentran por una parte en el SNP, tanto en las neuronas y axones delcomportamiento sensorial, como en los axones motores embrionarios. En esta caso lasneuronas motoras no parecen afectadas, aunque la sobreexpresión y la intereferencia enestas estructuras si que han inducido defectos en el adulto. Por otra parte, se hanobservado alteraciones importantes en varios de los derivados del mesodermoembrionario, 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 emersióndel adulto o a una disminución de la capacidad de supervivencia y escalada en los casosen los que se obtiene descendencia. La interferencia y la sobreexpresión en el músculosólo han resultado efectivas si la alteración se produce en los primeros momentos deldesarrollo de las estructuras afectadas. Por su parte, en el SNP sólo se han producidodaños cuando se han afectado conjuntos de precursores sensoriales o de neuronassensoriales recién diferenciadas, que participan en la formación de los órganossensoriales en el embrión y en el adulto. Pero al parecer, la función de fh no es igual deimportante en todos los órganos sensoriales, ya que la modificación de su expresión enlos órganos cordotonales no parece producir ningún efecto significativo, aunque esposible que sea debido a que las funciones que desarrollan también son realizadas porlas neuronas multidendríticas.Todos los resultados descritos permiten establecer un modelo, en D. melanogaster, parael estudio de la ataxia de Friedreich. / Friedreich ataxia is a severe autosomal recessive disease characterized byneurodegeneration, cardiomyopathy, and diabetes, resulting from reduced synthesis ofthe mitochondrial protein frataxin. It is the most common ataxia among the caucasianpopulation. The research developed in in patient cells and model organisms such asyeast, worm, fruitfly and mouse have suggested several hypotheses on the frataxinfunction, but the full physiology of frataxin in mitochondria has not been wellestablished yet. In our laboratory, the Drosophila frataxin gene (fh) was isolated. Veryrecently Drosophila has become an excellen model to study human diseases given thathumans and flies have in common the most important biological processes, for exampledevelopment and degeneration of nervous system, heart development, mitochondrialmetabolic pathways, etc... In this work, we have carried out the study of the Drosophilafrataxin function using three strategies: insertional P element mutagenesis, RNAisystem and overexpression. The insertional mutagenesis was unsuccessful because fh isa small gene that lies in a crowed genomic region and is surrounded by two and eventhree insertional hotspots. Then we began to use a second approach based on thegeneration of transgenic flies overexpressing and reducing the Drosophila frataxinhomolog gene by means of the UAS-GAL4 system. Full lethality, phenotypic alterationsor misbehaviours (climbing deficits and shortened life span) were achieved when thisgene was overexpressed or knocked down in a general or mesodermal patterns and inthe PNS (the most affected tissues in the patients) due to the appearance ofdevelopmental defects in muscle, heart and nervous system. Our results showed thatboth an excess or a reduction of frataxin expression disturb development of muscularand nervous systems in Drosophila. As in humans, the damages are mainly focused onthe Drosophila peripheral nervous elements (sensory and motor axons and neurons).Moreover, important defects have also been observed in mesodermic derivates such assomatic muscles, cardial and pericardial cells. However, the defects have only beenprovoked when the misexpression was carried out in the earlier stages of muscle andnervous system development.All these data together suggest that D. melanogaster could be an appropiate modelorganism to study Friedreich ataxia.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:TDX_UV/oai:www.tdx.cat:10803/9931 |
| Date | 14 December 2005 |
| Creators | Navarro Langa, Juan Antonio |
| Contributors | Moltó Ruiz, Mª Dolores, Universitat de València. Departament de Genètica |
| Publisher | Universitat de València |
| Source Sets | Universitat de València |
| Language | Spanish |
| Detected Language | Spanish |
| Type | info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
| Format | application/pdf |
| Source | TDX (Tesis Doctorals en Xarxa) |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess, ADVERTIMENT. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs. |
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