Grupos de Investigación
Sede San Martín

Laboratorio de Neurobiología del Estrés

Integrantes

Directora
Dra. Marcela Brocco
Investigadora Independiente CONICET
Profesor Adjunto DS UNSAM
[email protected]

Página del lab: https://neurobiologiayestres.wixsite.com/investigacion
Investigadores
Dra. Melisa Monteleone
Investigadora Asistente CONICET
Ayudante de Primera DS UNSAM
[email protected]
Becarios
Lic. Eliana Mailen Fernández
Personal de Apoyo
Dra. Silvia Billi. Profesional Principal CONICET
Colaboradores
Investigador Consultor: Dr. Alberto Carlos Frasch
Investigadora Asociada: Dra. Beata Fuchsova
Becario Asociado: Lic. Nicolás Rosas

Líneas de investigación

La depresión mayor afecta a un 4-5% de la población. Factores genéticos y ambientales desencadenan esta patología. Un factor ambiental relevante es el estrés crónico. Durante el estrés crónico en modelos animales se producen cambios similares a los de la depresión humana, como la alteración del eje hipotálamo-hipófisis-adrenal que resulta en la producción de glucocorticoides afectando distintas regiones del sistema nervioso central, como el hipocampo. La sobreproducción crónica de glucocorticoides altera la expresión de determinados genes modificando la funcionalidad y plasticidad neuronal. Las regiones cerebrales más plásticas son aquellas involucradas con la memoria, el aprendizaje y las emociones como el hipocampo.

En trabajos previos identificamos varios genes cuya expresión está disminuida en hipocampo en dos modelos de estrés crónico: estrés psicosocial en Tupaia belangeri y estrés físico en ratón. Esta disminución en la expresión génica puede ser revertida por tratamientos con antidepresivos. Algunas de las proteínas identificadas están involucradas en diferenciación y plasticidad neuronal. Entre dichos genes, se identificó a M6a, una proteína de membrana de neuronas. En este laboratorio demostramos que M6a está involucrada en la neuritogénesis y la formación de filopodios/espinas de neuronas de hipocampo (figura 1 y Video).

Figura 1:
Neurona de hipocampo que sobreexpresa M6a fusionada a GFP (proteína verde fluorescente) y marcada con con faloidina para revelar actina (rojo) y con un anticuerpo para un marcador de dendritas (anti-MAP-2, en azul).
Video :
Neurona de hipocampo que sobreexpresa M6a registrada durante 10 minutos para el estudio de la motilidad de las protrusiones.

M6a pertenece a la familia de las proteínas proteolipídicas (PLP) que en mamíferos también incluye a M6b y PLP/DM20. Estas proteínas son altamente homólogas y comparten una estructura de cuatro dominios transmembrana y dos loops extracelular y los extremos amino y carboxilo terminal en el citoplasma (ver figura 2).

Figura 2:
Estructura propuesta para M6a según modelos de predicción topográfica en donde se indican los posibles sitios de modificaciones postraduccionales.

Recientemente se inició la caracterización de M6, ortólogo de M6a en Drosophila melanogaster, con el objetivo de estudiar su función a nivel molecular y celular. Estamos estudiando los defectos ocasionados por la depleción de M6 en los sistemas nervioso y reproductivo (ver figura 3) en colaboración con la Dra Ceriani (FIL).

Figura 3:
Inmunofluorescencia de ovariola de Drosophila melanogaster

El objetivo general del laboratorio es estudiar genes involucrados en la plasticidad neuronal del hipocampo y su mecanismo de acción. Actualmente, estamos interesados en el mecanismo de acción de las proteínas PLP, en particular M6a, a través de distintos enfoques:

  1. Análisis de la estructura y función de M6a por medio de la generación de mutantes de M6a para distintos dominios o motivos.
  2. Estudio de la localización subcelular e identificación de la vía de señalización intracelular por la cual M6a produce su efecto en las células neuronales.
  3. Estudio de los filopodios/espinas formados por M6a a través de video-microscopía.
  4. Búsqueda de posibles ligandos y/o capacidad de interacción con otras proteínas.
  5. Estudio del M6, ortólogo de M6a en Drosophila melanogaster.
  6. Búsqueda y análisis de polimorfismos (SNPs) en el gen de GPM6a y la posibilidad de asociación con depresión.

