Please use this identifier to cite or link to this item: https://hdl.handle.net/10316/28724
Title: Molecular mechanisms underlying the regulation of brain-derived neurotrophic factor (BDNF) translation in dendrites
Authors: Pinheiro, Vera Lúcia Margarido 
Orientador: Tongiorgi, Enrico
Duarte, Carlos Manuel
Keywords: aparelho de Golgi; BDNF; dendrite; epileptogénese; hipocampo; síntese proteica local; BDNF; dendritis; epileptogenesis; Golgi apparatus; hippocampus; local protein synthesi
Issue Date: 2010
Place of publication or event: Coimbra
Abstract: A especificidade espacial e temporal subjacente à diversidade de processos de plasticidade sináptica que ocorrem no sistema nervoso central está profundamente relacionada com a disponibilidade da proteína brain-derived neurotrophic factor (BDNF) em domínios sub-celulares distintos, especialmente na área pós-sináptica. Contudo, os mecanismos moleculares que regulam a síntese proteica de BDNF nas dendrites estão ainda por desvendar. Assim, o principal objectivo deste trabalho foi investigar alguns dos mecanismos de regulação da síntese de BDNF em diferentes regiões das dendrites. Em particular, foram estudados os mecanismos envolvidos na regulação dos níveis de BDNF em resposta à estimulação eléctrica in vitro e a um estímulo epileptogénico in vivo, e a contribuição da maquinaria de síntese proteica para essas alterações. Usando imunocitoquímica demonstrámos que o aumento dos níveis da proteína BDNF resultante da actividade neuronal está dependente da acção de alguns elementos no processo de síntese proteica. Em particular, a proteína ribossomal S6 parece ter um papel preponderante nas fases iniciais da tradução, enquanto a cinase de proteínas Aurora A, envolvida em mecanismos de tradução dependentes de 3’UTR, parece contribuir para o aumento dos níveis de BDNF em resposta a estimulações mais prolongadas, e em especial na região distal das dendrites. Os resultados obtidos mostram também um papel diferencial por parte dos diferentes elementos de Golgi na síntese proteica em dendrites. A região cis do Aparelho de Golgi parece apoiar mecanismos de tradução do tipo “ready to go” na região proximal das dendrites, em particular nas primeiras ramificações; por outro lado a região do trans-Golgi deverá contribuir para a síntese proteica pelo denominado mecanismo “on demand”, predominante em dendrites distais. No conjunto, os resultados obtidos corroboram a existência de síntese local de BDNF nas dendrites, e contribuem para elucidar os mecanismos de regulação da expressão desta neurotrofina em resposta à estimulação neuronal.
The spatial and temporal specificity required for central nervous system plastic phenomena is known to be deeply dependent on BDNF protein availability at distinct subcellular domains, especially in the postsynaptic area. Nevertheless, the molecular mechanisms underlying dendritic BDNF protein synthesis regulation are still poorly understood. Therefore, the main aim of the present study was to provide some clues to such puzzling process. We comprehensively evaluated how the levels of BDNF protein, following electrical stimulation in vitro and during epileptogenesis in vivo, could be regulated by the neuronal translation machinery. Through an immunocytochemical approach, we showed that increased levels of BDNF protein are closely related to concomitantly upregulated levels of some translation elements. According to our results, the ribosomal protein S6 plays a preponderant role in the early stages of translation, while Aurora A, a known kinase involved in 3’UTR-dependent translation mechanisms, seems implied in the sustained BDNF enhanced levels seen at longer timecourses of stimulation, especially in distal dendrites. Furthermore, we obtained convincing results that support the existence of a differential role of Golgi elements in dendritic protein synthesis. In particular, the cis-Golgi seems to be implied in a “ready to go”-like translation mechanism in more proximal dendritic portions, and specially in the first branch points; whereas the trans-Golgi network is believed to take part in an “on demand” translation mechanism in distal dendrites. Taken together, our results fully support the occurrence of BDNF local protein synthesis in dendrites, thus providing the fine tuning of BDNF protein expression upon stimulation.
Description: Dissertação de mestrado em Biologia Celular e Molecular apresentada ao Departamento de Ciências da Vida da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra
URI: https://hdl.handle.net/10316/28724
Rights: openAccess
Appears in Collections:UC - Dissertações de Mestrado
FCTUC Ciências da Vida - Teses de Mestrado

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