Los factores de empalme neuronales y generales controlan la autorrenovación, la supervivencia neuronal y la diferenciación.

Las células madre pluripotentes inducidas de embriones humanos y específicas de pacientes tienen la notable capacidad de diferenciarse en muchos tipos de células, incluidas neuronas, lo que permite el modelado de enfermedades neurológicas humanas in vitro y la detección de moléculas para corregir enfermedades. Mantener el estado pluripotente de la célula madre, dirigir la célula madre hacia un linaje neuronal, mantener vivas al progenitor neuronal y a las células madre, todo esto es mantenido por miles de proteínas diferentes en la célula en estas diferentes "etapas". Por tanto, los niveles y tipos de proteínas están altamente controlados por mecanismos reguladores genéticos.

Los genes producen transcripciones de ARN premensajero (ARNm) en el núcleo, que se someten a un proceso de refinamiento llamado empalme, mediante el cual se escinden tramos largos (1,000-100,000 bases) de nucleótidos y se ligan trozos mucho más cortos (150 bases) para formar ARN mensajero maduro para eventualmente producir proteínas en el citoplasma. Sorprendentemente, algunos fragmentos de ARN se utilizan en un tipo de célula particular, pero no en otro, en un proceso llamado "empalme alternativo". Esta es la forma más frecuente de generar diversidad transcriptómica en el genoma humano y es importante para impulsar las células de un estado a otro, es decir, de células madre a neuronas, y mantener un estado celular, es decir, mantener viva y funcionando una célula madre pluripotente o una neurona. El empalme alternativo está altamente controlado mediante el reconocimiento de tramos aún más pequeños (6-10 bases) de sitios de unión de ARN) por proteínas que se unen directamente al ARN llamadas factores de empalme.

El objetivo de la investigación propuesta es producir un mapa regulatorio de dónde se unen estos factores de empalme dentro de los pre-ARNm en todo el genoma humano con una resolución sin precedentes utilizando una estrategia bioquímica de alto rendimiento. Además, utilizando tecnologías genómicas avanzadas, deduciremos qué sucede con el splicing cuando estos factores no se unen a sus sitios de unión. Finalmente, utilizando métodos moleculares y de imagen, analizaremos qué sucede con la supervivencia de las células madre y neuronales cuando estos factores se agotan o se sobreexpresan, y si las células madre son inducidas a producir neuronas si se alteran los niveles de estos factores. Se espera que la finalización de la investigación propuesta transforme nuestra comprensión de los mecanismos reguladores que subyacen a la complejidad del transcriptoma, importantes para el modelado de enfermedades neurológicas, especialmente la neurodegeneración humana, y la biología de las células madre. A su vez, esto facilitará comparaciones más precisas de los estados patológicos de las neuronas a partir de modelos de células madre de esclerosis lateral amiotrófica (ELA), distropía miotónica, atrofia muscular espinal (AME), Parkinson y Alzheimer para identificar genes mal empalmados y los factores de empalme. responsable de la intervención terapéutica.