| Data: |
2026 |
| Resum: |
La transcripció dependent de l'activitat neuronal és essencial per a la plasticitat sinàptica i la memòria. La via de senyalització de la proteïna d'unió a l'element de resposta a l'AMPc (CREB) i el seu coactivador transcripcional CRTC1 connecta l'activitat neuronal amb programes transcripcionals que medien la plasticitat sinàptica i l'excitabilitat neuronal. En paral·lel, els canvis epitranscriptòmics mitjançant la modificació de l'ARN N6-metiladenosina (m6A) regulen el metabolisme de l'ARNm al cervell durant els processos de memòria. Tanmateix, la relació entre aquests mecanismes transcripcionals i epitranscriptòmics al cervell, tant en condicions fisiològiques com patològiques, com la malaltia d'Alzheimer (MA), encara no està ben definida. La hipòtesi d'aquesta tesi doctoral és que la via CREB/CRTC1 regula la transcripció de factors clau implicats en la plasticitat sinàptica i en processos epitranscriptòmics mediats per m6A, i que la seva desregulació contribueix a la disfunció sinàptica i a alteracions en el processament de l'ARNm, podent també ser utilitzada com a font de biomarcadors al cervell i en fluids perifèrics en la MA. L'objectiu d'aquesta tesi va ser investigar el paper de la transcripció dependent de CREB/CRTC1 en la regulació sinàptica i epitranscriptòmica, la seva alteració en la MA i la possible detecció d'aquests canvis moleculars al cervell i en fluids perifèrics com a biomarcadors de la malaltia. En primer lloc, els nostres resultats mostren que la unió de CREB/CRTC1 a regions promotores de factors de transcripció, gens sinàptics i reguladors relacionats amb m6A està conservada entre els genomes de ratolí i humà. En neurones en cultiu, l'activitat neuronal i CREB regulen l'expressió de gens implicats en la senyalització sinàptica i la transcripció, mentre que els gens relacionats amb m6A responen a l'activitat neuronal però són en gran part independents de la funció de CREB. De manera interessant, els transcrits de gens sinàptics contenen llocs de metilació m6A que no depenen de canvis induïts per l'activitat neuronal. En l'hipocamp humà, els gens regulats per CREB/CRTC1 i alterats en la MA s'associen principalment amb estrès oxidatiu, disfunció sinàptica i hiperexcitabilitat neuronal, més que amb les vies clàssiques relacionades amb amiloide i tau. A més, els nivells de gens relacionats amb m6A augmenten en l'hipocamp humà al llarg dels estadis patològics de la MA, cosa que suggereix una contribució de la desregulació epitranscriptòmica a la malaltia. Finalment, l'anàlisi mitjançant seqüenciació de small RNA d'exosomes plasmàtics en cohorts de deteriorament cognitiu lleu (DCL) i MA va revelar signatures transcriptòmiques compostes amb associacions consistents i una capacitat discriminativa moderada respecte als grups diagnòstics, el rendiment cognitiu i la patologia amiloide. En conjunt, els nostres resultats indiquen que els programes transcripcionals dependents de CREB/CRTC1 i regulats per l'activitat neuronal, vinculats a la disfunció sinàptica i a processos d'estrès, estan alterats en la MA, i que les signatures transcriptòmiques coordinades en ARN exosomal reflecteixen alteracions rellevants de la malaltia, donant suport al seu potencial com a biomarcadors no invasius. |
| Resum: |
La transcripción dependiente de la actividad neuronal es esencial para la plasticidad sináptica y la memoria. La vía de señalización de la proteína de unión al elemento de respuesta a AMPc (CREB) y su coactivador transcripcional CRTC1 conecta la actividad neuronal con programas transcripcionales que median la plasticidad sináptica y la excitabilidad neuronal. En paralelo, los cambios epitranscriptómicos mediante la modificación del ARN N6-metiladenosina (m6A) regulan el metabolismo del ARNm en el cerebro durante los procesos de memoria. Sin embargo, la relación entre estos mecanismos transcripcionales y epitranscriptómicos en el cerebro, tanto en condiciones fisiológicas como patológicas, como la enfermedad de Alzheimer (EA), sigue estando poco comprendida. La hipótesis de esta tesis doctoral es que la vía CREB/CRTC1 regula la transcripción de factores clave implicados en la plasticidad sináptica y en procesos epitranscriptómicos mediados por m6A, y que su desregulación contribuye a la disfunción sináptica y a alteraciones en el procesamiento del ARNm, pudiendo además ser utilizada como fuente de biomarcadores en cerebro y fluidos periféricos en la EA. El objetivo de esta tesis fue investigar el papel de la transcripción dependiente de CREB/CRTC1 en la regulación sináptica y epitranscriptómica, su alteración en la EA y la posible detección de estos cambios moleculares en cerebro y fluidos periféricos como biomarcadores de la enfermedad. En primer lugar, nuestros resultados muestran que la unión de CREB/CRTC1 a regiones promotoras de factores de transcripción, genes sinápticos y reguladores relacionados con m6A está conservada entre los genomas de ratón y humano. En neuronas en cultivo, la actividad neuronal y CREB