Publicaciones

  1. Monteleone MC, Pallarés ME, Billi SC, Antonelli MC, Brocco MA. In Vivo and In Vitro Neuronal Plasticity Modulation by Epigenetic Regulators. J Mol Neurosci. 2018 Jul;65(3):301-311. doi: 10.1007/s12031-018-1101-7. Epub 2018 Jun 22. PubMed PMID: 29931501.
  2. Frasch MG, Lobmaier SM, Stampalija T, Desplats P, Pallarés ME, Pastor V, Brocco MA, Wu HT, Schulkin J, Herry CL, Seely AJE, Metz GAS, Louzoun Y, Antonelli MC. Non-invasive biomarkers of fetal brain development reflecting prenatal stress: An integrative multi-scale multi-species perspective on data collection and analysis. Neurosci Biobehav Rev. 2018 May 30;. doi: 10.1016/j.neubiorev.2018.05.026. [Epub ahead of print] Review. PubMed PMID: 29859198.
  3. Monteleone MC, Billi SC, Brocco MA, Frasch AC. Neural glycoprotein M6a is released in extracellular vesicles and modulated by chronic stressors in blood. Sci Rep. 2017 Aug 29;7(1):9788. doi: 10.1038/s41598-017-09713-0. PubMed PMID: 28851962; PubMed Central PMCID: PMC5575271.
  4. Saraceno GE, Caceres LG, Guelman LR, Castilla R, Udovin LD, Ellisman MH, Brocco MA, Capani F. Consequences of excessive plasticity in the hippocampus induced by perinatal asphyxia. Exp Neurol. 2016 Dec;286:116-123. doi: 10.1016/j.expneurol.2016.08.017. Epub 2016 Aug 27. PubMed PMID: 27578426.
  5. Neuronal Filopodium Formation Induced by the Membrane Glycoprotein M6a (Gpm6a) is Facilitated by Coronin-1a, Rac1 and p21-Activated Kinase 1 (Pak1). Alvarez Juliá A, Frasch AC, Fuchsova B. J Neurochem. 2016 Jan 26. doi: 10.1111/jnc.13552. [Epub ahead of print] PMID: 26809475
  6. Altered expression of neuroplasticity-related genes in the brain of depressed suicides. Fuchsova B, Alvarez Juliá A, Rizavi HS, Frasch AC, Pandey GN. Neuroscience. 2015 Jul 23;299:1-17. doi: 10.1016/j.neuroscience.2015.04.057. Epub 2015 Apr 28. PMID: 25934039
  7. Adrover E, Pallarés ME, Baier CJ, Monteleone MC, Giuliani FA, Waagepetersen HS, Brocco MA, Cabrera R, Sonnewald U, Schousboe A, Antonelli MC. Glutamate neurotransmission is affected in prenatally stressed offspring. Neurochem Int. 2015 Sep;88:73-87. doi: 10.1016/j.neuint.2015.05.005. Epub 2015 May 27. PubMed PMID: 26026592.
  8. Baier CJ, Pallarés ME, Adrover E, Monteleone MC, Brocco MA, Barrantes FJ, Antonelli MC. Prenatal restraint stress decreases the expression of alpha-7 nicotinic receptor in the brain of adult rat offspring. Stress. 2015;18(4):435-45. doi: 10.3109/10253890.2015.1022148. Epub 2015 Mar 23. PubMed PMID: 25798813.
  9. Cánepa MJ, Ortega NM, Monteleone MC, Mucci N, Kaiser GG, Brocco M, Mutto A. Expression profile of genes as indicators of developmental competence and quality of in vitro fertilization and somatic cell nuclear transfer bovine embryos. PLoS One.2014;9(9):e108139. doi: 10.1371/journal.pone.0108139. eCollection 2014. PubMed PMID: 25269019; PubMed Central PMCID: PMC4182429.
  10. Monteleone MC, Adrover E, Pallarés ME, Antonelli MC, Frasch AC, Brocco MA. Prenatal stress changes the glycoprotein GPM6A gene expression and induces epigenetic changes in rat offspring brain. Epigenetics. 2014 Jan;9(1):152-60. doi: 10.4161/epi.25925. Epub 2013 Aug 19. PubMed PMID: 23959066; PubMed Central PMCID: PMC3928178.
  11. Pallarés ME, Baier CJ, Adrover E, Monteleone MC, Brocco MA, Antonelli MC. Age-dependent effects of prenatal stress on the corticolimbic dopaminergic system development in the rat male offspring. Neurochem Res. 2013 Nov;38(11):2323-35. doi: 10.1007/s11064-013-1143-8. Epub 2013 Sep 8. PubMed PMID: 24013886.
  12. Pallarés ME, Adrover E, Baier CJ, Bourguignon NS, Monteleone MC, Brocco MA, González-Calvar SI, Antonelli MC. Prenatal maternal restraint stress exposure alters the reproductive hormone profile and testis development of the rat male offspring. Stress.2013 Jul;16(4):429-40. doi: 10.3109/10253890.2012.761195. Epub 2013 Feb 7. PubMed PMID: 23252714.
  13. Zappia MP, Bernabo G, Billi SC, Frasch AC, Ceriani MF, Brocco MA. 2012 A role for the membrane protein M6 in the Drosophila visual system. BMC Neurosci. 13:78. 
    Resumen
  14. MP Zappia, MA Brocco, SC Billi, ACC Frasch, MF Ceriani. 2011 Loss of membrane protein M6 leads to female sterility in Drosophila due to abnormal oogenesis. PLoS ONE 6(5):e19715. 
    Resumen
  15. Brocco, M.A. , Fernández, M.E. and Frasch A.C.C. Filopodial protrusions induced by glycoprotein M6a exhibit high motility and aids synapse formation. European Journal of Neuroscience 31(2):195-202 {2010}. 
    Resumen
  16. Fuchsova B, Fernandez ME, Alfonso J, Frasch AC. J Biol Chem 284(46):32075-88 (2009). Cysteine residues in the large extracellular loop (EC2) are essential for the function of the stress-regulated glycoprotein M6a.
    Resumen
  17. Fernandez ME, Alfonso J, Brocco MA Frasch AC.  J Neurosci Res. 88(6):1298-308 (2010). Conserved cellular function and stress-mediated regulation among members of the proteolipid protein family.
    Resumen
  18. Brocco MA, Frasch AC. FEBS Lett. 580:4723-6. Interfering polysialyltransferase ST8SiaII/STX mRNA inhibits neurite growth during early hippocampal development. 2006.
    Resumen
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