Papel de Zic2 en la dinámica del citoesqueleto en el cono de crecimiento axonal de las células ganglionares de la retina (RGCs)

Abstract

[ES] Durante el desarrollo de los circuitos neurales, una gran parte de la comunicación que ocurre entre las señales de orientación ambiental y el citoesqueleto ocurre en la punta distal del axón, en el cono de crecimiento. Los conos de crecimiento (GC) vienen en muchas formas y tamaños, son muy dinámicos y sondean constantemente su entorno extendiendo y retrayendo sus protuberancias. La motilidad del GC está impulsada principalmente por la remodelación coordinada de las redes citoesqueléticas, incluidas las fibras de actina y los microtúbulos. Para el desarrollo de la conectividad retinotalámica, las células ganglionares de la retina (RGC) proyectan sus axones desde la retina hasta los núcleos dorsal del talámico y requieren una guía adecuada de transducción de señales en el quiasma óptico. La mayoría de los axones RGC cruzan la línea media y se proyectan contralateralmente hacia el tálamo del hemisferio opuesto, mientras que una subpoblación de axones RGC son repelidos en el quiasma óptico y crecen ipsilateralmente. El factor de transcripción Zic2 se ha identificado como un determinante de la identidad ipsilateral de las neuronas RGC y puede inducir de forma autónoma una especificación ipsilateral. La presencia de Zic2 en RGC ipsilaterales provoca la señalización dependiente de Ephrin y Wnt en el quiasma óptico y conduce a la fosforilación de ß-catenina en los axones, lo que evita la formación de complejos cadherina / actina. Esto, localmente desestabiliza F-actina y desencadena la respuesta repulsiva. Durante este proyecto TFM, analizamos si Zic2 también desempeña un papel autónomo celular en la determinación del tamaño y la forma de los conos de crecimiento y cómo este factor de transcripción afecta el citoesqueleto de actina F y la dinámica de los conos de crecimiento. Para hacer esto, sobreexpresamos Zic2 en RGCs mediante electroporación in utero en la retina de embriones de ratones y realizamos explantes de retina in vitro. Encontramos que la sobreexpresión de Zic2 no cambia significativamente el tamaño de GC y el número de filopodios en los axones, pero sí observamos un fuerte aumento en el enriquecimiento de actina F en la periferia de GC de los axones de RGC que expresan Zic2. El aumento observado en los niveles de F-actina en el GC sugiere que Zic2 puede regular de forma autónoma la estabilidad del citoesqueleto de actina. Dado que la remodelación de F-actina juega un papel muy importante en la dinámica de GC, nuestros resultados abren la puerta a estudios de imágenes en vivo en axones de RGC que sobreexpresan Zic2

[EN] During neural circuits development, a large part of the communication that occurs between environmental guiadance signals and the cytoskeleton occurs at the distal tip of the axon, in the growth cone. Growth cones (GC) come in many shapes and sizes, are very dynamic and constantly probe their surroundings by extending and retracting their protrusions. GC motility is mainly driven by the coordinated remodeling of cytoskeletal networks, including the actin fibers and the microtubules. For the development of retinothalamic connectivity, the retinal ganglion cells (RGCs) project their axons from the retina to the dorsal thalamic nuclei and require a proper guidance signaling transduction at the optic chiasm. Most RGC axons cross the midline and project contralaterally towards the thalamus of the opposite hemisphere, whereas a subpopulation of RGC axons are repelled at the optic chiasm and grow ipsilaterally. The transcription factor Zic2 has been identified as a determinant of the ipsilateral identity of RGC neurons and can autonomously induce an ipsilateral specification. The presence of Zic2 in ipsilateral RGCs elicits Ephrin and Wnt-dependent signaling at the optic chiasma and leads to ß-catenin phosphorylation in axons, which prevents the formation of cadherin/actin complexes. This, locally destabilizes F-actin and triggers the repulsive response. During this TFM project, we analyzed whether Zic2 also plays a cell-autonomous role in determining the size and shape of growth cones and how this transcription factor affects the F-actin cytoskeleton and growth cone dynamics. To do this, we overexpressed Zic2 in RGCs by in utero electroporation in the retina of mice embryos and performed retinal explants in vitro. We found that Zic2 overexpression does not significantly change the GC size and filopodia numbers in the axons, but we did observe a strong increase in the F-actin enrichment in the GC periphery of Zic2-expressing RGC axons. The observed increase in F-actin levels in the GC suggests that Zic2 may autonomously regulate the actin cytoskeleton stability. Since F-actin remodelling plays a very important role in GC dynamics, our results open the door to live-imaging studies on Zic2-overexpressing RGC axons