regulan la expresión de genes implicados en señalización sináptica y transcripción, mientras que los genes relacionados con m6A responden a la actividad neuronal pero son en gran medida independientes de la función de CREB. De forma interesante, los transcritos de genes sinápticos contienen sitios de metilación m6A que no dependen de cambios inducidos por la actividad neuronal. En el hipocampo humano, los genes regulados por CREB/CRTC1 y alterados en la EA se asocian principalmente con estrés oxidativo, disfunción sináptica e hiperexcitabilidad neuronal, más que con las vías clásicas relacionadas con amiloide y tau. Además, los niveles de genes relacionados con m6A aumentan en el hipocampo humano a lo largo de los estadios patológicos de la EA, lo que sugiere una contribución de la desregulación epitranscriptómica a la enfermedad. Finalmente, el análisis mediante secuenciación de small RNA de exosomas plasmáticos en cohortes de deterioro cognitivo leve (DCL) y EA reveló firmas transcriptómicas compuestas con asociaciones consistentes y una capacidad discriminativa moderada respecto a los grupos diagnósticos, el rendimiento cognitivo y la patología amiloide. En conjunto, nuestros resultados indican que los programas transcripcionales dependientes de CREB/CRTC1 y regulados por la actividad neuronal, vinculados a disfunción sináptica y procesos de estrés, están alterados en la EA, y que las firmas transcriptómicas coordinadas en ARN exosomal reflejan alteraciones relevantes de la enfermedad, apoyando su potencial como biomarcadores no invasivos. |
| Resum: |
Neuronal activity-dependent transcription is essential for synaptic plasticity and memory. The cAMP-response element binding protein (CREB)/CREB-regulated transcription coactivator 1 (CRTC1) signaling pathway connects neuronal activity to transcriptional programs mediating synaptic plasticity and neuronal excitability. In parallel, epitranscriptomic changes by the N6-methyladenosine (m6A) RNA modification regulate mRNA metabolism in brain during memory processing. However, the link between these transcriptional and epitranscriptomic mechanisms in the brain in biological and pathological conditions, such as Alzheimer's disease (AD), remains poorly understood. The hypothesis of this doctoral thesis is that the CREB/CRTC1 signaling pathway regulates transcription of key factors involved in synaptic plasticity and m6A epitranscriptomic processes, and its dysregulation contributes to synaptic dysfunction and altered mRNA processing and can be used as potential biomarkers in AD brain and peripheral biofluids. The aim of this thesis was to investigate the role of CREB/CRTC1-dependent transcription in synaptic and epitranscriptomic regulation, its alteration in AD, and the potential detection of these molecular changes in brain and peripheral biofluids as disease biomarkers. First, our results showed that CREB/CRTC1 binding to promoter regions of transcription factors, synaptic genes and m6A-related regulators is conserved between mouse and human genomes. In cultured neurons, neuronal activity and CREB regulate the expression of genes involved in synaptic signaling and transcription, whereas m6A-related genes respond to neuronal activity but are largely independent of CREB function. Interestingly, transcripts of synaptic genes contain m6A methylation sites that are not dependent on activity-dependent changes. In human hippocampus, genes regulated by CREB/CRTC1 and altered in AD were mainly associated with oxidative stress, synaptic dysfunction, and neuronal hyperexcitability, rather than classical amyloid and tau pathways. Moreover, levels of m6A-related genes increase in human hippocampus along AD pathological stages, highlighting the potential contribution of m6A dysregulation to AD. Finally, small RNA sequencing of plasma exosomes of mild cognitive impairment (MCI) and AD cohorts revealed composite transcriptomic signatures that showed consistent associations and moderate discriminatory capacity with diagnostic groups, cognitive performance, and amyloid pathology. In conclusion, our results indicate that CREB/CRTC1-dependent and activity-regulated genes linked to synaptic dysfunction and stress-related processes are altered in AD , and that coordinated exosomal RNA transcriptomic signatures capture disease-relevant alterations, supporting their potential value as non-invasive disease biomarkers. |
| Nota: |
Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Neurociències |
| Drets: |
Aquest document està subjecte a una llicència d'ús Creative Commons. Es permet la reproducció total o parcial, la distribució, la comunicació pública de l'obra i la creació d'obres derivades, sempre i quan aquestes es distribueixin sota la mateixa llicència que regula l'obra original i es reconegui l'autoria.  |
| Llengua: |
Anglès |
| Document: |
Tesi doctoral ; Text ; Versió publicada |
| Matèria: |
Alzheimer ;
CREB ;
Biomarcadors ;
Biomakers ;
Biomarcadores ;
Ciències Experimentals ;
616.8 |
visitant ::
identificació
dir.
